Madde ve Isı

Üzerinde yaşadığımız Dünya’da tüm maddeler katı, sıvı ve gaz halde bulunur. Daha önce öğrendiğimiz gibi bu maddeler hangi halde bulunursa bulunsun, bunları oluşturan tanecikler hareket halindedir. Bir maddenin taneciklerin hareketliliği, yani hareket enerjisi katı haldeyken en az, gaz haldeyken en fazladır. .

1) Isı Yalıtımı 2) Isının Yayılımı 3) Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı

1) Isı Yalıtımı Bütün maddelerin ısı iletkenlikleri farklıdır. Isının bir maddedeki yayılma hızı o maddenin iletken mi yoksa yalıtkan mı olduğunu belirtir. Isı enerjisi daima sıcaklığı fazla olan maddelerden sıcaklığı az olan maddeye doğru yayılır. 1- İletken : Isıyı iyi ileten maddelere ısı iletkeni denir. Isı iletkenlerini oluşturan tanecikler arasındaki boşluk çok azdır ve tanecikler düzenlidir.

Isı iletkenleri kısa sürede büyük miktarda ısı iletirler Isı iletkenleri kısa sürede büyük miktarda ısı iletirler. Metaller (Bakır, alüminyum, demir,…), diğer maddelere göre ısıyı daha hızlı iletirler ve ısı iletkenidirler. 2- İletim : Maddelerdeki ısı akışını hızlandırmak için iletken malzemeler kullanılmasına iletim denir. İletim olayında ısıyı iyi ileten iletken malzemeler kullanılır.

Pişirme amaçlı kullanılan araçlarda ısı iletiminin iyi olması amaçlanır. Pişirme amaçlı kullanılan toprak ve seramik kaplarda, toprak ısıyı yavaş iletilmesine rağmen ısıyı düzgün olarak ilettiği ve pişme kalitesini arttırdığı için bu kaplar kullanılır a)Kalorifer tesisatının yapımında ısıyı iyi ileten malzemeler kullanılır

b) Isı kaynağı olan ocaktan yayılan ısının tenceredeki yemeğe kısa sürede ulaşması için ısıyı iyi ileten malzemeler kullanılır

3- Yalıtkan : Isıyı iyi iletemeyen maddelere ısı yalıtkanı denir 3- Yalıtkan : Isıyı iyi iletemeyen maddelere ısı yalıtkanı denir. Isı yalıtkanlarını oluşturan tanecikler arasındaki boşluk çok fazladır ve tanecikler düzensizdir. Isı yalıtkanları kısa sürede çok az miktarda ısı iletirler. Tahta, plastik, beton, hava ısı yalıtkanıdır. Plastik köpük, cam yünü, asbest, çift camlı pencerelerdeki hava boşluğu, termoslardaki iç ve dış yüzey arasındaki havasız ortam ısı yalıtımı için kullanılır.

4- Yalıtım : Maddelerdeki ısı akışını yavaşlatmak için yalıtkan malzemeler kullanılmasına yalıtım denir. Maddelerde yalıtımın yapılmasının nedeni bazı maddelerin bulunduğu ortama göre sıcak, bazılarının da soğuk tutulması gerektiği içindir. Yalıtım için kullanılan malzemelerin ortak özelliği bu malzemelerin yapısında hava bulunmasıdır. Hava iyi bir yalıtkandır.

Çünkü havayı oluşturan tanecikler arasındaki boşluk miktarı çok fazladır. Bu nedenle havayı oluşturan tanecikler arasındaki ısı iletimi çok yavaş olur. Plastik köpüğün yapısındaki boşluklarda da hava bulunduğu için plastik köpükte ısı yalıtkan olarak kullanılır ve ısı yalıtımı sağlanır. ÖRNEKLER : 1- Kışlık kıyafetlerin, battaniyelerin, bina yalıtım malzemelerinin içinde hava vardır.

2- Cam, plastik, köpük, kağıt, metal bardaklara sıcak çay konduğunda bir süre sonra bardaklardaki çayların sıcaklıklarının farklı olmasının nedeni bazı bardakların ısıyı iyi iletip içindeki çayın ısısının etrafa yayılmasını sağlaması, bazılarının da ısıyı iyi iletemeyip çayın ısısının bardakta kalmasını sağlamasıdır. Köpükten yapılan bardakların ısıyı daha az iletmesinin nedeni köpüğün yapısında hava boşluklarının bulunması ve ısı aktarımının yavaş gerçekleşmesidir. Isı aktarımı bu bardakta yavaş olduğu için eli yakmaz. 3- Köpükten yapılan tabakların kullanılması.

5- Vakum : Bazı yalıtım malzemelerinin içindeki hava boşaltılır 5- Vakum : Bazı yalıtım malzemelerinin içindeki hava boşaltılır. Bu sayede ısı akışının hava tanecikleri tarafından gerçekleştirilmesi engellenmiş olur. İçindeki havası boşaltılmış ortamlara vakum denir. Vakumlanmış ortamlarda tanecikler boşaltıldığı için ısı aktarımı gerçekleşmez. Termosların veya pencerelerde kullanılan çift camların içindeki hava boşaltılarak (vakumlanarak) ısı yalıtımı sağlanır.

6- Yalıtım Malzemeleri : Isı yalıtımını sağlamak için kullanılan malzemelere yalıtım malzemeleri denir. Yalıtım malzemeleri sayesinde besin maddeleri istenilen sıcaklıklarda muhafaza edilebilir, suyun içilme sıcaklığı sağlanır, evlerde ısı yalıtımı sağlanır. Her yalıtım malzemesinin kullanım amacı farklıdır. Farklı bölgelerin veya bir bölge içinde farklı yerlerin yalıtımında da farklı yalıtım malzemeleri kullanılabilir. (Duvarda, pencerede, soğuk hava depolarında, fırınlarda farklı yalıtım malzemeleri kullanılır).

İyi bir ısı yalıtımının sağlanması için kullanılacak yalıtım malzemeleri; ısı akışını yavaşlatmalı, çok yüksek veya çok düşük sıcaklıklara maruz kaldığında özelliğini kaybetmemelidir. Günlük hayatta kullanılacak yalıtım malzemeleri; • Çevreye zarar vermemelidir. • Ekonomik olmalıdır. • Hafif olmalıdır. • Yanmaz olmalıdır. • Kolay uygulanabilmelidir. • Zaman için de bozulup çürümemelidir, uzun ömürlü olmalıdır. • Isı iletkenlik değerinde zamanla değişme olmamalıdır. • Asit ve asit yağmurlarına karşı dayanıklı olmalıdır. • Elastik olmalıdır. • Böcek ve mikroorganizmalar tarafından tahrip edilmemelidir. • Aşınma ve paslanma yapmamalıdır.

Yalıtım malzemeleri olarak; plastik köpük, ahşap, asbest, taş yünü, katran, cam yünü ve silikon yünü kullanılır. (Mineral yünler , cam yünü ve taş yünü, polistiren köpük levhalar, poliüretan köpük levhalar).

7- Binalarda Isı Yalıtımının Sağlanması : Isı yalıtımı olmayan binalarda; kışın evin içi sıcaksa ısı akışı içerden dışarı doğru, yazın evin içi soğuksa ısı akışı dışarıdan içeri doğrudur. Binalarda pencere (%25), tavan (çatı) (%25), tavan arası(%20), taban (kat arası = yer döşemesi) (%15) ve bina girişinde (%25) ısı yalıtımına ihtiyaç duyulur.

Binalarda ısı yalıtımının sağlanması için; • Dış cephe duvarlarında, • Cam ve doğramalarda, • Çatı ve döşemelerde, • Tesisat borularında, • Havalandırma kanallarında, • Buhar iletim borularında, • Toprakla temas eden bölümlerde ve katları ayıran bölümlerde, • Garaj, depo gibi ısıtılmayan bölümlere bakan duvarlarda ısı yalıtımı yapılmalıdır.

8- Yalıtım ve Enerji Tüketimi : Ev ve iş yerlerinde kullanılan yalıtım malzemeleri sayesinde sağlanan yalıtım, enerji tüketimin azalmasına, doğal kaynakların ve onların dengesinin korunmasına ve ülke ekonomisine katkı sağlar. Ayrıca ısı yalıtımı sayesinde daha az yakıt madde yakılacağından atmosfere daha az karbondioksit ve diğer zararlı gazların yayılmasını sağlar ve bu sayede sera etkisi azaltılır ve küresel ısınma önlenir.

Yalıtım sayesinde kışın yakıt malzemeleri (kömür, petrol, doğal gaz) daha az kullanılır. Yazı ise serinlemek için elektrikli araçlar kullanılmadan rahatça yaşanabilir. Binalarda yapılan yalıtım enerji tasarrufu sağlar. Enerji tasarrufu sayesinde rahat ve konfordan vazgeçmeden enerji verimli şekilde kullanmak ve israf etmemektir.