Isı Transferi Hakkında Bilgi - e-Okul.Biz | Veli Bilgilendirme Sistemi

**Admin** · 29.08.08, 10:54

Cendel TUNA

Kâinatın küçük bir numunesi olan insan, hayatını sürdürürken içinde bulunduğu dünyanın fizikî ve kimyevî şartlarına ister istemez uymak zorundadır. Bütün canlıların hayatı da aynı şekilde içinde oldukları dünyanın fizikî şartlarıyla sınırlandırılmıştır.

Hayatın sürdürülebilmesi için gerekli olan enerji ihtiyacı gıda maddelerinden karşılanırken, bu enerjinin miktarı, taşınması, kullanılması gibi olaylar temel fizikî prensipler çerçevesinde yürütülür.

Enerji metabolizmasının faaliyetleri neticesinde ısı açığa çıkması, bu ısının vücutta dağıtılması, fazla ısının vücuda zarar vermeden atılması, soğuk ve sıcak havalarda, sıcaklığın sabit tutulması gibi birçok hâdisenin fizikî prensiplerle birlikte, canlılıktaki mucizevî yönlerini de nazara alarak "ısı transferi" denilen olayı biraz daha dikkatli ve hikmetlerini anlamaya yönelik şekilde inceleyelim.

ISI İLETİMİ

Sobanın veya bir bardak çayın sıcaklığını elimizle dokunarak kontrol ederken "ısı iletimi" mekanizmasını kullanırız. Katı, sıvı ve gaz ortamlarda gerçekleşebilen ısı iletimi enerjinin atomdan atoma iletilmesi ile olur. Katılarda ısı iletimi, moleküllerin titreşmesi ve elektronların serbest hareketi ile gerçekleşir. Normalde belli bir titreşime sahip olan moleküller ısı aldıklarında, sıcaklıkları, dolayısıyla kinetik enerjileri artar ve daha hızlı titreşmeye başlar. Hızlı titreşen molekül komşu molekülleri de titreştirir ve dalgalar halinde molekülden moleküle ısının akışı sağlanır. Sıvı ve gazlarda ısı iletimi ise serbest hareket eden moleküllerin rastgele çarpışması sonucu oluşur. Yanan bir ocağın verdiği ısı, üzerindeki tencere cidarını iletim mekanizması ile geçerek yemeğe ulaşır. Bu mekanizma olmasaydı ocak üzerinde yemek pişiremezdik. Yine bu mekanizma bir diğer ısı transfer şekli olan ısı taşınımı içerisinde de yer aldığından, bu mekanizmanın aşağıda bahsedeceğimiz hikmetlerinin de ortağıdır.

Bir malzemenin ısı iletiminin iyi olup olmaması o malzemenin fiziksel özelliklerinden biridir. Bu yüzden sıcak su boruları ısıyı kötü ile ten malzemeler kullanılarak yalıtılır. Isı iletiminin fazla olması istenilen yerlerde ise ısıyı iyi ileten malzemeler kullanılır. Ayrıca kanat adı verilen parçaların ilâvesiyle yüzey büyütülür ki bu durumu şofbenlerde ve otomobil radyatörlerinde görebiliriz.

Yer yüzündeki tüm canlılar vücutlarından ısıyı gerektiği kadar iletecek cihazlarla donatılmıştır. Soğukta yaşayan hayvanların derilerinin altında taşıdıkları yağ tabakaları hayvanın vücudundan dışarıya ısı iletiminin gerekenden fazla olmamasını sağlar ve canlının vücut sıcaklığını istenilen seviyede tutar.

ISI TAŞINIMI

Isı taşınımı mekanizması için verilebilecek en güzel örnek kalorifer tesisatıdır. Kalorifer tesisatında kazanda üretilen ısı. suya verilir. Sıcaklığı artan su, pompa vasıtası ile bina içerisine gönderilir. Böylece kazandan alınan ısı bina içerisine taşınmış olur. Bu örnekten anlaşılacağı gibi ısı taşınımı, ısı iletimi ve bir akışkan hareketinin ortak sonucudur. Isı, ilk önce boru cidarından akışkan moleküllerine iletim mekanizması ile geçer. Bu moleküller pompa vasıtası ile hareket ettirilerek ısının sürekli bir şekilde taşınması sağlanır. Isı alarak sıcaklığı yükselmiş olan su, bina içindeki kalorifer peteğine ulaştığı zaman taşınım mekanizması yeniden devreye girer. Sudaki ısı önce iletim ile peteğe temas eden hava moleküllerine ulaşır. Isı alarak sıcaklığı yükselen hava molekülleri hafitler ve yükselmeye başlar. Yükselen bu moleküllerin yerini soğuk hava molekülleri alır. Bu sıcak moleküller yükselirken diğer moleküllere çarparak ısılarını bu moleküllere verirler ve neticede soğuyarak yeniden alçalmaya başlar. Bu olay oda İçerisinde bir çevrim hâlinde devam eder.

YER YÜZÜNDE ISI TAŞINIMI

Yer yüzünün herhangi bir yerinde bulunan su. çevresinden ısı alarak buharlaşır. Buharlaşan su molekülleri yükselerek çevresinden aldığı ısıyı yükseklere taşır. Bu su buharı yoğunlaşıp yağış olarak yer yüzüne inerken de çevresine ısı vererek tam tersi bir etki yapar. Her iklim sisteminin kendine özgü bir yağış şekli ve miktarı vardır. Bu şekilde o bölgenin sıcaklığı etkilenir.

İklimin ısı taşınımı sağlayan bir diğer unsuru da rüzgârdır. Rüzgârlar yer yüzünün farklı bölgelerinin farklı ısınması ile ortaya çıkar ve hava molekülleri ile ısı taşınımı yapar. Eğer atmosfer olmasaydı, kutuplar ile ekvator arasında çok büyük iklim farklılıkları meydana gelecekti. Ancak atmosfer, kutuplar ile ekvator arasında rüzgârlar vasıtası ile ısı taşınımı yaparak aşırı farklılıkların ortaya çıkmasını engeller. Ayrıca dünyanın ekseni etrafında dönmesi sonucu ortaya çıkan değişik kuvvetlerin ve yer şekillerinin etkisi ile rüzgârlar yön değiştirerek güneşten gelen ısıyı dünya üzerine dağıtır. Bu şekilde herhangi bir bölgenin sıcaklığı belirli değerler arasında kalır. Dünya üzerinde çeşitli bölgelerde sürekli etkili olan ve çeşitli adlarla anılan rüzgâr sistemleri vardır. Mısır ve Libya'da çöllerden kıyılara doğru esen hamsin, Dalmaçya kıyılarına kuzeydoğudan esen bora örnek olarak verilebilir.

İklimi etkileyen bir diğer unsur da okyanus akıntılarıdır. Rüzgâr, su yoğunluğu farklılıkları gibi sebeplerle ortaya çıkan okyanus akıntılarından bazıları dev bir kalorifer tesisatı gibi, bazıları da buzdolabının soğutucu akışkanı gibi iş görürler. Böylece bazıları sıcak bölgelerden aldığı ısı ile geçtikleri soğuk bölgelerin iklimini ılımanlaştırırken, bazıları da sıcak bölgelerden ısı çekerek o bölgeyi soğutur. Örnek olarak Gulf Stream, Kuzey Atlantik ve Norveç akıntıları ılık tropik suları kuzeye, Kuzey Amerika'nın doğusuna, Britanya kıyılan İle İrlanda'ya ve Norveç'in Atlas Okyanusu kıyılarına taşıyarak bu bölgelerin iklimini ılımanlaştırırlar.

İNSAN VÜCUDUNDA ISI TAŞINIMI

Vücudumuzun hayatî sıvısı olan kanın bir görevi de vücudumuza ısı taşınımı yaparak vücut sıcaklığımızı sabit tutmaktır. Yediğimiz besinlerin vücudumuzda yakılması sonucu ortaya çıkan enerjinin bir bölümü kaslarımızda işe çevrilerek kullanılır, kalan kısmı ise dışarı atılarak vücut sıcaklığının artması önlenir. Ortam sıcaklığı 23 °C'den aşağıya düştüğünde kan damarları büzüşerek derimize olan kan akışını, dolayısıyla ısı taşınımı yoluyla ısı kaybetmemizi engellemeye çalışır. İnsan aşırı bir soğuğa maruz kaldığında ise çok miktarda kanın vücudun uç kısımlarından çekilmesi sonucu el ve ayaklarda morarmalar görülür ki tedbir alınmazsa kangren tehlikesi ortaya çıkar.

İnsanın yaşadığı ortamın sıcaklığı yüksek olursa bu defa kan damarları açılarak vücudun dış kısımlarına ısı taşınımının artması dolayısıyla daha fazla ısının atılmasına çalışılır. Bu yüzden sıcak bir ortamda kalan insanın yüzü kızarır. Bu yeterli olmazsa bu defa ter bezleri çalıştırılarak deri üzerine ter pompalanır. Ter, derimizin üzerinden ısı alarak buharlaşır ve bu şekilde ısı taşınımı yoluyla fazla ısı atılmaya çalışılır. Ancak terlemenin işe yarayabilmesi için sıcak ortamın bağıl nem oranının yüksek olmaması gerekir. Bu tip soğutma şekline "buharlaşmalı soğutma" adı verilir. Sıcak bir havada gölgeye bırakılan bir testi içerisindeki suyun soğuması da bu şekilde gerçekleşir. Testi gözeneklerinden sızan az miktardaki su, kalan sudan ısı taşınımı mekanizması ile ısı çekerek buharlaşırken testi içerisindeki suyun soğumasını sağlar. Yer yüzündeki diğer canlılarda da benzer sistemler mevcuttur.

MÜHENDİSLİKTE ISI TAŞINIMI

İklimlendirme ve soğutma sistemleri taşınım mekanizması ile iş gördüğünden mühendislik uygulamalarında ısı taşınımı önemli bir yer tutar. Bu sistemlerden biri olan kaloriferi yukarıda anlatmıştık. Isı taşınımını kullanan bir diğer teknolojik âlet buzdolabıdır. Buzdolabının borularında dolaşan soğutucu akışkan, buzdolabının içerisine sıvı hâlde girer ve buradan ısı çekerek buharlaşır. Buharlaşan akışkan buzdolabının arkasındaki yoğuşturucu denilen borularda sıvılaşarak içeriden çektiği ısıyı dışarıya bırakır. Bu olay bir çevrim hâlinde devam eder. Klimalar da benzer bir çevrimle çalışır. Birçok mühendislik uygulamasında sıvı veya gaz akışı dolayısıyla ısı taşınımı hesabı gerekir. Taşınımla ısı transferi, akışkanın akış şekli (türbülanslı veya laminer), geçtiği yerin şekli gibi bir çok faktöre bağlıdır. Bu yüzden bir yerde taşınım mekanizmasının varlığı birçok karmaşık problemin çözülmesini gerektirir. Bu problemlerin çözümünde kullanılan denklemler boyutsuz büyüklükler içeren karmaşık ampirik formüllerdir ve yaklaşık bir çözüm sunduklarından yeni deneyler yapıldıkça sürekli değişirler.

ISI IŞINIMI

Yukarıda açıkladığımız iletim ve taşınım mekanizmalarının işlemesi, aracı atomların varlığına bağlıdır. Peki arada aracı atomlar olmadığına göre güneşin saldığı ısı dünyamıza nasıl ulaşıyor? Bu sorunun cevabı ısı ışınımıdır. Işınım mekanizması olmasaydı güneşten dünyamıza ısı transferi gerçekleşemez dolayısıyla da yer yüzünde yaşam olmazdı.

Isı ışınımı ışık hızında gerçekleşir ve her türlü boşluk ve vakum ortamında da yol alır. Kâinatta sıcaklığı mutlak sıfırın (-273°C) üzerinde olan tüm cisimler ısı ışınımını yayar, yutar veya geçirir. Bir cismin yaydığı ısı ışınımı cismin yuttuğundan azsa cismin sıcaklığı artar: tersi durumda azalır. Işınımla ısı kaybetmemesi için termosların iç yüzeyleri parlatılır. Günlük hayatımızda bu mekanizmayı kullandığımız yerler mevcuttur. Meselâ açıkta soğuk bir havada ateşin karşısında ısınmamız bu ışınım sayesindedir. Bu yüzden zor ısınan büyük ve açık atölyelerde ışınım ısıtıcıları kullanılır.

NETİCE

Örneklerden görüldüğü gibi yer yüzünde ve canlıların vücutlarında sürekli ısı transferi olmaktadır. Bu ısı transferi sayesinde sıcaklıklar hassas bir şekilde istenilen aralıklarda tutulmaktadır. Burada dikkati çeken nokta günümüzde mühendislik alanındaki bunca ilerlemeye rağmen ısı transferi hesaplarının birçok kabul ve basitleştirmeden sonra ancak yaklaşık olararak çözülebildiği, fakat aynı problemin yer yüzünde yağış, rüzgâr, okyanus akıntısı, güneş ışınımı gibi bir çok unsurlarla canlıların lehine son derece hassas bir şekilde çözüldüğüdür.

Bu da. fizikî sebeplerle canlıların aynı dünyayı paylaşmaları, ve fakat, birbirlerinin tabiî neticeleri olmamalarından dolayı, ancak bir irade ve ilmin devreye girerek onları bir arada ve anlatıldığı şekilde hassas bir biçimde yaratmış olmasını gerektirmektedir.

Seçenekler
Yazdırılabilir Şekli Göster Sayfayı E-Mail Olarak Gönder
Stil
Normal Hybrid Gösterime Geç Ağaç Gösterime Geç

Benzer Konular
Konu	Konuyu Başlatan	Forum	Yanıtlar	Son Mesaj
tef hakkında bilgi ???	orhan ozan	Müzik Öğretmenleri	0	03.12.08 10:29
FTP ve FTP Sunucuları Hakkında Bilgi	Admin	Bilgisayar	0	30.09.08 18:32
T-1 Hakkında Bilgi	Admin	Bilgisayar	0	30.09.08 18:14
Kıtalar Hakkında Bilgi	Admin	Coğrafya	6	22.08.08 14:57
Nanoteknoloji Hakkında Bilgi	Admin	Fizik	0	21.08.08 08:03