Garraio fenomenoak

Bero garraioa

Bero garraioa (I)

Bero garraioa (II)

Bero garraioa (III)

 Eroankortasun 
termikoa nola neurtu

Uhin termikoak

Bero garraioaren
simulazioa

Saiakuntza

Erreferentzia

Kapitulu honetan esperimentu bat simulatzen da habe metaliko baten eroankortasun termikoa neurtzeko. Habe metalikoaren bi muturrak tenperatura finkoaz mantentzen dira, irakiten ari diren bi likidorekin kontaktuan mantenduz (likidoek, irakiten ari diren bitartean, tenperatura konstantea mantentzen dutelako).

Habe metalikoa posizio bertikalean kokatzen da, ondoko irudiak erakusten duen bezala. Habeak, azpitik, ura dauka irakiten, eta gainetik beste likido hegazkor bat, irakiten ere bai. Horrela, prozesu osoan zehar, habearen bi muturrek tenperatura konstanteak mantenduko dituzte, izan ere, bi likidoen irakite-tenperaturak, harik eta likidoren bat agortzen den arte. Ur-lurrunak alboko hodi batetik ihes egin dezake. Bertan, ur hotzaz hozten da eta, kondentsatzen denean, berriz ere ur-depositura bueltatzen da. Habe metalikoa (grisa) material isolatzaile batez inguratzen da (beltza), bi muturrak izan ezik, alboetako gainazaletatik bero-galerarik izan ez dezan. Azpiko muturraren tenperatura, uraren irakite-tenperatura da: TA=100º C. Habe metalikoak beroa garraiatzen du goiko muturreraino, eta, bertan, likido hegazkorrarekin kontaktuan dago, hau ere irakite-tenperaturan, TB. Likido hegazkorraren lurrunak hodi batetik ihes egin dezake, bertan, ur hotzarekin hozten da eta, kondentsatzen denean, hodi graduatu batean pilatuz doa. Kondentsatutako likidoaren bolumena neurtuko dugu denboraren menpe. Habe metalikoaren eroankortasun (edo konduktibitate) termikoa kalkulatu egingo dugu, kondentsatuz doan likido hegazkorraren bolumena neurtuz, denbora tarte batez.

Deskribapena

Fourier-en legearen arabera, habe lineal batean, proportzionalak dira energia-fluxua J (azalera eta denbora unitateko) eta tenperatura-gradientea, dT/dx. Bi magnitude horien proportzionaltasun-konstantea, hain zuzen ere, eroankortasun termikoa da, K, eta material bakoitzaren berezitasuna da.

habearen luzera d da eta bi muturretako tenperaturak TA eta TB (esperimentu honetan, beheko muturraren tenperatura uraren irakite-tenperatura da).

Habearen goiko muturreraino iristen den beroa, Q, denbora tarte batean hau da: JSt, baldin S bada habearen sekzioaren azalera.

Bero hori likido hegazkorra lurruntzeko erabiltzen da, izan ere, m masa lurrunduko da t denboran. Likidoaren lurruntze-bero sorra ezaguna izan behar da: L_l (sustantzia baten kilogramo bati eman behar zaion bero-kantitatea, likido-egoeratik gas-egoerara pasatzeko, egoera-aldaketa gertatzen den tenperaturan).

Q=m·L_l

Lurrundutako likidoaren m masa kondentsatu egiten da berriz ere, ur hotzarekin, eta, berriz ere likido egoeran dagoenean, honako bolumena izango du: V=m/ρ (ρ likidoaren dentsitatea ere ezaguna izan behar da).

Azkenik, esperimentu osoa laburbilduz, honako adierazpena lortzen da:

Datuak

Habearen azpiko muturreko tenperatura, T_A=100ºC, uraren irakite-tenperatura, azpiko ontzian dagoena.

• Gaineko muturrerako, zenbait likido erabil daitezke:

Likidoa	Dentsitatea ρ (kg/m3)	Bero sorra Ll (J/kg)	Irakite-tenperatura TB (ºC)
Azetona	791	524·103	56.2
Alkohola	790	846·103	78.3
Bentzenoa	879	396·103	80.2
Eterra	713.5	351·103	34.6

• Habe metaliko ezberdinak:

Metala	Eroankortasun termikoa K (W/m·K)
Aluminioa	209.3
Altzairua	45
Kobrea	389.6
Letoia	85.5
Zilarra	418.7
Beruna	34.6

Datuen jatorria: Koshkin N. I., Shirkévich M.G.. Manual de Física Elemental. Mir argitaletxea1975.

Saiakuntza

Aukeran idatz daitezke:

• Habe metalikoaren Luzera, d, zerrendako bat aukeratuz: 10, 12, 14, 16, 18 eta 20 cm.
• Habearen Sekzioa, S, zerrendako bat aukeratuz: 4, 9, 16 eta 25 cm².
• Likidoa (hegazkorra) goiko muturrean kokatzen dena: azetona, alkohola, bentzenoa edo eterra.
• Habearen Metala, zerrendako bat aukeratuz (goiko taulako seiak).

Hasi botoian klik egin.

Adibidea

Demagun, metala aukeratzean, aluminioa hartzen dugula:

• luzera, d=14 cm=0.14 m
• sekzioaren azalera, S=16 cm²=16·10^-4 m²

Likido hegazkorra, azetona

• dentsitatea, ρ=791 kg/m³
• irakite-tenperatura, T_B=56.2 ºC
• Lurruntze-bero sorra, L_l=524·10³ J/kg

Eta demagun, likido hegazkorra biltzen dugula, t=46.3 minututan V=0.7 litroko bolumena.

Datu guzti horiek lehen lortutako formulan ordezkatzen baditugu, aluminioaren eroankortasun termikoa kalkula dezakegu:

Emaitza hori metalen "taulan" adierazten den baliotik oso hurbil dago.