Isı Nedir

Isı, katı, sıvı ya da gaz halindeki bir cisme verildiğinde onu ısıtan, yani sıcaklığını artıran bir enerji türüdür. Bu tanım oldukça belirsiz, ve yetersiz olmakla birlikte, olayın önemi hakkında fikir vermede büyük ölçüde yardımcı olur. örneğin, insanların kullandıkları makinelerin büyük kısmı dolaylı ya da dolaysız olarak ısıyla çalışırlar.

Buhar makinelerinde, patlamalı ya da tepkimeli motorlarda bu durum gayet açıktır. Ne var ki elektrikli motorlar ve tesisler de, dolaylı olarak, ısıyla çalı-, şırlar. Elektrik akımı, genellikle termonükleer santrallarda üretilir. Bu santrallarda elektik akımı üreteçleri türbinlerle hara-kete geçirilir. Türbinler geleneksel yakıtlardan, nükleer enerjiden açığa çıkan ısıyla ya da doğrudan doğruya yer altındaki sıcak bölgelerden elde edilen ısıyla beslenirler.

Hidroelektrik santrallar Güneş’in ısısından yararlanırlar. Güneş ısısı, deniz suyunu buharlaştırarak dağlara ulaşmasını ve havzalarda toplanmasını sağlar.

Isının uygulamadaki önemi üz-rine bir başka örnek kullanılan eşyaların hemen hepsinin (metalden, camdan, plastikten olsun) sıcaklık gerektiren çalışmaların ürünü oluşudur. Bu çalışmalarda ısı, besleyeci bir rol oynar. Son bir örnek olarak Güneş gösterilebilir. Güneş yaydığı ısıyla bitki ve hayvanlar dünyasının tüm doğal ve karmaşık çevrimlerini oluşturur ve onları düzenler.

Görüldüğü gibi ısı son derece önemlidir. O halde gerçekte ısı nedir? Bir cismin ısısı, o cismi oluşturan atom ve moleküllerin hareket enerjilerinin bir toplamıdır. Bir cisirh çok çeşitli biçimlerde ısıtılabilir. Fakat sonuç hep aynıdır. Bir cisme verilen enerji o cismi oluşturan atom ve moleküllerin hareketlerini hızlandırır.

Cisme verilen enerji hiç de küçümsenecek miktarda değildir. Bir kilokalori, yani bir litre suyun sıcaklığını bir derece artırmak için gerekli olan ısı miktarı, 430 kiloyu bir metre yükseğe kaldırmaya yeterli bir enerjidir. O halde, bir pastayı pişirmek için gerekli enerjiyle, bir otomobil bir kaç metre yükseğe kaldırılabilir. Fakat ısının bu etkisi çok göze çarpıcı değildir. Çünkü bütün bu enerji, cismi oluşturan moleküllerin düzenli bir hareketi halinde kendisini göstermez (cismin yukarı kaldırılmasında olduğu gibi), fakat cismi meydana getiren çok sayıda parçacığın karmaşık hareketlerinde gizlenir.

Hareket halindeki moleküller: Moleküllerin hareket biçimi çeşitli etkenlere bağlıdır. Bu etkenlerden en önemlileri molekülleri bir arada tutan bağların şiddeti (yani cismin katı, sıvı ve gaz hali) ve moleküllerin yapısındaki karmaşıklıktır. Bir molekül ne kadar karmaşıksa, o moleküldeki atomlar o kadar çeşitli hareketler yapabilirler. Bu hareketlerde verilen ısı enerjisi rol oynar.

Eğer molekül tek bir atomdan oluşmuşsa, hareketer oldukça basittir. Katı bir maddede molekül, sanki görülmeyen esnek bir ağ tarafından tutuluyormuş gibi, bulunduğu yerin çevresinde az çok hareketli bir biçimde salınım yapabilir. Bir sıvıda moleküller az çok yaygın gruplar halinde düzenlenmiş olup, aralarındaki zayıf kohezyon kuvvetleriyle birbirlerini eker. Böylece moleküllerin hareketi bitip tükenmeyen bir kaynaşmayı andırır. Gaz halindeyse, moleküller her türlü bağdan kurtulacak kadar yeterli enerjiye sahip olmuşlardır.

Moleküllerin hareketleri birbirlerine çarpıp masanın kenarlarına vuran bilardo toplarının hareketini andırır. Molekül çok sayıda atomdan oluştuğundan ilk hareketlere yenileri eklenir. Atomlar titreşmeye başlarlar ve molekül kendi çevresin dedöner. Böylece gaz halinde bulunan karmaşık bir molekülün hareketi bir topacın hareketine benzer.

Isının gizlenebildiği hareketler, molekül ne kadar karmaşık ve serbestse o kadar çeşitli olur. Bu hareketler içinde ancak öteleme hareketi kolayca kanıtlanabilir. Bu hareketi kanıtlamak için termometre yeterlidir. Çünkü sıcaklık, moleküllerin öteleme hareketlerinin canlılığının bir ölçüsüdür.

işin incelenmesi gereken bir yönü de şudur: Termik(ısıl) mik-rokozmozda yaşayanlar kendilerine verilen ısıyı eşit biçimde paylaşacak kadar disiplinli midirler, yoksa moleküller birbirlerinden enerji mi çalarlar? Hemen belirtmek gerekir ki, bu gö-rünüm altında mikroskopik dün-ya, bir uygar insanlar topluluğundan çok, bir kemik için birbirleriyle kapışan köpek sürülerine benzer. Moleküller arası ısı alışverişini sağlayan karşılıklı çarpışmalar öylesine sık olur ki, moleküllerin her biri bir saniyede birkaç kez yeniden oluşur.

Fakat termometrenin düzgün bir sıcaklık gösterdiği durumlar-da da ısı yönünden zengin ve yoksul olan molekül toplulukları vardır. Sıcaklık azaldıkça her bir molekülün sahip olduğu enerjiler arasındaki fark da azalır. Termometre sıfırın altında 273 santigrad dereceyi gösterdiğinde, hemen tüm moleküller aynı durumdadırlar. Derin bir uykuya dalmışcasına hareketsiz ve donmuş haldedirler. Isının sıfır olduğu bu haldeki sıcaklığa "mutlak sıfır" denir. Isı nasıl üretilir? Kimyasal yolla ısı üretiminde (örneğin yanma hali) bazı bileşiklerin molekülleri birbirlerinden ayrılarak değişik biçimlerde yeniden düzenlenirler. Bu yüzden kül ve duman molekülleri yakıcı ve yanıcı madde moleküllerinden farklıdırlar.

Bir molekülün parçalanabilmesi için, ona belirli miktarda enerji verilmesi gerekir. Oysa iki ya da daha fazla atom grubu birbirleriyle birleştiklerinde dışarıya enerji verirler. Yanma olaylarında, başlangıçtaki moleküllerin birbirlerinden ayrılması için gerekli enerji, ayrılan molekül parçalarının yeniden düzenlenmleriyle açığa çıkan enerjiyle karşılanır. Kuşkusuz, olayın başlayabilmesi için en az bir noktada, reaksiyonu başla-tıcı enerjiyi vererek, moleküllerin ayrılma koşullarını gerçekleştirmek gerekir.

Bir kibriti yakmak için gerekli enerji kibrit çöpünün kutudaki yüzeye sürtülmesiyle sağlanır. Patlamalı motorlardaki benzin hava karışımını ateşlemek için, bujinin verdiği kıvılcımdan yararlanılır. Patlayıcı bir maddeyi patlatmak için basit bir darbe yeterlidir. Yanmada açığa çıkan net enerjinin bir kısmı, reaksiyon ürünlerinin termik hareketlerine harcanır; bir kısmı da moleküllerin atomları arasında elektronların yeniden düzenlenmeleri sırasında dışarı salman görünür ve kızıl ötesi ışınım halindedir.