Isının Yayılma Yolları

B. ISININ YAYILMA YOLLARI

Soğuk bir kış günü dışarıdan eve geldiğinizi düşünün. Ev soğuk olduğundan odanın sıcaklığı henüz düşüktür. Bu yüzden ceketinizi çıkartmadınız. Anneniz sobayı yaktı. Bir süre sonra oda sıcaklığı sizin rahatlıkla üşümeden oturabileceğiniz bir değere yükselir. Bu sırada siz üzerinizdeki ceketi çıkartırsınız. Anneniz sobanın üzerine bir maşa koymuş ve üzerine ekmekleri dizmiştir. Yanına da su dolu çaydanlığı bırakmıştır. Zaman içinde maşanın üzerindeki ekmeklerin ısınıp kızarmaya, çaydanlıktaki suyun ise kaynamaya başladığını gördünüz. Bu öernekteki gözlemlerimiz bize ısının oda içinde, maşa üzerinde ve suya yayıldığını gösterir.

 

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 yayılamsı mümkündür.

Bütün maddelerin ısı iletkenlikleri farklıdır. Bazı maddeler ısıyı hızlı, bazıları da yavaş iletirler. Isı enerjisinin iletim yoluyla yayılması bütün maddelerde görülür. Bütün maddeler taneciklerden oluştuğu için katı, sıvı ve gazlar ısı enerjisini iletim yoluyla yayabilirler.
Isı enerjisinin iletim yoluyla yayılabilmesi için maddeyi oluşturan taneciklerin birbiri ile çarpışması ve çarpıştığı taneciği de titreştirmesi (yani ona ısı enerjisi aktarması) gerekir. Bu nedenle ısı enerjisinin iletim yoluyla daha iyi yayılabilmesi için tanecikler arasındaki boşluğun az olması ve taneciklerin düzenli olması gerekir.
Isı enerjisinin iletim yoluyla yayılması katı maddelerde, sıvı ve gaz halindeki maddelerden daha kolay gerçekleşir. Bunun nedeni ise katı taneciklerinin düzenli ve aralarındaki boşluğun çok az olmasıdır. Sıvı ve gaz halindeki maddenin tanecikleri arasındaki boşluk katılara göre daha fazla ve tanecikler daha düzensiz olduğu için ısı enerjisinin sıvı ve gazlarda iletim yoluyla yayılması katılara göre çok daha yavaş gerçekleşir.

Bütün maddelerin ısı iletkenlikleri farklıdır. Isının bir maddedeki yayılma hızı o maddenin iletken mi yoksa yalıtkan mı olduğunu belirtir. 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. Metaller (Bakır, alüminyum, demir,…), diğer maddelere göre ısıyı daha hızlı iletirler ve ısı iletkenidirler.
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, pamuk, saman, asbest, çift camlı pencerelerdeki hava boşluğu, termoslardaki iç ve dış yüzey arasındaki havasız ortam (vakum) ısı yalıtımı için kullanılır.

2. Isının Işıma Yoluyla Yayılması

Soğuk ama güneşli bir kış gününde camların soğuk olmasına rağmen , Güneş evin içini ısıtır. Benzer şekilde kapının önünde duran arabanın kaporası soğuk iken içinin ısındığını hissederiz.

Bu örnekte ısı, Güneş’ten bize taneciklerin çarpışmasıyla, yani iletim yoluyla değil de farklı bir yolla gelmiştir. Çünkü bildiğimiz gibi uzay boşluğunda madde yoktur. Isı, uzay boşluğunda ışıma yoluyla yaılmıştır. Isının ışınlarla yayılmasına ışıma yoluyla yayılma denir. Isı, yanan odun ateşinden, kaloriferden, soba ve lambadan ışıma yolu ile yayılır. Tüm sıcak cisimlerden ışıma yoluyla etrafa ısı yayılır. Güneş ışınlarının Dünya’ya ışıma yoluyla ulaşmalarından, ısının boşlukta da yayılabileceğini anlarız. Geceleri Dünya yüzeyi soğur. Güneş görmeyen taraftaki Dünya yüzeyi, ışımayla ısı alamaz, tam tersine bu yüzeyden ışımayla etrafa ısı yayar.

   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. Farklı renkli yüzeyler ışığı farklı miktarlarda soğurur. Parlak ve pürüzsüz yüzeyler, açık yüzeyler gibi ışınları yansıtır. Mat ve pürüzlü yüzeyler, koyu renkli yüzeyler gibi ışınları soğurur. Ayrıca ısı, koyu renkli yüzeylerden, açık renkli yüzeylere göre daha hızlı yayılır.

3. Isının Konveksiyonla Yayılması

   Su dolu kabı ocağın üzerine koylım. 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 konveksiyonla yayılmasına sadece sıvı ve gazlarda rastlanır. Katılarda konveksiyonla ısı aktarımı olmaz.