1. İletim yoluyla ısı transferinin tanımı
Ahşap bir sandalyeye oturduğunuzda, ahşap sandalyenin yüzeyi ısınır. Tam tersine, plastik veya metalden yapılmış bir sandalyeye oturduğunuzda, metal veya plastik sandalyenin yüzeyi oturduktan sonra ısınmaz. Ahşap sandalyenin yüzeyi neden ısınırken, metal sandalyenin yüzeyi ısınmaz? Yatak olmadan soğuk bir zeminde uyumak neden ağrıya neden olur? Hiç soğuktan koruyucu ceket giydiniz mi? Soğuktan koruyucu ceketlerin çoğu neden yünden yapılır? İletim yoluyla ısı transferi konusuyla ilgili olarak hala düşünülebilecek ve sorgulanabilecek birçok şey var.
Yüksek sıcaklıktaki bir cismin bir kısmı düşük sıcaklıktaki bir cisimle temas ettiğinde, enerji yüksek sıcaklıktaki cisimden düşük sıcaklıktaki cismin bir kısmına doğru hareket eder. Enerjinin eklenmesi, atomların ve moleküllerin daha hızlı hareket etmesine neden olur. Hareket halindeyken, molekülün kinetik enerjisi vardır (KE = 1/2 mv² ) . Daha hızlı hareket eden (daha fazla kinetik enerjiye sahip) moleküller, yanlarındaki moleküllere çarpar. Molekül, yanındaki başka bir moleküle çarpar. Bu böyle devam eder. Dolayısıyla, moleküller enerji aktarırken birbirleriyle çarpışırlar. Cismin molekülleri arasındaki çarpışmalar yoluyla gerçekleşen ısı transferine iletim yoluyla ısı transferi denir.
2. İletim yoluyla ısı transferinin denklemi
Soldaki nesnenin sıcaklığı daha yüksektir (T).1Sağda bulunan nesnenin sıcaklığı daha düşükken (T2Sıcaklık farkından dolayı (T1 - T2Isı, yüksek sıcaklıktaki bir cisimden düşük sıcaklıktaki bir cisme doğru hareket eder (ısı akışının yönü sağa doğrudur). Isının geçtiği cismin kesit alanı (A) ve uzunluğu (l) vardır.
Deney sonuçlarına göre, belirli bir zaman aralığında hareket eden ısı (Q/t), sıcaklık farkıyla (T 1 – T 2 ) doğru orantılıdır.
Kesit alanı (A), cismin yapısı (k = ısı iletkenliği) ve cismin uzunluğuyla ters orantılıdır. İletim yoluyla ısı transferi formülü:
Açıklama: Q/t = ısı transfer hızı, k = ısı iletkenliği, A = kesit alanı, T 1 = yüksek sıcaklık, T 2 = düşük sıcaklık, l = cismin uzunluğu.
3. Isı iletkenliği (k)
Neden çoğu mutfak eşyası alüminyumdan yapılır? Sol elinizle ütüyü, sağ elinizle bardağı tutarsanız, ütü ve bardak ateşe değmiş olur. Sol el mi yoksa sağ el mi daha hızlı hisseder? Bu sorular ve belki de soracağınız diğer sorular, nesnelerin ısı iletkenliğiyle ilgilidir. Bir nesnenin ısı iletkenliği, nesnenin ısıyı nesne içinden geçirme yeteneğidir. Yüksek ısı iletkenliğine (k) sahip nesneler iyi ısı iletkenleridir. Tersine, düşük ısı iletkenliğine sahip nesneler kötü ısı iletkenleridir.
4. İletim yoluyla ısı transferinin uygulanması
Karo neden halıdan daha serin hissettirir? Karoların ısı iletkenliği halılardan daha yüksektir. Bu nedenle, karo iyi bir ısı iletkeni iken halı kötü bir ısı iletkenidir. Halı üzerinde yürüdüğümüzde, ısı ayaklarımızdan halıya doğru akar. Bunun nedeni, vücut sıcaklığımızın halı sıcaklığından daha yüksek olmasıdır. Halı kötü bir ısı iletkeni olduğundan, ayaklarımızdan akan ısı halının yüzeyinde birikir ve halı ısınır. Karo veya seramik üzerinde yürüdüğümüzde ise ısı ayaklarımızdan karo veya seramiğe doğru akar. Karolar iyi bir ısı iletkeni olduğundan, ısı karo yüzeyinde birikmez. Isı düzgün bir şekilde akar, böylece ayaklarımız soğuk hisseder.
Yatak altı desteksiz, evin zemininde uyumak ağrıya neden olabilir. Neden? Bunun nedeni, vücuttan zemine geçen ısı miktarıdır. Isı, hareket eden enerjidir. Vücudunuz çok fazla ısı kaybettiğinde, vücudunuzdaki enerji azalır. Enerjiniz azsa, hastalanabilirsiniz!
Pencerelerin ve kapıların işlevleri nelerdir? Kapılar ve pencereler neden ahşaptan yapılmalıdır? Geceleyin, evin dışındaki sıcaklık, evin içindeki hava sıcaklığından daha düşüktür. Bu hava sıcaklığı farkı, ısının evin içinden dışına doğru hareket etmesine neden olur. Bu nedenle, genellikle geceleri kapıları veya pencereleri kapatırız. Pencere veya kapının iç kısmında hapsolan hava iyi bir yalıtkan görevi görür. Bir cismin ısı iletkenliği ne kadar düşükse, cisim üzerinden iletim yoluyla ısı transferi o kadar zorlaşır.
Giysiler, medeni ve normal insan statümüzü korumanın yanı sıra, vücut sıcaklığımızı da sabit tutmaya yarar. Kullandığımız giysiler genellikle hava sıcaklığına göre ayarlanır. Hava sıcaklığı yeterince düşük olduğunda, kullandığımız giysiler daha kalındır. Kalın battaniyeler veya giysiler (ceketler vb.) havanın hareket etmesini engeller. Hava, deri ile ceket veya battaniye arasında hapsolur. Vücudumuz ile hapsolmuş hava arasında sıcaklık farkı olduğundan, ısı vücuttan havaya geçer. Vücuttan gelen ısının eklenmesi, hapsolmuş havanın sıcaklığının artmasına (havanın ısınmasına) neden olur. Havanın ısı iletkenliği minimum düzeydedir. Bu nedenle, ısı vücuttan dışarı çıkamaz. Vücut sıcaklığımız da korunur. Hava yeterince soğukken ceket giymezsek, vücudumuzdan ısı çıkar. Vücuttan ne kadar çok ısı çıkarsa, vücut o kadar çok enerji kaybeder!
