MADDE VE ISI

6.SINIF
DERS 1
ÜNİTE 6: MADDE VE ISI
KONU: ISI İLETKENLİĞİ
HATIRLAYALIM:                                                  
Maddenin ortak özelliklerinden birisi de tanecikli yapıda  olmasıdır.Bu tanecikler atom ve moleküllerdir.Moleküller sürekli titreşir ve titreşimleri onların enerjisi olduğunu gösterir. Bu titreşim katı-sıvı-gaz madde moleküllerinde farklı olur.  

                                                                                                                                                                                          
Madde hangi halde olursa olsun, maddeyi oluşturan atom ve moleküller hareket halindedir.
Maddeyi oluşturan atom ve moleküllerin hareketi ile ısı enerjisi oluşur.Moleküllerin hareket enerjilerine kinetik enerji denir.                         

Isının akış yönü sıcaktan soğuk olana doğrudur.

Isı ve Sıcaklık 
Isı ve sıcaklık farklı kavramlardır. Bu farkı örneklerle açıklamak daha doğru olur.
Denizden aynı anda alınmış bir kova ve bir bardaktaki suyun sıcaklığı aynıdır.Ancak ısıları farklıdır.Çünkü kovadaki su daha çoktur. O halde ısı madde miktarına bağlıdır.

Bir çaydanlık ve cezveyi su ile dolduralım. Bunları ocağın aynı miktarda ısı veren bölümlerine koyarak eşit süre ısıtalım. Çaydanlığın ve cezvedeki suyun  sıcaklıklarını ölçtüğümüzde cezvedeki suyun sıcaklığının daha yüksek olduğunu görürüz.Eşit miktarda ısı almalarına rağmen miktarı az olan sıvının sıcaklık artışı daha fazla olur. 

Aynı büyüklükteki iki bardağa eşit miktarda buz koyalım. Bardaklardan birinin tamamını diğerini yarısına kadar sıcak su ile dolduralım. Her iki bardağa da konulan suyun sıcaklığı eşit olmasına rağmen çok su konulan kaptaki buzlar daha çabuk erir. Bardaklara konulan suların sıcaklıkları eşit, ısıları farklıdır. Miktarı çok olan suyun enerjisi fazla olduğu için ısısı fazladır.
& Bir bardak suyun ısı enerjisi vardır. Termometre kullanarak bu bardaktaki suyun sıcaklığını ölçeriz.
Bu örneklerden sıcaklık ve ısının farklı kavramlar olduğunu anlarız.Ayrıca ısının miktara bağlı bir özellik olduğu da anlaşılır.  

Isı Enerjisi: Moleküllerin sahip olduğu kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamına ısı enerjisi denir. Isı madde miktarına bağlıdır.
Sıcaklık: Bir maddenin moleküllerinin ortalama kinetik enerjisini ifade eden büyüklüktür. Sıcaklık madde miktarına bağlı değildir.              

             ISI                                                                                           SICAKLIK

Isı bir enerji türüdür.                                                              Sıcaklık bir ölçüm şeklidir. 
Kalorimetre kabı ile ölçülür.                                                   Termometre ile ölçülür. 

Birimi kalori veya joule'dür.                                                    Birimi  °C 'dir.

Miktara bağlıdır.                                                                     Miktara bağlı değildir.


1 Cal=4,18J                      
1 kcal=1000 cal.                      
1 kj=1000 j

                                        Isının Akış Yönü                                           

Farklı sıcaklıktaki iki madde birbirine temas ettiğinde sıcaklığı yüksek olan soğur, düşük olan ise ısınır.Sıcaklıkları farklı iki madde arasındaki ısı alışverişi gerçekleşir ve ısı enerjisinin akış yönü sıcak olan maddeden, soğuk olan maddeye doğru olur. 
                                    
Isının Yayılması

Isı enerjisinin yayılması ortama bağlı olarak üç farklı yolla yayılır.Isı iletim, konveksiyon ya da ışıma ile yayılır.    

                                             

                                           

Isının İletimle Yayılması

Isının iletim yoluyla yayılması maddelerin teması ile gerçekleşir.Katı madde molekülleri titreşim hareketi yapar ve titreşen her molekül çevresindeki molekülleri titreşmesini sağlayarak ısıyı iletir.

Isının bu yolla iletimi daha çok katı maddelerde gerçekleşir.Isı iletimi, farklı katı maddelerde farklı olur.

                                           

Metallerin ısı iletkenlikleri farklıdır.

Metaller(bakır,demir,alüminyum v.b), diğer maddelere göre ısıyı daha hızlı iletirler ve iyi ısı iletkenidirler. Isı iletkenliği ayırt edici bir özelliktir. 

Sıcak bir cisme dokununca elimizin yanması, ısının iletimle elimize geçmesi sonucu gerçekleşir. 

                                          

Isıdan korunmak için yalıtkan maddeler kullanılır.Tencere saplarının sert plastikten (bakalit) yapılması, yemeklerin tahta kaşıkla karıştırılması buna örnek verilebilir.

                                                 

Isının Konveksiyonla Yayılması
Isının sıvı ve gaz molekülleri ile taşınarak iletilmeleridir. Isınan hava genleşir ve hacmi artar. 
Hacmi artan havanın özkütlesi azalır ve yukarıya yükselir.
                                     

   Isının etkilerini doğada da görebiliriz.Isınan hava yükselir.

Yanan bir sobanın etrafındaki hava ısınır, ısınan hava genleşir ve yukarıya çıkar.Hava bir süre sonra bu şekilde odada dolaşarak bütün odayı ısıtmış olur. 
Sıvılarda da olay aynı şekilde gerçekleşir.    

Isının Işımayla Yayılması

Isının gazlarda ya da boşlukta yayılması ışıma ile gerçekleşir.Isı ve ışık kaynağından çıkan ısı enerjisi etrafa görünür ya da görünmez ışınlarla yayılır.Güneşten dünyamıza gelen ışınlar uzay boşluğunda ışıma ile yayılır. Yanan bir sobanın karşısına geçtiğimizde ısınmamızın bir kısmı da ışıma ile olur. 
                 
                                         

Isı Yalıtımı

Maddelerin ısı iletkenlikleri farklıdır.Isının maddedeki yayılma hızı o maddenin iletkenliğini ya da yalıtkanlığını belirtir.
Isı iletkeni: Isıyı kolay ileten maddelere ısı iletkeni denir.
İletim olayında ısıyı iyi ileten iletken malzemeler kullanılır.Bakır,alüminyum,demir gibi metaller ısıyı iyi iletirler.
Pişirme amaçlı kullanılan araçlarda ısı iletiminin iyi olması amaçlanır. Bu nedenle toprak ve seramik kaplarda toprak ısıyı yavaş iletilmesine rağmen, ısıyı düzgün olarak ilettiği ve pişme kalitesini arttırdığı için bu kaplar kullanılır.Isı kaynağı olan ocaktan yayılan ısının tenceredeki yemeğe kısa sürede ulaşması için ısıyı iyi ileten malzemeler kullanılır.
Isı Yalıtkanı : 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, plastik, beton, hava ısı yalıtkanıdır. Plastik köpük, cam yünü, asbest, çift camlardaki hava boşluğu, termoslardaki iç ve dış yüzey arasındaki havasız ortam ısı yalıtımı için kullanılır. 
Günlük yaşamımızda kullandığımız birçok araç-gereç kullanım amacımıza uygun olarak (sı iletimi ya da yalıtımı) tasarlanmıştır.

Yalıtımı iyi yapılmış evlerde daha az yakıt tüketilir.

Yalıtım : Maddelerdeki ısı akışını yavaşlatmak için yalıtkan malzemeler kullanılmasına yalıtım denir. Maddelerde yalıtım yapılmasının nedeni bazı maddelerin bulunduğu ortama göre sıcak, bazılarının da soğuk tutulmak istenmesidir.

Yalıtım için kullanılan malzemelerin ortak özelliği bu malzemelerin yapısında hava bulunmasıdır. Hava iyi bir yalıtkandır. Bunun sebebi havayı oluşturan tanecikler arasındaki boşluk miktarının çok olmasıdır. Bu da havayı oluşturan tanecikler arasındaki ısı iletiminin çok yavaş olmasına neden olur.Plastik köpüğün yapısındaki boşluklarda da hava bulunduğu için, plastik köpük ısı yalıtkanı olarak kullanılır.Kışlık kıyafetlerin, battaniyelerin, bina yalıtım malzemelerinin içinde hava vardır. Cam, plastik, köpük(strafor), kağıt, metal bardaklara sıcak çay koyup bir süre bekletilirse,çayların sıcaklıklarının farklı olduğu görülür.Bunun nedeni bazı bardakların ısıyı iyi iletip içindeki çayın ısısının etrafa yayılmasını sağlaması, bazılarının da ısıyı iyi iletemeyip çayın ısısının bardakta kalmasını sağlamasıdır. Köpükten yapılan bardakların ısıyı daha az iletmesinin nedeni köpüğün yapısındaki hava boşluklarıdır. Isı aktarımı köpükten yapılmış bardakta yavaş olduğu için eli yakmaz. 

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

Isı Yalıtımı ve İletimine Örnekler: 

Kışın ısıttığımız oda ya da evimizin sıcak kalması, yazın ise klima ile soğuttuğumuz odanın serin tutulması önemlidir.Kalorifer tesisatının yapımında ısıyı iyi ileten malzemeler kullanılır. Buzdolabı ve derin dondurucular yiyecek ve içeceklerimiz için soğuk bir ortam oluşturarak 

yiyeceklerin uzun süre bozulmadan kalmasını sağlarlar.

Termos ise içine konulan sıcak-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. 

Yemek yaptığımız tava, tencere, tepsi gibi araçlar ile soba, kalorifer petekleri gibi ısıtma amaçlı araçlarda, ısı iletimi iyi olan maddeler kullanılır.

Tavanın yemek piştiği kısmında  iyi iletken maddeler (bakır, çelik vb) kullanılırken, tutmaya yarayan kısımlarında ise iyi yalıtkan maddeler kullanılır. 

Kaloriferde ısıtma işini gören kısımları iyi iletken (döküm demir paslanmaz çelik) 

kullanılırken su ayarının yapıldığı musluk kısmında iyi yalıtkan kullanılır.

Kutup bölgesinde eskimolar kardan yaptıkları İGLO adı verilen evlerde yaşamaktadır. 

Katı kar parlak ve beyaz renkte olduğundan ısı enerjisi iglonun yüzeyleri tarafından yansıtılır. Böylece 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.

Çatılarda cam elyaf , pencerelerde çift cam, duvarlarda boşluklu tuğla, termosta arası boşluklu çift kap, itfaiyeci kıyafetlerinde parlak ve yanmaz kumaşlar kullanılır.

Sıcak su borularında, çatı, tavan ve pencerelerde plastik köpük, duvar arası, çatı tabanında ve buhar borusunda cam yünü, dış cephede silikon yünü, dış cephe ve terasta asfalt, katran, dış ve iç cephelerde ahşap kullanılır.

Yalıtım Malzemelerinin Özellikleri ve Kullanım Alanları 

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

Plastik köpük alev alır. Dış ve iç duvarlarda kullanılır. Uzun ömürlüdür. 

Ahşap alev alır. Dış ve iç döşemede kullanılır. Kısa ömürlüdür. 

Taş yünü Yanmaz. Tavan, iç ve dış duvarlarda kullanılır. Uzun ömürlüdür. 

Katran alev alır. Tavanlarda kullanılır. Kısa ömürlüdür. 

Cam yünü Zor alev alır. Tavan, iç ve dış duvar, tesisat borularında kullanılır. Uzun ömürlüdür. 

Silikon yünü zor alev alır. Dış cephelerde kullanılır. Uzun ömürlüdür.

Yalıtım malzemeleri ısıyı hem 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 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. 

Yalıtım giderleri azaltılarak aile, şirket ve ülke ekonomisine katkıda bulunulur.