Isı ve Sıcaklık

ISI ve SICAKLIK

Maddeyi oluşturan atom yada moleküller sürekli hareket halindedir. Bu hareket katı maddede denge konumu etrafındaki titreşimler , sıvı ve gaz larda ise hem titreşim hem de bir çok çarpışmalar sonucu kırık çizgiler hali
nde öteleme hareketleri şeklindedir. Bu nedenle maddenin her atom veya molekülünün kinetik enerjisi vardır.
Bir maddenin sıcaklığı denilince , maddeyi oluşturan atom ya da mole küllerin sadece bir tanesinin ortalama kinetik enerjisi ile orantılı tanecilik anlaşılır.
Bir maddenin ısısı denilince , maddeyi oluşturan tüm taneciklerin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamıdır. "Q" ile gösterilir.
Bir maddenin ısısı tanımlanırken aşağıdaki sonuçlar dikkate alınmalıdır.
1-)Bir maddenin sıcaklığı kütleye bağlı değilken ısı kütle ile doğru orantılıdır. Örneğin bir bardak kaynar suyun sıcaklığı ile bir tencere kaynar suyun sıcaklığı aynı fakat kütlesi fazla olan bir tencere suyun ısısı daha fazladır.
2-)Sıcaklık enerji değil , ısı bir enerji türüdür.
3-)Sıcaklık termometre ile ölçülebilir. Isı her hangi bir araçla ölçülmez , ancak kütlesi ve sıcaklığına bağlı olarak hesaplanabilir.

Isı

belirli sıcaklıktaki bir sistemin sınırlarından, daha düşük sıcaklıktaki bir sisteme, sıcaklık farkı nedeniyle transfer edilen enerjidir. Isı da iş gibi bir enerji transfer biçimidir. Isı ve iş hiçbir cisimde depo edilemez, ancak sistem sınırlarında ve geçiş halinde iken belirlenebilir. Her ikisi de birer eğri fonksiyonudurlar. Bir başka deyişle, ısı ve iş geçiş halindeki enerjilerdir. Isı sıcak bir maddenin soğuk maddeye ilettiği sıcaklığı sağlayan bir enerji türüdür
Isı birimi iş birimi ile aynıdır yani joule (j) ya da kaloridir (cal).

• S: entropi
• T: sıcaklıkısı birim, kaloridir.

Isının yayılma yolları

Isı üç şekilde yayılır:

• İletim: Burada ısı enerjisi molekülden moleküle aktarılır. Bunun için moleküllerin birbirine dokunması gerekir. Bu yayılma biçimi daha çok katılarda görülür.Sıcak cisimden soğuk cisime doğru aktarılır.
• Konveksiyon: Burada ısı enerjisini taşıyan hareketli bir ortamdır. Örneğin kalorifer peteklerindeki ısı havaya aktarılır hava bu ısıyı çevredeki cisimlere taşır. Başka bir örnek olarak kaynayan suyu verebiliriz. Isınma ilk önce aşağıdan başlar ve ısınan su molekülleri yukarı doğru çıkar. Soğuk olanlarda aşağı iner.
• Işıma: Bunun için maddesel bir ortam olmak zorunda değildir. Örneğin güneşteki ısı enerjisi ve elektrik ocağındaki ısı enerjisi ışıma yolu ile çevredeki cisimlere taşınır.

Isı enerjisi akışkanlarda (sıvı ve gazlarda) konveksiyon yoluyla ilerler. Konveksiyon ısının maddesel yerdeğiştirme ile yayılmasıdır. Gazın ısınan bölgesinde kısmi basınç artar ve yüksek basınçtan düşük basınca doğru gaz hareketi olur. Dolayısıyla sıcak gaz soğuk gaza doğru yerdeğiştirir. Gaz hareketi sayesinde gazın bir tarafındaki ısı her yere yayılır. Sıvılarda da benzer bir durum oluşur.

Isı katılarda iletim yolu ile yayılır. Katı maddenin molekülleri herhangi bir yolla hızlandırılırsa, hızlanan bu moleküller yanındaki moleküle daha hızlı çarpacağından yanındaki molekülleri de hızlandırır. Bu olay böylece devam eder ve sıcaklık katının her yanına dağılmış olur.

Isı ve sıcaklık arasındaki farklar

Sıcaklık, bir cismin sıcaklığının ya da soğukluğunun bir ölçüsüdür. Bir sistemin ortalama moleküler kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Gazlar için kinetik enerji, mutlak sıcaklık dereceleriyle orantılıdır. Bir başka deyişle, ısı geçiş halindeki enerjilerdir. Isı sıcak bir maddenin soğuk maddeye ilettiği sıcaklığı sağlayan bir enerji türüdür. Yani ısı bir enerji, sıcaklık ise bir ölçüdür.
Aşağıdaki formülde bu daha iyi görülmektedir:

Q=m.c.Δt

• Q: verilen veya alınan ısı enerjisi miktarı
• m: kütle
• c: maddenin öz ısısı
• Δt: sıcaklık farkı (sıcaklık değişimi)

Isı ve Sıcaklık Nedir?

Yanan bir sobaya elimizi değdirirsek elimiz yanar. Bir buz parçasını tuttuğumuz zaman, elimizin hareket­siz kalacak kadar üşüdüğünü hisse­deriz. Kışın soğuk bir havada üşürüz. Yazın güneşin altında ısınırız. Güneşin altına koyduğumuz bir cisim bir süre sonra ısınır. O cismi daha sonra gölgelik bir yere aldığımız za­man yavaş yavaş soğuduğunu görü­rüz. Bir başka örnek daha verelim. Aynı kütlede ve aynı cins iki cisim alalım. Birini gölgede bırakalım diğerini de güneşin altına koyalım. Daha sonra güneşin altına bıraktığımız cisme alıp, gölgedekinin yanına koyalım Bir süre sonra ikisi de, aynı sıcaklıkta olacaktır. Bura­dan şu gerçeğe varmak olasıdır. Güneşin altına koyduğumuz cisim bir süre sonra ısınmıştır. Dolayısıyla bir ısı kazanmıştır. Aynı cismi alıp gölgeye koyduğumuz da soğur. Böylece ısı kaybına uğrar.

Genelde ısı ve sıcaklık aynı şey olarak farz edilir. Genellikle halk arasında her ikisinden de aynı şeymiş gibi söz edilir. Oysa fizik dilinde ikisi de farklı şeylerdir. Isı ve sıcaklığın arasındaki farkı, bir örnekle anlat­maya çalışalım.
İki kap alalım. Bu kaplardan birine su, diğerine de zey­tinyağı koyalım. İkisini de güneşin altına bırakılım. Bir süre sonra, her iki sıvının da içine birer termometre batırdığımızda, sıcaklıklarının farklı olduğunu görürüz.

Buna başka bir örnek daha verebiliriz:
Bir tencere suyu ateşin üstünde ısıtalım. Su içindeki termometre 30°C’yi gösterene kadar ateşin üzerinde kalsın. Daha sonra büyük bir kazanın içine su dol­duralım. Aynı derecede yanan bir ateşin üzerine koyalım. Onu da ter­mometre 30°C’yi gösterene kadar ateşin üzerinde bırakalım. Sonuçta kazanın içindeki suyun, 30°C sıcaklığa ulaşması için daha uzun bir süre kal­ması gerekecektir. Yani kazanın içindeki suyu 30°C derece sıcaklığa ka­dar ısıtabilmek için, daha fazla ısı ver­mek gerekmektedir. Bu da ısı ve sıcaklık arasındaki farkı gösteren bir başka deneydir.

Bu arada bazı cisimler ısı kazan­malarına rağmen, uzun süre sıcaklık­larını korurlar. Bunlardan biri de buz­dur. Bir kalıp buzu güneşe bırakalım. Üzerine de bir termometre koyalım. Termometre sıfır dereceyi gösterecektir. Bu termometre buz eriyip de su oluncaya dek sıfır dere­cede kalacak, sıcaklığı ondan sonra yükselmeye başlayacaktır.
Isı birimi kalori’dir. Kalorinin tanımı şöyledir: 1 gram suyun sıcaklı­ğını 1 derece ısıtan ısıya, 1 kalori denir.
Bir başka ısı birimi de Thermi'dir. Thermi 1 milyon kaloriye eşittir.

Isı

Sıcaklıkları farklı iki cisim arasında, birinden ötekine, termodinamiğin yasaları uyarınca geçen enerji biçimi (simgesi Q). Davy ve Rumford; 1798'de, mekaniğin ısıya dönüştürülebildiğini göstererek daha önce Lavoisier'nin formüle ettiği ve ısının görünmez parçacıklardan (flogiston) oluştuğu biçimindeki ısı kuramını çürüttüler. 18. yüzyıl ortalarında J. Black, ısıyla sıcaklığı birbirinden ayırt ederek ısının belli bir su kütlesinin sıcaklığındaki artış cinsinden ölçülebilmesini sağladı. SI birim sisteminde ısı, bir enerji biçimi olarak joule cinsinden ölçülür. Herhangi bir maddenin m kadarlık bir kütlesinin sıcaklığını t kadar yükseltmek için Q=m.c.t kadar bir ısıya gerek vardır. Burada c, söz konusu maddenin ısınma ısısını gösterir. Madde hâl değiştirirken yani katı evreden sıvı evreye ya da sıvı evreden gaz evreye geçerken, dışardan gizil ısı (ergime ısısı, buharlaşma ısısı) denen belli miktarda ısı alır. Bu sırada maddenin sıcaklığı sabit kalır. Hâl değiştirme sırasında verilen ya da alınan ısı, maddenin iç enerjisini değiştirir. Yani moleküller ve atomlar arasındaki uzaklıklar değişir. Isı, kimyasal enerjinin (yakacakların yakılmasıyla) ya da elektrik ve nükleer enerjinin dönüştürülmesiyle elde edilir. Mekanik enerjinin de bir bölümü genellikle ısı enerjisine dönüşür. Isı enerjisi, ısıtma amacıyla ya da türbin ve benzeri makinelerin çalıştırılmasında kullanılır.

Sıcaklık

Bir cismin ya da maddenin, termometre gibi bir araçla ölçülebilen sıcak ya da soğuk olma derecesi (simgesi T). Sıcaklık, bir cismin başka bir cisimle ısıl temas durumuna gelmesi hâlinde meydana gelen ısı akışının yönünü belirleyen bir özelliktir. Isı, sıcaklığın yüksek olduğu bölgeden düşük olduğu bölgeye akar. Sıcaklığın sayısal olarak belirtilmesi için değişik ölçekler geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Günümüzde başlıca Celsius ve Fahrenhayt ölçekleri, bilimsel çalışmalarda ise uluslararası sıcaklık ölçeği kullanılır. Sıcaklık, cismi veya maddeyi oluşturan moleküllerin, atomların ya da iyonların kinetik enerjilerinin ölçüsüdür. Yeğinsel bir özellik olup cismin kütlesinden ve yapısından bağımsızdır. Isı ise maddenin cinsine ve kütlesine bağlı bir özelliktir. Örneğin sıcaklıkları eşit olan aynı miktardaki su ve bakırın ısıları farklıdır.

SICAKLIK a.
1. Sıcak olan bir şeyin durumu, özelliği, etkisi; hararet Radyatörün sıcaklığı balmumunu eritti. Bir kimsenin bedeninin sıcaklığını hissetmek
2. Bir araçla ya da aygıtla ölçülebilen ısı değecesı Sıcaklık kaç derecef
3. içten bir sevgi, dostluk, yakınlık ya da coşku göseren bir kimsenin tutumunun niteliği, yanlık içtenlik Onun sıcaklığını her zaman aradı Gniüsundi'i ,iradi ığı indeki sıcak kiletillir], kısmen de bilinçsizdir [sıcaklık ayarlamasını sağlamak için hipotalamusa ulaşır])

—Opt. ve Foto. Renk sıcaklığı, kara cismin ışıma enerjisinin tayf dağılımını ve kara cisimle karşılaştırıldıklarında kimi kaynakların yayımladığı ışığın tayf bileşimini ianımlayan değer. (Bk. ansikl. böl.)

— Siber. veTelekom. Gürültü sıcaklığı, bir ikiuçlunurr karmaşık empedansının gerçek bölümüne eşit saymaca bir direncin, uçlarda kullanılabilir ve ikiuçlunun aynı frekans bandındaki gürültü gücüne eşit bir ısıl gürültü gücü elde etmek için sahip olnılan ve sistem ne kadar sıcaksa o kadar büyük değer alan ayırtedici deneysel büyüklüğü (Bk. ansikl. böl. Ûlçbil. veTermo- din.) ll Termodinamik sıcaklık, T ile gösterilen ve T ve T+ A T sıcaklıklarında bulunan iki ısı kaynağı arasında tersinir bir Carnot çevrimine göre çalışan bir sistemin yaptığı AW işi ile sıcak.kaynaktan soğuk kaynağa geçen Q ısı miktarı arasında geçerli olan AW/Q= AT/T Carnot bağıntısıyla tanımlanan ve suyun üçlü noktasına 273,16 değeri denk düşecek biçimde bir anlaşmaya dayanan ölçülebilir büyüklük, (si sıcaklık birimi kelvin'dir [simgesi KJ.) [Bk..ansikl. böl ]

—ANSİKL. Bot. Sıcaklık bitkiler üzerinde ; gerek ortalama derecesi, gerek değişik- Iğinin genliği ve ritmi ile etkili olur. Soğuk, ılıman, tropikal vb. bitki toplulukları bulunduğu gibi, bu büyük topluluklar içinde, ye rel sıcaklık koşullarına göre değişik bitki toplulukları da bulunabilir (örneğin dağlarda gün yönü ve kuz yönü bitkileri). Bundan başka, çok iyi sınırlanmış küçük alanların doğal düzeni de birtakım dar iklim koşulları yaratabilir (kar koyakları).

—Boyac. Kırmızı, portakal rengi ya da badeğiştıricisi; sıcak hava borularının başzı sarıların egemen olduğu renk örgüsülangıç noktasını oluşturan bir ısı dağıtımbün niteliği. (Renk örgüsünde sıcak ton-tef soğuk tonlar’a karşıt olarak kullanılır.)

—Elektrotekn. Sıcaklık katsayısı, elektriksel bir büyüklüğün (özgül direnç, elektriksel geçirgenlik vb.) sıcaklığa bağlı değişim katsayısı.

—-Fizyol. Isısal yansızlık sıcaklığı, sıcakkanlı bir canlının temel metabolizmasının minimumdan geçtiği çevre sıcaklığı. (Giyinik insan için 18 °C ila 20 °C, çıplak insan için 26 °C’tır.) ll Vücut sıcaklığı, insan ya da hayvan bedeninin sıcaklık derecesi.

—Kad. hast. Sıcaklık yöntemi, yumurtlama zamanını ve döllenmenin olamayacağı devreyi belirlemek için sabahları ölçülen vücut sıcaklığına dayalı gebeliği önleme yöntemi.

—Meteorol. ve iklimbil. Bizde göreli sıcak ve soğuk duyumu uyandıran ve termometre gözlemleriyle kesin olarak değerlendirilen hava koşullarının tümü. (Bk. ansikl. böl. Bot., Meteorol. ve iklimbil.)

—Mim. Türk hamamlarındaki en sıcak bölüm. (Roma hamamlarındaki caldarium' un karşılığıdır. Hamamların çoğunlukla en gösterişli bölümü olup zemini mermer kaplıdır. Genellikle zengin bezemeli kubbeyle örtülüdür: Çevresini, üzerinde belirli aralıklarla kurnaların bulunduğu mermer sekiler dolanır. Ortada mermer göbek taşı vardır. Türk hamamları, sıcaklığın çevresinde yer alan köşe hücreleri ve halvetlere göre sınıflandırılır.)

—Fizyol. ve Zootekn. Vücut sıcaklığı bakımından hayvanlar iki gruba ayrılır: kuşlar ve memeliler gibi vücut sıcaklığı sabit olanlar (sıcakkanlılar) ve vücut sıcaklığı değişken olanlar; bu İkincilerde vücut sıcaklığı çevredeki sıcaklık değişimlerine az ya da çok sıkı uyar ("soğukkanlı” denen omurgalılar ile omurgasızlar).
insan sıcakkanlı bir yaratıktır; normal vücut sıcaklığı hafif gece-gündüz farkları ve kadında âdete bağlı değişiklikler dışında 37 °C dolayındadır. Kış uykusu'na yatan hayvanlar (dağsı- çanı, yarasa...) yazın sıcakkanlı, “kış uykusu” sırasında soğukkanlıdır. Normalde evcil hayvanların makattan ölçülen vücut sıcaklığı türlere göre şöyledir: Atgiller (at, eşek, katır) Sığırlar (bir yaşın üzerinde) Koyun ve keçi Domuz Köpek ve kedi Tavşan Kuşlar

—Meteorol. ve iklimbil. Hava sıcaklığı düşey doğrultuda üç temel etkene bağlı olarak değişir: adiyabatik sıkışma ve genişleme; yoğuşma ya da buharlaşma yoluyla ısının açığa çıkması ya da soğurulması; ışınım süreçleri Troposferin serbest havasında ışınımlar çok az soğurulup çok az yayımlandığı için ışınım olayları önemsizdir Temel rolü termodinamik süreçlerle (özellikle gizli ısının açığa çıkması) birlikte gelişen adiyabatik değişimler oynar Bu nedenle,havanın sürekli olarak karışması adiyabatik ile psödoadiyabatik değerler arasında düşey bir gradyana (100 m'de 0. 6.°C) yol açar Buna karşılık troposferin üstünde ışınım olayları daha ağır basar Havanın bileşenlerinden biri belirli bir ışınımı soğurur soğurmaz her defasında sıcaklık yükselir.
Yer düzeyinde hava sıcaklıklarının dağılımı birleşik dört etki dizisine bağlıdır: ışınım; zeminin iç konveksiyon hareketleri ile özgül ısısı ve iletkenliği; adveksiyon; suyun hal değişiklikleri sonucu ısının açığa çıkması ya da soğurulması.

1. Güneş ışınımı'nın bir yandan gün boyunca, öte yandan kıştan yaza doğru artması her bölgede sıcaklığın günlük ve yıllık değişiminin genel gidişini gösterir. Aynı şekilde tropiklerarası enlemlerden kutup enlemlerine doğru ısı düşüşü, alınan ışınımın yeğinliğiyle açıklanır. Bulutluluk oranının fazla olması, hem alınan ışınımı (Güneş) hem de kaybedilen ışınımı (Yer'in ışınımı) azaltarak sıcaklığın gece ve gündüz boyunca sabit kalmasına yol açar Buna karşılık açık havada, toprak gün boyunca kızgın olmasına karşılık gece ısısını kaybeder ve bu durum hava sıcaklığını etkiler: Sahra'da, öğleden sonra sıcaklık 50 °C düzeyindeyken gece, sıfırın altına düşer. Çok bulutlu bölgelerde (örneğin ekvator) bu düzensizlikler görülmez (sıcaklık hemen hemen sabittir). Kar, yüksek albedosu nedeniyle Güneş’e rağmen gündüzleri genellikle düşük, geceleriyse çok düşük sıcaklıklara yol açar (uzun dalgalar gamında yeğin yayıcı güç).

2. Zemin özellikleri, karalarda sıcaklıkların yazın daha yüksek, kışın daha düşük ve her mevsim karalarda denizlerden daha değişken oluşunu açıklar Konveksiyon hareketle riye çalkalanan okyanus gerçekten de büyük bir kütle üzerinde alınan ışınımı toplar; oysa karalarda ısınma ve soğuma, kalınlığı fazla olmayan düşey bir tabakaya bağlıdır Denizin düzenleyici rolü ve karalar üzerindeki hızlı değişimler bundan kaynaklanır.

3. Adveksiyon, genellikle gezegenin farklı noktalarında ya da aynı noktasında belirli bir süre içinde gözlemlenen değişiklikleri açıklar. Bu değişiklikler ışınımla belirlenen genel gidişe eklenir; hatta kimi önemli etkileri tersine çevirebilir. Örneğin okyanuslardan esen batı rüzgârlarının etkisinde kalan bütün iklimlerde, Güneş ışınımının ilkbaharda, sonbahardan daha yeğin olmasına rağmen ilkbaharlar sonbaharlardan daha serin geçer. Bu anomali deniz sularının ısıl rejimini yansıtır (suyun ilkbahardaki sıcaklığını kışınki kadar düşük, sonbahardaki sıcaklığını da yazınki kadar yüksek tutan değişim eylemsizliği). Aynı şekilde günlük ortalama sıcaklıklar en sıcak ve en soğuk iki mevsim arasında düzenli olarak artmaz ve azalmaz. Yıllık eğrideki inişler ve çıkışlar, “belli tarihe bağlı olmayan ısı sapmaları” oluşturan sıcak ya da soğuk adveksiyonları gösterir. Yerküredeki iklimlerin çoğunu çevredeki hava kütlelerinin adveksiyonu belirler.

4. Gizli ısı, yoğuşma (yağmur), hatta süblimleşme ya da don (kar ve kırağı) olaylarıyla açığa çıkar ve kimi zaman da önemli bir rol oynar. Ekvatorda çoğu zaman kapalı olan bir gökyüzüne rağmen sıcaklık yüksektir; çünkü bol yağmurlar yoğuşan suyun her gramı için 600 kalori bırakır. Ilıman kuşaktaki siklon bölgelerinde, bu etki denizdeki adveksiyonun etkisiyle birlikte soğuk mevsimde de sıcaklığın yükselmesine yardım eder. Kaliforniya’daki Sierra Nevada dağlarının doruklarında, kış boyunca gece sıcaklığını düşüren bir kar örtüsüne rağmen, gündüz buharlaşma yoluyla kaybolan sıcaklığı, yoğuşma ve süblimleşme yeniden yerel ortama kazandırır. Bu bölgede ormanların sık oluşundan kaynaklanan yoğun nem, gecelerin göreceli olarak yumuşak geçmesini sağlar (0 °C dolayında sıcaklıklar); oysa kurak ovalarda termometre çok çabuk -10 °C ya da - 20 °C’a iner. Bunun tersine, gün boyunca su kütlelerinden ve nemli topraktan alınan buharlaşma ısısı, havanın çevredeki bölgelere göre daha serin olmasına yol açar (göller, vadiler, çayırlar). Bu etki suyun ısıl eylemsizliğinden kaynaklanan aynı yöndeki etkiye eklenir.
Kutup bölgeleri dışında gözlemlenen en düşük sıcaklıklar (Verkhoyansk’ta -69,8 °C), hem ışınımının (kış antisiklonunda ve sürekli kutup gecelerinde) hem de adveksiyonun (kutup kökenli hava kütleleri) bir sonucudur. En yüksek sıcaklıklar (Kaliforniya’daki Ölüm vadisi’nde 56,6 °C) kıtalar üzerinde bulunan yarıtropikal yüksek basınç hücrelerinde görülür (açık havadaki güneş ışınımı ile çok çabuk kavurucu hale gelen karasal zemin).

—Opt. ve Foto. Renk sıcaklığı, Kelvin cinsinden ifade edilen renk sıcaklığı, akkor bir lambanın ya da Güneş ışığı gibi kesiksiz bir ışığı (ancak, örneğin kesikli bir tayfı olan flüorışıl lambanın ışığı gibi değil) olan ışığın tayf bileşimini (dolayısıyla rengini) belirler. Renk sıcaklığı arttığında ışığın ışınımları gittikçe kısalır. Nitekim, bir mum ışığının renk sıcaklığı 1 920 K, 100 VV'lık bir lambanınki 2 870 K, yüksek gerilimli bir stüdyo lambasınınki 3 200 K, Güneş ışığınınki 6 000 K ve gökyüzünün renk sıcaklığı 12 000 K değerindedir.

—Ölçbil. Si termodinamik sıcaklık birimi, suyun üçlü nokta (katı-sıvı-buhar dengesi) sıcaklığının 1/273,16'sına eşit olan kel- vindir (simgesi K). 273,15 değeri buzun erime noktası olan 273,15 K ile suyun normal kaynama noktası olan 373,15 K arasında 100 K'lik bir aralık elde edebilmek için seçilmiştir Böylece Celsius sıcaklığı f=T - 273,15 K bu iki değişmez noktadan (yüzdelik sıcaklık ölçeğindeki sıfır noktası ve yüz noktası) hareket edilerek tanımlanmış eski yüzdelik sıcaklık ölçeğiyle uygulamada çakışır. Celsius sıcaklığı Celsius derecesi (simgesi °C) olarak ifade edilir.

Termodinamik tanımından yola çıkarak sıcaklığın ölçülmesi zor bir işlemdir. Bununla birlikte, uygulamada sıcaklığın sık sık termodinamik ölçekten olabildiğince az sapan bir ölçekte, duyarlı ve yinelenebilir olarak ölçülmesi gerekir. Bunun için, 1968 yılında toplanan Ağırlıklar ve ölçüler genel konferansı’nda bir uluslararası pratik sıcaklık ölçeği tanımlanmıştır. Bu ölçek, tanımın değişmez noktaları'na (çeşitli maddelerin [hidrojen, neon, oksijen, su, çinko, gümüş, altın] erime, kaynama ya da üçlü noktalarına denk düşen yinelenebilir denge sıcaklıkları) ve bu sıcaklıklara göre taksimatlandırılmış belirli ölçü aletlerine dayanır; değişmez noktalar arasında bu aletlerden okunan değerlerle uluslararası pratik sıcaklığın değerleri arasındaki bağıntı içdeğer biçme formülleriyle belirlenmiştir. Bu ölçekte aşağıdaki aletlerden yararlanılır: 13,814 ile 630,74 °C arasında platin dirençli termometre; 630,74 °C ile 1 064,43 °C arasında sodyumlu platin/ platin ısılçifti; 1 064,43 °C’ın üzerinde ise, Planck ışınım yasasına dayanan monokromatik optik pirometre.

Yeni ölçek, her defasında, o zamana kadar bilinen en iyi termodinamik sonuçlarla uyumlu hale getirildiğinden uluslararası pratik sıcaklık ölçeği, 1927'de ve daha sonra 1948'de tanımlanan benzer ölçeklerin yerini almıştır.

—Patol. insanda vücut sıcaklığı, arabeyinde bulunan ısı ayarlayıcı bir aygıt tarafından sabit tutulur. Aygıtın dengesi, organizmaya sokulan ya da organizmada oluşan zehirlerle bozulabilir. Bu dengesizlik iki yönlü olabilir: kimi zaman anormal bir sıcaklık düşüşü yapar (hipotermi) ve düşüş kolerada 33 °C'a kadar inebilir; kimi zaman da anormal bir sıcaklık yükselişi yapar (hipertermi), yani insanın ateşi yükselir ve 42 °C’a, hatta 43 °C'a ulaşabilir. Sıcaklık eğrisinin bilinmesi klinikte çok kıymetli bilgiler sağlar. Bu eğriyi elde edebilmek için hastaların derecesi günde iki ya da üç kez alınır (sabah saat 8'de, akşam saat 17'de alınması yeğlenir). Elde edilen sıcaklık dereceleri, derece kâğıdı denen bir kâğıt üzerine işlenir, bu noktaların birleştirilmesiyle hastanın sıcaklık (ateş) eğrisi ortaya çıkmış olur.

—Termodin. Farklı sıcaklıktaki iki cisim tabirleriyle temas ettirilirse daha sıcak olan cisim her ikisinin sıcaklıkları eşit oluncaya kadar öbürüne ısı verir. Artık aralarında ısı alışverişi olmayan bu cisimlerin sıcaklıkları sabit kalır. Bu duruma ısıl denge adı verilir. Termodinamiğin "aynı bir üçüncü cisimle ısıl denge halinde bulunan iki cisim kendi aralarında da ısıl denge halindedir" şeklinde ifade edilen sıfırına ilkesi böylece sıcaklığın varlığını ortaya koyar. O halde ısıl denge halinde bulunan iki cismin ortak bir özelliği vardır: bu iki cismin sıcaklıklarının değeri aynıdır. Sıcaklık termodinamikte çok önemli rol oynayan yeğin bir büyüklüktür.

Bir sistemin sıcaklığı istatistiksel açıdan da tanımlanabilir. ( İSTATİSTİKSEL mekanik.) Sıcaklık maddenin atom ölçeğindeki bileşenlerinin çalkalanmalarına bağlıdır Gerçekten de herhangi bir cismin atomları ya da molekülleri sürekli hareket halindedir. Bunların ortalama kinetik enerjileri ne kadar büyükse cismin sıcaklığı da o kadar yüksektir. (Enerjinin EŞDAĞILIMl.) Sıcaklık görüngübilimsel bir biçimde de tanımlanabilir. Gerçekten de cisimlerin sıcaklığa bağlı olarak değişen çok sayıda özelliği vardır (bir cisim ısıtıldığında birim kütlesinin hacmi artar, elektriksel direnci değişir vb.). Sıcaklığı nicel olarak tanımlayabilmek için bu özelliklerden biri seçilebilir. Böylece deneysel bir sıcaklık ölçeği yardımıyla bir etalon termometre elde edilir. XVII. yüzyıldan bu yana bu şekilde hareket edilerek otuza yakın sıcaklık ölçeği tanımlanmıştır.

• Yüzdelik ölçek (1742). Sabit iki noktanın sıcaklıklarına istenilen değerler verilebilir. Yüzdelik sıcaklık ölçeğinde normal 1 atmosfer basıncı altında erimekte olan buzun sıcaklığına 0 derece, kaynamakta olan suyun sıcaklığına 100 derece değerleri verilmiştir. Bu ana sıcaklığın değeri 0 ile 100 arasında kalan bir sayı ile belirtilir. Bu amaçla etalon bir termometre meydana getirebilmek için fiziksel bir olayın seçilmesi gerekir. Fiziksel olay olarak sabit basınçta tutulan bir akışkanın (cıva, seyreltilmiş gaz) genleşmesi seçilir ve bunun sıcaklıkla orantılı olduğu kabul edilir. Uygulamada birbirinden farklı birçok akışkan hemen hemen aynı sıcaklıkları verir; öyle ki bunların hangisinin seçilmiş olduğu belirtilmez. Bununla birlikte bu şekilde tanımlanan sıcaklığın etalon termometrenin meydana getirilmesi için seçilen olaya bağlı olduğu da bir gerçektir.

• Fahrenheıt ölçeği (1720). Burada da aynı ilke uygulanmış ancak farklı sabit noktalar seçilerek erimekte olan buzun sıcaklığına 32 °F ve insan vücudunun sıcaklığına 96 °F değerleri verilmiştir. Bu ölçekte 0 derece, doymuş tuzlu su ve buz karışımının sıcaklığıdır ve o dönemde gerçekleştirilmiş en düşük sıcaklıktır.
Yüzdelik sıcaklık (tç) ve Fahrenheit sıcaklığı (fF) için birini diğerinin fonksiyonu olarak veren aşağıdaki eşitlikler geçerlıdir:

• Mutlak sıcaklık. Sıcaklığın bir cisme özgü özelliklere bağlı olarak tanımlanması yeterli değildir. Bu nedenle cisimlerin özelliklerine bağlı olmayan bir sıcaklığın tanımlanması istenmiş ve bu sıcaklığa salt sıcaklık adı verilmiştir. Böyle bir sıcaklığın tanımlanması ısı makinelerinin verimlerinin Sadi Carnot tarafından incelenmesinden sonra olanaklı olmuştur. Carnot iki kaynaklı bir ısı makinesinin maksimum veriminin iki ısı kaynağı arasında bir Carnot çevrimi çizen makinenin verimine eşit olduğunu göstermiştir. Ayrıca maksimum verim yalnız iki kaynağın sıcaklıklarına bağlıdır ve zorunlu olarak şeklindedir Burada f(f2), I sıcaklığının herhangi bir fonksiyonu olan f(f) ye soğuk kaynağın sıcaklığının değeri taşınarak, f (t,) ise sıcak kaynağın sıcaklığının değeri taşınarak elde edilen fonksiyonları gösterir.

• Kelvin ölçeği. Böylece tanımlanan mutlak sıcaklık ölçeğinde sıcaklıklar sabit bir çarpanla çarpılabilir. Bu nedenle sabit bir nokta için sıcaklığın değerinin saptanması yeterlidir. Aynı zamanda Sİ ölçeği otan Kelvin sıcaklık ölçeğinde suyun üçlü noktasının sıcaklığı 273,16 K'e eşittir. Bu seçimle, 1 Kelvinlik bir sıcaklık aralığı yüzdelik sıcaklık ölçeğindeki 1 dereceye eşdeğer olur, istatistiksel entropinin tanımlanmasında kullanılan k Boltzmann değişmezinin değeri seçilirken istatistiksel mekanikte tanımlanan sıcaklığın Kelvin sıcaklık ölçeğindeki sıcaklıkla aynı olması sağlanmıştır. Denge halindeki bir cismin Kelvin sıcaklığı daima pozitiftir. Bir başka deyişle, salt sıfır sıcaklığından daha düşük bir sıcaklık yoktur.

• Celsius ölçeği. Günlük yaşamda daha çok kullanılan Celsius ölçeği Kelvin ölçeğinden hareket edilerek T Celsius = T Kelvin-273,15 eşitliğiyle tanımlanır. Uygulamada Celsius ölçeği ile eskiden kullanılan yüzdelik sıcaklık ölçeği birbirinden ayırt edilemez (buzun erime sıcaklığı= 0 °C; suyun kaynama sıcaklığı=100 °C; suyun üçlü noktasının sıcaklığı=0,01 °C).

• Eksi sıcaklıklar. Kimi durumlarda bir sistem tanımlanırken sıcaklığının eksi olduğu belirtilir. Örneğin, atomların çeşitli spin- lerine denk düşen düzey topluluklarında evirtim varsa, yani spini yüksek enerjiye denk düşen atomların sayısı spinleri daha düşük enerjiye denk düşen atomların sayısından çok ise böyle bir durumla karşılaşılır. Bu durumda bu topluluklar bazen sıcaklığın eksi olduğu bir Maxwell -Boltzmann dağılımı aracılığıyla betimlenebilir. Yalnız spinlerin sıcaklıklarının eksi olduğu fakat atomların orta bir sıcaklıkla gösterilen çalkantı hareketlerine devam etmekte oldukları belirtilmelidir. Spinlerin, sistemin diğer serbestlik dereceleriyle etkileşimi, kendi aralarındaki etkileşim ya nında çok küçükse oldukça uzun bir zaman aralığında eksi bir sıcaklığa denk düşen spin düzeylerindeki toplulukların kararlı olduğu bir konum gözlenebilir. Yeterince beklenirse, karşılıklı etkileşimler sonucu sistem, düzeylerin topluluğunun artı sıcaklıklı bir Maxwell-Boltzmann dağılımına denk düşen bir denge haline doğru kendiliğinden evrimleşir.

• Düşük sıcaklıklar. Tersinmez adiyabatik genişleme sürecinin (Joule-Thomson etkisi) uygulanması, geçen yüzyıl sonunda, en güç sıvılaşan gazların sıvılaştırılması- nı sağladı: oksijenin (90,2 K, Cailletet, Fransa, 1877), hidrojenin (20,2 K, Dewar, İngiltere, 1898) ve son olarak helyumun (4,2 K, Kamerlingh Onnes, Hollanda, 1908) sıvılaştırtması.

Sıvılaştırılmış bu gazlar düşük basınçlarda kaynatılarak normal basınç altındaki buharlaşma sıcaklıklarından daha düşük sıcaklıklar elde edilebilir. Böylece helyumun 4,7-10"(j atmosfer basıncında kay natılmasıyla 0,71 K sıcaklığına ulaşılabilmiştir (Keeson, Leyde, 1932). Bu sıcaklık, uygulamada, sıvılaştırılmış gazların çabuk buharlaştırılması yöntemiyle ulaşılabilecek maksimum sınırı oluşturur (bununla birlikte aynı yöntem daha uçucu olan helyum 3'e uygulandığında, 0,21 K sıcaklığı elde edilmiştir).

Öte yandan, başka yöntemlerle de daha düşük sıcaklıklara inilebilir: helyum 3’ün aşırı-akışkan haline getirilmiş helyum 4 içinde çözünmesiyle 6 mK'lik bir sıcaklığa ulaşmak ve bu sıcaklığı korumak olanaklı oldu (Doubna laboratuvarı, 1969).
1933 yılından bu yana paramanyetik bir kristalin sıcaklığı adiyabatik mıknatıslık giderme yöntemiyle düşürülebilmektedir. Bununla birlikte bu yöntem ancak mıknatıslık giderme işleminde, önce cisim çok düşük sıcaklıklara kadar iyice soğutulmuşsa etkili olabilir. 1973’te bu yöntemle 0,86 mK sıcaklığı elde edilmiş ancak sıcaklık korunamamıştır. Adiyabatik nükleer mıknatıslık giderme yöntemi daha etkilidir; bakır çekirdekleriyle gerçekleştirilen bu yöntemle 38 /iK sıcaklığına inilmiş ve bu sıcaklık korunabilmiştir (1980).

Çok düşük sıcaklıkların gerçekleştirilmesi önce maddenin salt sıfır dolaylarındaki özelliklerini tanımak, sonra da bu özelliklerden uygulamada yararlanmak açısından büyük bir önem taşır. Bu bakımdan kimi metallerin ve alaşımların çok düşük sıcaklıklarda gösterdikleri aşırı iletkenliğin yakın bir gelecekte elektronik ve elektroteknik alanlarında önemli uygulamalara yol açacağı söylenebilir.

• Yüksek sıcaklıklar. Sıcaklığın yöresel olarak çok kısa bir süre için yaklaşık 50 000 K’e kadar çıkabildiği darbe dalgalarındaki patlama tepkimeleri bir yana bırakılırsa, büyük ölçüde eksotermik olan kimyasal tepkimelerden (yani yanma tepkimelerinden) fırınlarda 2 000 K'i, bazı alevlerde 3 000-4 000 K'i aşmayan sıcaklıklar elde edilebilir. Indüklemeli elektrik fırınlarında da ulaşılan bu sonuncu sıcaklıklar güneş fırınlarında aşılmıştır.

Oysa 1950'den bu yana büyük ölçüde iyonlaşmış ve iletkenliği çok büyük otan ortamlardan meydana gelen plazmalar kullanılarak çok daha yüksek sıcaklıklar elde edilebilmiştir, içindeki madde şiddetli bir ark kullanılarak (ark plazması hamlacı) ya da yüksek frekanslı bir indüklemeyle (yüksek ferkanslı plazma hamlacı) iyonlaştırılan plazma hamlaçları yaklaşık 50 000 K'e varan sıcaklıklar elde etmeye olanak verir. Bu sıcaklıklar metallerin kesilmesi, en yüksek sıcaklıklara dayanabilen malzeminin işlenmesi ve sesüstü koşullarında uçuş yapan araçların incelenmesi vb., gibi birçok atanda kullanılabilir.

Bir atom bombasının patlaması sırasında ortaya çıkan ve kimi durumlarda 30 -40 milyon dereceye erişebilen daha yüksek sıcaklıklar birkaç laboratuvarda kontrollü nükleer kaynaşma üzerine yapılan araştırmalarda ya manyetik alanda sınırlandırılmış plazmalar yardımıyla ya da yüksek güçlü laserler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte günümüzde bu sıcaklıkların yalnız çok küçük bir hacim içinde ve son derece kısa bir sürede gerçekleştirildiğine, buna karşılık içlerinde sürekli olarak nükleer kaynaşma tepkimeleri meydana gelen yıldızlarda daha yüksek sıcaklıkların oluştuğuna dikkati çekmek gerekir.

Isı

Maddelerin moleküllerin, moleküllerin de atomların birleşmesiyle meydana geldiğini biliyoruz.
Katı cisimlerin molekülleri, denge durumları etrafında ileri geri, sağa, sola düzensiz bir şekilde hareket ederler Fakat katı cisimlerde moleküller birbirlerine büyük kuvvetlerle bağlıdırlar. Sıvıların molekülleri arasındaki kuvvet, katı cisim I ere göre daha azdır, onlar daha az serbest harekette bulunurlar (Şekilll.1). Gaz halindeki cisimlerin molekülleri ise her yönde hareket halindedirler. Katı, sıvı ve gaz halinde bulunan cisimlerin moleküllerinin hareketi, kendisini kinetik enerji şeklinde gösterir. İşte biz buna ISI diyoruz. Bu duruma göre ısı, bir enerji çeşididir. Bu enerji, bir iş haline dönüşebilir veya dönüştürülebilir. Isıveren cisimlere ise ISI KAYNAĞI adı verilir. Isı kaynakları etraflarına ısı yararlar, etraflarının sıcaklığını arttırırlar. Isı kaynaklarını ikiye ayırabiliriz.

Doğal Isı Kaynakları

Doğal ısı kaynağı güneştir. Dünyadan 149,5 milyon km. uzakta olmasına rağmen etrafına çok büyük miktarda ısıyayar, bu yayılan ısının iki milyonda biri dünyayı ısıtır. Bu kadarlık ısı dünyada hayatın devam etmesi için yeterlidir.

Yapay Isı Kaynakları

Katı yakıtlardan odun, kömür; akaryakıtlardan benzin, mazot, gazyağı, gaz yakıtlardan havagazı, doğal gaz havanın oksijeni ile birleşmesi sonucu yanarlar ve birer ısı kaynağı haline gelirler, etraflarına ısıyayarlar. Elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştüren elektrik ocakları, ütüleri, havyalar, ark kaynakları da çevrelerine ısı verirler.
Sürtünme ve çarpma olaylarından da ısı doğar. Bir iş yapan pense, testere bundan dolayı ısınır.

Sıcaklık

Dokunma duyusu ile soğuk bir cismi, sıcak bir cisimden ayırt edebiliriz. Sıcaklığın termometre ile ölçüldüğünü biliyoruz. Isının bir enerji şekli olduğunu genellikle ısı enerjisi kazanan bir cismin sıcaklığının arttığını da öğrenmiş bulunuyoruz. Isı ile sıcaklık aynı kavramlar mıdır? Değilse aralarında ne ilişki vardır?

Bir maddeyi meydana getiren atom veya moleküller her zaman hareket halindedirler. Katı bir maddenin molekülleri, bulundukları yerde titreşim hareketi yaparlar. Bir sıvının molekülleri ise bir yere bağlı olmadan sıvı içerisinde, dar bir bölgede hareket ederler. Gazların molekülleri ise bulundukları kabın içerisinde, serbestçe hareket ederler. Belli bir sıcaklıkta bulunan katı, sıvı ve gaz halindeki bir maddenin moleküllerinin hızları aynı değildir. Fakat bir maddenin molekülleri için, ortalama bir hız düşünebiliriz. Ortalama hız, bütün moleküllerin hızlarının toplamının molekül sayısına bölünerek bulunur. Ortalama hız madde sıcak iken büyük, madde soğuk iken küçüktür, öyle ise, sıcaklık, moleküllerin ortalama hızları ile ilgili büyüklük olmalıdır.

Isının ise bir maddenin moleküllerinin hareket enerjilerinin toplamı olduğunu görmüştük. Bunun gibi, bir maddede, ortalama hızda bulunan bir molekülün hareket enerjisini hesaplayabilir ve bu enerjinin o maddenin bir özelliğini gösterip göstermediğine bakabiliriz. Çeşitli maddeler için bu işlem yapıldığında şu sonuca varılır. Bir maddede, ortalama hızda bulunan bir molekülün hareket enerjisini hesaplayabilir ve bu enerjinin o maddenin bir özelliğini gösterip gösteremediğine bakabiliriz. Çeşitli maddeler için bu işlem yapıldığında şu sonuca varılır. Bir maddede, ortalama hızda bulunan bir molekülün hareket enerjisi, o maddenin sıcaklığı ile orantılıdır. Demek ki sıcaklık ortalama hızda hareket eden bir molekülün hareket enerjisinin bir ölçüsüdür. şuna dikkat ediniz. Bir maddenin sıcaklığı, o maddede ortalama hızla hareket eden bir molekülün hareket enerjisi demek değildir. Sıcaklık, molekül başına ortalama hareket enerjisinde diyebileceğimiz, bu enerji ile orantılı artınca, sıcaklığında arttığı görülür. Bu yüzden iki cismin sıcaklıklarını karşılaştırmakla, ortalama hızda bulunan moleküllerin hareket enerjilerini değerce ölçmüş olmalıyız; ancak bu enerjileri karşılaştırmış oluruz.
Genel olarak ülkemizde kullanılan sıcaklık birimi santigrad derecedir. ( Ayrıca Fahrenheit, Reoumur ve Kelvin gibi sıcaklık birimleri de vardır. ) Santigrad derece ( C° ) ile gösterilir. Buzun ergime noktası 0°C, suyun deniz seviyesinde kaynama noktası 100 C° olarak alınır, ikisi arası 100 eş parçaya ayrılır, parçalardan her birine bir santigrat derece (1°C) denir.

Isı Ve Sıcaklık Arasındaki Fark

Isı bir enerji şeklidir. Bir maddedeki bütün moleküllerin sahip olduğu kinetik enerjilerin toplamının bir ölçüsüdür. Cismin kütlesine bağlıdır. Sıcaklık ise cismin kütlesine bağlı değildir. Moleküllerin hareket hızına bağlıdır. ( ısı enerji biçimi, sıcaklık ise bir cisimde bulunan ısı enerjisi miktarının ölçüsüdür.)
Isının, sıcaklık olmadığını anlamak için iki cam balon alalım. Bunlardan birine diğerine koyduğumuz suyun yarısı kadar su koyalım. Aynı şiddetle yanan iki ısı kaynağı üzerine oturtalım. Beş dakika sonra ısı kaynaklarını söndürelim. Termometre ile suların sıcaklıklarını ölçelim. Az olan suyun sıcaklığının yüksek olduğunu görürüz. Isı kaynakları aynı ısıyı verdiği halde suların sıcaklıkları aynı olmamıştır. Çünkü balonlardaki su miktarları farklı olduğu için sıcaklıklarda farklı olmuştur. Böylece ısının sıcaklık olmadığı maddeye bağlı olduğu anlaşılmış olur.