Enerji Iletim Yolları Ve Enerji Iletim Hızı

Isı enerjisi, bir maddeden başka bir maddeye bir yerden başka bir yere üç farklı yolla transfer olur: İletim yoluyla, konveksiyon (dolanım) yoluyla ve ışıma yoluyla.

İletim: Metal çubuğun bir ucu ateşe tutulursa, bir süre sonra elimizle tuttuğu muz, ateşe doğrudan temas etmeyen ucunun da sıcaklığının arttığını hissederiz. Elimize ulaşan enerji iletim yoluyla yayılmaktadır.

Isı iletimi tüm cisimlerde, moleküllerin çarpışmasıyla gerçekleşir. Yukarıdaki şekilde de görüldüğü gibi, ısı kaynağına yakın olan moleküllerin kinetik enerjisi artar, kinetik enerjisi artan moleküller, kinetik enerjisi daha düşük komşu moleküllere çarparak onlara enerji aktarır ve bu enerji akışı cisim boyunca devam eder.

Metallerin ısıyı iyi iletmelerinin sebebi nedir?

Metal atomları modeli:

Metallerin yapısında, atom çekirdeğine çok sıkı sıkıya bağlı olmayan elektronlar vardır (serbest elektron olarak adlandırılırlar). Metalin ısıtılmasıyla bu elektronlar hızlanır ve metalin içinde rastgele hareket ederken atomlara çarpar ve atomların kinetik enerjisini artırır. Bundan dolayı metallerin ısı iletim hızı büyüktür.

Isı iletim hızı nelere bağlıdır?

Isının, bir noktadan başka bir noktaya iletiminin olabilmesi için, bu iki noktanın sıcaklıkları farklı olmalıdır.

• Deneysel olarak, iki nokta arasındaki enerji transfer hızının, iki nokta arasındaki sıcaklık farkıyla doğru orantılı olduğu bulunmuştur.

(Bu modellemede bağımsız değişken yüzeylerin sıcaklığıdır)

ŞekiI-1&#;de yüzeyler arasında sıcaklık farkı olmadığı için ısı iletimi yoktur. Şekil-2&#;de yüzeyler arasında sıcaklık farkı olduğu için ısı iletimi olur. Şekil-3&#;te yüzeyler arasındaki sıcaklık farkı, şekil-2&#;dekinin iki katı olduğu için ısı iletim hızı da şekil-2 dekinin iki katıdır.

• İki nokta arasındaki uzaklıkla ters orantılıdır. İki nokta arasındaki
  mesafa ne kadar büyükse ısı iletim hızı o kadar düşüktür.

(Bu modellemede bağımsız değişken yüzeyler arasındaki mesafedir.)

Şekil-1 &#;de yüzeyler arasındaki mesafe daha kısa olduğu için ısı iletim hızı daha yüksektir. Şekil-1&#;de ki iletim hızı şekil-2&#;deki iletim hızının üç katıdır.

• Isı iletim hızı sıcaklıkları farklı olan yüzeylerin alanıyla doğru orantılıdır.

Bu modellemede bağımsız değişken iletkenin kesit alanıdır.
İletkenin kesit alanı şekil-2&#;deki gibi iki katına çıkartılırsa ısı iletim hızı iki katına çıkar.

• Isı iletim hızı, maddenin cinsine bağlı olarak da değişir.

Şekildeki deneyde, çubuklar soğukken mum ile kaplanıyor ve birleşim noktalarından ısıtılıyor. Bir süre sonra bakır çubuğun üzerindeki mumun daha çok eridiği gözlemleniyor. O halde maddelerin ısı iletim hızlarının cinslerine bağlı olduğu sonucuna ulaşılır.

Konveksiyon

Işıma (Radyasyon)

Sıcaklığı mutlak sıfırın (DK) üzerindeki cisimler ışıma yaparak enerji kaybederler. Cisimlerin yaptıkları ışıma genelde kızıl ötesi ışımalardır (gözle görülemeyen düşük enerjili ışınlar). Cismin yüzey sıcaklığı arttıkça yaptığı ışımanın şiddeti ve enerjisi de artar. Cisimler, yeterli sıcaklığa ulaştıklarında görünür bölge ışımaları yapmaya başlarlar. Güneş, ısı enerjisi ve ışık kaynağıdır ve ısı enerjisini çevresine ışıma yoluyla yayar.

Isı enerjisinin, maddesel ortam olmadan bir yerden başka bir yere elektromanyetik dalgalarla transfer olmasına, ısı enerjisinin ışıma yoluyla yayılması denir. 

Enerji Tasarrufu ve Yalıtım

Küresel Isınma ve Sera Etkisi

Son yıllarda, Dünya üzerinde yapılan ölçümler, hava, kara ve deniz sıcaklıklarının ortalama değerlerinin önceki yıllara göre arttığını göstermektedir. Ortalama sıcaklıklardaki bu artışa küresel ısınma denir. Küresel ısınmanın ana sebeplerinden biri insanların doğaya verdikleri zararlardır. Kullandığımız, fosil yakıtlardan çıkan sera gazları, kişisel bakım Ürünleri, parfüm ve deodorant küresel ısınmayı tetiklemektedir. Bunların yanında güneşte meydana gelen periyodik olaylar da (patlama gibi) küresel ısınmaya sebep olmaktadır.

Küresel ısınma,

• Dünya üzerinde iklim değişikliğine,
• Buzulların erimesine,
• Canlı türlerinin yok olmasına (özellik deniz canlılarının),
• Deniz seviyesinin yükselmesi sonucu içme suyu sıkıntısına,
• Tarımsal kuraklığa, ve bunlar gibi, yaşamımızı doğrudan etkileyen olaylara neden olmaktadır.

Küresel ısınmayı engellemek için alınabilecek bireysel önlemlerden bazıları,

• Standart ampulünüzü tasarruf ampulü ile değiştirin ve bir yıldaki karbondioksit salınımını 75 kg azaltın.
• Toplu taşıma araçları kullanın, yürüme mesafelerine yürüyerek gidin.
• otomobillerin hava ve yakıt filtrelerini temiz tutun.
• Geri dönüşüme mutlaka önem gösterin.
• Daha az sıcak su kullanarak enerji kullanımını azaltın.
• Elektronik cihazlarınızı (televizyon, müzik çalar gibi) tamamen kapatın (kapama düğmesinden ya da fişten çekin)
• Her yıl mutlaka ağaç dikin.
• Parfüm ve deodorant kullanımınızı azaltın.

yukarıdaki gibidir.

Enerji İletim Hızı

ENERJİ İLETİM YOLLARI VE ENERJİ İLETİM HIZI

Cisimler arasında sıcaklık farkı sebebiyle gerçekleşen enerji aktarımına ısı iletimi denir. Isı iletimi; iletim, konveksiyon ve ışıma yolu ile gerçekleşir.

1. İletim

Metal bir çubuğu görseldeki gibi ateşe tutarsanız metal çubuğun alev içinde kalan kısmı ısınır. Metal çubuktaki atomik titreşimler sayesinde çubuğun elinizle temas eden ve sıcaklığı daha düşük olan ucuna doğru ısı akışı gerçekleşir. Kısa bir süre sonra eliniz sıcaklığın yükseldiğini hisseder. Metal çubuğun iki ucu arasında sıcaklık farkı sıfır olana kadar ısı akışı devam eder.

Isı İletim Hızına Etki Eden Faktörler

Metaller iyi bir ısı iletkenidir. Bakır da demir de metaldir, ancak bakır, demirden daha iyi bir ısı iletkenidir. Aynı şartlarda bakır, demire göre ısıyı daha hızlı iletir. Aynı ortamda bulunan, aynı sıcaklıktaki ahşap ve metal malzemelere dokunduğumuzda metalin ahşaba göre daha soğuk olduğunu hissederiz. Bunun sebebi metalin elimizden ısıyı ahşaba göre daha hızlı çekmesidir. Böylece metale değen elimiz, tahtaya değen elimize göre daha çabuk soğur.

Isı iletkeninin uçlar arasındaki sıcaklık farkı (T2 &#; T1) arttıkça ısının iletim hızı da artar. Isı iletim hızı; ısı iletkeninin uzunluğu (L) ile ters, kesit alanı (A) ile doğru orantılı olarak değişir.

2. Konveksiyon

Sıvı veya gaz hâldeki akışkan maddelerin sıcaklıkları farklı kısımlarının karşılaşması sonucunda ısının, akışkanın bir kısmından diğer kısmına aktarılması olayına konveksiyondenir.

Yukarıdaki görselde kalorifer peteği tarafından ısıtılan bir ona görülmektedir. Kazan dairesinde ısıtılan su, bir pompa aracılığıyla kalorifer peteğine iletilir (Zorlanmış konveksiyon). Isınan kalorifer peteği, odanın alt seviyesindeki havayı ısıtır. Isınan hava yükselir ve yukarıdaki soğuk hava ile yer değiştirir (doğal konveksiyon).

3. Işıma

Bütün cisimler moleküllerinin titreşimi sayesinde ışıma yaparak enerji yayar. Güneş ile Dünya arasında maddesel bir ortam olmadığı hâlde Güneş’in Dünya’yı ısıtması, ışıma yoluyla gerçekleşir. Maddesel bir ortama gerek olmadan ısı kaynağından ısı dalgalarının yayılması yoluyla gerçekleşen ısı aktarımına ışıma yoluyla ısı aktarımıdenir.

Isı Yalıtımı

Maddeler arasında ısı aktarımını engellemek için yapılan işleme ısı yalıtımı denir. Isı yalıtımında ısı iletimi kötü olan; cam yünü, asbest, ahşap, taş yünü ve katran gibi maddeler kullanılır. Bu maddelere ısı yalıtkanıdenir. Binaların pencerelerinde kullanılan çift camlarda iki cam arasında kalan hava, ısı yalıtkanıdır ve ısı aktarımını en düşük seviyede gerçekleştirir.

Benzer şekilde kuşlar tüylerini kabartarak tüylerinin arasını hava ile doldurarak ısı yalıtımı yapar. Isı yalıtımı; enerji tasarrufu sağlar, atmosfere daha az zararlı madde salınımı sağlar ve verimliliği artırır.

Küresel Isınma

Atmosferde bulunan gazların, atmosfere gelen ışınların bir kısmını tutması olayına sera etkisi denir. Atmosfere salınan gazlar, özellikle de karbon içeren gazlar atmosferde sera etkisi yaratır. Atmosferde biriken yenilenemez enerji kaynaklarının atıkları, sera etkisini artırarak atmosferin normalden fazla ısınmasına sebep olur. Atmosferin normalden fazla ısınmasına küresel ısınma denir.

Küresel ısınma; kutuplardaki buzulların erimesi, kasırga ve sel gibi felaketler, kuraklık ve çölleşme, asit yağmurları gibi olaylara sebep olur.