[MD-sorular] Sıcak cisim

[Can Koltuk]

Merhaba,

Gerçekten de bilinmesi gereken başka bilgiler de var. Ütünün malzemesinin
özgül ısısı ve ağırlığı bilinmelidir. Bunlar bilindikten sonra 60 derecedeki
ütünün 20 derecede olan odaya ne kadar enerji vereceği;

 Q = m.c.(Td - Tü)

hesabıyla bulunabilir. Burada m ütünün ağırlığı, c ise özgül ısısıdır. Td ve
Tü sırasıyla denge sıcaklığı ve ütünün sıcaklığı olarak aldım. Tabiiki
derece Celsius değil, derece Kelvin biriminde olmalılar.

Bundan sonra işe Stefan Kanunu'nu (Stefan's Law) sokmanız gerekir. (Odaya
konulan ütünün enerjisini etrafına ışınım (ışıma/radyasyon) yoluyla
verdiğini varsayıyoruz.) Stefan kanunu, bir cismin çevreye ışıma ile verdiği
enerjinin, cismin kendi sıcaklığının dördüncü kuvvetiyle doğru orantılı
olduğunu söyler ve şu şekilde formüle edilebilir:

P = (sigma).A.e.T^4  .

Bu formülde P bildiğimiz güç (yani Watt = Joule / saniye), sigma Stefan
sabiti: 5,6696 x 10^-8 W/m^2.K^4, A ütünün yüzey alanı, e ise 0 ve 1
arasında değişen değerler alan yayınlanma katsayısı denen bir sayıdır.

Farkettim de bilinmesi gereken başka şeyler de varmış. Ayrıca daha ayrıntılı
hesaplar yapmak da mümkün. Bir örnek vermek gerekirse Stefan Kanunu'nun,
aynı zamanda ütünün odadan geri aldığı enerjiyi de hesaba katan Pnet =
(sigma).A.e.(T^4 - T0^4) versiyonuyla da çalışabilirsiniz. Burada T cismin,
T0 odanın sıcaklığıdır.

İşin fiziksel boyutuna da şöyle bir yorum getirebilirim;

Ütüyü odaya koyduğunuzda, bizim sıcaklık olarak hissettiğimiz enerjisini ısı
yoluyla odadaki havaya aktarmaya başlar. (Odadaki havanın önemsiz derecede
küçük bir miktarda ısındığını düşünüyoruz.) Ütü, enerjisini, sıcaklığı oda
sıcaklığıyla neredeyse eşit olacak şekilde kaybettikten sonra ısı alışverişi
durmaz. Ancak artık tek yönlü olarak değil iki yönlü olarak devam eder. Yani
enerji sadece ütüden odaya akmaz. Ütüden odaya, odadan ütüye. (Aslında ilk
durumda da enerji iki yönlü akıyordu ama odadan ütüye geçen enerji miktarı
ve hızı çok daha düşük olduğu için ütüden odaya net bir enerji akışı
olduğunu varsaydım. Hocalarım duymasın.) Bundan sonra da ısı alışverişi bu
şekilde devam eder.

Umarım yardımcı olmuştur.
Herkese iyi çalışmalar.

Can Koltuk




15 Mart 2010 19:36 tarihinde Murat Davman <murat.davman at hotmail.com> yazdı:

>  Sıcak bir cisim bir ortama getirilip bırakılıyor,
> ne olur ? Cisim soğur ...
> Mesela 60 derece sıcaklıkta kızgın bir ütü
> sıcaklığı 20 derece olan bir odaya getirildi,
> bu ütü kaç dakika sonra soğur ?
>
>
>
> ------------------------------
> Windows Live: Arkadaşlarınız size e-posta gönderdiklerinde Flickr, Twitter
> ve Digg güncellemelerinizi öğrenirler.<http://www.microsoft.com/windows/windowslive/see-it-in-action/social-network-basics.aspx?ocid=PID23461::T:WLMTAGL:ON:WL:tr-tr:SI_SB_3:092010>
>
> _______________________________________________
> MD-sorular e-posta listesi
> sorular at matematikdunyasi.org
> http://lists.math.bilgi.edu.tr/cgi-bin/mailman/listinfo/md-sorular
>
-------------- sonraki bölüm --------------
Bir HTML eklentisi temizlendi...
URL: <http://lists.math.bilgi.edu.tr/pipermail/md-sorular/attachments/20100315/67fdf647/attachment.htm>