Soğuk Cisim Ve Sıcak Cisim Arasında Isı Aktarımı

Soğuk Cisim ve Sıcak Cisim Arasında Isı Aktarımı
Isı Aktarımı, Alm.Värmeleitung (f), Fr. transformation de chaleur, İng. Heat transfer.Isı enerjisinin bir yerden başka bir yere aktarıldığı çeşitli projelerin (süreçlerin veya ameliyelerin) ortak adı. Farklı sıcaklıklardaki iki cisim yanyana geldiği zaman yüksek sıcaklıktaki cisimlerden düşük sıcaklıktaki cisme enerji akışı olur.Cisimler termal dengeye ulaşıncaya (aynı sıcaklığa gelinceye) kadar ısı akışı devâm eder. Bu olay ısının bir yerden bir yere transferi veya aktarımı olarak tanımlanır.Isının bir cisimden başka bir cisme transferi üç ayrı şekilde vukû bulur. Bunlar kondüksiyon, konveksiyon ve radyasyonla transferdir.
Kondüksiyonla transfer (ısı iletimi)ir cismin komşu bölgeleri arasındaki sıcaklık farklarının etkisiyle gelişen ısı transferi. Isıl iletkenlik, iletken ortamdaki komşu moleküller ve elektronlar arasındaki enerji alışverişine bağlanır. Bir çubukta ısının akış hızı, çubuğun kesit alanı ve iki ucu arasındaki sıcaklık farkıyla doğru, uzunluğuyla da ters orantılıdır. Bunu ifade eden bağıntı şöyle gösterilebilir:

ğQ / ğt = - k(A/1) (T2 - T1). Burada ğQ / ğt ısının akış hızı (yâni birim zamanda transfer olan ısı miktarı); k, malzemenin ısıl iletkenliğini gösteren kondüksiyon katsayısı; A, çubuğun kesit alanı; l çubuğun uzunluğu; T2 - T1 ise, çubuğun uçları arasındaki sıcaklık farkıdır.

Isıl iletkenliği (k) büyük olan bir malzeme ısıyı iyi iletir.Isıl iletkenliği düşük olanlar ise iyi birer yalıtkandır. Aşağıdaki tabloda bâzı cisimlerin ısıl iletkenlik katsayıları verilmiştir.

Madde Sıcaklık (°C) Isıl İletkenlik

Katsayısı (Watt/cm°C)

Hava00,00023

Alüminyum302,08

Tuğla200,0017

Bakır183,84

Pamuk00,00056

Cam200,0072

Cam yünü300,00042

Kurşun180,35

Deri (giyecek)300,0016

Kauçuk203,54

Gümüş184,21

Çelik180,46

Yün300,00036

Konveksiyonla transfer: Isının, hareket halindeki sıvılarda veya gazlarda taşınım yoluyla aktarılmasıdır. Meselâ bir otomobil motorunun radyatörle soğutulması bu tür bir ısı aktarımı ile olur.Konveksiyonla ısı transferi kondüksiyonla olanından daha kompleks bir biçimde gerçekleşir.

Sıcak bir cisim bir sıvıya daldırıldığı zaman cismin yakınında bulunan sıvı kısmı ısınır ve yukarı doğru yükselir; bu arada yerini aşağıdaki soğuk sıvı kısmına terk eder. Böyle bir işlem akışkanın sıvı veya gaz olmasına, akışkanın vizkoz olup olmamasına göre farklı bir hızda tezâhür eder.Isınan sıvının yerini değiştirmek suretiyle soğuk ortama ısının nakledilmesi soğuk ile sıcak cisimler a rasındaki sıcaklık farkı sıfıra ininceye kadar devâm eder.Sıcak cisimden ısının akışkana transferi cismin temasta bulunduğu bir film tabakasından olur.Hesaplamalarda kullanılan konveksiyon katsayısı, oldukça kompleks hesaplamalarla bulunur.

Radyasyon yolu ile transfer: Isı enerjisi sıcak ortamdan soğuk ortama herhangi bir maddesel ortam olmaksızın aktarılıyorsa buna radyasyonla transfer denir.Meselâ güneşin dünyayı ısıtması enerjinin radyasyonla transferi netîcesinde gerçekleşir.

Bir cismin radyasyonla yaydığı enerji, cismin mutlak sıcaklığının 4. kuvvetiyle doğru orantılıdır. Bir cismin yaydığı veya soğurduğu radyasyon, cismin yüzey yapısına da bağlıdır.Siyah cisimlerin ışın yayma veya soğurma kâbiliyeti yüksektir