Cevap Yaz Yazdır
Gösterim: 22.399|Cevap: 4|Güncelleme: 22 Ağustos 2016

Isı Nedir? Isı Enerjisi Hakkında Genel Bilgiler

1 Kasım 2008 13:17   |   Mesaj #1   |   
asla_asla_deme - avatarı
VIP Never Say Never Agaın

ISI,

Ad:  ısı3.jpg
Gösterim: 7
Boyut:  42.7 KB

sıcak bir cisimden daha soğuk bir cisme aktarılan enerjidir. Daha bilimsel tanımıyla, bir cisimden öbürüne enerji aktarma süreci­dir. Çünkü yakın zamana kadar ısıyı da elektrik enerjisi ya da mekanik enerji gibi bir enerji biçimi olarak kabul eden bilim adamla­rının bu konudaki görüşleri büyük ölçüde değişmiştir. Şimdi ısıyı, molekülleri çok hızlı hareket eden sıcak bir cisimdeki bu mekanik molekül enerjisinin daha soğuk bir cisme aktarıldığı bir süreç olarak tanımlıyorlar. Ama ısının bir enerji biçimi olduğundan yola çıkarak varılmış olan bütün kavram ve tanım­lar hâlâ geçerlidir.

Sponsorlu Bağlantılar
Bu bilimsel terim günlük konuşma diline de yerleşmiştir ve çoğu kez yanlış olarak sıcaklık anlamında kullanılır. Bir cisme aktarılan ısı enerjisi o cismin sıcaklığını yükseltebilir; ama ısı ile sıcaklık aynı şey değildir. Sıcaklık bir cisimde ne kadar ısı bulunduğunu, daha doğrusu cismin ne kadar ısı enerjisi aktarabi­leceğini gösteren bir ölçüdür ve bu ısının miktarı yalnızca cismin sıcaklığına değil kütle­sine de bağlıdır . Bütün enerji biçimleri gibi ısı da Uluslararası Birimler Sistemi'nde (SI) joule (jul), günlük uygulama­larda ise kalori gibi iş birimleriyle ölçülür. Enerji bir biçimden başka bir biçime dönüşür­ken sonunda genellikle ısı enerjisi açığa çıkar. Örneğin, bir iletkenden elektrik akımı geçiril­diğinde elektrik enerjisinin bir bölümü ısı enerjisine dönüşür.

Isı Kavramının Tarihçesi


Bilim adamları ısıyı uzun süre yalnızca bir kavram olarak kullandılar. 18. yüzyılda bile hâlâ ısının "akışkan bir madde" olduğunu düşünüyor ve bir cisimde bu akışkandan ne kadar çok bulunursa cismin o kadar sıcak olacağına inanıyorlardı. Kont Rumford adıyla tanınan İngiliz subay ve fizikçi Sir Benjamin Thompson Almanya'daki Bavyera prensinin hizmetinde çalışırken, 1798'e doğru çok önemli bir sonuca vardı. Münih'te Bavyera ordusu için yapılan pirinç topların matkapla delinmesi sırasında büyük miktarda "ısı" açı­ğa çıktığını fark etmişti. Eğer ısı sanıldığı gibi cismin içindeki bir akışkan olsaydı bir an gelip tükenmesi gerekirdi; oysa matkap ucu sürtün­dükçe bu metal alaşım soğuyacağına giderek ısınıyordu. Rumford bu olayı araştırmak üze­re delme işlemini su dolu bir kabın içinde yaptı ve matkap bir süre çalıştıktan sonra suyun kaynadığını gördü. Bu "ısı"yı yaratacak bir ateş ya da alev olmadığına göre, matkap ucunun pirince sürtünmesiyle sürekli olarak ısı üretebildiğim, dolayısıyla ısının bir madde olamayacağını öne sürdü. Bir metali matkap­la delerken bu sürtünmenin etkisiyle matkap ucunun ısındığını, hatta daha basit yoldan ellerinizi birbirine sürttüğünüzde ellerinizin ısındığını hissedebilirsiniz .

Rumford'un ısı konusundaki bu görüşlerine o zamanlar kimse inanmadı ve yapılan iş miktarı ile oluşan "ısı" miktarı arasında sıkı bir bağlantı olduğunu kanıtlama onuru İngiliz fizikçi James Prescott Joule'e kaldı . Joule, Manchester yakınlarındaki laboratuvarında 1843'te yaptı­ğı deneylerle, belirli miktardaki suyu ısıtmak için gereken iş miktarını ölçtü. Suyu ısıtmak için başvurduğu iki yöntemden biri, bir dina­moyla ürettiği elektrik akımını suya daldırdığı bir tel bobinden geçirmekti. Böylece günü­müzde kullanılanlara benzeyen bu tip su ısıtıcılarının ilk örneğini yapmış oldu. Sonra sudaki sıcaklık artışını termometreyle ölçerek bulduğu ısı miktarını dinamoyu döndürmek için kullanılan iş miktarıyla karşılaştırdı. Uy­guladığı ikinci yöntemde ise, suyu dönen bir su çarkıyla karıştırarak ısıttı ve gene yapılan mekanik iş miktarı ile bu işin suya kazandırdı­ğı ısı miktarını karşılaştırdı. Sonuçta, belirli miktardaki işin her zaman aynı miktarda ısı oluşturduğunu buldu ve aralarındaki oranı belirledi. Bu oran ya da bağıntı "ısının meka­nik eşdeğeri" olarak bilinir. Böylece, Joule' ün çalışmalarıyla ısının bir enerji biçimi olduğu bütün bilim adamlarınca kabul edildi. Isı enerjisi bir iş yapmak için kullanılabilir ya da öbür enerji biçimleri yapılan iş aracılığıyla ısı enerjisine dönüştürülebilir; her iki durum­da da sonuçtaki toplam enerji miktarı başlangıçtakiyle aynıdır. Bu durum, ENERJİ mad­desinde açıklandığı gibi bilimin temel kav­ramlardan biri olan "enerjinin korunumu" ilkesine uygundur. Enerji ya da iş ölçü birimi­ne "joule" adı James Joule'ün onuruna veril­miştir.

Isı Enerjisi Konusundaki Çağdaş Görüş

Önce sıcak, sonra soğuk bir cisme dokunur­sak aralarındaki sıcaklık farkını algılayabilir ve cisimlerin sıcaklığını termometreyle ölçebi­liriz .
Bütün maddeler molekül denen çok küçük atom gruplarından oluşmuştur . Bu moleküller her an hızlı ve gelişigüzel bir çalkalanma hareketi yapar. Gazların mo­lekülleri, katı ve sıvılarla karşılaştırıldığında, birbirinden oldukça uzaktır ve bulundukları hacim içinde serbestçe hareket edebilir. Bu arada hem birbirleriyle çarpışır, hem de bulundukları kabın çeperlerine çarparlar. Ga­zın sıcaklığı arttıkça moleküllerin hareketi de hızlanır.

Sıvılarda moleküller daha sıkışık durumda oldukları için gazlardaki kadar serbest hare­ket edemez ve birbirleriyle daha sık çarpışır­lar. İçinde çok küçük toz parçacıkları bulunan bir bardak suya parlak bir ışık tutulduğunda, sıvı moleküllerinin hareketi incelenebilir. Bu suya bir mikroskopla bakılırsa toz parçacıkla­rının her yöne doğru hızla hareket ettiği görülür. Bu hareketin nedeni, görülemeyecek kadar küçük olan milyonlarca su molekülü­nün hızla hareket ederken toz parçacıklarına çarpmasıdır. Aralarında hemen hiç boşluk olmayan katı moleküller yerlerini değiştire­mez, ancak bulundukları yerde sürekli bir titreşim hareketi yapabilir.

Katı, sıvı ya da gaz durumundaki herhangi bir maddenin sıcaklığı ne kadar yüksekse moleküllerinin ortalama hızı, dolayısıyla top­lam enerjisi de o kadar fazladır. Bir maddede­ki moleküllerin toplam enerjisine o maddenin iç enerjisi denir. Bir maddeye dışarıdan enerji verilmesi maddenin iç enerjisini artıracağı için sıcaklığını da artırır.
Bir maddeye enerji vermenin yollarından biri o madde üzerinde bir iş yapmaktır. Örneğin Joule'ün deneyinde olduğu gibi su­yun karıştırılması su moleküllerinin daha hızlı hareket etmesine ypl açar ve böylece suyun sıcaklığı yükselir. Bir maddeye enerji verme­nin başka bir yolu da ona ısı enerjisi aktar­maktır. Kızgın bir demir çubuk suya daldırıl­dığında, demir moleküllerindeki ısı enerjisi su moleküllerine geçet. Böylece su molekülleri daha hızlı hareket etmeye başlar ve suyun sıcaklığı yükselir: Sıcaklığın ne kadar yüksele­ceği suyun miktarıfra bağlıdır.

Eğer bir maddede moleküllerin titreşimi durursa maddenin iç enerjisi sıfırlanır ve sıcaklığı olabilecek en düşük düzeye iner. Mutlak sıfır denen bu sıcaklık — 273°C dola­yındadır; yani suyuh donma noktasının 273°C altındadır. Gerçi bugüne kadar mutlak sıfır noktasına ulaşılamamıştır, ama bilim adamları n bu sıcaklığın milyonda bir ya da iki derece üzerindeki sıcaklıkları elde edebiliyorlar. Bu çok düşük sıcaklıklarda maddenin özellikle­rinde ve davranışında çok ilginç değişiklikler olur. Örneğin bazı iletkenlerden bir kez elektrik akımı geçmeye başladığında bu akış neredeyse sonsuza kadar sürer; çünkü iletke­nin direnci tümüyle yok olmuştur. Gene bu düşük sıcaklıklarda moleküller hemen hemen tümüyle hareketsiz oldukları için birbirleriyle çarpışamaz, dolayısıyla maddeler arasında hiçbir kimyasal tepkime olmaz.

Buna karşılık sıcaklığın en çok kaç derece­ye yükselebileceği konusunda bilinen herhan­gi bir sınır yoktur. Metalleri kesmek ya da kaynak yapmak için kullanılan oksiasetilen hamlacının alevi ile gene kaynak işlerinde kullanılan elektrik arkının sıcaklığı 1.800°C ile 4.000°C arasında değişir. Nükleer tepki­melerde ise milyonlarca derecelik sıcaklıklara ulaşılabilmiştir.
Kimyasal tepkimelerde de ısı oluşabilir. Bir kibritin yanmasıyla ısı enerjisi açığa çıktığı için bu, ısıveren ya da eksotermik bir tepkime­dir. Gerçekleşebilmesi için ısı enerjisi gerekti­ren kimyasal tepkimeler ise, örneğin içindeki demir metalini ayırmak üzere bir demir cev­herinin ısıtılarak eritilmesi, ısıalan ya da endo­termik bir tepkimedir.

Isı Sığası ve Özgül Isı

Bir maddenin iç enerjisinin bütün molekülle­rinin toplam enerjisine eşit olduğunu söyle­miştik. Bir çaydanlık kaynar su ile bir küvet dolusu sıcak suyu ele alalım. Çaydanlıktaki bir su molekülünün enerjisi kuvvetteki bir su molekülünün enerjisinden daha fazladır; çün­kü kaynayan suyun sıcaklığı küvettekinden daha yüksektir. Buna karşılık küvetteki suyun iç enerjisi çaydanlıktaki suyunkinden daha fazladır; çünkü küvette çok daha fazla su molekülü vardır. Görüldüğü gibi, bir madde­nin iç enerjisi kütlesine ve sıcaklığına bağlı­dır.

2 kg suyun sıcaklığını 10°C yükseltmek için iç enerjisini bir miktar artırmak gerekir. 4 kg suyun sıcaklığını 10°C yükseltmek için eklen­mesi gereken ısı enerjisi ise bunun iki katı kadardır. 2 kg suyun sıcaklığını 30°C yükselt­mek için de ilkinin üç katı kadar ısı enerjisi vermek gerekir.

İki maddenin molekül yapılan arasındaki farklılık maddelerin iç enerjilerini de etkiler. Örneğin 1 kg suyun sıcaklığını 1°C artırmak için yaklaşık 4.200 joule'lük enerji gerekir­ken, 1 kg bakırda l°C'lik sıcaklık artışı için yalnızca 400 joule'lük enerji yeterlidir. De­mek ki bakırdan yapılmış bir cismin ısı sığası, yani dışandan aldığı ısı enerjisinin sıcaklığın­da yarattığı artışa oranı, aynı kütledeki bir suyun ısı sığasından daha küçüktür. Birim kütlenin sıcaklığını 1°C artırmak için gereken ısı miktanna özgül ısı ya da ısınma ısısı denir. Yukarıdaki örnekten de anlaşılacağı gibi su­yun özgül ısısı yaklaşık 4.200 joule, bakırınki ise yaklaşık 400 joule'dür.

Isınma Denklemi ve Gizli Isı

Bir cismin sıcaklığı artarken kazandığı ya da azalırken yitirdiği ısı enerjisi miktan aşağıda­ki denklemle hesaplanabilir:
ısı enerjisi = kütle x özgül ısı x sıcaklık
(joule)= (kg) x (j/kg/°C) x (°C)
değişikliği
Eğer eşit miktarda su ve kum aynı sıcaklık derecesinde ısıtılırsa, bir süre sonra kumun sıcaklığı suyunkinden yaklaşık iki kat daha fazla artar. Bu olayın özellikle iklim açısından çok önemli sonuçları vardır. Yazın kızgın güneşin altında kayalar, kum ve toprak çok ısındığı için karaların iç bölgeleri çok sıcak olur. Aynı miktarda ısı enerjisini denizler de aldığı halde suyun sıcaklığı bu kadar çok artmaz. Bu yüzden denize yakın olan yerler yazın karalann iç bölümlerinden daha serin, buna karşılık kışın daha ılıktır; çünkü deniz suyu yaz aylannda almış olduğu enerjiyi kışın yavaş yavaş geri verir.

Katı bir madde erime noktasına kadar ısıtılsa bile, çok büyük miktarda bir ek enerji verilmedikçe erimez. Bu ek enerji, katının sabit molekül yapısının çözülmesi için gerekli­dir ve maddenin sıcaklığını yükseltmez. Böy­lece madde katı halden sıvı hale geçtiğinde sıcaklığı değişmediği halde moleküllerinin enerjisi daha fazla olur. Maddenin hal ya da durum değiştirmesini sağlayan bu enerjiye gizli ısı denir. Yalnız katı halden sıvı hale geçiş (erime) için değil, kaynama noktasında­ki bir sıvının gaz haline geçmesi (buharlaşma) için de bir ek enerji gerekir. Birinci örnekte bu enerjiye gizli erime ısısı, ikincisinde de giz­li buharlaşma ısısı denir. Sıvı donarak yeniden katılaşırken ya da buhar yoğunlaşarak yeni­den sıvıya dönüşürken, aynı miktarda enerjiyi bu kez dışarıya verir.

Erime noktasındaki 200 gr (bir bardak dolusu) buzun suya dönüşmesi için yaklaşık 67.200 joule enerjiye gerek vardır. Bu suyu kaynama noktasına kadar ısıtabilmek için ayrıca 84.000 joule, buharlaştırabilmek için de 454.000 joule enerji gerekir. Suyun hal değiştirebilmesi için bu kadar büyük miktar­larda gizli ısı gerekmesi, erimeye başlayan buzun ve karın neden uzun süre yerde kalabil­diğini ya da çaydanlıktaki suyun kaynamaya başladığı anda neden tümüyle buharlaşıp uç­madığını açıklar.

Isı Aktarımı

Isı, sıcak maddenin yüksek enerjili molekülle­rinden soğuk maddenin düşük enerjili mole­küllerine aktarılır. Bu ısı aktarımı, iletim, konveksiyon ya da taşınım ve ışıma denen üç süreçle gerçekleşir. Eğer bir cismin bir bölü­mü öbür bölümlerinden daha sıcaksa, bu enerji aktarımı iletim yoluyla olur. Bu süreç­te, yüksek enerjili moleküllerin hareketi komşu moleküllerin de hızlanmasına yol açar ve bu etki bütün cisme yayılır. Bir maddenin "iyi bir ısı iletkeni" olması demek, o maddede iletim yoluyla ısı aktarımının kolayca gerçek­leşmesi demektir.

Akışkanlarda, yani sıvılarda ve gazlarda ısı aktarımı daha çok konveksiyon ya da taşınım yoluyla olur. Bu süreçte, akışkanın ısınan bölümleri genleşir; genleştiği için de yoğunlu­ğu azalır. Böylece hafifleyen moleküller yük­selirken akışkanın daha soğuk molekülleri alçalarak bunların yerini alır ve bu hareketten doğan konveksiyonj akımları ısı enerjisini akışkanın her yanına taşır
İki cismin arasında, örneğin Güneş ile Dünya'yı ayıran uzay boşluğu gibi bir boşluk bile olsa, ışıma yoluyla sıcak cisimden soğuk cisme ısı aktarılabilir. Bir cismin molekülleri elektromagnetik ışınım (enerji dalgaları) ya­yar; bu ışınımın dalga boyu cismin sıcaklığına bağlıdır. Cisim ne kadar sıcaksa yaydığı ışını­mın dalga boyu da q kadar kısa olur. Örneğin sıcak bir cisim, dalga boyu görünen ışığınkin-den biraz daha uzun olan kızılötesi ışınlar yayar; ama sıcaklığı daha da yükseldiğinde ışımanın dalga boyu kısalır ve görünür ışığa dönüşür. Bir cismin elektromagnetik ışınım yayması, iç enerjisinin ışınım enerjisine dönü­şerek her yönde yayılması demektir. Başka bir cisim bu elektromagnetik dalgalardan bir bölümünü soğurduğunda, enerjisi artan mole­külleri hızlanır ve cismin sıcaklığı yükselir. Güneş'in Dünya'yı ısıtması ışınım yoluyla ısı aktarımıdır.

Isı ve Dünyamız

Güneş'teki nükleer tepkimeler sonucunda açığa çıkan ısı Dünya'nın temel enerji kayna­ğıdır. Bu enerji bir yandan bizi doğrudan ısıtırken, bir yandan da ısı enerjisi elde ettiğimiz odun, kömür, petrol ve doğal gaz gibi yakıtları oluşturan bitkilerin büyümesini sağlar. Ayrıca suyun buharlaşıp yağmur ya da kar halinde yeniden Dünya'ya dönmesine yol açarak su enerjisi kaynaklarının yenilenmesi­ne yardımcı olur. Dünya'da gerçekleştirilen denetimli nükleer tepkimeler de ısı veren başka bir enerji kaynağıdır. Öte yandan yeryüzündeki derin kayaçların doğal radyoak­tifliği de Dünya'nın iç enerjisinin tükenme­mesini sağlar. Dünya'nın iç bölümlerinin çok sıcak olmasının bir nedeni de budur.

Isı bir enerji biçimi olduğuna göre iş yapmak için ısıdan yararlanılabilir. Bir enerji­nin kaynağından ısı yoluyla enerji açığa çıka­rılması, ısıdan yararlanmanın en önemli yolu­dur. Buhar makinelerinin, benzin ve dizel motorlarının, buhar ve gaz türbinlerinin çalış­ma ilkesi, enerjisi ısı yoluyla açığa çıkarılan yakıtların yanmasına dayanır. Genleşen buharın ya da sıcak gazlann iç enerjisi, motor pistonlarını iterek ya da türbin rotorunu döndürerek bir iş yapar. Elektrik motorları da genellikle buhar türbinleriyle döndürülen alternatörlerin ürettiği elektrikle çalışır. Buhar türbin­lerini çalıştırmak için gerekli olan buhar ise, kömürün ya da akaryakıtların yanmasıyla açığa çıkan ya da bir nükleer reaktörden gene ısı biçiminde aktarılan enerjiyle üretilir.
En eskiçağlardan beri insanlar maddenin yapısını değiştirmek, sözgelimi yemek pişir­mek, çanak çömlek yapmak ve metalleri işlemek için ısıdan yararlanmışlardır. Metalle­rin çoğu cevherlerin eritilmesiyle elde edilir. Katı maddeleri eritmek, sıvıları buharlaştır­mak ya da yalnızca maddenin sıcaklığını artırmak için gene ısı kullanılır. Maddenin sıcaklığı arttığında moleküllerin hareketi hız­lanacağı, dolayısıyla moleküller daha geniş yer kaplayacağı için hemen hemen bütün katılar, sıvılar ve gazlar ısınınca genleşir. Maddenin bu özelliğinden birçok alanda ya­rarlanılır. Örneğin bir motorun silindir göm­lekleri yerine yerleştirilmeden önce soğutu­lur; sonra ısınarak genleştiğinde arada hiç boşluk kalmayacak biçimde silindire sıkıca yapışır. Mühendisler beton köprülerin ve yolların tasarımında genleşme payını göz önünde bulundurmak zorundadırlar. Nite­kim, kullanılan maddelerin genleşmesini he­saplayarak yolun ya da köprünün beton par­çaları arasında bir miktar açıklık bırakırlar. Genleşme toprağın oluşumunda da rol oynar. Sıcaklık değiştikçe genleşip büzülen kayaçlar zamanla çatlar ve ufalanarak toprağa dönü­şür. Kaya çatlaklarından içeri sızan suların donarak genleşmesi de kayaçları parçalayarak bu süreci hızlandırır.

Son düzenleyen Safi; 22 Ağustos 2016 19:43
2 Temmuz 2009 10:47   |   Mesaj #2   |   
ThinkerBeLL - avatarı
VIP VIP Üye
Isı Transferi (Isı Aktarımı)
Isı transferi (ısı aktarımı),
sıcaklıkları farklı iki veya daha fazla nesne arasında iletim, konveksiyon ya da ışınım yoluyla (veya bu yolların birbiri ile olan kombinasyonları yoluyla) gerçekleşen enerji transferinin incelenmesidir. Bu transferin matematiksel olarak modellenmesi ısı transferi dersinin temel konusunu oluşturur. Termodinamik, akışkanlar mekaniği ve malzeme ile ilişkilidir. Taşınımla ısı transferi temel olarak moleküllerin kitleler halinde hareketinden kaynaklanır. İki farklı sıcaklıktaki yüzey arasında hareket halindeki akışkan bu hareketi sırasında ısı taşınımını sağlar.
İletimle ısı transferi ise durgun bir ortamda gerçekleşir, birbirleriyle temas halindeki moleküllerin kafes yapısındaki titreşimler sayesinde ısı bir sonraki moleküle taşınır.
Işınımla Isı Transferinde ise ısı transferi için bir ortama gerek duyulmaz. Birbirini gören yüzeyler arasında sıcaklık farkı olduğu sürece ışınımla ısı transferi olduğunu söylemek mümkündür
.

Isı transferi türleri
  • Kondüksiyon ya da iletim, madde veya cismin bir tarafından diğer tarafına ısının iletilmesi ile oluşan ısı transferinin bir çeşididir. Isı transferi daima yüksek sıcaklıktan, düşük sıcaklığa doğrudur. Yoğun maddeler genelde iyi iletkendirler; örneğin metaller çok iyi iletkenlerdir.
  • Konveksiyon ya da taşınım, katı yüzey ile akışkan arasında gerçekleşen ısı transferinin bir çeşididir. Akışkan içindeki akımlar vasıtası ile ısı transfer edilir. Akışkan içindeki veya akışkanla sınır yüzey arasındaki sıcaklık farklarından ve bu farkın yoğunluk üzerinde oluşturduğu etkiden doğabilmektedir.
  • Işınım yolu ile ısı transferi, fotonlar (elektromanyetik radyasyon) yolu ile olan ısı transferidir.
Son düzenleyen Safi; 16 Ağustos 2016 18:55
22 Kasım 2010 11:43   |   Mesaj #3   |   
ThinkerBeLL - avatarı
VIP VIP Üye

Isı Enerjisi Kaynakları


Isı dünyada çok kullanılan bir enerji çeşididir. Çok çeşitli yollardan elde edilir. Örneğin ısı enerjisinden elektrik enerjisi elde edilir. Isı enerjisinden mekanik enerji elde edilir. Isınmak için evimizde, işyerimizde yararlanırız. Çeşitli mad­deler elde etmek için kullanılırız. Bir başka deyişle kimyasal enerjiyi elde etmek için yararlanırız. Isı enerjisinde çok geniş kullanım alanı vardır.
Isı enerjisinin elde edilişi de çok çeşitlidir. Başka enerji türlerinden de yararlanılarak ısı elde edilir. Şimdi bunları sıra ile inceleyelim.

a) En önemli ısı kaynağı güneştir. Güneş ışınları sayesinde ısı elde ede­riz. Güneş ışınlarının dünyamıza eğik geldiği dönemlerde yani sonbahar ve Kış aylarında ısı miktarı düşer. Öte yandan ışınlarının dik geldiği aylarda, kazandığımız ısının miktarı artar. Gece güneş, dünyamızın öteki yarı küresinde kaldığından, ışınlarını tam olarak alamayız. Böylece kaza­nacağımız ısı miktarı da düşer. Gündüz ise güneş ışınları direkt ola­rak gelir ve ısı artar. Güneşin ısı elde ettiğimiz birçok kaynağı da dolaylı ola­rak etkisi vardır. Odun, petrol ve kömür gibi ısı kaynaklarının gelişmesi güneşe bağlıdır. Odun elde edilen ağaçlar güneş ışınları sayesinde gelişir. Madenkömürü ve petrolün yeraltındaki katmanlarda oluşması için de güneş ışınları gereklidir. Güneşin dünyanın oluşumundaki rolünü bildiğimize göre, bu ısı kaynaklarının da gelişmesi için, güneş ışınlarına gereksinimi vardır.

b) Mekanik enerjiden de ısı elde edilir. Soğuk bir havada buz gibi olmuş ellerimizi birbirine sürttüğümüzde ısındığını görürüz. Bir kesici aletle herhangi bir yeri kes­tiğimizde cisimlerin yüzeyleri ısınır. Hem kesici aletin, hem de kesilen cismin yüzeylerinde sıcaklık artar. Buradan da sürtünme ile ısı kazanıldığı anlaşılır. Sürtünme ­de mekanik bir olay olduğuna göre, mekanik enerjiden ısı elde edilebilir.

c) Isı ayrıca elektrik enerjisinden de elde edilebilir. Üzerinden elektrik akımı geçen bir tele dokunduğumuzda telin sıcak olduğunu farkederiz. Uzun süredir yanan bir ampule elimizi değdirdiğimizde çok sıcak olduğunu görürüz. Elektrik enerjisinin ısı enerjisine dönüşmesinden yola çıkılarak çeşitli araçlar yapılmıştır. Bunlar arasında elektrik sobası, elek­trik ocağı, elektrik ütüleri hep elektrik enerjisinin ısı enerjisine dönüşmesi il­kesinden yola çıkılarak yapılmıştır.

d) Toprağın altı da bir ısı kay­nağıdır. Yeraltından fışkıran kaynar sular, yanardağlardan fışkıran lavlar, her toprağın altını da bir ısı kaynağı olduğunu göstermektedir. Toprağın altına inildikçe sıcaklığın artar. Buradan anlaşılıyor ki, yerin altı, yüzeyine oranla daha sıcaktır. Çeşitli sıcak su akıntıları yeraltından fışkıran sıcak sulardan kaynaklan­maktadır.

e) Isı enerjisi çeşitli kimyasal olayları sonucunda da elde edilebilir. Örneğin, yanma kimyasal bir olaydır. Çeşitli cisimler yakılarak ısı elde edilir. Petrolün, odunun, kömürün yanması sonucu elde edilen ısı kimyasal bir olayın sonucudur.

f) Son yılarda daha doğrusu XX. yüzyılın ikinci yarısından sonra nükleer enerjiden de ısı enerjisi elde edilmektedir. Dünyada nükleer enerji her geçen gün yaygınlaşmaktadır. Dolayısıyla yüksek derecede ısı ener­jisi elde edilen bu kaynaktan, büyük oranda yararlanılmaktadır. Atom çekirdeğinin parçalanması sonucu büyük bir ısı açığa çıkar.

MsXLabs.org & Temel Bilgiler Ansiklopedisi
Son düzenleyen Safi; 16 Ağustos 2016 15:54
15 Aralık 2015 16:46   |   Mesaj #4   |   
Safi - avatarı
SMD MiSiM

ISI


1. Sıcak bir cismin niteliği, sıcak bir cismin verdiği duyum. (Bk. ansikl. böl. Fiz.)
2. Bir şeyin sıcaklığını artıran fiziksel güç.
3. Sıcaklık, hararet: İnsanın beden ısısı.
4. Isı dam — ISIDAM.

—Biyol. Bitkisel ısı, bazı biyolojik olguların (filizlenme, çiçek açma, mayalanma, tomurcukların patlaması) ürettiği ısı. (Bk ansikl. böl.) ll Hayvansal ısı, canlı bir hayvanın vücudunda meydana gelen ve bir kısmı örteneği yoluyla çevreye dağılan ısı. (Hayvansal ısı sıcakkanlılarda [memeliler ve kuşlar] dokunmakla duyulabilir; çünkü onların vücut ısıları dış ortamın ısısından genellikle daha yüksektir; kuşlarda bu ısı, yumurtaların kuluçkalanmasını sağlar)

—Fizyol. Kas ısısı, kas çalışması sonucunda ortaya çıkan sıcaklık.

—iklimbil. Atmosfer süreçlerinde gizli ve duyulur biçimde yer alan enerji biçimi (ısı enerjisi). Duyulur ısı, havanın ısıma olayları etkisiyle doğrudan ısınmasıdır Gizli ısı, su buharının atmosfere aktarılmasıdır (su buharının gizli ısısı). Yoğuşma durumunda bu ısı açığa çıkar. Gizli ısı ve duyulur ısı, bir yerin sıcaklık bilançosunun başlıca terimleridir. (BOWEN oranı.)

—inş. ve Isıbil. Isı yitimi ya da kaybı, bir odadan, bir yapıdan dışarıya aktarılan ya da bir odadan ısıtılmayan bir başka odaya geçen ısı miktarı. (Bk. ansikl. böl.) ll Hacimsel ısı yitimi ya da kaybı katsayısı, bir yapı için ısıl yalıtım düzeyini niteleyen ve yararlı metreküp ile iç ve dış sıcaklıklar arasındaki bir kelvinlik farka indirgenen yitimlere eşit katsayısı.

—Jeofiz. İç ısı kuramı, yerkürenin yüzeyine yakın kesimlerde derine doğru her 30 m'de sıcaklığın 1°C artışına dayanarak ısıl gradyan genelleştirildiğinde, kayaçların erimesi gereken bölgeye hızla ulaşılacağını ortaya atan kuram, [iç ateş adı verilen bu bölgenih bir "iç ısı"nın kaynağı olduğu varsayılıyordu. Günümüzde bu kuram artık geçersizdir.)

—Kaynakç. Isı kamasıyla biçimlendirme, çelik bir parçayı bölgesel olarak ısıtarak ısınan bölümde, diğer bölümün mekanik eylemsizliği nedeniyle genleşme ve çekmesine dayanan işlem. (Bk. ansikl. böl.)

—Nük. müh. Bir nükleer yakıtın artık ısısı, bu yakıtın, reaktörden çıkarıldıktan sonra verdiği ısı. (Yakıt içindeki radyoaktif ürünlerden kaynaklanır.) ll Bir reaktörün artık ısısı, bu reaktörde, durdurulduktan sonra oluşan ısı (PWR tipi bir reaktörün bu gücü, reaktör durdurulduktan hemen sonra çalışma gücünün % 7'si, 2 saat sonra yaklaşık % 1'i ve 24 saat sonra % 0,5'idir. ilk saniyeler dışında, bir reaktörün artık gücü hemen hemen yakıtının artık gücüne eşittir.)

—Oto. Isı göstergesi, motor normal çalışma sıcaklığına ulaştığında, otomatik olarak devreden çıkan jikle. (Eşanl. TERMOSTARTER.)

—Patol. Isı yüksekliği, vücut sıcaklığının normalin üzerine çıkması.

—Termodin. Bir cisimden ötekine, işe dönüşmeden (mekanik, elektrik) enerji aktarma biçimi. (Bk. ansikl. böl.) ll Gizli ısı - GİZLİ. ll Özgül ısı, birim kütlenin ısısını 1 derece artırmak için gereken ısı miktarı. (Bir cismin özgül ısısı genellikle cismin haline [örneğin, basınç, sıcaklık, elektrik yükü] ve ısıtma biçimine bağlıdır: öteki türlerden başka değişmez hacimdeki C„ ve değişmez basınçtaki Cp özgül ısıları tanımlanır.)

—ANSİKL. Biyol. Bitkisel ısı. Bitkilerin solunumuna, özellikle tohumların çimlenmesi, tomurcukların açılması ve çiçeklerin gelişmesi sırasında bir ısı çıkarma eşlik eder. Çimlenen bezelyelerin bulunduğu bir kapta 10°C'a varan ısı artışı gözlenmiştir; aynı şekilde yılanyastığının çiçekleri, bürûmlerinin içinde olgunlaşırken birkaç derecelik net ısı artışı görülür. Mayalanma işlemleri de, solunum gibi, çevrenin sıcaklığını artıran kaloriler üretir. Bu olay özellikle, silolarda (şekerpancarı, tahıllar, yem bitkileri), alkol mayalanmasının gerçekleştiği fıçılarda, hatta pazarlarda bile (ıspanak yaprakları) görülebilir. Bazı zahire ambarlarında çıkan yangınlar, ıslak otların mayalanmasından açığa çıkan ısıyla açıklanabilmiştir.

—Fiz. Isı kavramının tarihçesi. Antikçağ düşünürleri arasında, yalnızca Platon ve Heron ısı üzerine doğru ve kesin bilgiler elde etti (sıcak havanın hafifliği, devinimle ısı oluşumu, genleşme, döner buhar makinesi). Bu konuda yeni kavramlar bulmak için XVII. yy.'ı beklemek gerekti. Des- cartes, F. Bacon, Newton ve Böyle, mekanik ve ısıl olayların birbiriyle ilişkileri olduğunu öne sürdüler. XVIII. yy. sonunda, ısının, tartılmaz bir akışkanla, yani kalorikle iletildiği düşünüldü.
Philon ve İskenderiyeli Heron'un "termoskop’undan sonra bilinen ilk sıcaklıkölçer, Santorio Santorio (1612) ya da Cornelis Drebbel'in yaptığı aygıtlardır; bu iki bilim adamı üzerinde ince bir boru bulunan cam bir kürenin içindeki su kütlesinin hacmini değiştirdiğini saptadı. Sonra su yerini alkole bıraktı (Accademia del Çimento, 1641), 1714'te Fahrenheit cıvalı bir sıcaklıkölçer yaptı ve sabit noktalar olarak, Amontons'un çalışmalarından sonra, buzun erime sıcaklığı ile suyun buharlaşma sıcaklığını, yani 32 °F ile 212 °F'İ kabul etti. Röaumur 1730'da 0 °R-80 °R ölçeğini ve Celsius 1742'de yüzdelik ölçeği benimsedi. Rutherford maksimumlu ya da minimumlu sıcaklıkölçeri, Nevvton pirometreyi (1701) ve Fitzgerald metal sıcaklıkölçeri (1780) geliştirdi. Sıcaklıkölçümünûn temelini oluşturan genleşme olayları, bilinen en eski olaylardan sayılır (Amontdns, 1695; Deluc, 1772). Fizeau ve Guillaume katilar için, Dulong, Petit ve Regnault sıvılar için, Gay-Lussac ve yine Regnault gazlar için kesin ölçümler yaptı.

Black, Wilcke, Lavoisier ve Laplace’ın çalışmalarıyla sıcaklık ile ısı miktarı arasındaki ayrım anlaşıldı, özgül ısı ve gizli ısı kavramları benimsendi, böylece ısıölçüm doğdu. 1838'de Dulong kaloriyi tanımladı. ilk ısıölçerleri Bunsen, Berthelot ve Nernst geliştirdi.
XVIII. yy.'da hal değişimlerinin, bütün cisimler için geçerli olaylar olduğu anlaşıldı. Dolayısıyla fizikçiler, katiların erime ve gazların sıvılaşma olayları üstünde çalışmaya başladı. 1850'de, Faraday’ın çalışmaları sonucu, sıvılaştırılamayan yalnızca altı gaz kalmıştı; 1860’ta, Sainte-Claire Deville’in deneylerinden sonra eritilemeyen birkaç katı vardı; günümüzde artık ne sürekli gaz ne de ateşe dayanıklı maddeler vardır. Kritik noktanın bulunuşundan sonra (Andrevvs, 1869; Van der Waals, 1873), Cailletet, Dewar ve Kamerlingh Onnes bütün gazları sıvılaştırdı. Linde ve G. Claude, sıvı havanın sanayisel üretimine çözüm getirdi.

La Provostaye ve Desains buzun erime ısısını ölçtü. W. Thomson ve Amagat, basınca bağlı olarak erime noktasının değişimlerini, Watt, Dalton, Gay-Lussac, Bıot, Despretz, Holborn ve Henning (1908) doyma buharlarını inceledi.
Zamanla ışıyan ısı, ışıkla özdeşleştirildi. 1777'de Lambert, 1783'te Rochon, 1801’de W. Herschel, ısıl ışınların, ışık ışınlarıyla aynı özellikleri gösterdiğini belirledi. 1859'da Kirchhoff, yayım ve soğurma güçleri konusundaki yasasını ortaya attı; 1879'da Stefan, 1893’teWien, kara cismin ışıma yasalarını açıkladı.

Bu arada ısıl motorlar, uygulamaya yönelik araştırmalara konu olmaya başladı. Papin, dtoklavından sonra, 1674'te buhar makinesinin ilk taslağı sayılabilecek bir aygıt yaptı; daha sonra Savery ve Newcomen bu aygıtı geliştirdi ve 1785‘te Watt uygulama alanına koydu.
Benjamin Thompson, deliklerin delinmesi sırasındaki ısı oluşumunu inceledi ve devinimin ısıya dönüştüğünü sezdi. Amontons, daha önce Newton’un ilgisini çeken, ısının katilarda yayılma olaylarını inceledi; J. Fourier Amontons’un deneylerini yeniden ele alarak bu konuda kuramsal bir inceleme yaptı (Isının analitik kuramı. 1822).
1824'te Sadi Carnot ısı ile iş arasındaki bağıntıları açıklayarak, yeni bir bilim dalı olan “termodinamik”in temellerini attı. 1842’de R. von Mayer, 1843’teki ünlü deneyiyle Joule, entropiyi tanımlayan Hirn ve Clausius, Clapeyron ve Duhem, Carnot' nun çalışmalarını tamamladı.

Molekül çalkalanması konusunda ısıl enerjiyi açıklamaya yönelik ilk girişimler, Daniel Bernoulli’ye (1738) dek uzanır. Bu düşünceyi yeniden ele alan J. C. Maxwell molekül hızlarının dağılım yasasını ortaya attı (1859). 1877’de L. Boltzmann entropiyi olasılıkçı bir bakış açısıyla yeniden tanımladı; termodinamik özellikleri, çok genel istatistik ilkelerine bağlayan Gibbs (1902) entropi kavramını daha da genişletti. Max Planck, enerji kuvantumundan yararlanarak, modern istatistiksel termodinamiğin temellerini attı.

—inş. ve ısıbil. Yapıların ısı yitim hesapları birçok ülkede standartlaştırılmıştır ve geleneksel olarak iki sınıfa ayrılır: ısı geçişi ile oluşan yitimler; havalandırmanın ve sız manın yol açtığı yitimler. Geçiş yitimleri çeperlerin (duvar vb.) ısı iletiminden kaynaklanır. Sızma ya da havalandırma yitimleri içeriye isteyerek alınan (havalandırma) ya da istek dışı giren (sızma) havanın yeniden ısıtılmasına denk düşer. Isı yitimi hesaplarında "K katsayısı”na, iç ve dış sıcaklık gibi kavramlara başvurulur. Bu hesap ısıtma tesislerinin gücünü belirlemeye yarar.

—Kaynakç. Isı kamasıyla biçimlendirme işleminden sonra parçada ısıtılan tarafa doğru içbükey bir eğrilik elde edilir. Bu yolla başlangıçta doğrusal ya da düzlemsel olan parçalar biçimlendirilebildiği gibi biçim değiştirmiş öğeler de düzeltilebilir. Bu işlemin belirgin ancak sınırlı bir biçimlendirme ya da düzeltme gücü vardır. Gerçekleştirilmek istenen biçim değiştirme çok büyük olduğunda işlemi mekanik yöntemlerle birleştirmek gerekir.

—Patol. Isı yüksekliği genel ya da yerel olabilir: yerel olduğunda az yaygın bir iltihaplanmanın ya da belli bir kas grubunun fazla çalışmasının sonucudur; genel olduğunda ya yukarıda sayılan nedenlerin daha geniş çapta olmasından ya da ısı düzenleyici merkezlerin çalışmasındaki değişiklikten ileri gelir. Bu merkezler, en başta organizmadaki toksinlere ya da mikrop artıklarına (ateşle birlikte süren bulaşıcı hastalıklar) tepki gösterdikleri gibi hastanın doğrudan doğruya kendisinden gelen proteinlere (hematomların soğurulması) ya da ilaç olarak şırınga edilen yahut nakledilen kanda ya da plazmada bulunan proteinlere de tepki gösterirler. Cerrahide. erişkinlerde görülen ameliyat sonrası ısı yüksekliği olağan bir durumdur.

En çok 6-18 aylık çocuklarda görülen ve ameliyat sonrası büyük bir karmaşa olarak kabul edilen renk solukluğu ısı yüksekliği sendromuna yol açan ısı yüksekliği, çeşitli belirtilerle birlikte gelişirse de solukluk bunların en önemlisidir. Hasta en geç 24-48 saat içinde ya iyileşir, ya ölür. Bu bozuklukların başlıca etmenleri, aşırı metabolizma giderlerine ve su yokluğuna yol açarak büyük bir fizyolojik dengesizlik yaratır, bu da dolaşım yetersizliğine (şok) ve sonunda merkez sinir sistemi hücrelerinde oksijen yokluğuna neden olur. Bu gibi olayların önlenmesi ve tedavisi doğrudan doğruya ısı yüksekliğine karşı savaşmak ve her şeyden önce damar içine glikozlu serum vererek su kaybını önlemekle olur.

—Termodin. Günlük deneylerimizde de gördüğümüz gibi kendisinden daha sıcak bir cisme dokunan cismin sıcaklığı artar; dolayısıyla sıcaklığın bir tansiyonu olan her iki cismin enerjisi de değişir. Bu durumda sıcak cismin soğuk cisme ısı verdiğinden söz edilir. Verilen ısı genellikle ısı alan sistemin sıcaklığında değişime yol açar (ISIL sığa), ayrıca sistem değişmez sıcaklıkta bir faz geçişine (erime, buharlaşma, allotropi) uğrayabilir. (GİZLİ ısı.)

Enerji ya da sıcaklıktan farklı olarak, ısı bir hal fonksiyonu değildir; dolayısıyla bir cismin içerdiği ısı miktarı sözü bir anlam taşımaz; yalnızca cismin dönüşüm sırasında aldığı ısı miktarından söz edilebilir. Bir sistem ile çevresi arasındaki ısı ve iş alışverişleri termodinamiğin ilk iki yasasına göre gerçekleşir.

Isı aktarımları maddenin kinetik kuramı çerçevesinde açıklanır. Bir sistemin atomları ya da molekülleri sıcaklıkla orantılı olan ve ısıl çalkalanmadan kaynaklanan bir kinetik enerji taşır. Farklı sıcaklıklardaki iki sistem, birbirinden sabit bir çeperle ayrılan iki kap içine yerleştirilirse, her iki sistemin atomları çepere sayısız darbe uygulayarak çeperin atomlarıyla kinetik enerji alışverişinde bulunur. Daha sıcak olan sistemin atomları, kinetik enerjilerinin bir bölümünü çeperin atomlarına vererek yavaşlar; çeper ısıgeçırgen ise bu enerji soğuk sistemin atomlarına geçerek sistemin sıcaklığını artırır. Böylece ısı alışverişlerinin boşlukta gerçekleşmeme nedeni anlaşılır (Dewar kabı). SI sisteminde ısı miktarı birimi joule'dur. Artık yasal olmamasına rağmen kalori ve anglosakson birimi BTU (özellikle yakıtlar için) yaygın olarak kullanılır.

Kaynak: Büyük Larousse
Son düzenleyen Safi; 16 Ağustos 2016 16:49
16 Ağustos 2016 17:18   |   Mesaj #5   |   
Safi - avatarı
SMD MiSiM

ısı


bir cisimden başka bir cisme, sıcaklık farkı sonucunda aktarılan enerji. Farklı sıcaklıklardaki iki cisim yan yana getirildiğinde, ısı daha sıcak cisimden daha soğuk olanına doğru aktarılır (akar). Bu enerji aktarımı sonucunda, her zaman olmasa da genellikle, daha soğuk olan cismin sıcaklığı artar, daha sıcak olanınki ise düşer. Cisimler, bir fiziksel durumdan (faz) ötekine geçerken, yani katı halden sıvı hale (erime), katı halden buhar haline (süblimleşme), sıvı halden buhar haline (kaynama) ya da katı halden bir başka katı hale (genellikle kristal geçiş olarak adlandırılır) dönüşürken, sıcaklıklarında herhangi bir artış olmadan ısı soğurabilirler. Isı ve sıcaklık arasındaki önemli ayrım (ısı bir enerji biçimi, sıcaklık ise bir cisimde bulunan ısı enerjisi miktarının ölçüsüdür), 18. ve 19. yüzyıllar içinde açıklığa kavuşturuldu.

Sponsorlu Bağlantılar
Bir enerji biçimi olarak ısı. Isı da içinde olmak üzere tüm enerji biçimleri işe çevrilebildiğinden, enerji miktarları, joule, kilowatt-saat ya da kalori gibi iş birimleriyle ifade edilir. Bir cisme eklenen ya da cisimden alman ısı miktarı ile bunun cismin hali üzerindeki etkisinin büyüklüğü arasında kesin bir ilişki vardır. En yaygın kullanılan iki ısı birimi, kalori ve British Thermal Unifüv (BTU). Kalori (ya da gram-kalori), bir gram suyun sıcaklığını 14,5°C’den 15,5°C’ye çıkartmak için gerekli olan enerji miktarıdır; BTU ise, bir libre (45,36 grama karşılık gelen İngiliz ağırlık ölçüsü) suyun sıcaklığını 63°F’den (İngilizce konuşulan ülkelerde kullanılan Fahrenheit sıcaklık ölçeği; 1°F=[9/ 5 x °C] + 32) 64°F’ye çıkartmak için gerekli olan enerji miktarıdır. Bir BTU, yaklaşık 252 kaloriye eşittir. Her iki tanım da, sıcaklık değişimlerinin bir atmosferlik sabit basınç koşulu altında ölçülmesi gerektiğini belirtir; çünkü, ilgili enerji miktarları basınca da bağlıdır. Besinlerin enerji içeriğini ölçmekte kullanılan kalori, kilogram-kalori- dir ve 1.000 gram-kaloriye eşittir.

Bir cismin bir birim kütlesinin sıcaklığını belirli bir sıcaklık dilimi içinde yükseltmek için gerekli olan enerjiye, cismin ısı sığası ya da özgül ısısı (ısınma ısısı) denir. Bir cismin sıcaklığını bir derece yükseltmek için gerekli olan enerji miktarı, koşullara bağlı olarak değişir. Eğer ısı sabit hacimde tutulan bir gaza ekleniyorsa, bir derecelik sıcaklık artışı için gerekli olan ısı miktarı, aynı gazın serbestçe genleşebilecek ve böylece iş yapabilecek bir ortamda bulunması (örn. içinde hareketli bir piston bulunan bir silindire yerleştirilmesi) durumunda gerekecek olan ısı miktarından daha azdır. Birinci durumda enerjinin tümü gazın sıcaklığının artırılmasında kullanılır, ama ikinci durumda enerji yalnızca gazın sıcaklığını artırmakla kalmaz ama aynı zamanda gazın piston üzerinde iş yapması için gerekli olan enerjiyi de sağlar. Böylece, cismin özgül ısısı bu koşullara bağımlı duruma gelir. En yaygın olarak belirlenen özgül ısılar, sabit hacimdeki özgül ısı ve sabit basınçtaki özgül ısıdır. 1819’da Fransız bilim adamları Pierre-Louis Dulong ve Alexis-Therese Petit, çoğu katı elementin ısı sığasının, atom ağırlıklarıyla yakından ilişkili olduğunu gösterdiler. Du- long-Petit yasası metal haldeki bazı elementlerin atom ağırlıklarının belirlenmesinde kullanışlıdır, ama çok sayıda da kuraldışı durum vardır; bu yasadan sapmalar daha sonraları kuvantum mekaniği temelinde açıklanmıştır.

Bir cismin içerdiği ısı miktarından söz etmek anlamsızdır, çünkü ısı, aktarılan enerjiye özgüdür. Bir cisimde depolanan enerji ısı değildir (iş de değildir, çünkü iş aktarım halindeki enerjidir). Ama, duyulur ve gizli ısı tanımları yaygın olarak kullanıla- gelmiştir. Buharlaşma ısısı da denilen gizli ısı, bir sıvıyı sabit sıcaklık ve basınç altında buhara dönüştürmek için gerekli olan enerji miktarıdır. Katı bir cismi eriterek sıvı hale getirmek için gerekli olan enerjiye erime ısısı ve doğrudan buhar hale getirmek için gerekli olan enerjiye de süblimleşme ısısı denir; bu dönüştürmelerin hepsi de, sabit sıcaklık ve basınç koşulları altında gerçekleştirilir.
Hava çeşitli gazların ve su buharının bir karışımıdır ve içerdiği suyun fazının değişmesi, yani sıvı (yağmur) ya da katı (kar) hale dönüşmesi olanaklıdır. Faz değişimlerine ilişkin enerji (gizli ısı) ile sıcaklık değişimleri için gerekli olan enerjiyi birbirinden ayırt etmek için duyulur ısı kavramı geliştirilmiştir. Bir su buharı ve hava karışımında, faz değişikliğine yol açmadan karışımın sıcaklığını belirli bir ölçüde değiştirmek için gerekli olan enerjiye duyulur ısı denir.

Isı aktarımı.


Isı, geçiş halindeki enerji olduğundan, sürecin mekanizmasının açıklanması gerekir.
Üç tür ısı aktarımı vardır:
1) Isının, hareketsiz durumdaki katilarda ya da sıvılarda iletim yoluyla aktarılması),
2) ısının, hareket halindeki sıvılarda ya da gazlarda taşınım (konveksiyon) yoluyla aktarılması (ısıl iletim ile akışkan akışının birleşmesi),
3) ısının, herhangi bir maddesel taşıyıcı olmaksızın ışıma yoluyla aktarılması.

Fransız matematikçi Jean-Baptiste-Joseph Fourier, metal çubuklardaki ısı akışı olayını analitik olarak inceledi ve 1816’da Fransız fizikçi Jean-Baptiste Biot konuya ilişkin ölçümler yaptı. Suyun ısıl iletkenliği ilk olarak 1839’da belirlendi; gazların ısıl iletkenliği ise ancak 1860’lardan sonra ölçülebildi. 1804’te Biot ısıl iletim yasalarını formülleştirdi ve 1822’de Fourier bu olgunun matematiksel tanımını gerçekleştirerek yayımladı. 1803’te kızılötesi ışınların görünür ışık gibi yansıdığı' ve kırıldığı bulundu ve böylece ısıl ışınım, genel olarak ışınım olgusu üzerine sürdürülen araştırmaların bir parçası durumuna geldi. 1859’da Alman fizikçi Gustav Robert Kirchhoff, ışınım yasasını geliştirdi ve salım gücünü, soğurabilirliğe bağladı. AvusturyalI fizikçi Josef Stefan, bir kara cismin yayımladığı enerji ile bu cismin sıcaklığının dördüncü kuvveti arasındaki ilişkiyi (Stefan-Boltzmann yasası) kurdu. 1884’te Boltzmann bu ışınım yasasının matematiksel temelini attı. Planck ise, bu olgu üzerindeki araştırmaları sonucunda kuvantum kavramını geliştirdi. 1701’de Sir Isaac Newton taşınım yoluyla ısı aktarımı sürecini tanımlayan bir denklem geliştirmiş olmakla birlikte, bu olgu temel olarak 1880-1920 arasında gerçekleştirilen araştırmalar sonucunda anlaşıldı.

ısı aktarımı, enerjinin ve entropinin bir yerden başka bir yere aktarıldığı çeşitli süreçlerin ortak adı. Bu süreçler taşınım (bak. ısıl taşınım), ışınım (bak. ısıl ışınım) ve iletimdir (bak. ısıl iletim). İletim sürecinde enerji ve entropi aktarımı komşu moleküller arasında gerçekleşir. Bu süreç çoğunlukla yavaştır. Taşımınla ısı aktarımında ise, ısınan bir akışkanın, örneğin havanın hareketi söz konusudur. Bu süreç genellikle daha hızlıdır. Işınım sürecinde ise enerji, ısınan bir yüzeyden salman elektromagnetik ışınımın başka bir yüzey tarafından soğurul- ması sonucunda aktarılır. Bu sürecin gerçekleşmesi için enerji taşıyacak bir ortamın bulunmasına gerek yoktur.

Isı aktarımı, ister bir binanın ya da bir kap suyun ısıtılması sırasında, ister şimşek, fırtına gibi doğal olaylarda olsun, genellikle bu süreçlerin tümü aracılığıyla gerçekleşir.

ısı alıcı,


hayvanların içinde bulundukları ortamın sıcaklığını ve bu sıcaklıktaki değişmeleri saptamalarına yarayan özelleşmiş yapılar. Isı alıcılar, hayvanın tehlike karşısında gerekli tepkiyi vermesine yardımcı olmaktan başka, vücut sıcaklığının düzenlenmesini de sağlar. Hayvanlarda yaşamın sürdürülebilmesi için çevre sıcaklığının belirli sınırlar içinde olması gerekir. Dokular 0°C’nin altında donar; öte yandan 45°C’nin üstündeki sıcaklıklar, doku proteinlerinin yıkıma uğramasına neden olur.

Kuşlar ve memeliler gibi daha üstün yapılı hayvanlarda vücut sıcaklığı ve metabolizma işlevleri çevre sıcaklığından görece bağımsızdır. Sıcakkanlı olarak bilinen bu hayvanlarda ısı alıcılar, çevre sıcaklığı değiştiğinde otonom sinir sistemi aracılığıyla vücut sıcaklığının sabit tutulmasına yardımcı olur. Böcekler ve sürüngenler gibi soğukkanlı hayvanlarda ise, tersine vücut sıcaklığı çevre sıcaklığıyla birlikte değişir. Bu nedenle soğukkanlılarda ısı alıcıların, hayvanın yaşaması için elverişli sıcaklıktaki yaşama ortamının bulunmasına yardımcı olduğu söylenebilir.
Deride sıcağa ve soğuğa duyarlı küçük alanlar olduğu ve bu alanlardan kaynaklanan uyanların sıcaklık duyumuna yol açtığı bulunduktan sonra ısı alıcılar üzerine araştırmalar yapılmaya başladı. Vücutta belirli bölgelere yerleştirilen elektrotlarla ısı alıcı sinir hücrelerinden çıkan elektriksel uyarılar saptandı ve hayvanın farkına varmadığı sıcaklık değişikliklerine istenç dışı yanıtlar verdiği belirlendi.

Isı alıcılar incelenirken dört tür veri elde edilebilir:
1) İnsanın duyumsadığı sıcaklıklar ve çeşitli sıcaklık düzeylerinde duyduğu rahatlık ya da rahatsızlık,
2) her hayvanın sıcaklık değişmelerine yanıt olarak düzenlediği davranışlar,
3) ortamdaki sıcaklık değişmelerinde hayvanın vücut sıcaklığını korumak için otonom sinir sistemi tarafından başlatılan düzenlemeler (örn. terleme),
4) laboratuvar koşullarında hayvan ve insanlarda ısı alıcı hücrelerin sinir liflerinden kaynaklanan elektriksel uyanlar.

Isı algısından sorumlu sinir hücreleri bütün hayvanlarda benzer yollarla işlev görür. Çevre sıcaklığı yükseldiğinde sıcak alıcılardan kaynaklanan uyanların frekansı artar, soğuk alıcılardan gelenlerin frekansı azalır; çevre sıcaklığı düşerse bu durumun tersi oluşur. Sıcaklık belirli bir düzeyde sabit kalırsa uyarıların frekansı değişiklikten öncekine yakın bir düzeye gelir ve yeni bir değişikliğe kadar sabit kalır. Balıklar, amfibyumlar, kedi ya da insan gibi birçok canlıda ısı alıcı hücrelerin mekanik, kimyasal ya da elektriksel uyarılara da yanıt verdiği saptanmıştır.

Isı alıcı mekanizmalar bütün hayvanlarda benzer olmakla birlikte, ısı alıcı hücrelerin vücuttaki dağılımı ve yerleri bulunduğu türe göre değişir. Örneğin kenelerde ön bacakların vücudun ısıya en duyarlı bölgesi olduğu, sivrisinekler ve böceklerin çoğunda ise duyargalarda ısı ahcı hücrelerin yoğun olarak yer aldığı anlaşılmıştır. Bit gibi kan emici eklembacaklıların ısı alıcıları çok gelişmiştir; bu böcekler için kanını emebilecekleri canlının vücut ısısı temel bir uyaran ve yol göstericidir.

Kemiklibalıkların çoğu sudaki en küçük sıcaklık değişmelerine bile duyarlıdır. Vatoz ya da köpekbalığı gibi kıkırdaklı balıklarda başta yer alan, soğuğa duyarlı özel duyu organları (Lorenzini kanalları) vardır. Bu organların içinde jölemsi bir sıvı ve ısı alıcı hücreler bulunur. Bununla birlikte, mekanik uyaranlara ve hafif elektrik akımına da yanıt verdiği göz önüne alınarak, Lorenzini kanallarının özgün ısı alıcılar olmadıkları düşünülür.
Yenidünya yılanlarından bazılarında (örn. çıngıraklı yılan, mokasen yılanı, mızrak yılanı), gözlerin önünde ve altında oldukça gelişmiş bir ısı alıcı organ bulunur. Bu organ yaklaşık 5 mm derinliğinde bir oyuk ve oyuğun tabanına yakın 10 mikron kalınlığın da bir zardan oluşur; zarla taban arasında bir hava boşluğu vardır. Isı kaynağından gelen kızılötesi ışınlar oyuğun ağzına ve zara ulaşınca, zardaki duyarlı dokudan çıkan uyarılar yılanın ısı kaynağına yönelmesini sağlar. Böylece yılan gözleri ve burnu kapalı, dili kopartılmış olsa bile avının yönünü, kendisine uzaklığını saptayabilir ve ava ulaşmayı başarır. Henüz kesinleşmemiş olmakla birlikte, sürüngenlerin beyninde de deride- kine benzer ışıya duyarlı dokular olduğu düşünülmektedir.

Sıcakkanlı hayvanlardan kuşlar üzerine yapılan araştırmalar, deride ve beynin alt bölümlerinde (hipotalamus) ısı alıcılar olduğunu göstermektedir. Memelilerde vücut yüzeyine, derin dokulara, hipotalamus ve omuriliğe dağılmış olan alıcıların çoğu mekanik ya da kimyasal uyaranlara yanıt vermeyen özgün ısı alıcılardır. İnsanda sıcak alıcıları miyelinsiz, soğuk alıcıları ise miye- linsiz ya da ince bir miyelin kılıfıyla kaplı sinirlerle ilişkidedir. Isı alıcılardan merkez sinir sistemine giden uyarıların hangi süreçlerden geçtiği tam olarak bilinmemektedir. Vücuttaki dokuların sıcaklığı çeşitli mekanizmalarla sabit tutulduğu için, hipotala- musta bulunan ve damarlardaki kanın sıcaklığından etkilenen ısı alıcılar sıcaklık değişikliğinin hızına duyarlı değildir; öte yandan derideki alıcılar ani değişmelerden çok etkilenir. Hipotalamus, derin dokular ve derideki ısı alıcılardan gelen uyarılar hipotala- musta birleşir; burada elde edilen bilgi vücudun kendi sıcaklığından ve çevre sıcaklığından haberdar olmasını sağlar. Sıcaklık alıcılarından gelen uyarılar artınca otonom sinir sistemi damarları genişletip terlemeyi artırarak vücut ısısını düşürmeye çalışır. Buna benzer biçimde soğuğu algılayan alıcılardan gelen uyarılar fazlaysa damarlar büzülür, vücut sıcaklığının korunması için önlemler alınır.

ısı alışverişsiz süreç


ADYABATÎK SÜREÇ olarak da bilinir, termodinamikte, enerjinin bir sisteme ya da bir sistemden dışarıya yalnızca iş biçiminde aktarılmasının sonucu olarak sistemde oluşan değişiklik. Bir gazın hızla genleşmesi ya da büzülmesi hemen hemen ısı alışverişsiz bir süreçtir. İyi bir ısıl yalıtkan kap içinde oluşan herhangi bir süreç de ısı ahşverişsizdir. Isı alışverişsiz süreçler eğer tersinmez ise entropide artış gerçekleşir, ama eğer tersinir ise entropide herhangi bir değişiklik olmaz. Isı alışverişsiz süreçler entropide düşüşe yol açamaz.

ısı değiştiricisi,


EŞANJÖR olarak da bilinir, sıcak bir akışkandan soğuk bir akışkana ısı aktaran, böylece sıcak akışkanın enerjisini azaltarak soğuk akışkanın enerjisini artıran aygıtların ortak adı. Çok çeşitli tasarımlarla üretilen ısı değiştiricileri, termik ve nükleer santrallar, gaz türbinleri, ısıtma ve hava donanımları, soğutma ve kimya sanayisi ile değişik teknoloji alanlarında yaygın olarak kullanılır. Yapay uydular ve öteki uzay araçları için özel ısı değiştiricisi türleri geliştirilmiştir. Isı değiştiricileri özel kullanım amaçlarına bağlı olarak değişik adlarla anılır. Örneğin kazanlar, buharlaştırdılar, aşı- rıısıtıcılar, yoğunlaştırıcılar ve soğutucular değişik ısı değiştiricisi türleridir.

Ad:  1.JPG
Gösterim: 15
Boyut:  44.8 KB
Çalışma ilkeleri.

Çizim l’de, eşeksenel biçimde iç içe yerleştirilmiş iki borudan oluşan basit bir ısı değiştiricisi görülmektedir. Her iki boruya da akışkanlar için giriş ve çıkış ağızlan açılmıştır. Çizimde, soğuk akışkan ortadaki borudan; sıcak akışkan ise soğuk akışkanla aynı yönde olmak üzere iki boru arasındaki boşluktan akmaktadır. Bu akış düzenine paralel akış denir. Sıcak akışkandan soğuk akışkana ısı, içerideki borunun ısıtma yüzeyi denilen çeperinden aktarılır. Akışkanların sıcaklığı Çizim l’de (altta) gösterilen eğrilerin üzerinde değişir. Sıcak akışkanın sıcaklığı twı’den tW2 ye düşer; soğuk akışkanın sıcaklığı ise fcı’den tc2’ye yükselir. Bir akışkandan başka bir akışkana birim zaman içinde aktarılan ısı miktarı, Q=mc (t2~h) bağıntısına göre hesaplanır. Burada Q aktarılan ısı miktarı (kilowatt [kW] cinsinden), m birim zaman içinde akan akışkanın kütlesi (saniyede kilogram [kg/sn] cinsinden), c akışkanın özgül ısısı (ısınma ısısı) ve akışkanın ısı değiştiricisine girişinden çıkışma kadar sıcaklığında ortaya çıkan artış miktarıdır (santigrat [°C] cinsinden). Özgül ısı, kullanılan akışkanın türüne bağlı olan bir özelliktir. Sıcak akışkanın kaybettiği ısının soğuk akışkanın kazandığı ısıya eşit olması gerekir.

Çizim 1’de gösterildiği gibi girişte A r,’e eşit olan akışkanlar arasındaki sıcaklık farkı, çıkışta A^’ye iner. Isı değiştiricisi, akışkanlardan birinin yönünün değiştirilmesiyle karşıakışlı olarak da çalıştırılabilir. Bu yöntemin yararı, soğuk akışkanın çıkış sıcaklığının (tcı), sıcak akışkanın çıkış sıcaklığının (t„2) üstüne çıkartabilmesidir. Ayrıca, eşit miktarda ısı aktarabilmek için, karşıakışlı ısı değiştiricisinde paralel akışlı ısı değiştiricisine oranla daha küçük bir yüzeye gereksinim vardır. Çünkü, belirli bir ısı akışı ve belirli giriş sıcaklıkları için ortalama sıcaklık farkı ( A t0) karşıakışlı ısı değiştiricilerinde paralel olanlara göre daha büyüktür.
Büyük ısı değiştiricilerinde, akışkanlardan biri için bbru demetlerinden yararlanılır. Borular kapalı bir bölmenin içine yerleştirilir ve öteki akışkan bu boruların arasından dolanarak akar. Boruların arasından akan akışkanın etkin akış yönü, demetin içinden akan akışkanın akış yönüne koşut ya da karşıt olacak biçimde düzenlenebilir (bak. Çizim 2).
Ad:  2.JPG
Gösterim: 13
Boyut:  24.4 KB

Karşıakışlı ve paralel akışlı boru demetli ısı değiştiricileri, Çizim 2’de gösterildiği gibi soğuk akışkanın giriş ve çıkış yönlerinin değiştirilmesi yoluyla uyarlanabilir. Bir başka düzenekte ise, soğuk akışkan ısıtma yüzeyini oluşturan borulardan paralel olarak akar ve daha sonra bir manifoldda toplanır. Böylece, Çizim 2’de (sağda) şematik biçimde gösterildiği gibi çapraz bir akış oluşturulur. Nükleer reaktörlerde, boruların yerine yakıt çubukları kullanılır ve çubukların çevresinde dolanan soğutucu akışkan, çubuklarda çekirdek bölünmesi (fisyon) tepkimesi sırasında açığa çıkan ısıyı uzaklaştırır. Elektrikli ısıtıcılarda da, içerlerinde direnç bulunan çubuklar benzer biçimde aralarından geçen akışkana ısı aktarırlar.

Isı aktarımının mekanizması. Isı değiştiricilerinde sıcak akışkandan soğuk akışkana ısı çeşitli fiziksel süreçlerin sonucunda aktarılır. Isının, boru çeperinin bir yüzeyinden öteki yüzeyine geçişini sağlayan sürece ısıl iletim denir. Boru çeperindeki atomların her biri enerjisinin bir bölümünü daha düşük sıcaklıktaki komşu atomlara aktarır ve sonuçta ısı enerjisi duvarın sıcak tarafından soğuk tarafına geçer. Bu ısı akışının oluşması için gerekli olan sıcaklık farkı (düşüşü), çeperin kalınlığına, yüzey alanına ve ısıl iletkenliğine bağlıdır.

Bir akışkandan katı bir yüzeye aktarılan ısının bir bölümü ısıl iletim yoluyla geçer. Bir bölümü de, akışkanın ısı değiştiricisi boyunca akışı yoluyla taşınır; ısıl taşınım (konveksiyon) denen bu süreç akışkanın yapısına bağlıdır. Doğada, iki tür akış gerçekleşir. Katmanlı (laminer) ya da çalkantısız olarak tanımlanan akış türünde, akışkan parçacıkları yan yana düzgün bir biçimde akar. Burgaçlı (türbülanslı) ya da çalkantılı akışta ise, sürekli olarak dalgalar ve burgaçlar oluşur. Akış boyunca üst üste binen bu girdaplar, akışkan parçacıklarının sürekli olarak karışmasına neden olur. Bir boru içindeki akışın katmanlı ya da burgaçlı olması, borunun çapına, akışkanın akış hızına ve ağdalılığına (viskozluk) bağlıdır. Hız azaldıkça, çap küçüldükçe ve ağdalılık arttıkça akışın katmanlı olma eğilimi artar. Örneğin, yağlı soğutucularda akış katmanlıdır, çünkü yağın ağdalılığı yüksektir. Su ve benzeri sıvılarla ya da gazla çalışan ısı değiştiricilerinde ise akış çoğunlukla burgaçlıdır. Katmanlı akış halindeki bir akışkandan boru çeperine ısı aktarımı temel olarak ısıl iletim yoluyla gerçekleşir. Bu nedenle de akışkanın ısıl iletkenliğine ve borunun çapına bağlıdır. Sıvıların ısıl iletkenlikleri gazla- rınkine oranla daha yüksektir ve ısıyı daha hızlı aktarırlar. Özellikle sıvı metallerin ısıl iletkenliği çok daha yüksektir ve bu nedenle büyük miktarlardaki ısının küçük sıcaklık farklarıyla aktarılmasını gerektiren teknolojik uygulamalarda sıvı metallerden yararlanılır. Örneğin, bazı nükleer reaktörlerde ısı aktarma ortamı olarak sıvı metaller kullanılır.
Burgaçlı akışta, yukarıda anlatılan karışma süreci, ısının akışkandan borunun çeperlerine aktarılmasına üçüncü bir mekanizma olarak katkıda bulunur. Büyük ölçüde akışkanın hızına bağlı olan bu süreçte ısı aktarımı katmanlı akıştakine oranla daha fazladır.

Isı değiştiricisi türleri.


Uzay araçları için özel ısı değiştiricileri geliştirilmiştir. Bu araçlar boşlukta (vakum) çalışır; bu nedenle ısı iletim ya da ısıl taşınım yoluyla aktarılamaz. Bu araçlarda ısı, ısıl ışınım yoluyla aktarılmak durumundadır. Bu türden ısı değiştiricilerinde kullanılan ısı aktarımının mekanizması, Güneş’ten Yer’e enerji aktarımınınkinin aynısıdır. Işınım yoluyla enerji aktarımı özellikle yüksek sıcaklıklarda çok etkilidir. Bu tür yüksek sıcaklıklarda çalışan aygıtlarda (örn. buhar kazanları ya da gaz türbinleri) ısı aktarımı, ısıl iletimin ve konveksiyonun yanı sıra ışıma yoluyla gerçekleştirilir.

Belirli bir alanda kullanılacak olan bir ısı değiştiricisinin tasarımında, donanımın ağırlığının, kullanılan malzemenin ve imalat için gerekli olan işgücünün belirlediği ilk yatırım maliyetleri ile değiştiriciyi çalıştırmak için gerekli olan gücün maliyeti arasında bir denge kurulur. Akışkanların basıncının ısı değiştiricisi içinde düşmesini engellemek için pompalardan yararlanılır ve bu da çoğunlukla belirli bir elektrik enerjisi harcaması gerektirir. Isı değiştiricilerinin yapımında en uygun biçimin bulunması için oldukça geniş çalışmalar yapılmıştır. Genel olarak küçük çaplı boruların kullanılması ve borular arasında az boşluk bırakılması, yatırım ve çalıştırma maliyetlerini düşülür.

Re jeneratörler.


Yaygın olarak kullanılan bir ısı değiştiricisi türü olan rejeneratörlerde, içinden dönüşümlü olarak sıcak ve soğuk akışkanların geçirildiği gözenekli malzemelerden yararlanılır. Gözenekli malzeme (matris), içinden sıcak akışkan geçerken ısıyı tutar ve daha sonra soğuk akışkan geçerken bırakır. Matrisler levha, ızgara, elyaf gibi malzemelerden çok değişik biçimlerde yapılabilir. Cam ve seramik gibi metal olmayan malzemelerden de yararlanılabilir. Küçük boyutlu çok sayıda gözenek oluşturma yoluyla birim hacme düşen yüzey alanı oldukça büyütülebilir. Bu biçimde hazırlanan rejeneratörlere, tıkız ya da pekişik ısı değiştiricisi denir. Akışkanların dönüşümlü akışı, sıcak ve soğuk akışkanların giriş ve çıkış valflarının düzenli biçimde açılıp kapanmasıyla ya da iki akışkanın geçişi sırasında matrisin dönmesini sağlayan özel bir tasarımla gerçekleştirilir. 1930’lardan başlayarak bu tür ısı değiştiricileri buharlı enerji santrallarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Boyutları küçük olduğundan bu rejene- ratörler, gaz türbiniyle çalışan otomobil, uçak gibi taşıtların türbin donanımlarında da kullanıma elverişlidir.

Isı boruları.


Son yıllarda, değişik bir ısı değiştiricisi türü ilgi çekmektedir. Isı borusu olarak adlandırılan bu ısı değiştiricisi, ısının görece büyük uzaklıklara az bir sıcaklık farkıyla aktarılmasında kullanılır. Isı borusu, iki ucu kapalı ve içi istenilen sıcaklıkta kaynayan bir sıvıyla kısmen doldurulmuş bir borudan oluşur. Borunun bir ucu sıcak bölgeye, öteki ucu ise soğuk bölgeye yerleştirilir. Amaç, borunun yardımıyla ısının sıcak bölgeden soğuk bölgeye aktarılmasıdır. İşlem, alt ucu sıcak bölgeye yerleştirilmiş dikey bir boru göz önüne getirilerek açıklanabilir. Borunun alt bölümünü dolduran sıvı, sıcak bölgenin sıcaklığı sıvının kaynama noktasını aştığında kaynamaya başlar. Sıvı buhara dönüştükçe borunun alt bölümündeki basınç artar. Böylece yukarı doğru itilen buhar borunun üst bölümüne ulaşır ve buradaki soğuk bölgenin sıcaklığı sıvının buharlaşma sıcaklığından daha düşük olduğundan buhar yoğunlaşmaya başlar. Yoğunlaşan sıvı yerçekiminin etkisiyle borunun iç yüzeyinden aşağı akar. Böylece borunun içinde sıvı sürekli olarak dolaşır. Sıvıyı buharlaştırmak için gerekli olan ısı sıcak bölgeden elde edilir. Aynı miktarda ısı, sıvı yoğunlaştıkça soğuk bölgeye aktarılır. Sonuçta, sıvının sürekli dolaşımıyla sıcak bölgeden soğuk bölgeye ısı aktarılır.

1939’da Alman mühendis E. Schmidt gerçekleştirdiği deneyler sonucunda ısı borusuyla ısı aktarımının, sıvının kritik noktasına yakın bir sıcaklıkta olması durumunda son derece etkili olduğunu gösterdi. 1960’ta da, kritik noktasına yakın sıcaklıkta amonyak ya da karbon dioksitle doldurulmuş bir borunun birim zaman içinde aktardığı ısı miktarının, aynı boyutlarda yapılmış ve soğuk ve sıcak bölgeleri arasındaki sıcaklık farkı aynı olan bakır bir çubuğa oranla 4 bin kat daha fazla olduğunu ortaya koydu.
Isı boruları ancak dikey konumda ve sıcak bölge aşağıya gelecek biçimde çalışabilir. Bu kısıtlama 1942’de, General Motors Corporation’dan R. Gaugler’in geliştirdiği bir yöntemle aşıldı. Gaugler, borunun iç yüzeyine fitilden oluşan gözenekli bir malzeme yerleştirdi (bak. Çizim 3). Fitilde çok sayıda kılcal delik bulunduğundan, sıvı, borunun yerleştirilme doğrultusundan bağımsız olarak, soğuk uçtan sıcak uca kılcal etkiyle taşınır. Fitilin sıcak ucunda sıvı sürekli olarak buharlaşır, buharlaşan sıvının yeri kılcal etkiyle hemen dolar. Borunun sıcak ucundaki basıncın soğuk uçtakine oranla daha fazla olması, borunun içinde sürekli sıvı dolaşımına yol açar. Soğuk uçta yoğunlaşan sıvı kılcal kuvvetlerin etkisiyle fitilin içinden gene sıcak uca taşınır.
Ad:  3.JPG
Gösterim: 14
Boyut:  38.1 KB

Gaugler’in buluşu önceleri fazlaca ilgi görmedi, bu nedenle Los Alamos Bilim Laboratuvarı’ndan G.M. Grover 1963’te yöntemi bir kez daha tanıttı ve aygıtı “ısı borusu” olarak adlandırdı. Grover ısı borusunun uzay araçlarının güç santrallarında kullanılabileceğini düşünmüştü. Isı boruları, borunun çeperinden dışarı ısı aktarabilmek için küçük sıcaklık farkları yeterli olduğundan son derece etkili ve verimlidir. Öte yandan, ısının buharla taşınabilmesi için herhangi bir sıcaklık farkına gereksinim yoktur. Bu yolla büyük miktarlarda ısı, oldukça küçük bir sıcaklık farkıyla büyük uzaklıklara aktarılabilir. Örneğin, çapı 2,5 cm ve uzunluğu 69 cm olan bir ısı borusuyla, 11 kW değerindeki bir ısı akışının ölçülemeyecek derecede küçük bir sıcaklık farkıyla aktarılması olanaklıdır.

Büyük miktarda ısıyı çok küçük bir sıcaklık farkıyla aktarabilmesi ısı borusunun temel özelliğidir. Bu aygıtların başka üstünlükleri de vardır. Örneğin, soğuk ya da sıcak uçlarındaki ısıyı, küçük ya da büyük bütün yüzeylere aktarabilirler. Isı bir bölgede toplandığında, ısı borusuyla buradan taşınarak geniş bir bölgeye dağıtılabilir. Bu özellik, elektronik aygıtların boyutlarının küçültüle- bilmesinde etkili olmuştur. Bu tür aygıtlar çalıştıkları sırada ısınır. Isı borusu, aygıtta biriken fazla ısıyı soğurarak soğutucu hava akımıyla soğutulabileceği başka bir bölgeye taşır. Böylece aygıtın boyutları küçültülebilir. Isı boruları, ısıyı çok küçük sıcaklık farklarıyla taşıyabildiğinden, uzay araçları gibi düzenli ısı dağılımına gereksinim duyulan aygıtlarda da yaygın olarak kullanılır. Isı borusu, birim zaman içinde aktardığı ısı miktarı ne olursa olsun, neredeyse sabit bir sıcaklıkta çalışır. Bu nedenle aktarılması gereken ısı miktarı değişse bile sıcaklığı sabit kalması istenen çeşitli aygıtlarda ısı borularından yararlanılır.

Uygun malzeme ve uygun sıvı seçilerek, 0°C’nin altından 2.000°C’ye kadar değişen sıcaklıklarda çalışabilecek ısı boruları yapılabilir. Isı borularında, metil alkol (metanol), aseton, su, flüorlu hidrokarbonlar, cıva, lityum, bizmut ve bazı inorganik tuzlar gibi çeşitli akışkanlar kullanılabilir. Borular ise seramik, cam, bakır, paslanmaz çelik, nikel, tungsten, molibden, tantal gibi maddelerden ve bir dizi alaşımdan yapılabilir. Öte yandan fitiller, sinterlenmiş gözenekli maddelerden, elek biçiminde örülmüş kılcal malzemeden, cam elyafından ya da bunların bir araya getirilmesiyle elde edilen malzemelerden yapılabilir.

ısı pompası,


belirli bir sıcaklıktaki bir cisimden ya da ortamdan daha yüksek sıcaklıktaki başka bir cisme ya da ortama ısı aktarılmasında kullanılan aygıt. Başlıca bileşenleri bir kompresör, bir yoğunlaştırıcı, bir genleşme valfı, bir buharlaştırıcı (evaporatör) ve soğutucu bir akışkandır. Kompresör yüksek basınç ve sıcaklıktaki soğutucu akışkan buharını ısıtılacak ortamda bulunan yoğunlaştırıcıya basar. Soğutucu akışkan buradaki görece soğuk havanın etkisiyle yoğunlaşır, bu arada hava ısınır. Isısını kaybedince sıvı hale gelen soğutucu akışkan, valftan geçerken genleşir, basıncı ve sıcaklığı düşerek sıvı-buhar karışımı haline gelir. Daha sonra buharlaştırıcıya giren bu karışım kendisinden daha sıcak olan bir ortamın etkisiyle tamamen buharlaşır. Buharın kompresöre geçmesiyle aynı çevrim tekrarlanır. Soğutucu akışkan olarak karbon dioksit, amonyak ya da bir halokarbon türünden yararlanılır.

ısı sığası,


İSİL SİĞA ya da TERMİK KAPASÎTE olarak da bilinir, bir cismin soğurduğu ısının, sıcaklık değişimine oranı. Çoğunlukla derece santigrat başına kalori olarak ifade edilir. Eğer cismin kütlesi tanımlanmışsa, elde edilen ısı sığası değerleri, atom ısısı, mol (gram cinsinden molekül ağırlığı) ısısı ya da özgül ısı olarak adlandırılır. Kalorinin tanımında, suyun özgül ısısı temel alınır.
Yeterince yüksek sıcaklıklarda, atom başına ısı sığası tüm elementler için hemen hemen aynı olur. Atom ağırlığı büyük olan metaller için bu özellik oda sıcaklığında da geçerlidir; Dulong-Petit yasası da bu özellikten yararlanılarak geliştirilmiştir. Öteki malzemelerin ısı sığaları ve ısı sığalarının sıcaklığa bağlı olarak değişmesi, atomların enerji düzeyleri (olanaklı kuvantum durumları) arasındaki farklılıklara bağlıdır. Isı sığaları çeşitli ısıölçüm aygıtlarıyla ve termodinamiğin üçüncü yasasına ilişkin formülden yararlanılarak ölçülür. Çeşitli cisimlerin entropilerinin saptanmasında ısı sığası ölçümlerinden yararlanılmıştır.

kaynak: Ana Britannica

Daha fazla sonuç:
ısı nedir fizik

acebook yorumları
paneli aç