Sıcaklıkları farklı ve etkileşim halindeki sistem arasında ısı iletimi gerçekleşir. Bu ısı iletimi maddenin fiziksel haline ve maddenin cinsine göre değişiklik gösterir.
Isının yayılma yolları 3 çeşittir. Bunlar;
- Isının iletim yolu ile transferi
- Isının konveksiyon yolu ile transferi
- Isının ışıma yolu ile transferi
Şimdi bu ısı yayılma yollarını tek tek açıklayarak örnekler verelim.
Ayrıca bkz: Isıl Denge ve Denge Sıcaklığı
Isının İletim Yolu ile Transferi
Bir maddeye ısı verildiğinde zaman o maddenin ısı kaynağına yakın olan tarafındaki atom ve moleküller enerji artmaya başlar. Enerji alanı bu moleküllerin titreşimleri de artar. Titreşimleri artan bu tanecikler yakınlarındaki diğer taneciklere çarpar ve onların da enerji kazanmasını sağlayarak titreşmesine neden olur. Böylece bu ısı enerjisi maddenin diğer taraflarına da iletilmiş olur.
Günlük hayattan örnek vermek gerekirse; çay dolu bir bardağın içerisine metal bir çay kaşığı konulduğu zaman, başlangıçta soğuk olan çay kaşığının sap kısmı bir süre sonra ısınır. Bunun nedeni ise ısının iletim yolu ile transferi sayesinde çay kaşığının bir ucundan diğer ucuna kadar yayılmasıdır. Örneğin bir çakmak ile metal bir nesnenin bir ucunu ısıttığınız zaman bir süre sonra metal nesnenin diğer ucuna kadar ısı iletilmiş olacaktır.
Isının iletim yolu ile transfer edilebilmesi için maddenin tanecikleri arasındaki mesafenin yakın olması gerekmektedir. Katı maddelerde bu tanecikler arasındaki mesafe oldukça yakın olduğu için moleküller titreşir ve bu titreşim hareketini birbirlerine aktararak ısıyı iletirler. Isı iletimi katı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Sıvı ve gazlarda tanecikler arasındaki mesafe uzak olduğu için ısının iletim yolu ile transferi çok düşüktür. Bu yüzden sıvılar ve gazlarda görmezden gelinir.
Isının Konveksiyon Yolu ile Transferi
Sıvı ve gaz haldeki maddelerin tanecikleri serbest bir halde hareket etmektedir. Böylece madde içerisinde hareket ederek bir noktadan başka bir noktaya hareket edebiliyorlar. Titreşim hareketinin yanı sıra öteleme hareketi de yapmış oluyor.
Isı enerjisi yüksek taneciklerin düşük taneciklerle yer değiştirmesi ısının konveksiyon yoluyla iletimidir. Bu olayın sebebi, sıcaklığı artan madde moleküllerinin hacminin genişlemesi ve bunun sonucunda da özkütlelerinin azalmasıdır. Isı alan maddenin taneciklerinin arasındaki boşluk ve dolayısıyla maddenin hacmi artar.
Günlük hayattan örnek vermek gerekirse, yukarıdaki odanın ısınması resminden de görüleceği üzere ısı kaynağına yakın olan bölgede gazın özkütlesi, uzak olan bölgeye oranla azalır. Özkütlesi azalan hava yükselirken özkütlesi büyük olan soğuk hava aşağı doğru iner. Isı kaynağı enerji verdiği sürece odadaki sıcak ve soğuk hava sürekli yer değiştirir. Bu şekilde termal enerji, sıcaklığı yüksek olan bölgeden düşük olan bölgeye doğru aktarılmış olur.
Bardağa doldurulan çayın soğuma nedeni de ısı alışverişidir. Çaydaki sıcaklık bardağa iletilir ve bardaktan da havaya ısı akışı geçer. Çaydan bardağa ve bardaktan havaya olan bu ısı akışı aynı zamanda iletim yolu ile ısı akışına örnektir. Çay bardağının etrafındaki hava genleşir ve yükselir. Yükselen havanın yerini daha soğuk, daha yoğun hava alır. Bu alışveriş, çayın sıcaklığı çevresiyle eşit oluncaya yani çay soğuyuncaya kadar devam eder.
Isının Işıma Yolu ile Transferi
Isının ışıma yolu ile transferinde maddesel bir ortama ihtiyaç yoktur. diğer ısının transferi yöntemlerinde olduğu gibi ısının yayılması için hava ya da su gibi maddesel ortam gerekmez. Bu yüzden ısının ışıma yolu ile boşlukta yayılması da mümkündür.
Işıma veya Termal Işıma: Isı enerjisinin ışınlarla dalgalar hâlinde yayılması olayına denir.
Mutlak donma noktası olan -273. 16 oC’den yüksek sıcaklığa sahip olan her varlık ışıma yapabilir.Bu ışımalar gözle görülmez ve tespit etmek için termal kameralar kullanılır. Işıma yapan cismin sıcaklığı ile ışımanın şiddeti doğru orantılıdır.
Günlük hayattan örnek vermek gerekirse, kamp ateşini örnek vermek yeterli olur. kamp ateşinin etrafında oturan insanların ateşe dönük olan tarafları daha çok ısınır. Bunun nedeni ise termal ışımaya maruz kalmasıdır. İletim ve konveksiyon yolu ile iletim çok az olur ancak esas ısınma ışıma yoluyla olur. Bir diğer örnek ise Güneş’in Dünya’mızı ısıtması olayıdır. 5600 oC yüzey sıcaklığına sahip olan Güneşʼin yaptığı bu ışımalar sayesinde Dünya ısınmaktadır.
Isı İletim Yolları İle İlgili Sorular
- Isı iletim yolları nelerdir?
- Isı iletimi maddenin hangi özelliklerine göre değişiklik gösterir?
- İletim yoluyla ısının yayılması nasıl olur?
- İletim yoluyla ısının yayılmasına örnekler veriniz?
- Konveksiyon yolu ile ısı iletimi nasıl olur?
- Konveksiyon yoluyla ısı iletimine örnekler veriniz?
- Işıma yoluyla ısı iletimi nasıl olur?
- Işıma yoluyla ısı iletimine örnekler veriniz?
- Termal ışıma nedir?