Atölye Çalışması 2 Dersi 2. Ünite Sorularla Öğrenelim

Isı iletimini tanımlayınız?

Malzemelerin koşulları değiştikçe fiziksel özellikleri de değişir. Malzemeler üzerinde önemli bir etki sıcaklıktır. Bir katı cisim içinde sıcaklık farkları varsa, yüksek sıcaklık bölgesinden düşük sıcaklık bölgesine ısı geçişine ısı iletimi denir. Isıtılan bir malzemenin moleküllerinin kazandığı kinetik enerjiyi, titreşim yoluyla birinden diğerine aktarması şeklinde gerçekleşen yayılma türüdür.

İletim yoluyla yayılma maddenin hangi halinde en iyidir?

İletim yoluyla yayılma en iyi katılarda, katılar içinde ise metallerde iyidir. Yemek yaparken ısınan metal kaşığın elimizi yakması, iletim yoluyla yayılmanın gerçekleşmesinden kaynaklanmaktadır. Buna göre metaller iyi elektrik ilettikleri gibi aynı zamanda ısıyı da iyi iletirler.

Isı nedir? Açıklayınız.

Isı bir enerji türüdür. Isıyı bir yerde depolamak oldukça zordur. Bir fincandaki sıcak kahvenin içerisine soğuk bir kaşık koyduğumuzda kaşık ısınırken kahve soğur. Aralarında bir denge kurulur. Her ikisinin sıcaklık değişimine neden olan etkileşim, bir cisimden diğerine olan enerji aktarımıdır.

Isı akışı veya ısı aktarımı nedir? Açıklayınız.

Sadece sıcaklık farklılıklarından kaynaklanan enerji aktarımına ısı akışı veya ısı aktarımı adı verilir ve aktarılan enerjiye ısı denir. Isı aktarımına izin veren ve engel olan malzemeler vardır. Metaller ısıyı iyi ileten malzemelerdir. Yemek pişirmek için kullandığınız tencereye ocaktan daha iyi ısı aktarımı olsun diye metalden yapılmasını tercih edersiniz. Buna karşın, ısının girmesini istemediğiniz durumlarda; örneğin buzdolabında, ısı geçişine direnç gösteren bir malzeme kullanmak istersiniz.

Isı aktarımı için kaç yol vardır. Bilgi veriniz.

Isı aktarımı için üç yol vardır. Bunlar; iletim (kondüksiyon), taşınım (konveksiyon) ve ışınım (radyasyon) şeklindedir.

Isı aktarımı yollarından biri olan İletimi (kondüksiyon) açıklayınız?

Isı aktarımı yollarından biri olan İletim (kondüksiyon), bir malzemenin kendi içerisinde ya da temas halinde olan iki malzeme arasında olur.

Isı aktarımı yollarından biri olan Taşınımı (konveksiyon) açıklayınız?

Isı aktarımı yollarından biri olan Taşınım (konveksiyon), katı bir yüzey ile bir akışkan (sıvı veya gaz) arasındaki ısı transferidir ve kütlenin bir bölgeden başka bir bölgeye hareketine bağlıdır.

Isı aktarımı yollarından biri olan Işınımı (radyasyon) açıklayınız?

Isı aktarımı yollarından biri olan Işınım (radyasyon), güneş ışığında olduğu gibi elektromanyetik ışıma yoluyla ısı aktarımıdır.

Metallerde ısı iletimine basit bir örnek veriniz?

Metallerde ısı iletimine basit bir örnek; bir bakır çubuğun bir ucunu ısıtıldığı durum verilebilir. Bir bakır çubuğun bir ucu elimizdeyken diğer ucunu aleve tutarsanız, elinizdeki uç alevden uzak olduğu halde gitgide ısınır. Isı soğuk uca bakır çubuk boyunca iletim yoluyla ulaşır. Isı aktarımı yalnızca değişik sıcaklıklara sahip bölgeler arasında olur. Isının akış yönü daima yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa doğru olur.

Metallerde ısı iletimi nelere bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir?

Metallerde ısı iletiminin sıcaklık farkına, yapıldığı malzemeye ve geometrik yapısına bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir. Aynı geometrik yapıya sahip fakat farklı malzemeden yapılmış metallerin ısı iletimleri de farklı olur. Bir diğer deyişle, aynı uzunlukta ve aynı kesit alanına sahip iki metal çubuk farklı malzemelerden yapılmış ise ısı iletimleri farklı olur.

Bu deneyde kullanacağımız gerekli araç ve gereçler hakkında bilgi veriniz?

Bu deneyde kullanacağımız gerekli araç ve gereçler aşağıda listelenmiştir: 1. Elektrikli ısıtıcı taban 2. Destek taban 3. Çift taraşı tutturucu 4. Mantar uçlu kıskaç 5. Destek çubuğu (600 mm) 6. Destek çubuğu (250 mm) 7. U-şeklinde bakır çubuk (kalınlığı d 5 mm ve kenar uzunluğu b 175 mm) 8. U-şeklinde bakır çubuk (kalınlığı d 5 mm ve kenar uzunluğu b 120 mm) 9. U-şeklinde bakır çubuk (kalınlığı d 3 mm ve kenar uzunluğu b 175 mm) 10. U-şeklinde alüminyum çubuk (kalınlığı d 5 mm ve kenar uzunluğu b 175 mm) 11. Cam tüp tutucu 12. Metal beher 13. Cam beher (250 ml) 14. Plastik dereceli silindir (100 ml) 15. Karıştırıcı cam çubuk 16. Termometre ( - 10 °C ... +110 °C) 17. Damlalık (pipet) 18. Beyaz taş (200 g)

Termometreyi cam tüp tutucunun ön kısmında yer alan kanallardan istediğiniz bir tanesine yavaşça geçirerek yerleştirelim. Bunu yaparken dikkat edeceğimiz noktalar hakkında bilgi veriniz?

Termometreyi cam tüp tutucunun ön kısmında yer alan kanallardan istediğiniz bir tanesine yavaşça geçirerek yerleştirelim. Bunu yaparken ilk dikkat edeceğimiz nokta, termometre metal beherin içerisinde olmalı fakat metal beherin çeperlerine temas etmemelidir. Bir diğer önemli nokta ise termometrenin metal beherin alt ucuna (tabanına) da değmemesidir. Bunun için termometreyi metal beherin alt ucunda yaklaşık 1 cm yukarıda olacak şekilde yerleştirelim. Burada yaklaşık 1 cm sizin göz kararı ayarlayabileceğiniz bir mesafedir.

Isıtıcıyı kullanırken dikkat etmeniz gereken hususlar hakkında bilgi veriniz?

Isıtıcıyı kullanırken dikkat etmeniz gereken hususlar: Isıtıcıyı ilk çalıştırdığınızda maksimum sıcaklık değerine tek seferde ayarlamayınız. Cihazın gücü göz önüne alınırsa, bu sakıncalı bir duruma neden olabilir. Bu nedenle ısıtıcıyı kademeli olarak çalıştırmak doğru olur. Yani ilk önce 100 °C’ye ayarlayıp biraz bekledikten sonra 150 °C veya 200 °C sıcaklık değerlerine çıkılabilir. Daha sonra ısıtma işleminin durumuna göre, hızlandırmanız için daha yüksek sıcaklık ayar değerlerini kullanabilirsiniz. Burada maksimum 370 °C sıcaklığa kadar çıkabilen bir ısıtıcı verilmiştir. Deneyi yaparken kullanacağınız başka bir ısıtıcının çıkabileceği maksimum çalışma sıcaklık değeri farklı olabilir.

Deneyde ısı iletimini gerçekleştirmek için ne kullanılabilir?

Deneyde ısı iletimini gerçekleştirmek için sıcak kaynak olarak kaynayan saf su kullanıyoruz. Çeşme suyu kullanmıyoruz. Saf su, organik ve inorganik maddelerden arındırılmış su anlamına gelir. Bir diğer adı damıtılmış su olarak da bilinir.

Bir fiziksel niceliğin farklı parametrelere (değişken niceliklere) nasıl bağlı olduğunu incelemek için ne yapılmalıdır?

Bir fiziksel niceliğin farklı parametrelere (değişken niceliklere) nasıl bağlı olduğunu incelemek istiyorsak, bu parametrelerin hepsini aynı anda değiştiremeyiz. Bir başka ifadeyle, bir incelemede (deneyde) rastgele parametre değişimi sonucunda deney sonuçlarını doğru olarak analiz edemeyiz. Bu nedenle, ölçeceğimiz fiziksel niceliğin hangi parametreye nasıl bağlı olduğunu belirleyebilmemiz için, ilk önce değişken olan parametrelerden yalnızca bir tanesini değiştirerek diğer parametreleri sabit tutmalıyız. Daha sonra, değişken ve sabit parametreler sırayla değiştirilerek deney tekrarlanır. Böylece incelenen fiziksel niceliğin hangi parametreye nasıl bağlı olduğu kolayca değerlendirilebilir.

Yapacağınız deneyde inceleyeceğiniz fiziksel nicelik nedir?

Yapacağınız deneyde inceleyeceğiniz fiziksel nicelik metallerin ısıl iletim özelliğidir.

Isıl iletim nelere bağlıdır ve nasıl incelenecektir? Açıklayınız.

Isıl iletim metalin cinsine ve boyutlarına (uzunluğu, kesit alanı) bağlıdır. O halde değişken parametreler metalin cinsi ve metalin boyutları olacaktır. Metal cinsi olarak bakır ve alüminyum çubuk kullanılacaktır. Isıl iletimin metalin boyutlarına bağlılığını ise yalnızca bakır için inceleyeceksiniz. Bu durumda önce farklı boyutlarda bakır çubuk için deneyinizi gerçekleştirdikten sonra, bakır çubuk ile aynı boyutlara sahip alüminyum çubuk için ölçümlerinizi tekrar edeceksiniz.

Isı iletimi nedir?

Bir katı cisim içinde sıcaklık farkları varsa, yüksek sıcaklık bölgesinden düşük sıcaklık bölgesine ısı geçişine ısı iletimi denir.

Metallerin ısı iletimiyle ilgili yapılacak bir deneyde dikkat edilmesi gereken güvenlik önlemleri nelerdir?

• Elektrik çarpmaları ile ilgili ilk yardım bilgilerini öğreniniz. İlk yardım uygulamak durumunda kalırsanız, aceleci ve heyecanlı olmamaya çalışınız. Aksi halde olası bir kazaya uğramış arkadaşınızın yaşamını yitirmesine neden olabilirsiniz.
• İlk yardım gereçlerinin kullanılabilir durumda olduğundan emin olunuz.
• Gerekli ilk yardım merkezlerinin telefon numaralarını kolayca ulaşabileceğiniz bir yere not ediniz.
• Deney araç ve gereçlerinizin doğru çalıştığından emin olunuz.
• Arızalı araç ve gereçleri laboratuvarda sorumlu görevliye bildiriniz.
• Arızalı olduğunu düşündüğünüz cihazları kesinlikle tamir etmeye çalışmayınız.
• Deney düzeneğinizdeki elektrikli ısıtıcıyı kullanmadan önce izin alınız.
• Devrenin kurulma aşamalarında ısıtıcıyı çalıştırmayınız ve bu konuda arkadaşlarınızı uyarınız.
• Ölçüm alırken ellerinizi devredeki ısıtıcıya temas ettirmeyiniz.
• Isıtıcının sıcak yüzeyine dokunmayınız.
• Ölçüm alırken arkadaşlarınızla konuşmayınız. Dikkatli olunuz, dalgınlık yapmayınız.
• Mecbur olmadıkça enerji altında sürekli çalışmayınız.
• Ölçümlerinize ara verdiğinizde güç kaynağınızı mutlaka kapatınız.
• Bütün dikkatinizin yaptığınız iş üzerinde olmasına özen gösteriniz.
• Aceleci ve telaşlı olmayınız. Sakin olunuz.
• Arkadaşlarınıza şaka yapmayınız.

"Isı" terimini açıklayınız. 

Isı bir enerji türüdür. Isıyı bir yerde depolamak oldukça zordur. Bir fincandaki sıcak kahvenin içerisine soğuk bir kaşık koyduğumuzda kaşık ısınırken kahve soğur. Aralarında bir denge kurulur. Her ikisinin sıcaklık değişimine neden olan etkileşim, bir cisimden diğerine olan enerji aktarımıdır. Sadece sıcaklık farklılıklarından kaynaklanan enerji aktarımına ısı akışı veya ısı aktarımı adı verilir ve aktarılan enerjiye ısı denir.

Isı aktarımı kaç yolla gerçekleşir?

Isı aktarımı için üç yol vardır. Bunlar; iletim (kondüksiyon), taşınım (konveksiyon) ve ışınım (radyasyon) şeklindedir. İletim, bir malzemenin kendi içerisinde ya da temas halinde olan iki malzeme arasında olur. Taşınım, katı bir yüzey ile bir akışkan (sıvı veya gaz) arasındaki ısı transferidir ve kütlenin bir bölgeden başka bir bölgeye hareketine bağlıdır. Işınım, güneş ışığında olduğu gibi elektromanyetik ışıma yoluyla ısı aktarımıdır.

Bakır, Pirinç ve Gümüş arasında ısı iletkenlikleri açısından en yüksekten en düşüğe sıralama nasıl yapılır?

Orantı sabiti ? (lambda olarak okunur) ile gösterilen nicelik ise malzemenin ısıl iletkenliği olarak isimlendirilir. Isıl iletkenlik (?), çubuğun yapıldığı malzemeye özgüdür. İletim ile ısı akışı, ısıl iletkenliğin artışı ile artmaktadır. Malzemenin ? değeri ne kadar büyükse ısıyı o kadar iyi iletir anlamına gelir ve ısıl iletkenliği küçük bir malzeme için ısı iletimi küçük olur. Gümüşün ısı iletkenliği 406 W/mK, bakırın ısı iletkenliği 385 W/mK ve pirincin ısı iletkenliği 109 W/mK'dir. Buna göre sıralama Gümüş>Bakır>Pirinç şeklinde olur.

? neyin simgesidir?

? (lambda olarak okunur) ile gösterilen nicelik ise malzemenin ısıl iletkenliği olarak isimlendirilir.

Isı akışının, kesit alanıyla olan ilişkisi ne şekildedir?

Isı akışı, çubuğun kesit alanı (dolayısıyla kalınlığı) ile doğru orantılıdır.

Isı akışı ile metalin uzunluğu arasındaki ilişki ne şekildedir?

Metalin uzunluğu ile ısı akışı ters orantılıdır.

"Isı Akışı" terimini açıklayınız. 

Bir fincandaki sıcak kahvenin içerisine soğuk bir kaşık koyduğumuzda kaşık ısınırken kahve soğur. Aralarında bir denge kurulur. Her ikisinin sıcaklık değişimine neden olan etkileşim, bir cisimden diğerine olan enerji aktarımıdır. Sadece sıcaklık farklılıklarından kaynaklanan enerji aktarımına ısı akışı veya ısı aktarımı adı verilir.

Metallerde ısı iletiminin malzemeye ve geometrik yapıya nasıl bağlı olduğunun inceleneceği bir deneyde gereken malzemeler nelerdir?

1. Elektrikli ısıtıcı taban.............................................................................................1 adet
2. Destek taban.......................................................................................................1 adet
3. Çift taraşı tutturucu...............................................................................................2 adet
4. Mantar uçlu kıskaç................................................................................................1 adet
5. Destek çubuğu (600 mm).........................................................................1 adet
6. Destek çubuğu (250 mm).........................................................................1 adet
7. U-şeklinde bakır çubuk (kalınlığı d = 5 mm ve kenar uzunluğu b = 175 mm).....1 adet
8. U-şeklinde bakır çubuk (kalınlığı d = 5 mm ve kenar uzunluğu b = 120 mm)......1 adet
9. U-şeklinde bakır çubuk (kalınlığı d = 3 mm ve kenar uzunluğu b = 175 mm)......1 adet
10. 10.U-şeklinde alüminyum çubuk (kalınlığı d = 5 mm ve kenar uzunluğu b = 175 mm)....1 adet
11. 11.Cam tüp tutucu.........................................................................................1 adet
12. 12.Metal beher...............................................................................................1 adet
13. 13.Cam beher (250 ml)..................................................................................1 adet
14. 14.Plastik dereceli silindir (100 ml)...............................................................1 adet
15. 15.Karıştırıcı cam çubuk................................................................................1 adet
16. 16.Termometre ( - 10 °C ... +110 °C).............................................................1 adet
17. 17.Damlalık (pipet).......................................................................................1 adet
18. 18.Beyaz taş (200 g)......................................................................................1 kutu

Deney düzeneğinizde kullandığınız tutturuculardaki vidaları çevirirken neye dikkat etmeliyiz?

Deney düzeneğinizde kullandığınız tutturuculardaki vidaları çevirirken tüm gücünüzü kullanmanıza gerek yoktur. Sabit olacak şekilde sıkmanız yeterlidir.

Destek çubuğuna çift taraflı tutturucular yerleştirilirken mesafe ve yönü ne olmalıdır?

Bu aşamada tutturucular arasındaki mesafe ve tutturucuların yön olarak konumları çok önemli değildir. Tutturucuları sabitleme işlemini istediğiniz gibi yapabilirsiniz. Düzeneği kurma aşamalarında ilerledikçe istediğiniz amaca uygun olarak tutturucuların yerleşimini tekrar değiştirebilirsiniz.

Cam tüp tutucuya hangi gereç, ne amaçla koyulur?

Metal beheri yerleştirdikten sonra, cam tüp tutucuya termometreyi ilave edelim. Termometreyi metal beher içerisine konulacak su sıcaklığını ölçmek için kullanacağız. Termometreden yaklaşık olarak 0,5 °C hassaslıkta sıcaklık değerlerini okuyabilirsiniz.

Isıtıcı üzerindeki "heating" ifadesi neyi ifade eder?

“Heating” (İngilizce) ifadesi, bu fonksiyonun ısıtma işlemi yapacağını belirtmektedir. Bu yazının hemen üzerinde bulunan ışık ise ısıtma fonksiyonunun aktif olup olmadığını gösterir. Eğer ışık yanıyorsa ısıtıcı çalışıyor ve ısıtma işlemi gerçekleşiyor demektir. Bu uyarıcı ışık ile ısıtıcının devrede olup olmadığını kontrol edebilirsiniz

Isıtıcıyı kullanırken neye dikkat etmeniz gerekir?

Isıtıcıyı kullanırken şu duruma dikkat etmeniz gerekir: Isıtıcıyı ilk çalıştırdığınızda maksimum sıcaklık değerine tek seferde ayarlamayınız. Cihazın gücü göz önüne alınırsa, bu sakıncalı bir duruma neden olabilir. Bu nedenle ısıtıcıyı kademeli olarak çalıştırmak doğru olur. Yani ilk önce 100 °C’ye ayarlayıp biraz bekledikten sonra 150 °C veya 200 °C sıcaklık değerlerine çıkılabilir. Daha sonra ısıtma işleminin durumuna göre, hızlandırmanız için daha yüksek sıcaklık ayar değerlerini kullanabilirsiniz.

Saf suyu behere boşaltmadan önce nelere dikkat etmeliyiz?

Saf suyu behere boşaltmadan önce beherin temiz olduğundan emin olunuz. Eğer görülebilir toz ve kir parçaları varsa, önce saf su ile çalkalayarak temizleyiniz.

Birinci deneyde bakır çubuğu yerleştirirken neye dikkat etmeliyiz?

Bakır çubuğu yerleştirirken cam beher ile metal beher arasında düz bir şekilde durmasına dikkat ediniz. Eğer her iki beher arasında bir yükseklik farkı varsa, ölçümlerinize başlamadan önce metal beher ve termometre tutucuları ile tekrar ayarlama yapınız.

Birinci deneyde cam çubuk ile karıştırma işlemini yaparken neye dikkay edilmelidir?

Cam çubuk ile karıştırma işlemini yaparken, metal beher içerisindeki termometreye çarpmamaya dikkat ediniz.

Deney düzeneği hazır olduğunda ne yapmak gerekmektedir?

Deney düzeneğinizin hazır olduğunu yetkili öğretim elemanına bildiriniz ve deney ölçümlerine başlamak için izin vermesini bekleyiniz.

Cam çubuk ile karıştırma işlemini yaparken neye dikkat etmeliyiz?

Cam çubuk ile karıştırma işlemini yaparken, metal beher içerisindeki termometreye çarpmamaya dikkat ediniz.