Movatterモバイル変換


[0]ホーム

URL:


Edukira joan
WikipediaEntziklopedia askea
Bilatu

Tenperatura

Artikulu hau Wikipedia guztiek izan beharreko artikuluen zerrendaren parte da
Artikulu hau "Kalitatezko 2.000 artikulu 12-16 urteko ikasleentzat" proiektuaren parte da
Wikipedia, Entziklopedia askea

Tenperatura
Urteko batez besteko tenperatura, lurraldez lurralde.
Sinbolo arruntaT{\displaystyle T}
SI sistemako unitateakelvin,K{\displaystyle {\text{K}}}
Bestelako unitateakCelsius gradua,C{\displaystyle ^{\circ }{\text{C}}}

Fahrenheit gradua,F{\displaystyle ^{\circ }{\text{F}}}

Reaumur gradua,R{\displaystyle ^{\circ }{\text{R}}}

Magnitude intentsiboabai
DimentsioaΘ

Tenperaturamagnitude fisiko bat da,termometroen bidez neurtzen dena; zehatzago deiturik,tenperatura termodinamikoa deritzo. Eguneroko bizimodu arruntean, tenperatura giza gorputzaren etaingurumenaren arteko trasferentzia termikoa adierazten dutenhotz- etabero-sentsazioekin erlazionaturik dago.[1]

Tenperatura termodinamikoaNazioarteko SI sistemako oinarrizko zazpi magnitude fisikoetako bat da,denbora,luzera,masa,korronte elektrikoa,materia-kantitatea etaargi-intentsitatearekin batera; gainerako magnitude fisikoak zazpi oinarrizko magnitue horietatik eratortzen dira. SI unitate-sisteman, tenperatura termodinamikoaren unitatearikelvin deritzo etaK{\displaystyle {\text{K}}} sinboloaz adierazten da.

Fisikan, zenbait modu desberdinetan definitzen da:

  • Proteina baten bibrazio termikoaren simulazioa. Bibrazioaren anplitudea handiagotu egiten da tenperatura igo ahala.
    Proteina baten bibrazio termikoaren simulazioa. Bibrazioaren anplitudea handiagotu egiten da tenperatura igo ahala.
  • Gas baten tenperaturak bere barneko atomo eta molekulen higiduraren eta bibrazioen energiaren neurria adierazten du.
    Gas baten tenperaturak bere barneko atomo eta molekulen higiduraren eta bibrazioen energiaren neurria adierazten du.

Termodinamikaren arloan, tenperatura garrantzi handiko propietate bat da; besteak beste,barne-energia etaentalpia kontzeptuetan agertzen da. Tenperaturapropietate intentsiboa da, ez baitago sistemaren materia kantitatearen menpe; hau da,oreka termikoan dagoen sistema baten tenperaturaren balioa berbera da sistema osoa kontuan hartuta edo parte bat soilik kontsideraturik.

Fisikaren arloaz gain, tenperatura oso garrantzitsua da beste hainbat arlotan, hala nolameteorologian,klimatologian,medikuntzan etakimikan,sukaldaritzan ere funtsezkoa dela ahantzi gabe.

Tenperaturatermometroen bidez neurtzen da eta eskala ezberdinetan adierazi ohi da. Europan ohikoak diren termometro arruntetan,Celsius eskala erabiltzen da; bertako neurriakCelsius gradutan (gradu zentigradu ere esaten zaie) adierazten dira (C{\displaystyle ^{\circ }{\text{C}}} sinboloa). Eskala horretan izotzaC{\displaystyle {\text{0 }}^{\circ }{\text{C}}}-an urtzen da, eta ura100 C{\displaystyle {\text{100 }}^{\circ }{\text{C}}}-an hasten da irakitenpresio atmosferiko estandarrean (1 atm). Lurralde anglosaxoietanFahrenheit eskala erabili ohi da,Fahrenheit graduak (F{\displaystyle ^{\circ }{\text{F}}} sinboloa) dituena bertan markaturik. Eskala horretan ura 32 F{\displaystyle {\text{32 }}^{\circ }{\text{F}}}-an izozten da  eta212 F{\displaystyle {\text{212 }}^{\circ }{\text{F}}}-an irakiten. Unitateen NazioartekoSI sistemako unitateakelvin izenekoa da etaK{\displaystyle {\text{K}}} sinboloaz adierazten da.Zero absolutuaren tenperatua0 K{\displaystyle {\text{0 K}}} da etauraren puntu hirukoitzarena273,16 K{\displaystyle {\text{273,16 K}}}.

Tenperaturaren neurketaren historia

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Termometria deritzo tenperaturaren neurketaz ari den fisikaren arloari.

Magnitude fisikoen artean, tenperatura zailenetakoa da zehazki neurtzeko, tartean  bi arrazoi hauek baitaude:

  • Batetik, oso ondo definitu behar da zein den tenperatura neurtu beharreko sistema. Horretarako, sistema horren propietate neurgarri erraz bat aukeratzen da.
  • Tenperatura kontzeptuaren definizioa eta neurketarako erabilitako eskala ondo finkatzeko, bat ere intuitiboak ez diren zenbait kontzeptu termodinamiko ezagutu behar dira.
Santorioren termoskopioa

Hasieran, efektu ikusgai baten bitartez hasi zen tenperatura neurtzen:dilatazioa edozabalkuntza; izan ere, berotzean, gorputzak dilatatu egiten dira, zabaldu.

Hasierako termoskopioak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Tenperatura-diferentziak detektatzeko tresna bat datermoskopioa, ondoren etorriko ziren termometroen aurrekaria. Termometroak ez bezala, termoskopioak ez zuen aukera ematen desberdintasun horiek modu absolutuan neurtzeko (datu kuantitatiboetan), modu erlatiboan baizik. Historikoki, ontzi bateko aire-kantitate jakin bat berotzean airearen bolumena handiagotu egiten zela nabarmentzeko gailua izan zen; eta txikiagotu egiten zela, ontzia hoztean.

Hain zuzen, 1612an, Paduako unibertsitako irakaslea etaGalileoren adiskidea zenSantorio Santorio medikuak alboko grafikoan ageri den bezalako termoskopio bat diseinatu zuen, gorputzaren tenperatura konstantea zela frogatzeko.  Beirazko bola txiki bat zeukan, aire-kantitate konstante bat harrapatzen zuena, eta hodi ireki, luze eta estu bat gainditzen duela, urez betetako pitxer batean murgiltzen dena. Gaixoak bola eskuan edo ahoan jartzen du. Tenperaturaren eraginpean, airearen bolumen-aldaketak hodiko ur-zutabearen mailaren desplazamendua eragiten du. Santoriok bi erreferentzia-puntu finko erabiltzen zituen: elurraren eta kandela baten sugarraren tenperatura, eta horien artean graduazio uniforme hamartarra ezartzen zuen.

Giro-tenperatura neurtzekotermometroa.

Geroago, zenbait hobekuntza egin ziren, beti ere airea-ura sistemak erabiliz.

Mota desberdinetako termometroak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Hurrengo mendean bestelako fluidoak hasi ziren erabiltzen, hala nola alkohol koloreztatuak (Réaumur) etamerkurioa (Fahrenheit eta Celsius). Horrela, termometro zehatzagoak prestatu ziren, tenperaturari balio numerikoa emateko bidea ahalbidetu zutenak.

Bide horretatik, 1730-1742 bitartean,Réaumur-ek (1683-1757) lehenengo alkohol-termometroa eraiki zuen 1730ean, etaFahrenheit-ek 1736an etaCelsius-ek (1701-1744) 1742an merkurio-termometroak erabiliz, hainbat lurraldetan onartuak izan ziren tenperatura-eskalak proposatu zituzten.

Merkurio-termometroak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Daniel Gabriel Fahrenheit-ek (1686-1736) asmatu zuen merkurio-termometroa 1714. urte inguruan. Merkurio-termometroak behean merkurioz beterikoa arraboil edo anpulu bat du, goialdean diametro uniformeko beirazko hodi kapilar bat duena irekirik, bertara merkurioa iristeko moduan. Anpulua-hodia multzoa itxita dago, barneko airea eta likidoa irten ez daitezen; hau da, ontzi estankoa da, hermetikoa. Inguruko tenperatura igotzen denean, merkurioa dilatatu eta igo egiten da hodi kapilarrean gora; zenbat eta beroago, gorago. Hodiaren parean eskala bat marrazten da, tenperaturari balio numerikoa emateko.

Sukarra neurtzeko termometro klinikoa digitala. Erdian pantaila eta zkerreko muturrean sentsorea.

Bestelako termometroak (elektrikoak)

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Hemeretzigarren mendean zehar, lehenik 1821eanSeebeck efektua aurkitzean eta geroago efektu horretan oinarrituriktermopareak asmatzean, 1888an platinozko erresistentziadun termometroa eraiki zen, tenperaturari balio elektrikoa esleitzean ahalbidetu zuena, eta horrela tenperaturari balioa analogikoa zein numerikoa eman ahal izan zitzaion (azken batean,voltmetro baten bitartez).

Termometro digitalak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Gaur egun, Europako hainbat lurraldetan baztertu egin dira merkurio-termometroak, merkurioaren toxikotasuna dela eta. Horien ordez, etxeetan ohikoak dira sukarra neurtzekotermometro digitalak. Horietan, pantaila batean agertzen da termometroaren muturrekosentsore txikian neurturiko tenperatura, Celsius gradutan emana.

Termometro infragorria.


Uhin elektromagnetiko infragorrien bidezko termometroak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Gorputz beltzean egindako lanen ondorioz, objektu batek igorritakoargi-espektroaren analisian oinarritutako hirugarren gailu-sorta bat sortu zen. Neurtu beharreko sistema fisikoak gorputz beltzaren antzeko ezaugarriak dituela eta erradiazioaren transferentziak haren erradiazioa gehiegi asaldatzen ez duela suposatuz, behar bezala hautatutako bi tartetan energia-luminantzia neurtuz gero, haren tenperatura zehaztu daiteke. Hala, termometro infragorriak argiztapenean erabilitako kolore-tenperaturaren antzeko neurria hartzen du.

Tenperatura-eskalen historia

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Termometroak asmatu zirenetik, zientzialariak tenperatura-eskalak zehazten saiatu ziren. Horretarako, egoera bateko tenperaturari zenbaki zehatz bat esleitu ahal izateko, bi egoera ongi definituren tenperatura finkoen arteko zabalkuntza hartu behar zuten erreferentziatzat, bata puntu “hotz” modura hartzeko, eta bestea puntu “bero” modura. Bi puntu horien tenperaturari balio numeriko bat esleitu zioten: zenbaki bana. Bi zenbaki horietan oinarriturik, tenperatura-eskalak asmatu ziren, jarraian aipatuko den moduan.

Anders Celsius.
Gabriel Fahrenheit


Erabilera arrunteko lehenengo tenperatura-eskalak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Puntu finko batetik besterako distantzia tamaina bereko segmentutan banatu zuten, erreferentziako bi puntuei esleitutako zenbakien arteko kendura kontuan izanik. Erreferentziako bi puntuen arteko segmentu bakoitzaren zegokion tenperatura-desberdintasunari “gradu” deitu zioten.

Hiru eskala nagusi sortu ziren XVIII.mendearen lehen erdialdean, Réaumur, Fahrenheit eta Celsius zientzialariek asmatuak. Horietako azken biak iritsi dira praktikan gure egunotaraino, eta horiek dira bizimodu arruntean erabiltzen ditugunak:


Geroago, XIX. mendearen amaiera aldean,Lord Kelvin zientzialari britainiarrak eskala bat sortzeko ideia iradoki zuen.Kelvin eskala deitu ohi zaion eskala horretan, zero balioa eslaitzen zaio lor daitekeen tenperatura baxuenari, “zero absolutua” deritzonari. Fisikariek bazekiten273,15 C{\displaystyle -{\text{273,15 }}^{\circ }{\text{C}}}-ko tenperaturan zegoela, eta, tenperatura horretara iritsitakoan, atomoak ezin zirela mugitu. Beraz, "zeroa" Celsius eskalako273,15 C{\displaystyle -{\text{273,15 }}^{\circ }{\text{C}}} tenperaturan hartu zen. Konbentzio berri hori 1960an ofizialdu zen eta zehaztu zen.

Tenperatura termodinamikoaren definizioa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Ez da erraza tenperatura zer den zehaztea. Orain arte aipaturiko tenperatura-eskalak erabat alboratu gabe, kontzeptu termodinamikoetan oinarriturik egingo dugu zehaztapena, eta horregatik, hemendik aurreratenperatura termodinamikoa deituko diogu. Magnitude fisikoa izanik neurtu beharrekoa denez, kontua da zer baldintzatan neur daitekeen, eta neurketan lorturiko emaitzari nola eslei dakiokeen balio numeriko bat.

Sistema fisiko baten barneko oreka termikoa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Tenperaturaren definizioa eman aurretik,oreka termikoa zer den ulertu behar da. Tamaina finituko sistema fisiko bateko eskualdeak tenperatura desberdinean egoten dira normalean. Horrelakoetan, esperientziak erakusten duenez, sistema bereko eskualdeen arteanbero-transferentzia bat gertatzen da, eta, denbora pasatu ahala, eskualdeen arteko tenperatura-desberdintasunak gero eta txikiagoak izaten dira, harik eta une batean bero-transferentzia netorik ez dagoen arte. Une horretara iristean, sistema oreka termikora iritsi dela esaten da.

Termodinamikaren zero legearen bidezko definizioa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Termodinamikaren zero legeak dioenaren arabera, erabat bananduta dauden bi sistema fisiko beste hirugarren sistema batekin oreka termikoan badaude, lehenengo bi sistemak ere orekan daude beren artean. Definizio hau enpirikoa da, behaketa bidez atera baita teoriaz lortu ordez. Hiru sistemak oreka termikoan daudenez, hiruren propietate batek balio berbera du. Hain zuzen, sistema fisiko bat beste sistema batzuekin oreka termikoan dagoen ala ez zehazten duen propietate horritenperatura deritzo.

Termodinamikaren bigarren legearen bidezko definizioa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Carnot-ek deskribatutako makina termikoaren zikloa. Ziklo bakoitzean, tenperatura altuko (TH{\displaystyle T_{\text{H}}}) bero-iturriakQH{\displaystyle Q_{\text{H}}} beroa ematen dio makinari. Bero horretaz baliatuz, makinakW{\displaystyle W} lana egiten du etaQC{\displaystyle Q_{\text{C}}} beroa ematen dio tenperatura baxuko (TC{\displaystyle T_{\text{C}}}) iturriari.

Termodinamikaren bigarren legeak adierazten duenez, bestalde, ezinezkoa da bero-iturri bakar batekin beroa trukatu eta aldi berean berean lana egiten duenmakina termiko bat eraikitzea. Lege horretan oinarriturikCarnot-ek (1796-1832) frogatu zuenez, tenperatura jakineko bi bero-iturriren artean egin daitezkeen ziklo termiko posibleen artean,Carnoten zikloa da lana lortzeko prozesurik eraginkorrena. Makina termikoaren eraginkortasun edo efizientzia honelaxe kalkula daiteke:

η=WQH=QHQCQH=1QCQH.{\displaystyle \eta ={\frac {W}{Q_{\text{H}}}}={\frac {Q_{\text{H}}-Q_{\text{C}}}{Q_{\text{H}}}}=1-{\frac {Q_{\text{C}}}{Q_{\text{H}}}}.}Formula horretan,W{\displaystyle W} ziklo bakoitzean makinak eginiko lan mekanikoa da,QH{\displaystyle Q_{\text{H}}} iturri beroak transferituriko beroa etaQC{\displaystyle Q_{\text{C}}} makinak iturri hotzari transferituriko beroa. Tenperaturaren eskala termdinamikoan, iturrietatik edo iturrietara transferituriko beroa iturriaren tenperaturaren proportzionala dela kontsideratzen da; hortaz,

QCQH=TCTH,{\displaystyle {\frac {Q_{\text{C}}}{Q_{\text{H}}}}={\frac {T_{\text{C}}}{T_{\text{H}}}},}da, nonTC{\displaystyle T_{\text{C}}} etaTH{\displaystyle T_{\text{H}}} iturri hotzaren eta iturri beroaren tenperatura termodinamikoak diren, hurrenez hurren. Hain zuzen ere, ziklo horren kasuan bi iturrietan trukaturiko bero-kantitateen arteko zatidura eta eskala termodinamikoan bi iturriek dituzten tenperaturen arteko zatidura berdinak dira. Horreaxe definiturik geratzen da oreka termikoan dagoen sistema fisikoaren ("bero-iturria") tenperatura termodinamikoa. Horrela, makina termikoaren efizientzia energetikoa honelaxe adieraz daiteke bero-iturrien tenperatura termodinamikoaren bidez:η=1TCTH.{\displaystyle \eta =1-{\frac {T_{\text{C}}}{T_{\text{H}}}}.}

Entropia

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Rudolf Clausius-ek (1822-1888) beroaren teoriari buruz eginiko lanean —1850ean argitaratua— termodinamikaren bigarren legeari buruzko ideia nagusiak sartu ondoren, 1865eanentropia kontzeptua sortu zuen. Entropia deritzon magnitudea (S{\displaystyle S} sinboloa) sistema fisikoen propietate bat da,prozesu itzulgarri batean duen aldakuntza infinitesimala —dS{\displaystyle {\text{d}}S}— iturri batekin trukatutako beroa eta iturriaren tenperaturaren arteko zatidura modura definitzen dena:

dS=δQT|itzg.{\displaystyle {\text{d}}S={\frac {\delta Q}{T}}{\bigg |}_{\text{itzg}}.}

Horretan oinarriturik, tenperatura termodinamikoa era berri batean defini daiteke, «prozesu itzulgarribatean trukatutako beroarenδQ{\displaystyle \delta Q}eta entropiaren aldakuntzarendS{\displaystyle {\text{d}}S}arteko zatidura» gisa:

T=δQdS|itzg.{\displaystyle T={\frac {\delta Q}{{\text{d}}S}}{\bigg |}_{\text{itzg}}.}

Alegia, tenperatura «prozesu itzulgarri bateko puntu bakoitzean trukatutako beroaren eta entropiaren aldaketaren arteko zatidura da».

Gaur egungo tenperatura-eskalak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Oro har, tenperatura-eskala definitzeko,X{\displaystyle X} propietate jakin baten menpe dagoen funtzio bat erabiltzen da:Φ(X){\displaystyle \Phi (X)}, zeinari "termometroaren tenperatura" deritzon. Tenperatura hori termometroarekin oreka termikoan dauden sistemen tenperatura da. Nolanahi ere, funtzio hori nahieran aukera daiteke. Aukera hori nolako den arabera, mota desberdinetako eskalak defini daitezke: eskala absolutua, eskala linealak...

Eskala absolutua

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Φ(X){\displaystyle \Phi (X)} funtzioaX{\displaystyle X} propietatearen proportzionala izatea aukera daiteke:

Φ(X)=aX.{\displaystyle \Phi (X)=aX.}.

Funtzioa zehaztekoa{\displaystyle a} proportzinaltasun-konstantearen balioa finkatu behar da, puntu finko bat aukeratuz, erraz sor daitekeena. Hain zuzen ere,Parisen1954ean egindako 10. Pisu eta Neurrien 10. Batzar Orokorrean, urarenpuntu hirukoitza aukeratu zen puntu finkotzat. Egoera horretako tenperatura273,16 K{\displaystyle {\text{273,16 K}}} denez,

a=273,16XPH{\displaystyle a={\frac {273,16}{X_{\text{PH}}}}}

da, eta ondorioz:

Φ(X)=273,16XXPH,{\displaystyle \Phi (X)=273,16{\frac {X}{X_{\text{PH}}}},},

nonXPH{\displaystyle X_{\text{PH}}} puntu hirukoitzaren egoerako propietate termikoaren balioa den. Kasu horretan, tenperatura nuluazero absolutuari dagokio. Horregatik esaten daeskala absolutua dela.

Eskala honetako unitate bakoitzakelvin bat da, SI sistemako tenperatura termodinamikoaren unitatea.

Eskala linealak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Tenperatura definitzeko funtzio moduraϕ(X)=aX+b{\displaystyle \phi (X)=aX+b} erako funtzio lineala ere aukera daiteke. Orduan bi puntu behar dira funtzioa definitzeko. Adibidez,

Tenperaturaren eskala termodinamikoa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Termodinamikaren bigarren legetik eratorria den Carnoten teoremak dioenaren arabera, bero-iturri berberen arteanCarnoten zikloa osatzen duten bi makina itzulgarriren errendimenduak berdinak dira (eta maximoak). Beraz, errendimendua ez dago lan-substantzia edo propietateen menpe, bero-iturrien ezaugarrien menpe bakarrik egongo da. Bero-iturriak beren tenperaturagatik bereizten direnez, errendimendua bi tenperaturen funtzioa izango da soilik. MakinakT1{\displaystyle T_{1}} etaT2{\displaystyle T_{2}} tenperatura duten bero-iturrien artean lan egiten badu, errendimendua bi tenperatura horien menpe dago:

η=1Q2Q1=ϕ(T1,T2)Q1Q2=11ϕ(T1,T2)=f(T1,T2).{\displaystyle \eta =1-{\frac {Q_{2}}{Q_{1}}}=\phi (T_{1},T_{2})\quad \Longrightarrow \quad {\frac {Q_{1}}{Q_{2}}}={\frac {1}{1-\phi (T_{1},T_{2})}}=f(T_{1},T_{2}).}Beraz, trukatutakoberoen zatidura tenperaturen funtzioa da.Termodinamikaren bigarren legearen arabera errendimendua ezin da unitatea (hots,%100{\displaystyle \%100}) izan etaf{\displaystyle f} funtzioa beti egongo da definituta.

Orain, demagun hiru makina ditugula tenperatura desberdinetako hiru bero-iturriren artean lanean, nonT1>T3>T2{\displaystyle T_{1}>T_{3}>T_{2}} diren. Lehenengo makina1{\displaystyle 1} eta2{\displaystyle 2} bero-iturrien artean dabil, bigarrena1{\displaystyle 1} eta3{\displaystyle 3} iturrien artean eta hirugarrena3{\displaystyle 3} eta2{\displaystyle 2} iturrien artean, eta suposa dezagun bero-iturri bakoitzak bero-transferentzia berdina trukatzen duela berarekin aritzen diren beste bi makinekin. Hots, lehenengoak eta bigarrenakQ1{\displaystyle Q_{1}} eman eta xurgatzen dute; bigarrenak eta hirugarrenakQ2{\displaystyle Q_{2}} eman eta xurgatzen dute, hurrenez hurren; eta lehenengoak eta hirugarrenakQ3{\displaystyle Q_{3}} ematen dute. Aurreko ekuazioa makina bakoitzari aplikatuz:

Q1Q2=f(T1,T2) , Q1Q3=f(T1,T3) eta Q3Q2=f(T3,T2).{\displaystyle {\frac {Q_{1}}{Q_{2}}}=f(T_{1},T_{2})\ ,\ {\frac {Q_{1}}{Q_{3}}}=f(T_{1},T_{3})\ {\text{eta}}\ {\frac {Q_{3}}{Q_{2}}}=f(T_{3},T_{2}).}

Kalkulumatematikoak eginez:

Q1Q2=Q1Q3Q3Q2f(T1,T2)=f(T1,T3)f(T3,T2).{\displaystyle {\frac {Q_{1}}{Q_{2}}}={\frac {Q_{1}}{Q_{3}}}{\frac {Q_{3}}{Q_{2}}}\quad \Longrightarrow \quad f(T_{1},T_{2})=f(T_{1},T_{3})f(T_{3},T_{2}).}

Lehenengo atalaT1{\displaystyle T_{1}} etaT2{\displaystyle T_{2}} tenperaturen menpe soilik dagoenez, bigarren atalak ere horrela izan behar du, berdin dio zein denT3{\displaystyle T_{3}} tenperatura. Hori horrela izan dadin,f{\displaystyle f} funtzioak honelakoa izan beha du:

f(Ti,Tj)=Φ(Ti)Φ(Tj)Q1Q2=Φ(T1)Φ(T2).{\displaystyle f(T_{i},T_{j})={\frac {\Phi (T_{i})}{\Phi (T_{j})}}\quad \Longrightarrow \quad {\frac {Q_{1}}{Q_{2}}}={\frac {\Phi (T_{1})}{\Phi (T_{2})}}.}

Erlazio hori betetzen duten funtzioen arteko errazena Kelvinek proposatutakoa da:

Φ(T)=T{\displaystyle \Phi (T)=T}Eskala horritenperatura-eskala absolutua edoKelvin tenperatura-eskala deritzo. Kelvinek proposaturiko balioa aurreko ekuazioan ordezkatuz:

Q1Q2=T1T2.{\displaystyle {\frac {Q_{1}}{Q_{2}}}={\frac {T_{1}}{T_{2}}}.}

Eskala guztiz definitzeko puntu bat finkatu behar da. Horretarako,uraren puntu hirukoitza kontuan hartuz, puntu horriTPH=273,16 K{\displaystyle T_{\text{PH}}=273,16{\text{ K}}} tenperatura esleitzen zaio, eta orduan edozein punturen tenperaturaren balioa honelaxe definitzen da puntu hirukoitzaren tenperaturan oinarriturik:

T=273,16QQPH,{\displaystyle T=273,16{\frac {Q}{Q_{PH}}},}

nonQPH{\displaystyle Q_{\text{PH}}} Carnoten makinak uraren puntu hirukoitzaren tenperaturan dagoen bero-iturriarekin trukatutako beroa den etaQ{\displaystyle Q} balioa Carnoten makinakT{\displaystyle T} tenperaturan dagoen iturriarekin trukatutako beroa.

Tenperatura-unitateak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Unitateen Nazioarteko SI sisteman, tenperatura termodinamikoaren unitateakelvin izenekoa da, erabilera zientifikokoa etazero absolututik (K{\displaystyle {\text{0 }}^{\circ }{\text{K}}}) hasita zenbatzen dena, eta zeinaren graduazioagradu zentigraduen ia berdina baita. Horrelaxe erabaki zuen Pisu eta Neurrien Batzar Orokorrak  bere 10. bileran (1954), tenperaturaren oinarrizko puntu finkotzaturaren puntu hirukoitzarena hartuz eta, definizioz, puntu horri273,16 K{\displaystyle 273,16{\text{ K}}} balioa esleituz. Geroago, 13. bileran (1967-68) «kelvin» izena (aurretik erabili ohi zen «Kelvin gradua» erabili ordez, eta letra xehez idatzia) eta «K{\displaystyle {\text{K}}}» sinboloa (lehenagoko «K{\displaystyle ^{\circ }{\text{K}}}» erabili ordez) ere erabaki zituen, unitate honen erabilerari zegokionez. Zehazki, hauxe da orduan erabakitako definizioa:

«SI sisteman,tenperatura termodinamikoaren unitateakkelvin izenekoa da etaK{\displaystyle {\text{K}}} sinboloaz adierazten da. Definizioz, uraren puntu hirukoitzaren tenperatura termodinamikoari273,16 K{\displaystyle 273,16{\text{ K}}} balioa esleitzen zaio, zehatz-mehatz.»

Geroago, 2018an SI sistemako oinarrizko unitateen berrazterketa egiten, unitate horien balioak aurretik zeuden bezala mantendu ziren; baina, etorkizunean etor daitezkeen aurrerapen teknologikoak kontuan harturik, unitate guztiak zazpi konstante unibertsalen bitartez definitu ziren.[2] Ondorioz honelaxe geratu zen kelvinaren definizioa:

«SI sisteman,tenperatura termodinamikoaren unitateakkelvin izenekoa da etaK{\displaystyle {\text{K}}} sinboloaz adierazten da. Beraren definizioa Boltzmann-enk{\displaystyle k} konstantearen biden dago zehaztuta, konstante horren balioa1,380 649×1023J K1{\displaystyle {\text{1,380 649}}\times 10^{-23}{\text{J K}}^{-1}} izanik; unitate horikg m2s2K1{\displaystyle {\text{kg m}}^{2}{\text{s}}^{-2}{\text{K}}^{-1}} unitateen baliokidea da, kilogramoa,metroa eta segundoah{\displaystyle h},c{\displaystyle c} etaΔνCs{\displaystyle \Delta \nu _{\text{Cs}}} konstante unibertsalen funtzioz definituta daudenean.»

Ikus daitekeenez, oso teknikoa da, eta ulertzeko zailagoa; baina, izatez, aurreko definiziokoaren balio berekoa.

Bestelako eskaletako unitateak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Gaur egun ere erabiltzen dira XVIII. mendean asmaturiko Celsius eta Fahrenheit eskalak, bizimodu arrunteko premietarako ohikoak baitira. Egin diren aldaketa bakarrak, eskala absolutuarekiko lotura zehazteko egindakoak dira.

Celsius eskala
Izatez, kelvin eskalaren ia berdina da, balio bakoitzari273,15 K{\displaystyle 273,15{\text{ K}}} kenduta. UnitateaCelsius gradua deitzen da, etaC{\displaystyle ^{\circ }{\text{C}}} sinboloaz adierazten da (letraren aurrean hutsarterik utzi gabe, gradua dela apimarratzeko). Izatez, Kelvin eskalaren translazio bat da. Bertan uraren puntu hirukoitzari dagokion tenperatura0,01 C{\displaystyle {\text{0,01 }}^{\circ }{\text{C}}} da.
Eskala zentigradua edoeskala ehundarra ere deitzen da, bertan0{\displaystyle 0} eta100{\displaystyle 100} balioak finkoak baitira, presio atmosferiko estandarrean uraren izozte- eta irakite-puntuei dagozkienak

Fahrenheit eskala

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
UnitateaFahrenheit gradua deitzen da eta sinboloaF{\displaystyle ^{\circ }{\text{F}}} da. Celsius eskalaren afina da, uraren izozte-puntua+32 F{\displaystyle {\text{+32 }}^{\circ }{\text{F}}} tenperaturan izanik eta irakite-puntua+212 F{\displaystyle {\text{+212 }}^{\circ }{\text{F}}} tenperaturan. Hortaz, 180 graduko tartea dago bi puntu horien artean, eta bi eskaletako graduen arteko erlazioa9/5{\displaystyle 9/5} da.

Rankine eskala

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Eskala absolutuaren homotezia bat da,9/5{\displaystyle 9/5} faktoreari dagokiona. Bertako gradu baten balioa kelvin baten balio bera da da.

Eskala desberdinetako tenperaturen arteko bihurketak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Nondik abiatutaKelvinCelsiusFahrenheitRankineRéaumur
TKelvin={\displaystyle T_{\text{Kelvin}}=}TK{\displaystyle T_{\text{K}}}TC+273,15{\displaystyle T_{\text{C}}+273,15}59(TF+459,67){\displaystyle {\frac {5}{9}}(T_{\text{F}}+459,67)}59TRa{\displaystyle {\frac {5}{9}}T_{\text{Ra}}}54TRe+273,15{\displaystyle {\frac {5}{4}}T_{\text{Re}}+273,15}
TCelsius={\displaystyle T_{\text{Celsius}}=}TK273,15{\displaystyle T_{\text{K}}-273,15}TC{\displaystyle T_{\text{C}}}.59(TF32){\displaystyle {\frac {5}{9}}(T_{\text{F}}-32)}59(TRa491,67){\displaystyle {\frac {5}{9}}(T_{\text{Ra}}-491,67)}54TRe{\displaystyle {\frac {5}{4}}T_{\text{Re}}}
TFahrenheit={\displaystyle T_{\text{Fahrenheit}}=}95TK459,67{\displaystyle {\frac {9}{5}}T_{\text{K}}-459,67}95TC+32{\displaystyle {\frac {9}{5}}T_{\text{C}}+32}TF{\displaystyle T_{\text{F}}}TRa459,67{\displaystyle T_{\text{Ra}}-459,67}94TRe+32{\displaystyle {\frac {9}{4}}T_{\text{Re}}+32}
TRankine={\displaystyle T_{\text{Rankine}}=}95TK{\displaystyle {\frac {9}{5}}T_{\text{K}}}95TC+491,67{\displaystyle {\frac {9}{5}}T_{\text{C}}+491,67}TF+459,67{\displaystyle T_{\text{F}}+459,67}TRa{\displaystyle T_{\text{Ra}}}94TRe+491,67{\displaystyle {\frac {9}{4}}T_{\text{Re}}+491,67}
TReaumur={\displaystyle T_{\text{Reaumur}}=}45(TK273,15){\displaystyle {\frac {4}{5}}(T_{\text{K}}-273,15)}45TC{\displaystyle {\frac {4}{5}}T_{\text{C}}}49(TF32){\displaystyle {\frac {4}{9}}(T_{\text{F}}-32)}49(TRa491,67){\displaystyle {\frac {4}{9}}(T_{\text{Ra}}-491,67)}TRe{\displaystyle T_{\text{Re}}}

Naturako tenperaturak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Naturan maila desberdinetako tenperaturak agertzen dira, eta materiaren zenbait propietate tenperatura desberdinetan gertatzen dira, ondoko taulan ikus daitekeenez.

Tenperatura termodinamikoa (K{\displaystyle {\text{K}}})Celsius tenperatura (C{\displaystyle ^{\circ }{\text{C}}})
Zero absolutua0 K{\displaystyle 0{\text{ K}}}273,15 C{\displaystyle -{\text{273,15 }}^{\circ }{\text{C}}}
Helio likidoa, He-3 isotopoa3,3 K{\displaystyle {\text{3,3 K}}}269,85 C{\displaystyle -{\text{269,85 }}^{\circ }{\text{C}}}
Helio likidoa, He-4 isotopoa5,2 K{\displaystyle {\text{5,2 K}}}267,95 C{\displaystyle -{\text{267,95 }}^{\circ }{\text{C}}}
Hidrogeno likidoa20,28 K{\displaystyle {\text{20,28 K}}}252,87 C{\displaystyle -{\text{252,87 }}^{\circ }{\text{C}}}
Oxigeno likidoa50,9 K{\displaystyle {\text{50,9 K}}}222,65 C{\displaystyle -{\text{222,65 }}^{\circ }{\text{C}}}
Nitrogeno likidoa77,75 K{\displaystyle {\text{77,75 K}}}195,8 C{\displaystyle -{\text{195,8 }}^{\circ }{\text{C}}}
Uraren fusio-tenperatura presio estandarrean273,150 089(10) K{\displaystyle {\text{273,150 089(10) K}}}+0,000 089(10) C{\displaystyle +{\text{0,000 089(10) }}^{\circ }{\text{C}}}
Uraren puntu hirukoitzaren tenperatura273,16 K{\displaystyle {\text{273,16 K}}}+0,01 C{\displaystyle +{\text{0,01 }}^{\circ }{\text{C}}}
Lurrazaleko batez besteko tenperatura288 K{\displaystyle {\text{288 K}}}15 C{\displaystyle {\text{15 }}^{\circ }{\text{C}}}
Giza gorputzaren batez besteko tenperatura309,95 K{\displaystyle {\text{309,95 K}}}36,8 C{\displaystyle {\text{36,8 }}^{\circ }{\text{C}}}
Lurrazaleko airean erregistraturiko tenperatura altuena329,8 K{\displaystyle {\text{329,8 K}}}56,7 C{\displaystyle {\text{56,7 }}^{\circ }{\text{C}}}
Uraren irakite-tenperatura presio estandarrean373,133 9 K{\displaystyle {\text{373,133 9 K}}}99,983 9 C{\displaystyle {\text{99,983 9 }}^{\circ }{\text{C}}}
Urrearen urtze-puntua (fusio-tenperatura)1 337,33 K{\displaystyle {\text{1 337,33 K}}}1 064,18 C{\displaystyle {\text{1 064,18 }}^{\circ }{\text{C}}}
Titanioaren fusio-tenperatura1 941 K{\displaystyle {\text{1 941 K}}}1 668 C{\displaystyle {\text{1 668 }}^{\circ }{\text{C}}}
Eguzkiko gainazalean estimaturiko tenperatura5 800 K{\displaystyle {\text{5 800 K}}}5 526 C{\displaystyle {\text{5 526 }}^{\circ }{\text{C}}}

Hutseko tenperatura

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Tenperatura sistema fisikoen materiakon propietate bat da; hortaz, hutsean ez atomorik ez dagoenez, tenperatura ez dago definiturik bertan. Zerbait neurtzekotan, bertan jarritako termometro batek bere barne-energiari dagokion tenperaturaren balioa neurtuko luke. Dena den, gorputz guztiek energia kanporatzen dute etengabe erradiazio bidez, eta denbora pasatu ahala termometro horren tenperatura jaitsiz joango litzateke balio limite batera iritsi arte, zeina gorputzarenmasaren araberakoa izango den. Baina, aldi berean, energia erradiatzearekin batera, bezala, gorputzak kanpotik datorkion erradiazioa ere xurga dezake, horrela tenperatura tenperatura igoz. Erradiazio bidez igorri eta xurgatutako beroak berdinak direnean, gorputza oreka termikoan egongo da.

Hutseko termometroa izar edo besteuhin elektromagnetikoen iturri nagusietatik isolatuta balego, hala ere, azkenean beraren tenperaturak2,725 K{\displaystyle {\text{2,725 K}}} balioko luke, hondoko erradiazio kosmikoa jasotzearen ondorioz, horixe izango bailitzateke oreka termikoatri dagokion tenperatura. Tenperatura horriespazioaren tenperatura deitu ohi zaio.

Eguratseko tenperatura eta sentsazio termikoa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Meteorologoek egunero ematen digute atmosferako tenperaturaren berri, eta oso kontuan hartzen ditugu haien eguraldi-aurreikuspenak. Baina aurreikuspen horietan, tenperaturaz gain bestelako faktoreak ere izaten ditugu kontuan; izan ere, faktore horiek garrantzitsuak dira gorputzean nabaritzen dugun bero- edo hotz-sentipena egituratzeko.  

Sentsazio termikoa[3] deritzogu ingurumeneko baldintzen arabera giza gorputzak hautematen duen egoera edo erreakzioari. Argi eduki behar da sentsazio termikoa eta ingurumeneko tenperatura ez direla gauza bera. Bizimodu normalean, ohikoa izaten da “bero” edo “hotz” egiten duela esatea, beti ere termometroek markatzen duten tenperaturaren arabera. Baina, nolanahi ere, kontuan izan behar da termometroak adierazitako tenperaturak ez duela erabat determinatzen geure gorputzean hautematen dugun sentsazioa, zeren sentsazio termikoan tenperaturaz gain, beste zenbait parametrok ere eragiten baitute, eta horien arabera sentsazioa hobea edo txarragoa izan daiteke.

Oso konplexua da sentsazio termikoa neurtzea, baina, zer gertatzen den ulertzeko, gutxienez zenbait faktore eduki behar ditugu kontuan, besteak beste, honako hauek:

  • Giza gorputzak autoerregulatu egiten du tenperatura, gutxi gorabehera konstante mantentzeko,36,8 C{\displaystyle {\text{36,8 }}^{\circ }{\text{C}}} inguruan. Horretarako, etengabe sortzen du beroa, jandako elikagaien digestiotik ateratako energiaren bidez. Inguruarekiko trukearen bitartez beroaren sorrera eta galera berdindurik edukitzean,ongizate termikoa lortzen da, eta eroso gaude, epel eta gustura. Beroaren galera sorrera baino handiagoa bada, “hotz” sentitzen dugu; galera txikiagoa bada, “bero”.
  • Nolanahi ere, galera edo irabaziak ez daude soilik eguratseko tenperaturaren menpe, hortik aparteko beste zenbait faktoreren menpe baizik. Zeren inguruarekiko bero-trukea gertatzen baitakonbekzioz (airea azalarekiko kontaktuan berotzean gorantz joanez eta alderantziz),kondukzioz (objektu beroagoen kontaktuan berotuz eta hotzagoekin hoztuz) etaerradiazioz (inguruko erradiazioa nolakoa den arabera), edoebapotranspirazioz (izerdia edo mukosen edota azalaren hezetasuna baporatzean).

Horregatik, sentsazio termikoan lau motatako truke hauek hartu behar dira kontuan:tenperatura lehorra,tenperatura erradiatzailea,tenperatura hezea etaairearen abiadura.

Ikus, gainera

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Erreferentziak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
  1. Zientzia eta Teknologiaren Hiztegi Entziklopedikoa,. Elhuyar ISBNISBN: 978-84-92457-00-7..
  2. (Frantsesez) (pdf) Le Système international d’unités (SI)..
  3. (Gaztelaniaz) Sensación térmica..

Kanpo estekak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Autoritate kontrola

Bibliografia

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
  • J.R. Etxebarria (arg.) (2003)Fisika orokorra (2. argitalpena), UEU.ISBN9788484380450.Noiz kontsultatua: 2018-12-07
  • M., Fishbane, Paul (2008)Fisika zientzialari eta ingeniarientzat. 1. bolumena, (1.etik-21.erako Gaiak) UPV/EHU.ISBN9788490820308Noiz kontsultatua: 2018-12-07.
  • Marcelo Alonso, Edward J. Finn (1976),Física, Fondo Educativo Interamericano.ISBN 84-03-20234-
  • Zientzia eta Teknologiaren Hiztegi Entziklopedikoa, Elhuyar, Donostia (2009). ISBN: 978-84-92457-00-7


Tenperatura unitateak

KelvinCelsiusFahrenheit

DelisleNewtonRankineReaumurRømer

Konbertsio formulak

"https://eu.wikipedia.org/w/index.php?title=Tenperatura&oldid=9826726"(e)tik eskuratuta
Kategoriak:
Ezkutuko kategoriak:

[8]ページ先頭

©2009-2025 Movatter.jp