MADDE ve ISI

ÜNİTE : MADDE ve ISI ÜNİTEYE GİRİŞ Evrendeki, dünyadaki tüm maddeler, tüm cisimler atomlardan oluşmuştur. Ve katı, sıvı ve gaz gibi çeşitli hâllerde bulunurlar.

Tüm maddeleri ve cisimleri oluşturan tanecikler çok az da olsa, çok fazla da olsa hareket halinde bulunurlar. Bu taneciklerin hareketi ise, bir enerji ile mümkün hâle gelir. Yani maddelerin kinetik enerjileri, dışarıdan bir enerji alımını gerektitir. Bu enerji de tüm evrende tüm canlı ve cabsız varlıklara uğrayan güneştir. Güneş enerjisidir, yani ısı enerjisidir. Bu da demek  oluyor ki doğadaki tüm maddeler,tüm cisimler ve canlı ile cansız varlıklar ısıyı muhakkak kullanıyorlar anlamına gelmektedir. Yani doğadaki her şey ısı ve ısı enerjisi ile bir ilişki içerisindedir.

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI ve ISI Isınma Hareketlenmedir Bir madde ısındıkça maddeyi oluşturan tanaciklerin hareket enerjisi artar. Hızlanan taneciklerin yerleri değiştikçe ısı yayılır.

Bir miktar küçük pamuk parçacıklarını soğuk su içine bırakalım Bir miktar küçük pamuk parçacıklarını soğuk su içine bırakalım. Su ısıtılmaya başlandıktan bir süre sonra pamuk parçacıklarının aşağıdan yukarıya doğru hareketlendiği gözlenir. Bu bize ısınan su taneciklerinin hareketlendiğini gösterir. Maddeler Isıtıldığında ; Maddelerin sıcaklıkları artar. Taneciklerinin hareket enerjisi artar. Maddenin taneciklerinin arasındaki uzaklık artar. Maddeler Soğutulduğunda ; Taneciklerinin hareket enerjisi azalır. Maddenin taneciklerinin arasındaki uzaklık azalır.

Çarpışama, Hareket Alış Verişidir   Madde, tanecikli yapıdadır ve hangi hâlde olursa olsun bu tanecikler hareketlidir. Isı, maddelerde sıcaktan soğuğa doğru hareket eder. Bir maddeyi oluşturan taneciklerin hareket enerjileri farklıysa o maddede sıcaklık farklılıkları vardır, her yerinde sıcaklık aynı değildir. Yani ısı maddelerde bir tanecikten, diğer taneciğe, o tanecikten de yanındaki diğer taneciğe aktarılır ve ısı böylece maddede yayılmış olur. Ama ısı aktarılırken belli bir miktar soğumanın olması yani belli bir miktar enerji kaybının olması da doğaldır. Dolayısıyla maddenin her yerinde sıcaklık aynı olmayabilir.

Katı meddelerde ısı aktarımı taneciklerin çarpışmasıyla sağlanır. Bu durumda ısnın tanımını şu şekilde yapabiliriz ; Sıcaklık farkından dolayı maddenin tanecikleri arasında aktarılan enerjiye ısı denir.

ISININ YAYILMA YOLLARI Her madde kendisinden daha soğuk ortamda etrafına ısı yayar. Peki ısı her maddede aynı yolla mı yayılır ? Maddelerde ısının yayılması üç yolla olur : iletim, konveksiyon ve ışıma. 1. Isının İletm Yoluyla Yayılması Bir katı maddeyi bir ucundan ısıtmaya başlayalım. Maddenin o uçtaki taneciklerinin hareketliliği artar. Tanecikler daha hızlı titreşmeye başlar. Titreşen bu tanecikler, etraflarındaki diğer taneciklerle çarpışarak onların da titreşim hızını arttırır. Böylece ısı enerjisi madde boyunca maddenin öbür ucuna doğru aktarılır.

Isının, maddeyi oluşturan taneciklerin çarpışmasıyla aktarılmasına ısının iletim yoluyla yayılması denir. Tanecikler sıkı dizili olduğu için katılarda ısı, iletim yoluyla yayılır. Sıvı ve gazlarda da taneciklerin çarpışması ile yani iletimle ısının yayılması mümkündür.

Isıyı iyi ileten maddelere ısı iletkeni denir. Isıyı iyi iletemeyen maddelere ısı yalıtkanı denir. 2. Isının Işıma Yoluyla Yayılması Soğuk ama güneşli bir kış gününde camların soğuk olmasına rağmen , güneş evin içini ısıtır. Bu örnekte ısı, Güneş’ten bize taneciklerin çarpışmasıyla, yani iletim yoluyla değil de farklı bir yolla gelmiştir.

Çünkü bildiğimiz gibi uzay boşluğunda madde yoktur Çünkü bildiğimiz gibi uzay boşluğunda madde yoktur. Isı, uzay boşluğunda ışıma yoluyla yayılmıştır. Isının ışınlarla yayılmasına ışıma yoluyla yayılma denir. Tüm sıcak cisimlerden ışıma yoluyla etrafa ısı yayılır. Güneş ışınlarının Dünya’ya ışıma yoluyla ulaşmalarından, ısının boşlukta da yayılabileceğini anlarız.

Atmosfer tabakası, Dünya yüzeyinden yayılan ışınların tekrar uzaya yayılmasına engel olur. Bu olaya sera ekisi denir. Sera etkisiyle Dünya ‘mız canlıların yaşamına devam edebileceği sıcaklıkta kalır, fazla soğumaz. Ancak fabrikalardan ve motorlu araçlardan yayılan gazlar atmosferde birikerek sera etkisini arttırıp olumsuz iklim değişikliklerine sebep olabilir.

Hangi Renk Yüzeyler İyi Isınır ? Koyu renkli cisimler, açık renkli cisimlere göre daha çok ısınır. Bunun sebebi koyu renkli yüzeylerin daha fazla ışını tutması, yani soğumasıdır. Bir maddenin ışınları tutmasına soğuma ya da yutma denir. 3. Isının Konveksiyonla Yayılması Su dolu kabı ocağın üzerine koyalım. İlk olarak kap tabanındaki su tanecikleri ısınır. Isınan tanecikler genleşir. Genleşip yoğunluğu azalan tanecikler yukarılara yükselir. Yerlerine ise daha soğuk ve yoğunluğu küçük tanecikler gelir. Su taneciklerinin hareketleri ile ısı kabın içine aktarılmış olur. Isının, maddeyi oluşturan taneciklerin yer değiştirmesiyle aktarılmasına ısının konveksiyon yoluyla yayılması denir.

İçinde kalorifer yanan odada ısnıp yoğunluğu azalan hava tanecikleri yükselir. Yerlerine soğuk tanecikler gelirken, oda içinde bir hava akımı oluşur. Isı, taneciklerin hareketi ile oda içinde yayılır. Isınan havanın tanecikleri arasındaki uzaklık artar ve hava genleşir, böylelikle yoğunluğu azalır. Seyahat balonları bu şekilde havalanır.

Isının iletilmesi kadar, bir çok durumda yalıtılması da çok önemlidir. Isının konveksiyonla yayılmasına sadece sıvı ve gazlarda rastlanır. Katılarda konveksiyonla ısı aktarımı olmaz. ISI YALITIMI Isının iletilmesi kadar, bir çok durumda yalıtılması da çok önemlidir. Birçok canlı türü kalın kürkleri, kabarık tüyleriyle ısı yalıtımı sağlayıp vücut ısılarını korurlar. İnsanlar için, enerji tasarrufu sağlama adına ısı yalıtımı birçok yerde önem kazanır.

Isı yalıtımında ısı yalıtkanı malzemeleri kullanılır. Bunların dışında plastik köpük, ahşap ( tahta ), katran, cam ve silikon yünü gelir. Bu malzemeler yanma özellikleri ve dayanıklıklarına göre farklı yerlerde kullanılır. 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. • Böcek ve mikroorganizmalar tarafından tahrip edilmemelidir. • Aşınma ve paslanma yapmamalıdır.

Isı Yaltım Malzemeleri