İklimi kontrol eden en temel parametrelerden biri sıcaklıktır. Bir yerin sıcaklık özelliği güneş ışınlarının geliş açısına bağlıdır. Yerküre üzerine gelen güneş ışınları atmosferin ısınmasını sağlayan önemli bir enerjidir. Atmosferin ısınmasını sağlayan faktör, doğrudan doğruya güneşten gelen ışınlardan çok yeryüzünden atmosfere geçen ısı enerjisidir.
Atmosfer, yeryüzünden ısındığı için troposferin alt kısımları üst katmanlarından daha sıcaktır.
Isı ve Sıcaklık Kavramları
Isı ve sıcaklık birbiri ile bağlantılı terimlerdir. Bu terimler çoğunlukla birbiri ile karıştırılırlar. Isı ve sıcaklık ölçülebilir büyüklüklerdir. Aralarında nicelik bakımından farklılıklar bulunmaktadır.
Temel olarak ısı, bir enerji çeşididir. Birimi Kalori veya Joule ile ifade edilir ve ısının miktarı madde miktarına bağlıdır. Maddelerin sahip oldukları moleküller sürekli hareket ve titreşim halinde bulunurlar. Katı, sıvı ve gaz halindeki moleküllerin hareketleri ve titreşimleri farklıdır. Bir maddedeki moleküllerin kinetik enerjileri farklı farklıdır. Bu nedenle de dışarıdan maddeye gelen enerjinin artması oranında maddenin sahip olduğu moleküllerin hareketi artarken, enerjinin azalması oranında da maddenin molekül hareketi azalır. Maddenin sahip olduğu enerjinin toplam miktarına ısı denir.
Sıcaklık, günlük yaşantımızda en çok kullanılan terimlerden biridir hava sıcaklığı, su sıcaklığı vb. yaşam kalitemizi de en çok etkileyen parametrelerden biridir. Bulunduğumuz alanın ya da dış çevrenin sıcaklığı yaşam kalitemizin değerlendirilmesi açısından oldukça büyük önem taşır. Bu nedenle, özellikle yaz ve kış mevsimindeki sıcaklıkları üzerimize giyeceğimiz kıyafetleri seçmemizde ya da yapacağımız aktivitelerde en belirleyici unsur olarak karşımıza çıkar.
Sıcaklık, bir cismin kütlesi içinde moleküllerin sahip oldukları kinetik enerjinin elektromanyetik dalgalar halinde çevreye yaptıkları etkiye denir. Isı ve sıcaklık kavramları birbiri ile doğru orantılıdır. Bir cismin ısısını arttırdığımızda o cismin sıcaklığı da artmaktadır. Isı genel olarak, cismin sahip olduğu potansiyel güç, sıcaklık ise bu gücün çevre verdiği etkidir.
Sıcaklık, ölçümünde termometre kullanılır. Sıcaklığın ölçü birimleri ülkelere göre değişik gösterir. Avrupa ülkelerin ve Türkiye'de en yaygın olarak kullanılan ölçü birimi derecedir ve °C (Santigrat) ile ifade edilir. Amerika'da °F (Fahrenhayt), bilimsel hesaplamalarda °K (Kelvin) en yaygın kullanılan birimlerdir.
Özgül Isı (Öz ısı)
Bir maddenin bir gramının sıcaklığını 1°C arttırmak için gerekli olan ısı miktarına özgül ya da öz ısı denir. Özgül ısının birimi J/g=°C'dir. Maddelerin özgül ısılarının farklı olmasına bağlı olarak bir maddenin 1 gramının sıcaklığını arttırmak için gerekli olan ısının miktarı da farklıdır. Örneğin; bir kum ile su yüzeylerini ısıtmak için gerekli olan enerji miktarları birbirinden farklıdır. Özgül ısısı düşük olan maddeyi de ısıtmak daha kolaydır. Özgül ısı, kara denizlerin birbirlerinden farklı sıcaklık göstermelerini açıklamaya yardımcı olan bir kavramdır.
Yaygın bazı yüzeylerin Özgül ısı kapasiteleri (Myers, 2006'a göre değiştirilerek düzenlenmiştir)
| | Özgül | Özgül |
| Yüzey | Isı | |
| | Isı (J/g=°C) | (cal/g=°C) |
| | | |
| | | |
| Çelik | 0.5 | 0.12 |
| Ahşap | 1.76 | 0.42 |
| Buz | 2.1 | 0.5 |
| Sıvı | 4.18 | 1 |
| su | | |
| Buhar | 2 | 0.48 |
| Hava | 1.01 | 0.24 |
| Buz | 2.5 | 0.5 |
| Kum | 0.63 | 0.15 |
Sıcaklık ve Isı Taşınımı
Atmosferden, yeryüzüne gelen ısı enerjisi önce yeri ısıtır. Bu ısınma yüzeyin özelliklerine göre farklı farklıdır. Yüzeyin özelliğine göre farklı olan ısınma miktarlarının cisimler arasındaki ısı iletimi farklı şekillerde gerçekleşmektedir.
Isı iletimi, kondüksiyon, konveksiyon ve radyasyon ile olmaktadır. Bunların özellikleri kısaca şöyle açıklanabilir;
Kondüksiyon
Isı, sıcaktan soğuğa doğru taşınır. Yani sıcak olan iki cisim arasında sıcak olandan soğuk olana doğru bir ısı akışı vardır. Bu ısı akışı iki cisim arasındaki sıcaklık eşitlenene kadar sürer. Klasik olarak bu terimi açıklamak için cezve, sıcak kaşık ya da maşa örneği verilir. Sıcak cezvenin sapını tuttuğumuz zaman cezve elimizden sıcak olduğu için ısı akışı elimize doğru olur ve elimizin yandığını hissederiz. Temas halindeki tüm cisimler arasında ısı taşınımı kondüksiyon ile gerçekleşir. Cisim sahip oldukları iletkenlik farkı nedeniyle ısının iletilmesinde farklılıklar yaşanır. Gazların ve sıvıların ısı iletkenlikleri düşüktür. Örneğin, havanın iletkenliği 0.00006 iken gümüşün 1.01'dir.
Cisimlerin iletkenliği (Erinç, 1996'ya göre)
| | Cisim | İletkenlik |
| | | (cal/cm2/sn |
| | | |
| | Gümüş | 1.01 |
| | Bakır | 0.90 |
| | Demir | 0.15 |
| | Kuru kum | 0.0013 |
| | Nemli toprak | 0.01 |
| | Hareketsiz su | 0.0015 |
| | Hava | 0.00006 |
| | | |
Havanın ısınmasında kondüksiyonun büyük etkisi vardır. Güneşten gelen ışınım ile yerküre ısınır ve yerküre ile temasta bulunan havaya kondüksiyon ile ısı taşınımı olur. Hava iletkenliğinin düşük olması nedeniyle yerküreden havaya taşınan ısı, üst katlara büyük miktarlarda taşınamaz. Gün içinde ısınan yerküre üzerinden ısının taşınımı kondüksiyon ile taşınımı az olduğu için atmosferde yükseldikçe hızla sıcaklık düşmektedir. Böylece yerkürenin kondüksiyon ile ısı kaybı ihmal edilecek kadar azdır.
Konveksiyon
Konveksiyon, sıcaklığın kütle hareketiyle taşınmasıdır. Örneğin; sıcaklıkları farklı olan iki sıvının yoğunluklarının da farklı olması sebebiyle soğuk olanın sıcak olanın altına dalma göstermesi, sıvıların yer değiştirmesine ve konveksiyona neden olur. Bunu bir örnek ile açıklarsak, sıcak su akıntısı olarak bilinen Gulf-stream akıntısı, Amerika kıtasının batısından kuzeybatı Avrupa'ya doğru hareket eder. Kuzey Avrupa çevresindeki okyanus suyu soğuktur ve Gulf-stream sıcak su akıntısı soğuk suyun üzerinden akışını gerçekleştirerek etkili olduğu alanın sıcaklığında artışa neden olur. Benzer bir örneği hava akışları için de verebiliriz. Özellikle kış mevsiminde Türkiye'nin güneybatısından kuzeye doğru etkili olan lodos rüzgarıyla güneyden kuzeye doğru konveksiyon ile sıcak hava taşınır. Taşınan bu sıcak hava, etkili olduğu alanlarda sıcaklıkların mevsim normallerinin üzerine çıkmasına neden olur.
Isı enerjisinin elektromanyetik dalgalar ile taşınımıdır. Isısı mutlak sıfırdan büyük olan her cismin sahip olduğu ısı ölçüsünde bir ışınım yayar. Cismin sıcaklığı ne kadar büyükse yaydığı ışınımın da dalga boyu o ölçüde küçük olur. Kış aylarında odamızda bulunan bir radyatörün yaydığı elektromanyetik dalgalar ve odada bulunan eşyalar kondüksiyon ve konveksiyon akışları ile odanın havasının ve bizim ısınmamızı sağlar.
Işımanın elektromanyetik dalga boyu ışıma yapan cismin sıcaklığına göre değişir. Çevremizde bulunan tüm cisimlerin bir ışınımı vardır. Yüksek sıcaklığa sahip olan cisimlerin yaydıkları ışınımın dalga boyu küçük, soğuk olanların ise yaydıkları ışınımın dalga boyu büyüktür. Güneş sahip olduğu yüksek sıcaklık ile ışınımı yüksektir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder