MADDE VE ISI
konveksiyon: Parçacıkların birbirlerine hareket halinde iken çarparak(yer değiştirerek) enerjinin taşınması.(Örn: Kaloriferin evi ısıtması)
IŞIMA: Parçacıkların hareketi olmadan ısının yayılması.(Örn:Güneş ışınlarının dünyayı ısıtması)
İLETİM: Isı enerjisinin metallerde yayılması ,parçacıktan parçacığa enerji geçişi ile olur.(Örn:Sıcak çorbaya atılan demir kaşığın sapının ısınması)
ENERJİ:Isı bir enerji türüdür.Enerji iş yapabilme yeteneği olarak bilinir.
YANSITICI YÜZEY:Isı veya ışığın tamamını yansıtan parlak yüzeyler.(Örn:Termosun iç yüzü)
ISI İLETİM ALETİ:
Laboratuarda ısı iletim deneylerinde kullanılan alettir.
:::ISININ İLETİM YOLUYLA YAYILMASI:::
ETKİNLİK-1 ile yola koyulalım…
Araç-gereçlerimiz:Metal(bakır) tel,ısıtıcı(veya mum), metal vetahta kaşıklar,kaynar su,beherglas.
Bir arkadaşımız metal ince bir telin(10 cm yeterlidir.) bir ucundan tutarken biz de telin diğer ucunu yavaş yavaş ısıtalım.Arkadaşımıza “Hey arkadaş senin tuttuğun taraf ısındı mı?” diye soralım.(Muhtemelen bir müddet sonra eli yanıp teli bırakacaktır.)
Sonucumuz:Isı ,metal telde iletim yoluyla yayılır.
Şimdi de bir beher içerisinde bulunan kaynar suyun içine biri tahta diğeri metal iki kaşık koyalım.Bir süre sonra kaşıkların saplarından tutup ısınma farkını hissedelim.Gözlemlerimizi anlatalım.
Soru: Hangi maddeden yapılmış kaşık ısıyı daha kolay iletti?
Bu da soru mu elbette metal kaşık diyeceksiniz.
*Aynı deneyi cam,plastik,vb. maddelerden yapılmış çubuklarla tekrarlayıp gözlemlerimizi yazalım.
Bilgi: Isıyı iyi ileten demir,bakır gibi maddelere ısı iletkeni,iyi iletmeyen tahta gibi maddelere de ısı yalıtkanı denir.
İyi ısı iletkenlerine örnekler : Demir,bakır,alüminyum,…
İyi ısı yalıtkanlarına örnekler :
cam yünü asbest çift camlı plastik köpük pencere (strafor)
:::ISININ IŞIMA YOLUYLA YAYILMASI:::
***Soğuk bir kış gününde, güneş altında kalan bir otonun camları ve kaportası soğuk iken içinin nasıl ısındığı tartışacaksınız.Öğretmeninizin kılavuzluğunda, oto içindeki havanın camdan veya metal kaportadan ısı iletimi ile ısınmış olamayacağı, öyle olsaydı otonun dışının da sıcak olması gerektiği sonucunu çıkarabilirsiniz. Buradan, oto içindeki havaya doğrudan temas olmadan ısı aktarılmış olacağı sonucuna varılır.
Soru:“Oto içine güneş girmeseydi, güneş altında kalan otonun içi aynı şekilde ısınır mıydı?”
Açıklama: Bu soruya cevabınız elbette ki hayır olacaktır.
Güney yönünde olan evlerin kuzey yönünde olan evlerden daha sıcak olması tartışılır. Buradan görünür ışınların ısı taşıdığı çıkarımına varılır. Bu şekilde ısı yayılmasının “ışıma ile yayılma” olduğu vurgulanır.
*Isı ışıma yoluyla(görünmez ışınlarla) yayılabilir.
Bilgi: Kışın güneşli günlerde, dışarıda sıcaklık sıfırın altında iken güney yönünde olan ve iyi güneş alan evlerin içinin soba gerektirmeyecek kadar ısınması, ışıma yolu ile ısı yayılmasına iyi bir örnektir.
Soru: Dünya’mız Nasıl Isınır, Neden Soğur?
Açıklama:Sevgili öğrenciler, “Dünyayı ısıtan enerji nereden geliyor?” sorusunu tartışacaksınız.Farklı mevsimlerde ve Dünya’nın farklı enlemlerinde ısınmanın farklı olması ile gelen güneş ışınlarının bolluğu ilişkilendirilir.
Öğretmeniniz geceleri gözlenen soğumanın, Dünya’dan uzaya görünmez ışınların yayılması sonucu olduğu vurgulayacaktır.“Dünya’nın soğuması” konusuna; atmosferin sera etkisi, sera gazları, bu gazların miktarca çoğalmasının dünya iklimi üzerindeki uzun vadeli olası etkileri, buna bağlı deniz seviyesinin yükselmesi tehlikesi gibi konuları içine alan bir proje çalışması hazırlamaya ne dersiniz?
Bilgi:Atmosferi olmayan gezegenlerde gündüz-gece arasındaki sıcaklık farkı çok fazladır.
Soru:Neden kışın koyu,yazın açık renkli kıyafet giyeriz?
Açıklama:Yüzeyin açıklığı-koyuluğu ile ısı tutma özelliği arasındaki ilişki “ışın soğurma”, “ışın yutma olayıyla ilgilidir.Açık rekli giysiler ışığın çoğunu yansıtır,yazın açık renkli giysi giyersek serin hissederiz.Koyu renkli giysiler ışığı yutar-soğurur,bizi ısıtır,onun için kışın koyu renkli elbise giyeriz.
Yansıtan Yüzeyler Isıyı da Yansıtır.
Sınıfa getirilen bir termosun hangi amaçla kullanıldığı hatırlandıktan sonra, kapağı açılıp iç yüzeyi inceleyeceksiniz. İç yüzeyin neden ayna gibi parlak tasarlandığı tartışacaksınız. Yansıtan renksiz yüzeylerin ışınları tutmadıkları için ısınmadıkları sonucu çıkarılır.
Açıklama: Yansıtıcı yüzeylerin ısı yalıtımı sağlaması gerçeğinin günlük hayata yansıyan bir uygulaması da ayna cepheli modern binalardır.
:::ISININ KONVEKSİYON(TAŞINMA) YOLUYLA YAYILMASI:::
ETKİNLİK-2 yi yapmaya ne dersiniz?(Evet dediğinizi duyar gibiyim.)
Araç-gereçlerimiz:Mürekkep,soğuk su, sıcak su,dar bir cam veya plastik kap,
Dar bir cam veya plastik kaba önce üçte biri dolacak kadar mürekkep katılmış soğuk su, sonra, yavaş yavaş ve yaklaşık aynı hacimde, 50-60 oC’a ısıtılmış mürekkepsiz sıcak su konur. Üstteki suyun soğuyup soğumadığı elle kontrol edilir. Alttaki rengin suyun üst yüzeyine doğru yavaş yavaş hareket ettiği gözlemi vurgulanır. Kabın tamamı karıştırılıp sıcaklık yeniden elle kontrol edilir. Karıştırmanın sıcak ve soğuk su arasındaki ısı alış-verişini hızlandırdığını öğrenciler ifade eder. Karıştırmadan önce ve sonra ısının nasıl yayıldığı öğretmence yönlendirilen bir tartışmaya açılır.
Aynı deney, kaba önce sıcak ve renkli, sonra soğuk ve renksiz su konularak tekrarlanır, soğuk altta, sıcak üstte iken iletimle ısı aktarımının yavaş; sıcak altta soğuk üstte iken kendiliğinden karışma (konveksiyon) gerçekleştiği için bu aktarımın hızlı olduğu sonucunu çıkaracak şekilde, öğretmence yönlendirilen bir beyin fırtınası yapılır. Öğretmen, soğuk suyun sıcak sudan daha yoğun olduğunu hatırlatır. Sıcak su altta iken yoğunluk farkı nedeni ile yukarı hareket ettiğini; bunun konveksiyon olduğunu vurgular. Sıvılarda ve gazlarda karışma ile ısı yayılmasına konveksiyon dendiği vurgulanır.
Bilgi: Su ısındıkça mürekkebin hızlı yayılması, radyatör üzerindeki havanın yükselmesi ile benzer bir olaydır.
BASİT BİR YANARDAĞ YAPALIM
Isınan cisimlerin hacmi büyür. Hacmi büyüyen bu cisimlerin kütlesi değişmediği için yoğunluğu azalır . Dolayısıyla kendisinden az yoğunlukta olan aynı türden cisimlerin üzerine çıkarlar. Cisimlerin yüzmesi , uçan balonun yükselmesi , ısınan havanın tavana doğru yükselmesi , Rüzgar hep bu yoğunluk farkı ile açıklanır.
Biz de bu olaydan faydalanarak sıcak mürekkepli suyun , soğuk su içinde yükselmesi ile bir yanardağ yapalım.
İlk yapmamız gereken iki delikli plastik veya mantar tıpaya şekildeki gibi iki cam boruyu veya damlalığın cam kısmını geçirelim.
Daha sonra tıpayı geçireceğimiz ufak bir şişenin içine 1, 2 damla mürekkep (veya gıda boyası) damlatıp üzerine sıcak su dökelim. Tıpayı kapatalım.
Büyükçe bir şeffaf kaba soğuk su doldurduktan sonda hazırladığımız şişeyi şekildeki gibi suyun içine yerleştirelim.
Şişeden dışarı uzanan borudan aynı bir yanardağ gibi mürekkepli suyun yükseldiğini görürüz. Peki burada ne oldu;
Soğuk su şişenin içine doğru uzanan borudan içeri girecek , dışarı doğru uzanan borudan mürekkepli suyu itecektir. Sıcak mürekkepli suyun yoğunluğu soğuk sudan az olduğundan hemen yüzeye çıkmak isteyecektir.
(Radyatörde ısının konveksiyonla yayılması ,ısınan hava yükseldiği için önce odanın üst kısımları ısınır.)
Dikkat: “Konveksiyon sırasında sıcak (hızlı) moleküllerin yukarıya yönlenmesi, ısının su kütlesi içinde taşınması anlamına gelir.”
Sonucumuz:Sıvılarda ve gazlarda ısının taşıma-karışma yoluyla yayılmasına konveksiyonla yayılma denir.
Toplu Değerlendirme:
Isının yayılması ile ilgili yapılan deneyler hatırlatılır. Öğrenciler, bu deneyleri birbiriyle karşılaştırıp değerlendirerek, ısının iletim, ışıma ve konveksiyon adı verilen üç ayrı yolla yayılabildiği genellemesine ulaşacak şekilde öğretmen kılavuzluğunda beyin fırtınası yaparlar.
Soru:Aşağıdaki şemada boşlukları doldurunuz.
SERALAR DA NELER OLUYOR?
Bu deneme için bir ayakkabı kutusu, bir duvar termometresi bir parça saydam plastik levha gereklidir.
Güneşli bir havada, açıkta bırakılan termometrenin gösterdiği sıcaklığı bir yere not alın.
Sonra termometreyi ayakkabı kutusu içine koyup kutunun ağzını saydam plastik levha ile iyice kapatın. Yanlardan ve üstten açık bir ye kalmasın. Bunun için ya kutu bir plastik torba içine alın veya plastik parçayı kutuya yapıştırın. Hazırladığın bu kutuyu saydam yüzü güneşe gelecek şekilde bırakıp kutunun içindeki sıcaklığı 15 dakika sonra termometreden okuyun. Kutu içindeki havanın sıcaklığı ile dışarıda ki sıcaklığı karşılaştırın.
Sera güneşe bakan ön tarafı cam ya da plastik olan yapılardır. Güneşten gelen ışınlar havadan ve camdan kolaylıkla geçerek sera içinde bulunan her şeyi ısıtır. Işıyan enerjiden meydana gelen bu camdan dışarı çıkamaz ve sera içinde kalır. Böylece hem bitkiler için gerekli gün ışığı hem de sera içinde yüksek sıcaklık sağlanmış olur.
Başarılar…
53suleyilmaz53.wordpress.com 