Isının Yayılma Yolları (Konu Anlatımı) 5

d) Gece – Gündüz Arasındaki Sıcaklık Farklılığı :
Dünya` da geceleri gündüzlerden daha soğuk olmasına rağmen gece ve gündüz arasındaki sıcaklık farkı en fazla 10 – 15 0C olur. Gece ve gündüz arasında sıcaklık farkının fazla olmamasının nedeni, gece Dünya tarafından ışıma sonucu etrafa yayılan ısı enerjisinin atmosfer tarafından uzaya yayılmasının engellenmesidir. Atmosfer olmamış olsaydı gece ve gündüz arasındaki sıcaklık farkı daha fazla olurdu.
Bazı gezegenlerde ve uydularda atmosfer olmadığı için gece ve gündüz arasındaki sıcaklık farkı fazla olur. Dünya`nın uydusu olan Ay`da da atmosfer olmadığı için gece ve gündüz arasında sıcaklık farkı fazla olur (gündüzleri 120 0C, geceleri –155 0C). Bu nedenle atmosferi olmayan gezegenlerde ve uydularda gece ve gündüz arasındaki sıcaklık farkı fazla olduğu için canlıların yaşaması mümkün olmaz. Atmosfer sayesinde yeryüzü sıcaklığı yaşanabilir derecede olur.

e) Işın Soğurma ve Işın Yansıtmanın Maddenin Rengine ve Parlaklığına Bağlılığı :
Maddelerin, üzerine düşen ışınları tutmasına soğurma (ışın yutma = ışın emme = ışın tutma) denir. Farklı renkteki yüzeyler üzerine düşen ışınları farklı miktarlarda tutarlar.
Koyu renkli yüzeyler üzerine düşen ışınların çoğunu soğururken çok az kısmını yansıtırlar. Açık renkli yüzeyler üzerine düşen ışınların çoğunu yansıtırken çok az kısmını soğururlar. Bu nedenle koyu renkli yüzeyler daha fazla ışın soğurduğu için açık renkli yüzeylere göre daha fazla ısınırlar.
Mat (parlak olmayan) yüzeyler üzerine düşen ışınların çoğunu soğururken çok az kısmını yansıtırlar. Parlak yüzeyler üzerine düşen ışınları yansıtırlar. Bu nedenle mat yüzeyler daha fazla ışın soğurduğu için parlak yüzeylere göre daha fazla ısınırlar.
Parlak ve yansıtıcı yüzeyler, üzerine düşen ışınları yansıttığı için ısınmazlar. Bu nedenle parlak ve yansıtıcı yüzeyler, ısı yalıtımı gerektiren yüzeylerin kaplanmasında kullanılır.

SORU : 1- Sıcak bölgelerdeki evler niçin beyaza boyanır?

NOT : 1- Kışları koyu renkli kıyafetler giyilmesinin nedeni, ışınları daha fazla soğurabilmesi
içindir.
Yazları açık renkli kıyafetler giyilmesinin nedeni, ışınları daha az soğurması, büyük bir kısmını yansıtmasıdır.
2- Termosun içinin parlak olmasının nedeni, içindeki maddenin ısısını emmeyip geri yansıtmasıdır. Böylece içindeki sıcak maddenin soğuması önlenmiş olur.
Termosun dışının parlak olmasının nedeni, dışarıdan gelen ısıyı emmeyip geri yansıtmasıdır. Böylece içindeki soğuk maddenin ısınması önlenmiş olur.
3- Güneş enerjisinin siyah renge boyalı paneli, ışıma yoluyla gelen Güneş ışınlarını daha fazla soğurarak siyah renge boyalı panelin içindeki borularda bulunan suyun ısınmasını sağlar.
Güneş enerjisinin panelindeki cam saydam olduğu için Güneş ışınlarını geçirir ve ısınmaz.
Güneş enerjisinin panelindeki siyah renge boyalı borular ışıma yoluyla gelen ışınlarla ısınırken iletim yoluyla ısıyı suya aktarırlar.
4- Ayna cepheli binaların yapılmasının nedeni ısı yalıtımını sağlamak içindir.


SORU : 1- Fırında pişirilen yemeklerin folyo ile kaplanması ne fayda sağlar?
2- Fırından çıkartılan yemeğin üstündeki folyo niçin soğuktur?

3- Isı Enerjisinin Konveksiyon (Taşıma = Hava ve Sıvı Akımı) İle Yayılması (Taneciklerin Yer Değiştirmesi İle Isının Yayılması) :
Isı enerjisinin hava veya sıvı akımı ile yani taneciklerin yer değiştirmesi ile yayılmasına ısının konveksiyon yolu ile yayılması denir. Isının konveksiyon yoluyla yayılması sıvı ve gazlarda olur, katılarda olmaz.
Sıvılar ve gazlar akışkan özelliktedir yani tanecikleri öteleme hareketi yapabilirler. Sıvı ve gaz halindeki madde ısıtılınca (daha fazla yer kaplayacağı için) yoğunluğu azalır (genleşir, hacmi artar ve yoğunluğu azalır). Yoğunluğu küçük olan madde daima üstte, yoğunluğu büyük olan madde de daima altta olacağı için yoğunluğu azalan sıcak madde, yoğunluğu fazla olan soğuk madde ile yer değiştirir yani yukarı çıkar. Yoğunluğu azalan sıcak madde yukarı çıkarken tanecikler ısıtılma sırasında aldıkları ısı enerjisini de beraberinde taşırlar. Böylece ısı enerjisi taneciklerin hareketi ile maddenin her tarafına taşınmış olur.

a) Konveksiyon Yoluyla Bulut Oluşumu :
Yeryüzünde bulunan sular, Güneş` in ısı etkisiyle buharlaşarak su buharını oluştururlar. Yeryüzü ısındıkça ısınan hava taneciklerinin yoğunluğu azalır. Yoğunluğu azalan bu hava tanecikleri konveksiyon olayı ile yoğunluğu fazla olan soğuk hava tanecikleri ile yer değiştirir. Bu sayede sıcak hava tanecikleri yükselir. Sıcak hava tanecikleri yükselirken içindeki su buharı taneciklerini de beraberinde taşır. Hava taneciklerinin su buharı taneciklerini taşıması için havanın su buharına doyması ve ortamın (havanın) sıcaklığının düşmesi gerekir.
Sıcaklığı artan ve yoğunluğu azalan hava tanecikleri yükselirken kendinden daha az yoğun olan bir hava tabakasına ulaşır ve bu sırada yükselirken tekrar soğumaya başlar. (Her 100 m de 1 0C kadar soğur). Hava tanecikleri soğurken içindeki su buharı da soğur ve yoğunlaşarak tekrar su tanecikleri haline dönüşür.
Hava taneciklerinin atmosfere çıkarken içindeki su buharının su tanecikleri şeklinde yoğunlaşmasına bulut denir. Bulutların yeteri kadar soğuması ile yağışlar meydana gelir.

b) Konveksiyon Yoluyla Sıcak Hava Balonlarının Çalışması :
Bir cismin havaya yükselmesi için cismin yoğunluğunun havanın yoğunluğundan daha küçük olması yani cismin ağırlığının havanın ağırlığından (havanın kaldırma kuvvetinden) küçük olması gerekir. Bu düşünceye göre yapılan ilk uçabilen araçlar sıcak hava balonlarıdır.
Balonla ilk uçuş, 1783 yılında Joseph ve Etienne Montgolfier kardeşler tarafından gerçekleştirilmiştir. Montgolfier kardeşler kağıt bir balonla 1860 m yükselebilmişlerdir.
Balonların çalışma prensibi konveksiyon olayına dayanır. Konveksiyon olayına göre ısıtılan havanın yoğunluğu azalır ve yoğunluğu azalan hava yoğunluğu fazla olan hava ile yer değiştirirken yükselir.
Balonlarda yanmaz kumaşlardan yapılan ana gövde, bu gövdeye bağlı sepet ve balondaki havayı ısıtmak için kullanılan düzenek bulunur.

NOT : 1- Sıvı haldeki maddelerde tanecikler arasındaki boşluk katı maddelere göre daha fazla
olduğu için sıvılarda iletim yoluyla ısı yayılması katılara göre daha yavaş gerçekleşir.
2- Soğuk su üstte, sıcak su altta olduğu zaman ısı konveksiyon yoluyla yayıldığı için daha hızlı yayılır.
3- Sıcak su üstte, soğuk su altta olduğu zaman ısı iletim yoluyla yayıldığı için daha yavaş yayılır.
4- Katı maddelerde konveksiyonun gerçekleşmemesinin nedeni, katı taneciklerinin yer değiştirememesi yani öteleme hareketi yapamamasıdır.

SORU : 1- Volkan patlamaları nasıl gerçekleşir?
2- Bacalardan çıkan duman neden yukarı doğru hareket eder?


ÖRNEKLER :

1- Soba, kalorifer, klima havayı ısıtınca, ısınan hava genleşir ve yoğunluğu azalır. Bu nedenle ısınan hava tanecikleri hareket eder ve hareket ederken ısı enerjisini de beraberinde taşırlar.
2- Banyo kazanı, termosifon ve konveksiyon borusunda su ısıtılınca ısınan bölgedeki suyun yoğunluğu azalır ve yoğunluğu fazla olan su ile yer değiştirirken yukarı çıkar ve yerine soğuk su gelir.
3- Bir kazandaki su üstten ısıtılırsa konveksiyon akımı oluşmaz. Su kötü iletken olduğu için iletim yoluyla ısıyı iletmez. Suyun alt kısmı bu nedenle ısınmaz.
 

MURAT ÜSTÜNDAĞ
Kayseri Mithatpaşa İlköğretim Okulu Fen ve Teknoloji Öğretmeni