Konu anlatımı
Kışın metal bir korkuluk tahta bir banktan daha soğuk gelir, kalorifer peteği odanın bütün havasını ısıtır, Güneş'in enerjisi boşluğu aşarak Dünya'ya ulaşır. Bu alt başlıkta ısının yayılma yollarını, iletim hızını etkileyen değişkenleri, yalıtımı, hissedilen sıcaklığı ve küresel ısınmayı göreceksin.
İletim, konveksiyon ve ışıma
İletimde enerji, maddenin tanecikleri arasındaki çarpışmalarla aktarılır ve madde akmaz; katılarda en belirgin yoldur. Metaller serbest elektronları sayesinde iyi iletkendir; tahta, plastik, cam yünü ve hava kötü iletkendir. Konveksiyonda (taşınımda) sıvı ya da gazın ısınan kısmı genleşip yükselir, soğuk kısmı aşağı iner ve enerji madde akımıyla taşınır; peteğin odayı ısıtması ve tenceredeki suyun ısınması böyledir. Işımada enerji elektromanyetik dalgalarla aktarılır ve madde gerektirmez; koyu renkli yüzeyler ışımayı iyi soğurur, parlak yüzeyler yansıtır.
Katılarda iletim hızı ve yalıtım
Bir katıdan birim zamanda iletilen ısı maddenin cinsine, kesit alanına, kalınlığına ve iki yüzü arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır: kesit alanı ve sıcaklık farkı büyüdükçe artar, kalınlık arttıkça azalır. TYT'de iletim hızı hesaplatılmaz. Isı yalıtımı bu ilkelere dayanır: duvarlara taş yünü ya da köpük levha konur, çift camlı pencerelerde camlar arasında kötü iletken olan hava ya da gaz bırakılır. Soğuk bölgelerde evlerin pencereleri küçük, duvarları kalın yapılır. Yalıtım hem aile bütçesine hem ülke ekonomisine katkı sağlar.
Hissedilen sıcaklık ve küresel ısınma
Hissedilen sıcaklık, termometrenin gösterdiği sıcaklıktan farklı olabilir. Nemli havada ter kolay buharlaşamadığı için vücut serinleyemez ve hava olduğundan sıcak hissedilir. Soğuk ve rüzgârlı havada rüzgâr vücuttan ısı kaybını artırdığı için hava olduğundan soğuk hissedilir. Küresel ısınmada karbondioksit ve metan gibi sera gazları, yeryüzünün yaydığı kızılötesi ışımanın bir kısmını atmosferde tutar. Fosil yakıt kullanımı ve ormansızlaşma bu gazları artırır; enerji tasarrufu, yenilenebilir enerji, toplu taşıma ve ağaçlandırma alınabilecek önlemlerdir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Kış sabahı aynı sıcaklıktaki metal bir kapı kolu, tahta bir kapıdan daha soğuk hissedilir. Neden?
Çözüm. Elimiz kapı kolundan da tahtadan da sıcaktır ve ikisine de ısı verir. Metal iyi bir iletken olduğu için elimizden aldığı ısıyı hızla iç kısımlarına iletir; elimiz hızla ısı kaybeder ve bu yüzden metal daha soğuk hissedilir. Tahta kötü iletken olduğu için elimizden ısıyı yavaş çeker. Sıcaklıkları aynı olsa da hissettiğimiz, elimizden ısının ne hızla aktığıdır.
Örnek 2. Aynı maddeden yapılmış üç çubuktan K kalın ve kısa, L ince ve kısa, M ince ve uzundur. Her çubuğun uçları arasındaki sıcaklık farkı aynıdır. Birim zamanda en çok ve en az ısıyı hangi çubuk iletir?
Çözüm. İletim hızı kesit alanı büyüdükçe artar, boy uzadıkça azalır. K ile L aynı boydadır ama K'nin kesiti büyüktür; K, L'den daha çok ısı iletir. L ile M aynı kalınlıktadır ama M daha uzundur; M, L'den daha az ısı iletir. Bu yüzden birim zamanda en çok ısıyı K, en az ısıyı M iletir.
Sık yapılan hatalar
- Işımanın da madde gerektirdiğini sanmak; ışıma boşlukta da gerçekleşir.
- Konveksiyonun katılarda da olduğunu düşünmek; konveksiyon akışkanlarda olur.
- Metal bir cismin aynı sıcaklıktaki tahtadan daha soğuk olduğunu sanmak; fark iletim hızından kaynaklanır.
- İletim katılarda, konveksiyon akışkanlarda olur; ışıma madde gerektirmez.
- İletim hızı kesit alanı ve sıcaklık farkıyla artar, kalınlıkla azalır.
- Nem havayı sıcak, rüzgâr soğuk havayı daha soğuk hissettirir.