Temel Birimler

Temel Birim

Temel birimler fiziksel büyüklükleri ölçmekte kullanılırlar ve bunlardan herbir diğer birim türetilebilir.
Ölçüm dilinde, büyüklükler dünyadaki zaman, uzaklık, hız, enerji, momentum, kütle gibi ölçülebilen kavramlardır ve birimlerde onların miktarlarını betimlemek için kullanılır.Aslında büyüklük terimi ölçülen fiziksel büyüklüğün sınıfı manasında olsa da(uzunluk, zaman, kütle, momentum, enerji v.s.) terim ayrıca boyutlara da atıfta bulunur(örneğin "postalanan paketin boyutları 12" x 8" x 4" dir.").
Bir temel büyüklükler sistemi(ve ya bazen temel boyutlar) herbir diğer fiziksel büyüklüğün kendilerinden( veya fiziksel büyüklüğün boyutundan) türetilebildiği büyüklüklerdir.Fiziksel büyüklüklerin geleneksel temel boyutları kütle, uzunluk, zaman v sıcaklıktır, fakat prensipte, diğer temel birimlerde kullanılabilirler.Bazı fizikçiler sıcaklığı fiziksel büyüklüğün bir temel boyutu olarak görmemektedirler, çünkü basitçe sıcaklık serbestlik derecesi başına parçacık başı enerjiyi(ve ya kütle, uzunluk veya zaman) ifade etmektedir.Ayrıca, elektrostatik cgs sisteminde kütle, uzunluk ve zaman birim sistemleriyle ifade edilse bile bazı fizikçiler elektrik yükünü farklı bir temel boyut olarak görmektedirler. Ayrıca uyumsuz temel büyüklükler hakkında şüpheleri olan fizikçiler de vardır[1].
SI sisteminin temel birimleri, kilogram, saniye, amper, kelvin, ve moldür.Metre ve kandela önceden temel birimlerdi fakat diğer birimlere göre yeniden tanımlandılar.Halen SI temelli birimler olarak düşünülseler de, bu temelde tarihsel sebeplerdendir.Newton, joule ve volt gibi diğer birimler ise SI temelli birimlerden türetilebilirler ve bu sebepten SI birimlerinden türetilmiş birimler olarak adlandırılırlar.
Hız boyutu, örneğin, uzaklık bölü zamandır, bu yüzden birimi m/sn temel saniye biriminden türetilebilir(metre ayrıca saniye cinsinden tanımlanmaktadır).
Boyut analizinin önemli temel bir gerçeği ise, temel birimlerin lineer cebirde vektör uzayının, tüm birimler uzayı, özel bir çeşidi olarak görülebilmesidir.Bu rasyonel sayılar alanının üzerinde bir vektör uzayıdır, vektör toplamı ise birimlerin çarpımı ile verilir ve skaler çarpım birimlerin üssünün alınmasıdır.
Tüm fiziksel olarak dikkat çekici değerlerin birimleri yoktur: boyutsuz sayılar birçok bilim alanında bulunmaktadır.Aslında, boyutlu büyüklükleri ölçerken bile temel olarak boyutsuz büyüklükleri ölçeriz.Daima bir fiziksel büyüklüğü benzer boyutlu bir standartla ölçeriz.Bir cetvel veya mezura ile bir uzunluğu ölçtüğümüzde, gerçekte cetvel üzerindeki çizgi işaretlerini sayarız(uzunluk ölçmek için bir standart) ve net sonuç boyutsuz bir sayıdır.Fakar o büyüklük boyutsuz bir sayıya eklenmiş(çarpılarak) bir boyutlu birim ile ifade edilirse, o büyüklük kavramsal olarak boyutlu bir büyüklük haline gelir.

Moment

Sponsorlu Bağlantılar

Bir kuvvetin döndürücü etkisine moment denir.

Moment=kuvvet × kuvvet kolu =F.d (Kuvvetin yarıçap vektörüne dik olan bileşeni alınır)
birimi: N.m
Moment vektörel bir büyüklüktür. Dolayısıyla moment vektörünün bir yönü vardır. Bu yön sağ el kuralı ile bulunur.
Dört parmak bitişik ve baş parmak bunlara dik olacak şekilde açılır. Avuç içi moment merkezine bakarken dört parmak kuvvet yönünde olacak şekilde sağ el yerleştirildiğinde yana açılan baş parmak moment vektörünün yönünü gösterir.
M=F×d

DENGE:
Bir cisim dengede ise, ya sabit hızlı düzgün doğrusal hareket yapıyor, ya bir eksen etrafında sabit hızla dönüyor, yada duruyor demektir. Bunun için;

1. Cisme etkiyen net kuvvet(bileşke kuvvet) sıfır olmalıdır.
ΣF=0

2. Cisme etkiyen kuvvetlerin bir noktaya veya bir eksene göre momentleri toplamı sıfır olmalıdır.
Στ=0

Küresel Aynalar
KÜRESEL AYNALAR

Yarıçapı R olan bir kürenin tümsek kısmı parlatılıp ayna yapılırsa tümsek ayna, çukur kısmı parlatılıp ayna yapılırsa çukur ayna elde edilmiş olur. Aynanın tam ortasından ve merkezinden geçen eksene asal eksen denir. Aynanın asal eksenle çakıştığı noktaya tepe noktası T denir.

Tepe ile merkez noktalarının tam ortasındaki noktaya da odak noktası denir. Odak noktasının aynaya veya merkeze uzaklığına da odak uzaklığı (f) denir. Odak uzaklığı ile aynanın R yarıçapı arasında
R = 2f bağıntısı vardır
.

Kürenin merkezinde geçen bütün doğrular kürenin yüzeyine dik olduğundan,küresel aynalarda merkezden geçen bütün doğrular normal olarak kabul edilebilir.

Çukur Aynada Işınların Yansıması
Yansımanın en önemli şartı gelme açısının yansıma açısına eşit olmasıdır. Merkezden aynaya çizilen doğrular, küresel aynaların normalidir. Çünkü bu doğrular aynaya diktir.
1. Asal eksene paralel gelen ışınlar yansıdıktan sonra odaktan geçer. Gelen ışığın normalle yaptığı açı, yansıyan ışığın normalle yaptığı açıya eşittir.

2. Odaktan aynaya gelen ışınlar asal eksene paralel gidecek şekilde yansır. Bir önceki ışının tam tersidir.
3. Merkezden gelen ışınlar yine merkezden geçecek şekilde yansır. Çünkü normal üzerinden gelen ışınlar, aynaya dik çarptıklarından kendi üzerlerinden geri yansırlar.

4. Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar. Çünkü asal eksen de merkezden geçtiği için normaldir.
Çukur Aynada Görüntü Çizimleri
Oluşan görüntünün yerini bulmak için en az iki tane ışın kullanmak gereklidir. Işınlar nerede kesişirse görüntü orada oluşur.
Cisim sonsuzda ise; sonsuzdan gelen ışınlar asal eksene paralel gelirler. Paralel gelen ışınlar ise yansıdıktan sonra odakta toplanırlar. Görüntü, odakta gerçek ve nokta halinde oluşur.
1. Cisim merkezin dışında ise; görüntü, odak ve merkez arasında, ters gerçek ve boyu cismin boyundan küçüktür. Hatırlanacağı gibi ışınların kendisi kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahirî olur.

2. Cisim merkezde ise; görüntü, merkezde ters gerçek ve boyu cismin boyuna eşit olur.

3. Cisim odakla merkez arasında ise; görüntü merkezin dışında ters, gerçek ve boyu cismin boyundan büyüktür.

4. Cisim odakta ise; yansıyan ışınlar birbirlerine paralel olduğundan, görüntü sonsuzda ve belirsizdir.
5. Cisim ayna ile odak arasında ise; görüntü aynanın arkasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan büyüktür. Çizimlerden de görüldüğü gibi cisim veya görüntüden aynaya yakın olanın boyu daha küçüktür.

Tümsek Aynalarda Özel Işınlar
Tümsek aynada da çukur aynada olduğu gibi merkezden geçen bütün doğrular normaldir. Tümsek aynada odak noktası aynanın arkasında olduğu için zahirîdir. Çünkü odak, ışığın toplandığı noktadır. Tümsek aynada ışık toplanmaz. Sadece uzantıları odaktan geçer, kendileri geçemez.
1. Asal eksene paralel gelen ışınlar, uzantıları odaktan geçecek şekilde yansırlar

.

2. Uzantıları odaktan geçecek şekilde gelen ışınlar, asal eksene paralel gidecek şekilde yansırlar.
3. Uzantıları merkezden geçecek şekilde gelen ışınlar, kendi üzerlerinden geri dönecek şekilde yansırlar.

4. Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar.
Tümsek Aynada Görüntü Çizimi
Bir tümsek aynada cisim nerede olursa olsun görüntü her zaman ayna ile odak noktası arasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan küçüktür. Cisim sonsuzda iken görüntü odakta nokta halinde olur. Şekilde görüldüğü gibi cisim aynaya yaklaştıkça görüntünün boyu büyüyerek aynaya yaklaşır.

Küresel Aynalarda Herhangi Bir Işığın İzlediği Yol:
Çukur aynaya özel ışınların dışında herhangi bir ışın gönderildiğinde, ışının aynaya değme noktasına merkezden geçen normal çizilir. Gelen ışın normal ile eşit açı yapacak şekilde yansır.

Şekilde tümsek aynaya gelen ışın, normal ile eşit açı yapacak şekilde yansır. Tümsek aynada görüntü daima odak ile ayna arasında oluştuğundan, yansıyan ışınların uzantısı da odak ile ayna arasından geçer.

Özel Durumlar
Ayna formülleri kullanılarak özel konumlu cisimlerin görüntülerinin yerleri tespit edilir.
1. Cisim çukur aynanın merkezinden f, aynadan 3f kadar uzaklıkta ise, görüntü odakla merkezin tam ortasında; yani aynadan 3f/2 kadar uzaklıkta olur. Görüntünün boyu cismin boyunun yarısı kadar olur.



2. Cisim çukur aynadan 3f/2 kadar uzaklıkta ise, görüntü aynadan 3f kadar uzaklıkta ve boyu cismin boyunun iki katı olur.
3. Şekildeki gibi cisim çukur ayna ile odağın tam ortasında; yani aynadan f/2 kadar uzakta ise zahirî görüntü f kadar uzakta olur ve boyu cismin boyunun iki katı olur.

4. Şekildeki gibi cisim tümsek aynadan f kadar uzakta ise, görüntü, ayna ile odak noktasının tam ortasında, yani aynadan f/2 kadar uzaktadır. Boyu ise cismin boyunun yarısı kadar olur.

Alimünyum ve Alaşımlarda Isıl İşlemler

--------------------------------------------------------------------------------

Isıl İşlem Esası

Alüminyum ile ısıl işlem neticesinde sertleşen alüminyum alaşımları arasında şu fark vardır. alüminyum tavlandıktan sonra mukavemetini bir miktar kaybeder ve yalnız soğuk şekil değiştirme neticesinde sertleşir. Buna karşılık sertleşen alüminyum alaşımları, belirli sıcaklıklarda belli zaman bekletilerek mukavemeti ve sertliği yükseltilebilir. Bu bekletmeye yaslandırma ve bu olaya da ayrışma sertleşmesi denir.
Yaşlandırma belirli sıcaklıkta yapılırsa suni yaşlandırma oda sıcaklığında yapılırsa tabii yaşlandırma adını alır.
Bir alüminyum alaşımının ısıl işlemle sertleştirilmesi 4 kademede incelenir:
1)Önceden tayin edilen bir sıcaklığa kadar ısıtma.
2)Belirlenen bir sürede bu sıcaklıkta bekletme.
3)Düşük bir sıcaklığa hızla su verme.
4)Su vermeye takiben, yaşlandırma veya çökelme sertleşmesi.

Tavlama

Mekanik yollarla elde edilen işlenmiş alüminyum alaşımların çok zaman birçok imal işlemlerinden sonra tavlama işlemini tatbik etmek lazımdır. Tavlama soğuk şekil değiştirme neticesinde sertleşmiş olan malzemeden sertliği kaldırmak veya ısıl işleme tabi tutularak yaşlandırılan malzemeyi yumuşatmak için kullanılır.
Yapıda mevcut tanelerin yeniden krsitalleşmesini sağlamak amacıyla, alaşımı eritmek ve çökeltme ısıl işlemleri sıcaklıkları arasında bir derece kadar ısıtmak tavlamanın esasıdır.

Bu işlem yaşlanma sertleşmesinin, sertleşme etkilerini yok eder. metalin soğuk işleme tabi tutulması da sertliğini ve çekme mukavemetini arttırır. Fakat sürekliliğini azaltır. Metalin soğuk olarak işlenmesini devam ettirebilmek için tavlama işlemi uygulanarak metal yumuşatılır.

Isıl işlemde alaşım tav süresi önemlidir. Örneğin yeniden billurlaştırma işleminde alaşım gereken sıcaklık ve sürede tutulmazsa yeninden teşekkül eden kristallerin şekil ve özelliklerini tamamıyla değiştirmezler. Bunu sağlamak için belirli sıcaklık ve zaman süresinde alaşımı bekletmek gerekir. Ayrıca tavlanan alaşımın kenar kısımlarının ve ince yerlerinin hızlı tavlama ile bozulmaması için sıcaklığı yavaş yavaş arttırmak gerekir.

Solusyona Alma İşlemi
Solüsyona alma işlemi de kendi arasında safhalar şeklindedir.

Önceden Tayin Edilen Bir Sıcaklığa Kadar Isıtma
Bu işlemin amacı alüminyum içindeki esirliği düşük sıcaklıklarda az buna karşılık yüksek sıcaklıklarda fazla olan alaşım elemanlarının erisliliğini, alaşımı yüksek sıcaklıklara çıkarmak suretiyle artırmaktadır. Yalnız burada dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardır.

A) Bu işlemin yapıldığı sıcaklık hassasiyetle seçilmelidir. Çünkü eriyebilen elemanlar alüminyum içinde katı eriyik halinde kalmalıdır. Çok düşük sıcaklıklarda az mukavemet elde edilemeyeceği gibi çok yüksek sıcaklıklarda eriyebilen elemanların ergime tehlikesi mevcuttur. Ayrıca ergime olacak çok yüksek sıcaklıklarda kullanılması halinde renk değişimi meydana gelir ve su verme sırasında gerilmeler artar. Bu nedenle mevcut alaşım elemanlarının içinde en düşük ergime sıcaklığına sahip olan elementin ergime sıcaklığının altında bir sıcaklık derecesi seçilmelidir. Bu alaşımlarda küçük bir sıcaklık artışı malzemenin ergimesine sebep olur ki, bu takdirde alaşımı tamamen ergitmek gerekir.

B) Isıtma hızı çok önemlidir. Genellikle orta hızlı bir ısıtma tavsiye edilir. şayet yavaş ısıtma tatbik edilirse, eriyebilen elemanların difüzyonu fazla olur. Aynı zamanda büyük tanelerin teşekkülüne meyil gösterir. Şayet malzeme soğuk şekil değiştirmeye tabi tutulmuş ise dane büyümesine engel olmak için ısıtma hızı yeter derecede yüksek olmalıdır. Genel olarak söylenebilir ki, malzeme kritik denecek kadar soğuk şekil değiştirme miktarı mevcut değil ise dane büyümesi tehlikesi yoktur.

Isıtma hızı çok önemlidir, bunu belirtmiştik. Bunun yanında bekletme süresi de büyük önem taşımaktadır. Bekletme süresi, malzemenin çıkarıldığı sıcaklığa, tavlama şekline, malzemenin cinsine ve buna benzer faktörlere bağlı olarak değişir. Uzun bir süre bekletme dane büyümesine difüzyonun artmasına ve renksizleşmeye neden olur. Sıcaklıkta bekletme süresinin ölçülmesine, malzemenin en soğuk kısmının istenilen minimum sıcaklık değerine varıldığında başlanır. Tablolar bu esasa göre tesbit edilir düzenlenmiştir.

Bekletme süresi alaşımın cinsine bağlı olarak, ince parçalarda 10 dakikadan başlar ve kalın parçalarda 12 saate kadar çıkar. Kalın parçalar için itibari olarak kesitteki kalınlığın her 1,5 cm’si için 1 saat bekleme süresi kabul edilir. bekletme süresi bütün eriyebilen elemanların katı eriyik haline geçebilmelerini sağlayacak kadar uzun seçilir. Kısaltılmış bir bekleme süresinin etkileri çok kötü olduğu gibi fazla bekletmede de oksidasyon tehlikesi artar.

Isıtmanın Meydana Getirdiği Değişiklikler (2)

Bu değişiklikleri aşağıdaki gibi maddeler halinde incelemek daha uygun olur.

Üniform Dağılımı
Yapı aşırı doymuş hale gelmiştir. Ayrıca bu sıcaklıkta bekletme yapılarak homojen bir dağılım sağlanmıştır.

Toparlanma
Isıl işleme tabi tutma esnasında meydana gelir. Bu sayede iç gerilmelerden bir kısmı ortadan kalkar. Bu sırada soğuk işlem sırasında kaybolan şekil alma özelliği yeninden kazanılmış olur. Bu işleme gerilim giderme tavı da denir.

Yeniden Kristalleşme
Soğuk işlenmiş malzeme, yeter derecede yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtıldığında, soğuk şekil değiştirme sonucu meydana gelmiş olan parçalanmış partiküller malzemenin tabi tutulduğu şekil değiştirme derecesi yeterli ise, yeniden gerilimsiz tanecikler oluştururlar. Bu olaya yeniden kristalleşme denir.

Soğuk şekil değiştirme esnasında meydana gelen yüksek enerjili noktalar, yeni danelerin meydana gelmesinde çekirdek rolü oynar. Soğuk şekil değiştirme derecesi yeterli değil ise yeninden kristalleşme olmaz.

Kullanılan sıcaklık derecesine yeninden kristalleşmeyi meydan getirecek kadar tam soğuk şekil değiştirme varsa elde edilen malzeme gayet iri daneli olur.

Dane Büyümesi
Yeniden kristalleşmeden sonra yeni daneler az enerjili duruma gelmek üzere büyümeye adaydırlar. Bu büyümeye etki eden nedenleri maddeler halinde şöyle sıralayabiliriz.

a) Başlangıçtaki dane büyüklüğü:
Ancak küçük soğuk şekil değiştirme derecelerinde kendini gösterir. Belirli bir soğuk şekil değiştirme derecesinde elde edilen sertleşme derecesi, iri daneli malzemeler için daha az olmak üzere, malzemenin dane büyüklüğüne tabiidir. Plastik şekil değiştirme derecesinin az olduğu hallerde başlangıçtaki malzemenin dane büyüklüğünün, son dane büyüklüğüne, kayda değer derecede tesiri vardır.

b) Soğuk şekil değiştirme derecesi:
Limitli fakat kritik derecede bir soğuk şekil değiştirmeye maruz malzeme, yeninden kristalleştirmeden sonra anormal derecede büyük danelere sahip olurlar.

c) Isıtma Hızı:
Küçük bir ısıtma hızı, normalden büyük toplama periyodunun sebep olacağından, yeninden kristalleşme ile elde edilen daneler biraz iri olur.

d) Son sıcaklık derecesi:
Yeniden kristalleştirmeden sonra daneler büyümeye meğillidirler. Bu büyüme danelerin en alçak dereceli enerji seviyesine sahip olmak istemeleri yüzündendir. Teorik olarak son sıcaklığın yükselmesi danelerin büyümesin yardım eder.

e) Yüksek sıcaklıkta bekletme süresi:
Yüksek sıcaklıkta bekletme süresi arttıkça danelerin büyüme oranı da artar.

f) Malzemenin terkibi

Su Verme
Eriyebilen elemanların katı eriyik haline geçmelerinden sonra yeninden çökelmelerine engel olmak veya geciktirmek amacıyla malzemeye su vermek gerekir. üç farklı su verme metodu mevcuttur. Bu üç metot, istenen özelliklere ve gösterdikleri kolaylıklara göre kullanılır.

Soğuk Suda Su Verme
Hafif dövmeli elde olunan alaşımlara soğuk su banyolarında su verilir. Su verme önceki su sıcaklık max. 300C olmalıdır. Sıcaklık değişimi 10C geçmemesi için yeterli hacimde su bulundurulmamalıdır. Böyle bir su verme şekli çok etkilidir.

Sıcak Suda Su Verme
Büyük ve kalın kesitli dökme parçalara 75-90 C’de hatta kaynar suda, yani 100 C’da su verilir.
Bu tip su verme, distarsiyonu minimum kılar ve eşit olmayan sıcaklık dağılışından doğan çatlama tehlikesi önlenmiş olur. Su vermede kullanılan suyun sıcaklığı malzemenin korozyon mukavemetine büyük ölçüde etki etmeye dövme alaşımlarda, bu tip su verme usulü kullanılır. Şunu da belirtelim ki, kalın kesitli parçaların korozyon mukavemeti ince kesitli parçalarda olduğu kadar kritik değildir.

Püskürterek Su Verme
Yüksek hızla su püskürtülerek su verme usulü, levhalar ve geniş yüzeyli parçalara tatbik edilir. Bu tip su verme distarsiyonu minimum kılar ve su vermeden dolayı olan çatlamayı önler. 2017 ve 2024 için korozyon mukavemetini azalttığından kullanılmaz.

Solüsyona Alma ve Su Verme Sırasında Dikkat Edilecek Noktalar ve
Karşılaşılan Güçlükler

Bekletme süresi ile su verme arasında önemli bir ilişki vardır. malzemenin fırından çıkarılıp su verilmesine kadar geçen süre gayet önemlidir. Bu süre mümkün olduğu kadar minimum seviyeye indirilmelidir. 2017, 2024, 7178 alaşımları levha halinde iken bu süre 10sn. geçmemelidir. Fakat kesit büyüdükçe bu süre uzatılabilir.

Malzemeyi su vermeden önce soğutmaya terk etme katı eriyiklerin çökelmesine sebep olabilir. Bu çökelme dane sınırlarında ve kayma düzlemlerinde oluştuğundan, şekil değiştirme kabiliyetleri azalır. Ayrıca bazı alaşımlarda da daneler arası korozyon mukavemetine etki eder. (2024, 2017)

Isıl işleme tabi tutulabilen alaşımlar herhangi bir kötü etki görülmeksizin birçok defa solüsyona alma ısıl işlemine tabii tutulabilir. Yalnız levhalarda bu durum sınırlıdır.

Solüsyona Alma ve Su Verme Sırasında Karşılaşılan Zorluklar

A)Düşük çekme ve akma mukavemeti:
Sebepleri:

a)Kısa sürede bekletme veya düşük sıcaklıkta tavlama
b)Fırında su banyosuna geç nakletme
c)Yavaş su verme
d)Aşırı ısıtma
e)Yüksek sıcaklıkta oksitlenme

B)Daneler Arası Korozyon:

Bu korozyon tuzlu atmosferde uzun süre bekletmekten ileri gelir. Bu, daneler arası korozyon, çekme mukavemetini ve yüzde uzamayı düşürür.

C)Aşırı Tavlama

Otektik ergimesi, dane sınırı ergimesine sebep olur. mukavemeti azaltır.

D) Fazla Deformasyon ve Kayma
Sebepleri:

a)Fırında ısıtılmanın homojen olmaması halinde, parça yüzeyinin çeşitli noktalarının farklı sıcaklıklarda bulunması
b)Isıtma peryodu esnasında parçanın iyi yerleştirilmemiş olması
c)Çok tesirli bir su verme kullanılması

E) % Uzamanın Düşük Olması
Sebepleri:

a)Aşırı tavlama
b)Yüksek sıcaklıkta oksitlenme
c)Su vermeden sonra fazla sertleşme
d)Hatalı işlenme

Yaşlanma Olayı (5)

Yaşlanma ile sertleşme elde etmek için önce katı eriyiğe alma yapılır. ardından aşırı katı eriyik elde etmek için alaşıma su verilir. Su verme işlemi genel olarak çökelme süratinin çok yavaş olduğu bir sıcaklıkta yapılır. Su verdikten sonra çökelmenin çok uzun bir sürede meydana gelmesine engel olmak için alaşım ortalama bir sıcaklığa ısıtılır.

Ayrıntılı incelemeler yaşlanma sertleşmesini şöyle açıklamaktadır: Aşırı doymuş atomlar belli kristal düzlemleri boyunca toplanma eğilimi gösterirler. Bu eriyikteki CU atomlarını toplanması (eriyen atomlar) diğer taraftan Cu yoğunluğunu azaltır, daha az aşırı doymuş ve dolayısıyla daha kararlı bir kristal yapısı oluşturur. Bu durumdaki bakır atomları henüz fark edilecek bir faz yapmamışlardır, hududun iki tarafındaki iki yapı arasında atom bağlaçları vardır. Dislakasyon hareketinin bu düzensiz alanlardan geçmesi zordur. Bu sebeple metal sertleşir dolayısıyla gerilmeler altında deformasyona daha dayanıklı olur.

Bölgesel toplama olayı uzun süre devam ederse hakiki bir çökelme ve aşırı yaşlanma veya yumuşama olur.

Tanımı
Aşırı doymuş bir katı fazdan zaman ve sıcaklığın etkisi ile yani bir fazın meydana gelmesi olayına teknolojide “yaşlanma olayı” diyoruz. Burada dikkat edilecek husus, meydana getirilen ikili fazın (üçlü ve daha fazla olabilir)

B şeklinde değil de B fazının fazı içinde hapsedilerek meydana getirilmesi gerektiğidir. Bu durum ise katı-hal reaksiyonları vasıtasıyla gerçekleştirilebilir. Aslında esas olarak yaşlanma olayı da bir katı-hal reaksiyonudur.
Yaşlanma olayı uygulanabildiği alaşımlarda müsbet yönde büyük mekanik özellik değişimleri oluşturur.

Safhaları
Yaşlanmanın bir katı-hal reaksiyonu olduğunu belirtmiştik. Bir reaksiyonun meydana gelmesi ise bazı özel şartların varlığı ile mümkün olur. reaksiyon başlangıcında ise beli safhalardan geçerek, evrimini tamamlar. Bu genel açıklamada olduğu gibi yaşlanma olayı da bazı şartların sağlanmasıyla ve bazı safhalardan geçerek evrimini tamamlar.

Solüsyon Alma
Alaşım tek fazlı bölgeye kadar ısıtılır. Aşırı doymuş hale getirilir ve homogenizasyon sağlamak için bir süre bu sıcaklıkta tutulur.

Su Verme
Eriyebilen elemanlar katı eriyik haline geçtikten sonra yeniden çökelmelerine engel olmak için malzemeye su vermek gerekir. Su verme sırasında katı eriyik kararsız hale gelir ve çökelme eğilimindedir.

Çökelme
Aşırı doymuş alaşım birden soğutulduğunda eriyebilirlik sınırlarının hemen altında, atomların kolaylıkla yayınladığı gren hudutlarında çökmeler yaşlanma yayınmanın daha zor olduğu gren için çökelme alçak sıcaklıklarda devam eder.

Yaşlan Teorisi
Yaşlanma olayını izah eden bir çok teori ortaya atılmış olmasına rağmen bunlardan en tutarlısı 1935 yılında Wassermann ve Weert tarafından ortaya atılmıştır. Uzun çalışmalar sonucu ortaya konan bu teori şöyledir.
Bu iki bilgin teorilerini Al-Cu alaşımını X-ışını ile inceledikten sonra ortaya atmışlardır. Bu incelemelerde Wasserman ve Weert Al-Cu denge diyagramından görülen q fazı ya da CuAl2’a benzeyen bir faz gördüler.

Çok küçük partiküllerden ibaret olan bu faz aynı q fazı gibi fakat, matriks ile q fazı arasında bir kompozisyondaydı. Bu faza geçiş fazı (geçiş latisi) adını verip q ile gösterdiler.
Ayrıca içinde bulunduğu matrikse bağlı olarak yönlenme özelliğine bağlı olarak yönlenme özelliğine bağlı olduğunu buldular. Yaptıkları açıklamada da dengeli çökeltinin ancak bu geçiş latisinin gelişip büyümesi ile meydana geldiğini belirttiler.

Daha sonra, Mehl, Barret ve Geisler Widmanstatten yapılarının oluşumuna ilişkin bir teori ortaya attılar. Teoriye göre bu yapının oluşumu: Nükleasyon kademesine ve içinde oluştuğu matriksle kohorent (atom dizilişi uygun) bir yapı oluşturmasına çökelen tanelerin büyümesine ihtiyaç gösterir. Atom dizilişleri uygun olması buradaki en önemli faktördür. Atom dizilişleri çökelti ve matriks gibi kristalografik yönden kesin bir sütrüktür tarafından paylaşılmalıdır.

Çok tabiidir ki her bir yapı ve atom düzlemi benzer atomik dizilere ve boşluklara sahip olmalıdır. Öyle ki küçük bir şekil değişimi ile uygunluk sağlansın. Bu teoride yaşlanma sertleşmesi matriks içine bir şekilde değiştirme ile ve onları koherent safhada birbirine uyduracak çökelme ile ilgili tutulmuştur. Aşırı yaşlanmanın nedeni olarak da, yapının oluşumu ile koherensliğin kaybolması gösterilmiştir. Daha sonraları bu teoriye “Transmisyon Latis Teorisi” adı verilmiştir.

1938’de Preston ve Guinier birbirlerinden habersiz olarak transmisyon latis çökelmesinin bir önceki kademesini buldular. Diffüze olmuş değişmelerin matriks bölgesinde olduğunu gösterdiler. Şayet çözünen atomlar, çözücü atomlardan boyut yönünden önemli miktarda farklı ise matriks latisi distarsiona uğrar. Fakat yeni ve kesin olmayan kristal strüktürleri bu kademede de zenginleşen bölgelerde birleşemez. Bu bölgelerde “BUINIER-PRESTON” ya da “GP” zonu denir.

Guinier’in açıklamasına göre GP zonları düğüm yada salkım şeklindedir ve yaşlanma sertleşmesinin kaynağını tekil etmektedirler. Geissler ve arkadaşları, Guinier ve Preston tarafından gözlenen difaksion için ayrı bir açıklama yaptılar.

Onlar difüze çizgileri, çok küçük boyutlardaki partiküller ve bu partikülleri de q¢ transmisyon latisinin ilk büyütme durumunun kaynağı olarak açıkladılar. Bu görüşe göre GP zonları transmisyon latisinin büyümesi ile oluşur. Bugün en iyi açıklamayı yapan teori yukarıdaki açıklamaların ve gelişmelerin bir sonucudur. Şöyle ki:

Alaşımdaki kimyasal elemanların yer ye konsatre olması sonucunda çökeleğin ilkel çekirdekleri oluşur. Bu çekirdekler eriyen metal atomları cinsinden zengindirler.
Bu nedenle, çekirdeklerin büyümesi de ancak eriyen atomların bu çekirdeklere yayınmasıyla mümkündür. Çökelmenin yayınma ile kontrol edilebilir olması, çökeltme ısıl işlem sıcaklığı yükseldikçe çökelme hızının niçin arttığını açıklamak için yeterlidir.
Birçok çökelme sertleşmesi sistemlerinde billur yapıları transmisyon kafesi teşkil edecek derecede gelişmeden sonra ana kafesten ayrılır ve denge halinde çökelek durumuna geçerler. Denge çökeleği içinde oluştuğu matrikse göre belirli doğrultularda bulunuyorsa da ara billur yapılarını teşkil eden bu kafes arasında atom atoma bir uyuşum yani koherans durumu yoktur. Fakat denge çökeleğinin meydana getirdiği sertlik düşüktür. Dolayısıyla aşırı yaşlanma (yumuşama) bu dengeli yapının oluşumu ile ilgilidir. Birçok alaşım sistemlerine ara yapı yeterli miktarda bir kafes distorsionu meydana getirmeden önce çökeleği oluşturduğundan önemli derecede sertleşme olur.

Yaşlanmaya Etki Eden Faktörler (5)
Bu faktörleri şöyle sıralayabiliriz.
A)SICAKLIK
Sıcaklık arttıkça yaşlanma süresi kısalır. Yani sıcaklık yaşlanma oranını arttırır.

B) GREN HUDUTLARI
İyi grenli alaşımlar aynı sıcaklıkta daha iyi çökebilen ve bu çökelme gren hudutlarında olur.

C) KOMPOZİSYON
Sabit sıcaklıkta hem yaşlanma hem de maximum sertlik, eriyen elementin artışı ile artar. Bunun derecesi de eriyebilirlik üst sınırına kadardır.

D) SOĞUK İŞLEM
Soğuk işlem varlığı yaşlanma oranını arttırır.

E) ZAMAN
Yaşlanma zaman doğru orantılıdır.


Compton Olayı
Compton Olayı:

Fotoelektrik etki dışında, ışığın kuantumlanmasını gerçekleyen diğer bir olayda Compton olayı olarak adlandırılır. 1922 yılında A. H. COMPTON (1892-1962; Nobel ödülü 1927); Röntgen ışını ve zayıf bağlanmış elektronlu madde arasındaki etkileşimin (Şekil 1), ışığın dalga modeliyle açıklanamayacağını göstermiştir. Klasik dalga modeline göre; Röntgen ışını ve madde arasındaki karşılıklı etki sürecinde, sadece madde üzerine gelen Röntgen ışınının dalga boyu gözlemlenebilir. Ancak yapılan deneyde, asıl ışımanın yanında daha büyük dalga boylu başka bir ışıma daha gözlemlenir. Compton bundan başka, dalga boyundaki değişimin sadece saçılma açısına bağlı olduğunu da tespit etmiştir. Compton bu olayların açıklaması için, madde üzerine gelen Röntgen ışınının (fotonun) dalga boyu değişiminin (ya da frekans değişiminin), ışının maddenin elektronlarıyla karşılıklı etki esnasında oluştuğunu kabul etmiştir. Bu esnada, Röntgen ışını bir miktar enerjisini ve momentumunu elektronlara aktarmaktadır.

Şekil 1. Röntgen ışını (fotonlar) ve madde arasındaki karşılıklı etkileşim.

Röntgen ışını (fotonlar) ve madde arasındaki karşılıklı etkileşimde, enerji ve momentum korunum yasalarını kullanarak aşağıdaki eşitliklerini yazabiliriz:

E foton,i + E elektron,i = E foton,s + E elektron,s

p foton,i + p elektron,i = p foton,s + p elektron,s

Burada i ve s imleri, enerji ve momentum değerlerinin başlangıç ve son durumlarını ifade etmektedirler. Bu denklemlerden fotonun çarpışmadan önceki dalga boyu ve çarpışmadan sonraki dalga boyu ve saçılma açısı arasındaki ilişki elde edilir:



Dl = l1 - l0 = (1 - cos q). (34)

Burada; h Planck sabiti, m elektronun kütlesi ve c ışık hızıdır. Eğer karşılıklı etkileşim sırasında fotonun bir miktar enerjisini ve momentini elektronun üzerine aktardığı hesaba katılırsa, fotonun dalga boyundaki değişim açıklanabilir.

Şimdi bu olayı deneysel olarak incelemek için interaktif ekran deneyini kullanabiliriz.

DENEY: (İnteraktif Ekran Deneyi) Deneyde Şekil 2'deki kaynaktan çıkan ışımayı kullanıyoruz. Bir saçılım cismindeki (burada plastik-cam silindir) saçılan ışımanın enerjisi çeşitli saçılma açılarında ölçülebilinir. Deneyin hedefi, kaynağın ışımasının dalga boyu (saçılan fotonun enerjisi) plastik-cam silindir ile karşılıklı etki esnasında artan açıyla birlikte gerçekten büyüyüp büyümediğini araştırmak olacaktır (enerji tersine azalmalıdır).

Şekil 2ompton olayı interaktif ekran deneyi

Şekil 3: açılma açısı için 'un spektrum karşılığı (1:imleç 2:sol-tuş 3:sağ-tuş)

Şekil 4'de oranlı olarak saçılma açısının değerleri için enerji ve kuvvet değerleri gösterilmiştir.

Şekil 4: Işımadan sonra ışının enerjisinin saçılma açısına (şekilde saçılma açısı olarak alınmış) bağlılığı

Burada esnasında maksimum uzunluk ve yükseklik gösterilmiştir.Fotonun enerjisinin artan açılarla küçüleceği bilinir. ( bununla uygun dalga boyları büyür ) Demek ki dalga boyu değişimi saçılma açısına bağlıdır. Bu olay fotonun bir miktar enerjisini ve momentini elektron üzerine geçirmesi suretiyle gerçekleşir. Bu karşılıklı etki sürecinde enerji ve momentum korunum yasaları da geçerlidir.

Uyarı: Küçük enerji değerlerinden yarım değer genişliği tam olarak tespit edilemez.

SONUÇ:

* Compton olayının bu teorisi bu olayların tek mümkün yorumu değildir. Bilinmektedir ki, elektronlarda dalga paketçiklerine sahiptirler, aynı zamanda bu olayların ışık paketçiği fikri olmaksızın bir dalga teorisi yorumu da akla yakındır. Bundan başka DÖRING 1973 açıklaması da vardır.
* Burada ölçüm programı ışımanın dalga boyunu değil, aksine enerjisini gösterir, dalga boyu değişiminin eski formülü yerine enerji değişiminin uygun bir formülü kullanılmalıdır.Daha sonra ile denklemini elde ederiz.


Işık, fotoelektrik ve Compton olaylarında; şu ana kadar ki bir çok olayda gösterdiği dalga özelliğinin yanında, tanecik özelliğide sergilemektedir. Tıpkı elektronlarda olduğu gibi, ışık da dalga ve tanecik özelliklerini gösteren, ancak tanımlamak istediğimizde yeni bir şey olarak ifade edebileceğimiz, “Kuantum Nesneleri” dir

Compton Olayı
Compton Olayı:

Fotoelektrik etki dışında, ışığın kuantumlanmasını gerçekleyen diğer bir olayda Compton olayı olarak adlandırılır. 1922 yılında A. H. COMPTON (1892-1962; Nobel ödülü 1927); Röntgen ışını ve zayıf bağlanmış elektronlu madde arasındaki etkileşimin (Şekil 1), ışığın dalga modeliyle açıklanamayacağını göstermiştir. Klasik dalga modeline göre; Röntgen ışını ve madde arasındaki karşılıklı etki sürecinde, sadece madde üzerine gelen Röntgen ışınının dalga boyu gözlemlenebilir. Ancak yapılan deneyde, asıl ışımanın yanında daha büyük dalga boylu başka bir ışıma daha gözlemlenir. Compton bundan başka, dalga boyundaki değişimin sadece saçılma açısına bağlı olduğunu da tespit etmiştir. Compton bu olayların açıklaması için, madde üzerine gelen Röntgen ışınının (fotonun) dalga boyu değişiminin (ya da frekans değişiminin), ışının maddenin elektronlarıyla karşılıklı etki esnasında oluştuğunu kabul etmiştir. Bu esnada, Röntgen ışını bir miktar enerjisini ve momentumunu elektronlara aktarmaktadır.

Şekil 1. Röntgen ışını (fotonlar) ve madde arasındaki karşılıklı etkileşim.

Röntgen ışını (fotonlar) ve madde arasındaki karşılıklı etkileşimde, enerji ve momentum korunum yasalarını kullanarak aşağıdaki eşitliklerini yazabiliriz:

E foton,i + E elektron,i = E foton,s + E elektron,s

p foton,i + p elektron,i = p foton,s + p elektron,s

Burada i ve s imleri, enerji ve momentum değerlerinin başlangıç ve son durumlarını ifade etmektedirler. Bu denklemlerden fotonun çarpışmadan önceki dalga boyu ve çarpışmadan sonraki dalga boyu ve saçılma açısı arasındaki ilişki elde edilir:

Dl = l1 - l0 = (1 - cos q). (34)

Burada; h Planck sabiti, m elektronun kütlesi ve c ışık hızıdır. Eğer karşılıklı etkileşim sırasında fotonun bir miktar enerjisini ve momentini elektronun üzerine aktardığı hesaba katılırsa, fotonun dalga boyundaki değişim açıklanabilir.

Şimdi bu olayı deneysel olarak incelemek için interaktif ekran deneyini kullanabiliriz.

DENEY: (İnteraktif Ekran Deneyi) Deneyde Şekil 2'deki kaynaktan çıkan ışımayı kullanıyoruz. Bir saçılım cismindeki (burada plastik-cam silindir) saçılan ışımanın enerjisi çeşitli saçılma açılarında ölçülebilinir. Deneyin hedefi, kaynağın ışımasının dalga boyu (saçılan fotonun enerjisi) plastik-cam silindir ile karşılıklı etki esnasında artan açıyla birlikte gerçekten büyüyüp büyümediğini araştırmak olacaktır (enerji tersine azalmalıdır).

Şekil 2ompton olayı interaktif ekran deneyi

Şekil 3:açılma açısı için 'un spektrum karşılığı (1:imleç 2:sol-tuş 3:sağ-tuş)

Şekil 4'de oranlı olarak saçılma açısının değerleri için enerji ve kuvvet değerleri gösterilmiştir.

Şekil 4: Işımadan sonra ışının enerjisinin saçılma açısına (şekilde saçılma açısı olarak alınmış) bağlılığı

Burada esnasında maksimum uzunluk ve yükseklik gösterilmiştir.Fotonun enerjisinin artan açılarla küçüleceği bilinir. ( bununla uygun dalga boyları büyür ) Demek ki dalga boyu değişimi saçılma açısına bağlıdır. Bu olay fotonun bir miktar enerjisini ve momentini elektron üzerine geçirmesi suretiyle gerçekleşir. Bu karşılıklı etki sürecinde enerji ve momentum korunum yasaları da geçerlidir.

Uyarı: Küçük enerji değerlerinden yarım değer genişliği tam olarak tespit edilemez.

SONUÇ:

* Compton olayının bu teorisi bu olayların tek mümkün yorumu değildir. Bilinmektedir ki, elektronlarda dalga paketçiklerine sahiptirler, aynı zamanda bu olayların ışık paketçiği fikri olmaksızın bir dalga teorisi yorumu da akla yakındır. Bundan başka DÖRING 1973 açıklaması da vardır.
* Burada ölçüm programı ışımanın dalga boyunu değil, aksine enerjisini gösterir, dalga boyu değişiminin eski formülü yerine enerji değişiminin uygun bir formülü kullanılmalıdır.Daha sonra ile denklemini elde ederiz.

Işık, fotoelektrik ve Compton olaylarında; şu ana kadar ki bir çok olayda gösterdiği dalga özelliğinin yanında, tanecik özelliğide sergilemektedir. Tıpkı elektronlarda olduğu gibi, ışık da dalga ve tanecik özelliklerini gösteren, ancak tanımlamak istediğimizde yeni bir şey olarak ifade edebileceğimiz, “Kuantum Nesneleri” dir

Işık Dalgaları

--------------------------------------------------------------------------------

Galile, ışık hızını saptanması problemini formülleştirdi; ama çözmedi. Bir problemin formüllleştirilmesi, çoğu zaman, problemin yalnız bir matematik ya da deney ustalığı sorunu olan çözümünden daha önemlidir. Yeni sorular, yeni olanaklar ortaya koymak, eski problemlere yeni bir açıdan bakmak, yaratıcı hayalgücünü gerektirir ve bilimde gerçek ileremeye damgasını vurur.

Galile’nin İki Yeni Bilim’inde, öğretmen ile öğrencileri arasında, ışık hızı üzerine şöyle bir konuşma geçer: "SAGREDO: Peki ama, bu ışık çabukluğunun ne çeşit ve ne kadar büyük bir çabukluk olduğunu düşünmeliyiz? Ani ya da pek birdenbire midir, yoksa öbür hareketler gibi o da zaman mı gerektirmektedir? Bunu deneyle saptayabilir miyiz?

"SIMPLICO: Günlük yaşantı, ışığın yayılmasının birdenbire olduğunu göstermektedir; çünkü çok uzağımızda ateşlenen bir topun önce alevini görürüz ve bu, hiç zaman almaz; oysa topun sesi ancak oldukça önemli bir zaman aralığından sonra kulağımıza ulaşır.

"SAGREDO: Evet ama Simplico, kimsenin yadırgamadığı bu yaşantıdan benim çıkarabildiğim tek şey, bize ulaşan sesin ışıktan daha yavaş yol aldığıdır; bu, bana ışığın gelişinin apansız olup olmadığını ya da son derece çabuk geliyorsa, yine de zaman alıp almadığını öğretmiyor.

"SALVIATI: Bunun ve buna benzer başka küçük gözlemlerin pek az kanıtlayıcı olması, birinde aydınlanmamın, yani ışığın yayılmasının, gerçekten birdenbire olup olmadığını kesinlikle saptamak için bir yöntem düşünmeme yol açtı."

Salviati’nin önerdiği deney tekniği ile, yani Galile zamanında ışığın hızını, anlatılan şekilde ölçmek olanağı pek azdı. Süredurum İlkesi, enerjinin korunumu yasası, yalnızca önceden çok iyi bilenen deneyler üzerinde yeni ve özgün bir biçimde düşünmekle bulunmuştur.

Galilei’nin, yaptığı deneyin tek kişi ile daha kolay ve eksiksiz yapılabileceğini görmemiş olmasının insanı şaşırttığını söyleyebiliriz. Belirli bir uzaklıkta duran arkadaşının yerine bir ayna koyabilirdi ve ayna, işareti alır almaz kendiliğinden geri gönderirdi.

Işık hızını, ilk olarak ve yalnız yeryüzündeki olanaklardan yararlanarak yaptığı deneylerle saptayan Fizeau, aşağı yukarı iki yüz elli yıl sonra, işte bu ilkeyi kullandı. Roemer, ışık hızını daha önce, ama daha az tam olarak, gökbilimsel gözlemlerle saptamıştı.

Aşırı bir yük olduğu için, ışık hızının, ancak Yer ile Güneş Sistemi'nin diğer gezegenleri arasındaki uzaklıklarla bir tutulabilen uzaklıklar kullanılarak ya da çok geliştirilmiş bir deney tekniği ile ölçülebileceği bellidir. Birinci yöntem, Roemer’inki, ikincisi Fizeau’nunki idi.

Bu ilk deneylerin yapıldığı günlerden beri, ışık hızını gösteren o çok önemli sayı, kesinliği gittikçe artarak birçok kez saptandı. Yüzyılımızda, Michelson, bu amaçla pek ince bir teknik geliştirdi. Bu deneylerin sonuçları kısaca şöyle özetlenebilir: Işığın boşluktaki hızı, yaklaşık olarak, saniyede 300.000 kilometredir (saniyede 186.000 mil).

1675'te Danimarkalı Christensen Roemer (1644-1710) ışığın hızını ölçtü.

1678'de yine Danimarkalı Christian Huygens ise (1629-1695) Işığın Dalga Kuramı'nı ortaya attı.

1781'de Alman William Herschell (1738-1822), 124 cm'lik aynalı teleskobuyla Uranüs'ü keşfetti. Bu, uzak mesafede keşfedilen ilk gezegendi. Yakındakiler binlerce yıldan beri zaten biliniyordu.

1783'te içinde bir insan bulunan ilk balon uçuruldu.

Astronomiye büyük bir tutkuyla bağlı olan Edmund Halley (1656-1742), 21 yaşındayken öğrenim gördüğü Oxford'dan ayrılıp St. Helena'ya gitmişti; kuyruklu yıldızlarla ilgili gözlemler yapmıştı. 1682'de gördüğü, bugün de kendi adıyla anılan yıldızın 1758'de yeniden görülebileceğini ileri sürmüştü. Halley'in ölümünden 16 yıl sonra, bu yıldızın görülmesi, Newton'un en inatçı karşıtlarını bile ikna etmeye yetecekti.

Evrensel Kütle Çekimi Yasası, Neptün'ün bulunmasıyla, parlak bir şekilde doğrulanmıştı. Astronomlar, Uranüs'ün, Kütle Çekim Yasalarının öngördüğü yörüngesinden, arasıra kaydığını çoktandır gözlüyordu. Uranüs, kimi zaman yavaşlıyor, kimi zaman da sanki görünmez bir kuvvetin etkisiyle hızlanıyordu.

Rus astronom Leksel, 18. yüzyılın sonunda Uranus'ün hareketlerine, ötesinde bulunan ve bilinmeyen bir gezegenin neden olacağını ileri sürdü. 1846'da Fransız matematikçi Leverrier, bu yeni Gezegen'in gökteki konumunu hesapladı ve sonra astronomlar o Gezegen'i gözlediler. Kütle Çekim Kuramı'nın gözlemlere tam uyuşmayan bir olayı da Merkür'ün günberisindeki (Güneş'e en yakın noktalar) sapmaydı.

Bu olgu uzun süre doğanın açıklanamaz bir kaprisiymiş gibi geldi. O'nun açıklanması, bilimde bir devrim gerektirdi ve bunu da büyük bilim adamı Albert Einstein başaracaktı.