MADDE VE ISI

Isı:Bir maddeyi oluşturan taneciklerin sahip oldukları hareket (kinetik) enerjilerinin toplamına ısı denir. Isı bir enerji türüdür ve ısı enerjisi kalorimetre kabı ile ölçülür.

Sıcaklık :Bir maddeyi oluşturan taneciklerden bir tanesinin sahip olduğu hareket enerjisine sıcaklık denir.

Sıcaklık birimi derecedir. Derece oC ile gösterilir ve selsiyus derece veya santigrat derece diye okunur.

Sıcaklık, termometre ile ölçülür. Termometrelerin cıvalı, alkolü, ispirtolu ve metal termometre gibi çeşitleri vardır. 

Isı ve Sıcaklık Arasındaki Farklar :

1- Isı bir enerji çeşidi, sıcaklık ise bir ölçümdür.2- Isı kalorimetre kabı ile sıcaklık termometre ile ölçülür.3- Isı birimi kalori (cal) veya Joule, sıcaklık birimi ise derecedir.4- Isı, madde miktarına bağlıdır, sıcaklık ise madde miktarında bağlı değildir.

Tanecik Hareketleri ve Isı:

Isı verilen maddelerde, maddeyi oluşturan moleküller hızlanır. Bir başka deyişle, moleküllerin hareket enerjisi artar. Soğuyan maddelerde molekül hareketi yavaşlar, moleküllerin hareket enerjisi azalır.

Isının maddeden maddeye geçişi :Sıcak cisimlerin taneciklerinin sahip olduğu kinetik enerji (ısı miktarı) fazladır.Soğuk cismin ise taneciklerinin kinetik enerjisi az olduğu için ısı miktarı da azdır.

Sıcak ve soğuk iki cisim birbirine dokundurulduğunda sıcak cisimden soğuk cisme doğru bir ısı geçişi olur.

Sıcak cisim ısı vermeye,soğuk cisim de sıcak cisimden ısı almaya başlar.Isı akışı iki cismin sıcaklıkları da aynı olana kadar devam eder.

Isı alış verişi sırasında alınan ısı verilen ısıya eşit olur.

Yani sıcaklıkları farklı maddeler( kütleleri aynı ya da farklı olabilir),birbiriyle temas ettiğinde aralarında ısı alış verişi olur.Sıcak cisimler ısı vererek soğur, soğuk cisimlerde ısı alarak sıcaklığı artar.

Isı verilen bir maddenin taneciklerinin hızları artar dolayısıyla kinetik enerjisi ve maddenin sıcaklığı artar.

Isı verilmeye devam edilirse tanecikler arasındaki uzaklık artmaya başlar ve madde hâl değiştirir.

Şekildeki grafikte sıcaklığa bağlı olarak maddeyi oluşturan taneciklerin enerjisi artar ve bu enerji artışına bağlı olarak hâl değişimi gösterilmektedir.

Isının Yayılma YollarıIsının bir maddeden diğerine aktarılması 3 farklı yöntemle gerçekleşir.

İletim: Maddeyi oluşturan taneciklerin birbirine çarparak ısıyı yaymaları iletim yoluyla yayılmadır. İletim yoluyla yayılma dokunmayla gerçekleşir.

Işıma: Isının ışınlar yoluyla yayılmasıdır. Örneğin güneğin dünyayı ısıtması ışıma yoluyla gerçekleşir.

Konveksiyon: Sıcak taneciklerle soğuk taneciklerin yer değiştirmesi yoluyla gerçekleşen ısınmadır. Soba yandığında önce sobanın çevresindeki hava ısınır. Isınan hava yukarı çıkar soğuk hava aşağı iner.

İyi Yalıtkanlar (Isı Yalıtkanı) :

Yaygın ısı yalıtım malzemesi olarak plastik köpük(strafor), ahşap, asbest, volkan tüfleri, katran, fosfatlar, cam yünü, silikon yünü vb. maddeler kullanılır.İnşaat duvarlarında, pencerelerde, tavanlarda, su depolarında, buhar borularında, kısa süreli gıda paketlerinde ve soğuk hava depolarında hangi yalıtım malzemelerinin kullanıldığın

Bilgi:Yaygın ısı yalıtım malzemelerinin kolay tutuşmama ve ısıya ve yanmaya dayanıklı olma gibi özellikleri vardır.

Isı iletkeni:

Isıyı kolay ileten maddelere denir. Bakır, alüminyum, demir gibi maddeler yani metaller iyi birer ısı iletkenidirler.

  

ISI YALITIMIIsı kaybını önlemek için ısı yalıtımını günlük hayatta bir çok alanda kullanırız.

Isı enerjisinin geçmesine direnç gösteren maddeler ısı yalıtkanıdır. Bazen de ısının çabuk ve kolay yayılması istenebilir. Isı iletkenleri ile bu durum kolaylaşır.

Isı yalıtımının amacı ; İçerideki sıcaklığın ya da soğukluğun korunmasını sağlayarak enerji tasarrufu yapmaktır.

Kışın ısıttığımız odanın ya da evimizin sıcak kalması, yazın ise klima ile soğuttuğumuz odanın serin tutulması önemlidir

Buzdolabı ve derin dondurucular yiyecek ve içeceklerimiz için soğuk bir ortam oluşturarak yiyeceklerin uzun süre bozulmadan kalmasını sağlarlar.

Termos ise içine konulan sıcak yada soğuk sıvı maddeleri uzun süre sıcaklığını korumaya yarar.

Astronotun giydiği giysi astronot için sıcak bir ortam oluşturacak ve ısısının uzaya kaybolmasını engelleyecek biçimde yalıtkan maddelerden yapılmıştır.

Yalıtımın önemli olduğu gibi ısı iletiminin önemli olduğu durumlar vardır. Yemek yaptığımız tava, tencere, tepsi gibi araçlar ile soba, kalorifer petekleri gibi ısıtma amaçlı araçlarda, ısı iletimi iyi olan (iletken) maddeler kullanılır.

Aynı araç üzerindeki bazı kısımlarda iyi ısı iletkeni, bazı kısımlarda ise iyi ısı yalıtkanı maddeler kullanılır.

Tavanın yemek piştiği kısmında (tabanı ve yan kısımlarında) iyi iletken maddeler (bakır, çelik vb) kullanılırken tutmaya yarayan kısımlarında (sap ve kulplarında) iyi yalıtkan maddeler (plastik, tahta vb) kullanılır.

Kaloriferde ısıtma işini gören kısımları (petek) iyi iletken (döküm demir paslanmaz çelik) kullanılırken su ayarının yapıldığı musluk kısmında iyi yalıtkan (plastik maddeler) kullanılır.

Kutup bölgesinde yaşayan insanlar (eskimo) katı kardan yaptıkları evlerde (iglo) yaşamaktadır.

Katı kar parlak ve beyaz renkte olduğundan ısı enerjisi iglonun yüzeyleri tarafından yansıtılır. Dolayısıyla igloda bir mum yakıldığında mumun verdiği ısı ile insanlar ısınırlar.

Hava iyi bir yalıtkan olduğundan kuşlar tüylerini kabartarak tüyleri arasına hava doldururlar. Vücutları ile dış ortam arasında oluşturdukları bu yalıtkan ortam sayesinde vücut ısılarını korurlar.

Yalıtım malzemeleri, inşaat duvarları,pencere,tavan,su depoları,buhar boruları ve kısa süreli gıda paketlerinde de kullanılır.Isı yalıtımına örnek olarak ;–Çatılarda cam elyaf

–Pencerelerde çift cam

–Duvarlarda boşluklu tuğla

–Termosta arası boşluklu çift kap

–İtfaiyeci kıyafetlerinde parlak ve yanmaz kumaş kullanılır.

Diğer bazı yalıtım malzemeleri ve kullanıldığı yerler ;Sıcak su borularında ve tavanda ;plastik köpük (Kauçuk)Çatı, tavan ve pencerelerde ;plastik köpük ( polietilen)Duvar arası,çatı tabanında ve buhar borusunda ;cam yünüDış cephede ; Silikon yünüDış cephe ve terasta ; Asfalt,katranDış ve iç cephede ; Ahşap( Odun talaşı,levha )Fırın içinde ; Asbest

Yalıtım Malzemeleri Yanma Özelliği Kullanıldığı Yerler  Kullanım Ömrü

Plastik köpük  Alev alır. Dış ve iç duvar Uzun ömürlüdür.

Ahşap Alev alır. Dış ve iç döşeme Kısa ömürlüdür.

Taş yünü Yanmaz. Tavan, iç ve dış duvar Uzun ömürlüdür.

Katran Alev alır. Tavan Kısa ömürlüdür.

Cam yünü Zor alev alır.

Tavan, iç ve dış duvar, güneş paneli, tesisat boruları

Uzun ömürlüdür.

Silikon yünü Zor alev alır. Dış cephe Uzun ömürlüdür

Yalıtım malzemeleri hem ısıyı içerde tutar hem de dış ortamın ısısının içeri girmesini engeller.

•Yalıtım malzemesinin cinsine göre ısı kaybı % 30- % 90 oranında azalır.

•Kışın binanın iç yüzey yapı elemanlarının ( duvar, tavan) sıcaklığı arttırıldığında nem ve yağıştan oluşacak küflenme gibi olaylar önlenir.

•Binaların dış yapı elemanlarının ısıya bağlı gerilmeleri azalır ve oluşan ısı farkları sonucu meydana gelen çatlaklar azalır ya da gözlenmez.

•Enerji tüketiminde düşüş olduğundan yakıt tasarrufu sağlanır.

•Daha az yakıt kullanımı ile hava kirliliği azalır,kışın sıcak yazınsa serin yaşam alanları oluşturulur.

•Yapıların ömrü uzar.

•Aile şirket ve yurt ekonomisine katkıda bulunulur.

YAKITLARBulunduğumuz ortamların ısıtılması için soba kalorifer gibi çeşitli araçlar kullanılır.

Araçların ısı vermesi ise yakıtlarla sağlanır.

Yanma özelliğine sahip çevrelerine ısı veren maddelere yakıt denir.

Yeryüzündeki bütün yakıtların kaynağı güneştir.

Enerji kaynaklarını yenilenemez enerji kaynakları ve yenilenebilir enerji kaynakları olarak ikiye ayırabiliriz.

YENİLENEMEZ ENERJİ KAYNAKLARI

1. FOSİL YAKITLAR:• Bitki ve hayvanlar öldüklerinde kalıntıları zamanla toprak altında

kalır. Toprak katmanları arasında ezilerek değişen kalıntılar farklı enerji kaynakları olan kömür, petrol ve doğal gazı oluşturur. Bu tür yakıtlara fosil yakıt denir.

• Yakıtları katı, sıvı ve gaz yakıt olarak gruplandırabiliriz.

Katı Yakıtlar: Başlıca katı yakıtlar odun ve kömürdür. Katı yakıtları doğal ve yapay olarak da sınıflandırabiliriz.

Doğal katı yakıtlar taş kömürü, linyit, ağaç ve kurutulmuş bitkilerdir.

Yapay katı yakıtlar ise kok kömürü ve odun kömürüdür.

Odun: Odun ağaçlardan elde edilir.Isı değeri çok düşüktür.Yakacak olarak kullanmak ormanlara büyük zarar verir.

Kömür:Kömürlerin kaynağı bitkilerdir. Kömür,genellikle bataklıklardaki bitkilerin çürüyüp gömülmesiyle yani fosilleşme sonunda oluşur.Kömür yer altından çıkarılır.Kömür yer altında ne kadar uzun süre kalırsa ısı değeri o kadar artar.

Örneğin: Antrasit kömürü uzun sürede oluşmasından dolayı ısı değeri çok yüksektir.Linyit kömürü ise kısa sürede oluşmasından dolayı ısı değeri diğer kömürlere göre düşüktür.Ülkemizde en çok linyit bulunur.

Sıvı Yakıtlar: Sıvı yakıtların kaynağı petroldür. Sıvı yakıtlar petrol ve petrol ürünleridir. Petrol yer altından çıkarılıp işlenmek üzere rafinerilere gönderilir.Rafinerilerde işlenerek benzin, mazot, gaz yağı ve fuel-oil elde edilir.

Başlıca sıvı yakıtlar benzin, gaz yağı, motorin, fuel-oil ‘dir.Petrol de kömür gibi hayvan ve bitkilerin yer altında fosilleşmesi sonucu oluşur. Benzin ve motorin(mazot) motorlu araçlarda kullanılırken, gaz yağı ve fuel-oil ısınma amacıyla kullanılır.

Gaz Yakıtlar: Gaz yakıtlar, sıvılaştırılmış petrol gazları(LPG),metan, etan, doğal gaz ve hava gazıdır.

Renksiz ve kokusuz olan doğal gaz da petrol gibi karaların altındaki boşluklarda ya da deniz altında bulunur. Doğal gaz yandığında diğer yakıtlar gibi kül ve duman bırakmadığı için temiz yakıt olarak kabul edilir.

Kömür, petrol, doğalgaz gibi fosil yakıtlar en çok termik santrallerde elektrik enerjisi üretmek için kullanılmaktadır.

Günlük hayatta kullandığımız benzin, mazot, LPG, plastik, naftalin, boya, teflon gibi maddeler petrol kaynaklıdır.

Kömür, petrol, doğalgaz gibi binlerce yılda oluşmuş fosil yakıtlar insanlığın gelişmesi ile hızla azalırken, atıkları ile hava su ve toprak kirliliğine yol açar.

Fosil yakıtlardaki karbon yanma tepkimeleri ile atmosferde CO2 ve CO bileşiklerinin birikmesine neden olur. Bu gazların havada çok fazla birikmesi sera etkisine ve küresel ısınmaya neden olması açısından oldukça tehlikelidir.

2. NÜKLEER ENERJİ:Uranyum, plütonyum gibi radyoaktif elementlerin çekirdeklerindeki proton ve nötronları tutan enerjinin ortaya çıkarılması esasına dayanır.

Dünyadaki elektriğin %20 si nükleer santrallerde üretilir.

Nükleer santraller Dünya’nın pek çok yerinde bulunmasının yanında atmosferin kirlenmesine sebep olur. Nükleer enerji santrallerinde elektrik ucuzdur fakat santralin maliyeti oldukça pahalıdır. 

Yenilenebilir Enerji Kaynağı  Kaynak veya Yakıtı

Hidroelektrik enerjisi NehirlerRüzgâr enerjisi RüzgârlarJeotermal enerji Yeraltı sularıGüneş enerjisi GüneşBiokütle enerjisi Biyolojik atıklarDalga enerjisi Okyanus ve denizlerHidrojen enerjisi Su ve hidroksitler   

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARIEnerji gücünü güneşten alan, hiç tükenmeyeceği düşünülen ve çevreye zarar vermeyen enerji kaynakları yenilenebilir enerji kaynaklarıdır.

1. HİDROELEKTRİK ENERJİNehirlere kurulan barajlar sayesinde suyun hareketinden yararlanarak elektrik üretilir.

Bu üretim şu şekilde gerçekleşir: akarsuyun önü kesilir ve bir baraj gölü oluşturulur. Böylece suyun yüksekliği artırılarak potansiyel enerji kazanması sağlanır. Suyun potansiyel enerjisinden yararlanarak elektrik üretilir.

Dünya enerjisinin % 20 si hidroelektrik santrallerde üretilir.

2. JEOTERMAL ENERJİ:Latincede “jeo=yer”, “termal=ısı” anlamındadır. Yeraltında magmada artan sıcaklık ile yeraltı sıcak sularından ve buhardan yararlanılarak elde edilir.

Elektrik üretimi de jeotermal buharın gücü ile üretilebilir.

Eski çağlardan günümüze jeotermal enerjinin ilk kullanım alanı kaplıcalardır.

Jeotermal enerjiden konutların ve seraların ısıtılması, dokuma sanayisi, konservecilik gibi birçok alanda yaralanılır.

Jeotermal enerji kullanımı çevreye ve atmosfere atık madde verilmesine neden olmaz.

3. GÜNEŞ ENERJİSİDünyadaki hayatın temel enerji kaynağı güneş olduğu gibi diğer yenilenebilir enerji kaynaklarının da temelini oluşturur.

Güneş pilleri ışık enerjisini soğurarak elektrik enerjisine dönüştürür. Uzaya fırlatılan uydular ihtiyaç duydukları elektrik enerjisini güneş panellerindeki güneş pillerinden karşılar.

Güneş`in Dünya`ya gönderdiği bir günlük enerji, tüm insanlığın bir gün boyunca ihtiyaç duyacağı enerjinin neredeyse on bin katıdır.

4. RÜZGÂR ENERJİSİ

Rüzgârın hareket enerjisinden geçmişte yel değirmenleri ile yararlanılırdı, günümüzde ise rüzgâr jeneratörleri ile elektrik enerjisi üretilmektedir.

Bir rüzgâr jeneratörü bir evin, okulun hatta bir köyün elektrik enerjisini karşılayabilir.

5. BİYOKÜTLE( BİTKİ VE HAYVAN ATIKLARI) ENERJİSİBitki ve hayvan atıklarından yararlanılarak elde edilen enerjiye biyokütle enerjisi denir. Çiftlik hayvanlarının dışkıları, ekinler, ölü ağaçlar, odun parçaları, talaş vb. maddelerden enerji elde edilir.

Hayvan atıklarından elde edilen biyogaz ve bitkilerden elde edilen biyodizel bu yöntemin uygulamalarından biridir.

Peki, bu yöntemle nasıl enerji elde edilir?Enerji elde edilecek atık maddeler güç santraline getirilir. Burada santralin çukuruna boşaltılarak yakılır. Bu yanma sonucu ortaya çıkan gazlar çeşitli işlemlerden geçirilerek elektrik enerjisi elde etmek için kullanılır.

Bir diğer yol ise; atık ve kalıntıları bekletme tankları denilen özel ortamlarda çürümeye bırakmaktır. Bu tanklarda zamanla çürüyen maddelerden metan gazı çıkar. Bu gaz toplanarak ısıtma amaçlı kullanılır. Aynı yöntem hayvanların dışkılarında da kullanılır.

YAKITLAR

Katı Sıvı Gaz

Kömür PetrolOdun

Taş kömürüAntrasitKok kömürüLinyit Doğal gaz

Hava gazı

LPGİspirtoBiyodizel

MazotBenzinFuel- oilGaz yağı

Ünite Sonu Sorular

1. Fotoğrafta verilen yakıt türü için,

I. Kullanımı sonucunda oluşan atıklar yalnızca hayvanlara zarar verir.II. Kullanımı küresel ısınmaya sebep olur.III. Yakıldığı zaman zararlı gazlar oluşur.

şeklindeki yargılardan hangileri söylenebilir?

A) Yalnız I B) I ve II C) II ve III D) I, II ve III

2.Fosil yakıtların kullanımı sonucunda çevre hızla kirlenir. Doğal denge bozulur. Bu nedenle çevreye verilen zararları azaltmak için yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmeliyiz.

Buna göre aşağıdaki yakıtlardan hangisi çevreyi en az kirletir ?

A) Mazot

B) Antrasit

C) Jeotermal enerji

D) Odun

3.

Aşağıdakilerden hangisi fosil yakıt kullanımının olumsuz etkilerinden biri değildir?

E) Toprak ve su kirliliği

F) Küresel ısınma ve sera etkisi

G) Solunum yolu hastalıklarında artma

H) Tarımda verimlilik artışı

4. Fosil yakıtlar milyonlarca yıl önce ölmüş bitki ve hayvan kalıntılarından oluşmuştur.Hangisi fosil yakıtlarından değildir?A) Kömür                B) Benzin            C)Odun                  D) Doğalgaz

5. Hava kirliliğine neden olmayan fakat atıkları saklama problemi olan, çok büyük miktarda enerji elde edilebilen, yenilenemez enerji kaynağı aşağıdakilerden hangisidir?

A) Jeotermal EnerjiB) Nükleer EnerjiC) Rüzgar EnerjisiD) Güneş Enerjisi

6. Aşağıdakilerden hangisi yakıtlarla ilgili yanlış bir ifadedir?

A) Yakıtlar doğada katı, sıvı ve gaz olarak üç halde bulunabilirler.

B) Tüm yakıtların kaynağı Güneş’tir.C) Tüm yakıtlar çevreye aynı oranda

zarar verir.D) Fosil yakıtlar yerine yenilenebilir

yakıtların kullanılması konusunda insanlar bilinçlendirilmelidir.

7. I. Taneciklerin ortalama hareket enerjisidir.II. Termometre ile ölçülür.III. Birimi kalori veya joule’ dür.IV. Bir enerji çeşididir.Isı ile ilgili yukarıda verilen bilgilerden kaç tanesi doğrudur?A) 1 B) 2 C) 3 D) 4

8.

I. Antrasit

II. Linyit

III. Taş kömürü

Yukarıdaki yakıtların toprak altında kalma süreleri I>II>III olduğuna göre yakıtların aynı miktarlarının yanması sonucu oluşan ısı miktarları arasındaki ilişki nasıldır?

A) I=II=III B) I>II>III

C) II>I>III D) III>II>I

9.

Yukarıda bir maddenin tanecik durumundaki değişme gösterilmiştir.

Buna göre madde ile ilgili aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?

A)Madde dışarıdan ısı almıştır.

B)Maddenin hacmi artmıştır.

C)Madde tanecikleri yavaşlamıştır.

D)Madde tanecikleri arasındaki mesafe artmıştır.

10.

Farklı sıcaklıktaki M ve N cisimleri birbirine temas ettiriliyor.Buna göre aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

A) N taneciklerinin titreşimi azalır.

B) N’den K’ye ısı akışı olur.

C) Isı akışı bittiğinde N’ nin sıcaklığı daha fazla olur.

D) Zamanla M’ nin tanecikleri yavaşlar.

40 o C 10 oC

M       N