Isının Yayılması - Isının Yayılma Yolları
 

Bulunduğu ortama göre sıcaklığı fazla (yüksek) olan her madde çevresine ısı aktarır maddelerde çeşitli yollarla yayılır.
 

Isı enerjisi iletim konveksiyon (taşıma = sıvı ve hava akımı) ve ışıma (radyasyon) yolu ile yayılır.
 

1- Isı Enerjisinin İletim Yoluyla Yayılması (İletim) (Taneciklerin Çarpışmasıyla Isının Yayılması) :
 
Maddeyi oluşturan taneciklerin birbirine çarpması ile ısı enerjisinin aktarılmasına ısının iletim yoluyla yayılması denir. Isı enerjisinin iletim yoluyla yayılması bütün maddeler taneciklerden oluştuğu için katı sıvı ve gaz halindeki maddelerden daha kolay gerçekleşir. Katılar ısı enerjisini sadece iletim yoluyla yayarlar.
 
Katı haldeki maddenin bir ucu ısıtıldığında ısınan uçtaki tanecikler diğerleri ile çarpışarak ısıyı diğer uca aktarırlar.
 

Katı haldeki madde ısıtıldığında ısı enerjisini alan katı madde tanecilerinin hareket (kinetik) enerjisi arttığı için titreşim hızı da artar. Titreşen tanecikler (yerinden ayrılamayacağı için) etrafındaki diğer taneciklere çarparak diğer tanecikleri de titreştirir ve o taneciklerin de titreşim hızını bu nedenle de hareket enerjisini arttırır. Böylece ısı enerjisi bir tanecikten diğerine aktarılarak madde boyunca iletilmiş yani yayılmış olur.
 
Isıtılan Teldeki Isı Enerjisinin Telde Yayılması
 

a) Sıcaklıkları Farklı İki Madde Arasındaki Isı Aktarımının İletim Yoluyla Gerçekleşmesi :
 

Isı enerjisinin iletim yoluyla yayılması sıcaklığı fazla olan madde ısı kaynağı gibi davranarak sıcaklığı az olan maddeye ısı enerjisi aktarır.
 
Sıcaklığı fazla olan maddeye dokunan soğuk maddedeki tanecikler ısı enerjisini alır ve tanecilerin hareket enerjisi arttığı için titreşim hızı da artar. Titreşen tanecikler (yerinden ayrılamayacağı için) etrafındaki diğer taneciklere çarparak diğer tanecikleri de titreştirir ve o taneciklerin de titreşim hızını bu nedenle de hareket enerjisini arttırır. Böylece ısı enerjisi bir tanecikten diğerine aktarılarak madde boyunca iletilmiş yani yayılmış olur.
 
ÖRNEKLER :
 

1- Sobaya konan çaydanlığın kendinin ve kulpunun ısınması.
 
2- Sobadaki tencerenin içindeki kaşığın ısınması.
 
3- Sıcak tavadaki katı yağın erimesi.
 
b) Maddelerin Isı İletkenlikleri :
 
Bütün maddelerin ısı iletkenlikleri farklıdır. Bazı maddeler ısıyı hızlı 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. (Bakır 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 termoslardaki iç ve dış yüzey arasındaki havasız ortam (vakum) ısı yalıtımı için kullanılır.

MADDE VE ISI


MADDENİN TANECİKLİ YAPISI:
Maddeler küçük taneciklerden oluşmuştur.Bu tanecikler ATOM ve MOLEKÜLLERDİR. Moleküller sürekli titreşirler.Bu titreşme onların hareket enerjileri olduğunu ispatlar.(Kinetik Enerji)Moleküllerin hareket hızları farklıdır.Molekül hareketinin derecesi maddenin katı, sıvı veya gaz olması ile bağlantılıdır.Aynı tür maddeler aynı sıcaklıkta olursa moleküllerinin hareketi de hemen hemen aynı olur.


 KİNETİK ENERJİ
Bir cismin hareketinden dolayı kazandığı enerjidir.Yazın asfalt yollarda dalgalanmalar olduğunu görürüz.Kalorifer peteklerinden çıkan ısının perdeleri havalandırdığını da gözlemişizdir.Isı arttıkça hareketlenme artar, ısı azaldıkça hareketlenme azalır.Kalorifer peteği ısı enerjisini hava moleküllerine aktarır.Böylece hava molekülleri hareketlenir.Isı ne kadar artarsa moleküllerin sürati de o derece artar.
Gaz molekülleri çok hızlı hareket eder.Birbirleriyle ve kabın yüzeyi ile çarpışma, sıçrama hareketi yapar.


ISI bir ENERJİDİR. Bir maddenin bütün moleküllerinin toplam kinetik(hareket) enerjisinin toplamına ISI denir.



SICAKLIK; bir maddenin moleküllerinin ortalama kinetik enerjisidir.

Bir kap içine koyduğumuz suyu ısıtmaya başlarsak sıvının molekülleri de hareketlenir.Ancak biz bu hareketi gözümüzle göremeyiz.Ama sıvının içine küçük tahta parçacıkları atarsak su ısındıkça tahta parçacıklarının hareket ettiğini görürüz.Suyun ısısı arttıkça tahta parçacıkları daha da süratlenir.Bu da bize ısınan sıvı moleküllerinin de hareket ettiğini gösterir.
Sıvı molekülleri birbiri üzerinde kayma bulundukları yerde titreşme ve dönme hareketi yapar.
Gazlarda moleküllerin arasındaki bağlar daha zayıf olduğu için ısı verildiğinde gaz molekülleri daha kolay hareket eder.

Bir demir kaşığı bir süre ocakta ısıtırsak demirin ucunun kızarmaya başladığını görürüz.Isı vermeye devam edersek kızarma dipten uca doğru ilerlemeye başlar.Katı moleküllerinin hareketini göremeyiz.Çünkü katılarda moleküller arasındaki bağlar çok kuvvetlidir, moleküller birbirinden ayrılmaz. Sadece titreşim hareketi yaparlar.Isı arttıkça titreşim de artar.
Isı sıcaklığı yüksek olan maddeden, sıcaklığı düşük olan maddeye doğru akar.


ISININ YAYILMASIIsı; katı, sıvı ve gaz maddelerde üç yolla yayılır.

1. İletim
2. Taşıma (Konveksiyon)
3. Işıma (Radyasyon)
KATILARDA ISININ YAYILMASI:
Katılarda ısı iletim yolu ile yayılır.Katıların molekülleri yer değiştirmediği için moleküller ısıyı dalga halinde her yöne iletir.Maçlardaki Meksika Dalgası gibi değil mi
Her katı maddenin iletkenliği farklıdır.İletkenlik maddenin cinsine bağlıdır.Metaller ısıyı iyi iletirken cam plastik tahta gibi katılar ısıyı iyi iletmez.Isıyı iyi iletmeyen maddelere yalıtkan madde denir.

SIVILARDA ISININ YAYILMASI:Sıvılarda ısının yayılması moleküllerin hareketi ile olur.Bu şekilde olan ısı yayılmasına taşıma ya da konveksiyon denir.Sıvılarda moleküller birbirine bağlı olmadığı için ısı aldıkça hareket enerjileri artar.Isınan maddenin hacmi de artar.Öz kütlesi azalır.Öz kütlesi azalınca yukarı doğru yükselir.Yukarıda olan moleküller de aşağı doğru iner.İşte bu hareketle ısı bir yerden bir yere taşınmış olur.Tenceredeki suyun ısınması sobaların odayı ısıtması konveksiyon yolu ile olur.

GAZLARDA ISININ YAYILMASI:Gazlarda ısının yayılması ya taşıma(konveksiyon) ya da ışıma (radyasyon) yolu ile olur.
Işıma yolu ile olan yayılmada ısınan maddelerin sıcaklığı artar.Sıcaklık artması maddenin rengine ve yüzeyinin durumuna göre değişir.Mat ve koyu renkli olan cisimler ısıyı emer, parlak ve açık renkli olan cisimler ise ısıyı yansıtır. Bu yüzden kışın koyu renk, yazın açık renk giysiler giyeriz.
Güneş Dünya'yı ışıma yolu ile ısıtır.Güneş ile Dünya arasında uzay boşluğu vardır.Güneş'in kızılötesi ışınları boşlukta yayılabilir.Gece yeryüzünün soğumasının nedeni Dünya'dan uzaya bu görünmeyen ışınların yayılmasıdır.
Ayrıca elektrikli ısıtıcılarda ısı, ışıma yolu ile yayılır.
Termosların çalışması da ışıma ile ilgilidir.Termosun iç yüzeyi parlaktır.Bu durum termos içindeki sıcak sıvının enerjisinin iç yüzeyden dış yüzeye doğru hareketini engeller.Sıcak sıvının ısısı iç yüzeye çarpar ve geri döner.Bu olay sürekli devam eder.Termosun yapısı yalıtımla da ilgilidir.İç yüzey ile dış yüzey arasında boşluk bırakılır ya da ısıyı iletmeyen yalıtım malzemesi ile doldurulur.

Maddeler iletim
 ışıma ya da konveksiyon yolu ile çevreden ısı alır ya da ısı verirler.Bu alışverişin olması için maddenin sıcaklığının diğer maddenin sıcaklığından farklı olması gerekir.

Sıcaklıkları eşit olan maddeler arasında ısı alışverişi olmaz.

UYARI: Isının iletim ve konveksiyon yolu ile yayılması için maddeye ihtiyaç vardır.Ama ışıma yolu ile yayılması için herhangi bir madde gerekmez.

Maddenin ısı alarak hacminin artmasına GENLEŞME denir.Isı vererek hacminin azalmasına ise BÜZÜLME denir.
Isınan maddelerin hacmi boyu ve yüzeyi artar.Genleşme maddenin cinsine bağlıdır.Genleşme en çok gazlarda sonra sıvılarda ve en az da katılarda olur.
Köprülerin bağlantı yerleri demiryolu rayları ve elektrik telleri döşenirken genleşme payı düşünülür. Eğer genleşme payı bırakılmazsa eğrilmeler bükülmeler hatta kopmalar olabilir.

Isı alan bir maddede;
- Sıcaklık yükselmesi
- Genleşme
- Hal değişimi
- Kimyasal değişim görülür

ISI YALITIMIDoğa gereği bazen sıcağa bazen de soğuğa ihtiyaç duyarız.Kışın vücut sıcaklığımızın düşmemesi için kalın giysiler giyerken yazın vücut sıcaklığımızın yükselmemesi için ince giysileri tercih ederiz.Doğada vücut sıcaklığının korunması ile ilgili pek çok örnek vardır.Örneğin kutup ayılarının derilerinin altında kalın bir yağ tabakası vardır.Yağ ısı kaybını önlemeye yarar yani bir anlamda ısı yalıtımı yapar.Kuşların tüyleri de yalıtım içindir.

Isı yalıtımı farklı sıcaklıklarda iç ve dış ortamlarda ısı geçişini azaltmak için yapılan işlemlerdir.Amacı içerdeki sıcaklık ya da soğukluğu koruyarak enerji tasarrufu sağlamaktır.Isı yalıtımı iyi olmazsa ısıtma ya da soğutma giderleri artar.Isı yalıtımının bireysel olduğu kadar toplumsal kazançları da vardır.Isı yalıtımı yapmak için yalıtkan maddelerden yararlanılır.

Isı yalıtımının en önemli elemanı tesisatların yalıtımıdır.
Duvar boşlukları arasındaki havada konveksiyon akımı oluşur.Isı yalıtımı yapılmamış duvarlarda duvarların iç yüzü soğuk olur.Su buharı bu yüzeyde yoğuşur terleme olur.Terleme sonucu duvarlar ıslanır ve küflenir.Bu nedenle ısı yalıtımı yapılmalıdır.

Isı yalıtımı bir bölgede yapılırsa problem diğer cephelerde devam eder.Bu nedenle çatı duvar cam ve doğramalarda da yalıtım yapılması gerekir.

Pencerelerde ısı kaybını önlemek için pencere boyutları küçük olmalı ve çift cam kullanılmalıdır. Çift cam arasında hava boşluğu az olmalıdır.

Isı yalıtımına örnek olarak inşaat duvarlarında pencerelerinde tavanlarda su depolarında buhar borularında kısa süreli gıda paketlerinde kullanılan yalıtım malzemeleri gösterilebilir.

Plastik köpük(kauçuk) ----> sıcak su borularında ve tavanda
Plastik köpük(polietilen) ---> çatı tavan ve pencerelerde
Cam yünü -----> çatı tabanı duvar arası buhar borularında
Silikon -----> dış cephede
Asfalt -----> dış cephe ve teraslarda
Ahşap -----> dış ve iç cephede
Asbest -----> fırın içlerinde
Katran -----> dış cephe ve terasta

Yalıtım malzemeleri uzun ömürlüdür.Ancak dış cephelerde kullanılan malzemeler iklim köşulları yüzünden daha çabuk yıpranabilir.

Isı Yalıtımının Faydaları:
* Tüketilen yakıt miktarı azalır.
* Oda sıcaklıkları dengeli olduğu için sağlıklı bir mekan oluşur.
* Duvarlarda küf leke kabarma olmaz.
* Enerji tasarrufu sağlanır çevre kirliliği yaratılmaz.

Isı yalıtımı; binaların çatı ve duvarlarında
toprağa temas eden bölümlerinde
katları ayıran döşemelerde
tesisat borularında
havalandırma kanallarında yapılır.