2 -Termik özellikler:
Malzemenin termik özellikleri denilince akla gelen ilk şey ısı ve sıcaklık özellikleri olmalıdır.Isı ve sıcaklık kavramları arasındaki fark;Isı bir ısıl enerjidir,sıcaklık ise ısıl hareketin bir ölçüsüdür.
Sıcaklık genellikle Santigrad ( º C ) ile ölçülür. Sıcaklığın ölçüldüğü başka bir derece ise Fahrenyaht’tır ( º F ) Sıcaklık ile Fahrenyaht arasındaki bağıntı:
( º F ) = 1,8 ( º C ) + 32 º
( º F ) – 32 º
(º C ) = ———————— ‘dır.
1,8
Bir maddenin katı, sıvı, gaz halini değiştirmeden sıcaklığının yükselmesi halinde aldığı ısı veya sıcaklığının düşmesi halinde verdiği ısıya “görünür ısı(ısınma ısısı)” adı verilir.Böyle durumlarda bir ısı alınışı veya verilişi maddenin sıcaklık değişmesinden rahatlıkla anlaşılmaktadır.
Eğer madde kristal yapı değişikliğine uğrarsa,bu esnada maddenin verdiği ve aldığı ısıya “gizli ısı” denir.Erime,buharlaşma,transisyon (transformasyon) ısıları birer gizli ısıdır.
Erime Nedir
Erime, bir maddenin ısı alarak sıvı hale geçmesine denir. Fiziksel olan bu olayın meydana geldiği sıcaklığa erime sıcaklığı denir. Erime, donmanın tersi olarak da ifade edilebilir. Erime sıcaklığı katı maddelerde ayırt edici bir özelliktir. Erime sıcaklığı maddeden maddeye değişmektedir. Basınca ve saflığa bağlı olarak değişir. Saf maddelerin erime ve donma sıcaklıkları eşittir. Saf maddelerde erime olayı gercekleşirken sıcaklık sabittir, aynı zamanda ısı artışı devam etmektedir ve bu ısı artışı katı madde tamamen eriyene kadar devam eder. Sonrasında tamamen eriyen maddenin ısı ve sıcaklık artışı bir sonraki hal değişimine kadar sürekli artar.
Erime Noktası
Erime noktası, kristal ve saf olan bir madde ise, belirli bir sıcaklıkta katı halden tamamen sıvı hale geçer. Bu sıcaklığa o maddenin erime noktası denir. Bütün kristal yapıya sahip saf maddelerin erime noktasında, yani katı halden sıvı hale geçene kadar, sıcaklığı sabit kalır. Ancak tamamen sıvı hale geçtikten sonra sıcaklığı yükselir. Saf kristal cisimlerin erime noktası ile donma noktası arasında sıcaklık farkı yoktur. Mesela saf su, 0 °C de donar. Fakat saf olmayan maddelerin, yani karışımların donma ve erime noktaları farklıdır.
Erime ısısı cisme ve sıcaklığa bağlıdır. Mesela buzun 0 °C’deki erime ısısı, 79,8 cal/g’dır. Bir gram sıvı donduğu zaman erime ısısı kadar ısıyı çevreye verir.
Bazı hallerde erimiş madde, donma noktasına kadar soğuduğu halde donmaz. İşte bu duruma aşırı soğuma ve donmada gecikme denir. Bu haldeki sıvıya kendi cinsinden küçük bir katı billur atılırsa sıvı maddenin birden bire donduğu görülür. Buna aşı billuru (kristali) denir.
Erime ve donma noktası üzerine basıncın etkisi vardır. Normal erime noktasından söz edilirken, basınç bir atmosfer kabul edilir. Erime noktası, saf maddeler için karakteristik fiziksel bir sabittir.
Erime Isısı
Erime sıcaklığına ulaşmış 1 gram saf katı maddenin tamamen erimesi için gerekli ısı miktarına erime ısısı denir. Hal değiştiren bir maddenin aldığı ısı enerjisi, maddenin tanecikleri arasındaki mesafeyi artırarak moleküller arasındaki çekim kuvvetinin azalmasını sağlar. Her maddenin tanecikleri arasındaki çekim kuvveti aynı değildir. Bu nedenle çekim kuvvetinin zayıflatılması için maddelere verilmesi gereken ısı miktarları da aynı olmayacaktır. Yani her maddenin erime ısısı birbirinden farklıdır. Bu nedenle erime ısısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
* Erime ısısı Le ile gösterilir. Birimi J/g’dır.
* Erime ısısı sadece erime sıcaklığındaki maddeler için söz konusudur.
Buharlaşma ısısı, birim miktardaki bir sıvının gaz haline dönüşmesi için gereken enerjidir. Sıvının kaynama sıcaklığında ölçülür ve genellikle joule/gram veya kJ/mol birimleri cinsinden ifade edilir.
Sıcaklıkla DH’ın değişimi, bir sıvı, bir katının buharı ile dengede olması durumuna da uygulanabilir. Bu durum için DH buharlaşma ısısı olarak adlandırılır. Buharlaşma ısısı artan sıcaklık ile azalır. Kritik noktada sıfır değerine ulaşır. Bu sıcaklıkta sıvı ve buhar birbirine benzer.
Buharlaşma ısısı
DHbuharlaşma = Hbuhar – Hsıvı-katı
biçiminde ifade edilebilir.
Transisyon Isısı
Sıcaklığın değişmesi ile birçok maddenin kristal yapısında bazı değişiklikler meydana gelir. böyle bir değişikliğin meydana geldiği sıcaklığa “transformasyon noktası” veya “transisyon noktası” denir. Kristal yapıların bu şekilde değişimi ya bir gizli ısı alınması ya da ısı yayınması yoluyla olur. bundan dolayı 1 atom-gram veya 1 mol-gram maddenin transformasyonu (dönüşümü) esnasında aldığı veya verdiği ısıya transisyon (dönüşüm) ısısı denir. Bu değerler çoğu madde için deneysel ortamlarda tespit edilmiştir.
Örneğin Fe ve Ni için Cal/atom-gram cinsinden transisyon ısıları şöyle verilmiştir.
Katı içinde ısının hareketi genel olarak ısı iletkenliği ile olur.Isı iletkenliği katsayısı da sıcaklık derecesine göre değişen bir özelliktir. Isı iletkenliği oda sıcaklığı üstünde yükselmesiyle küçülür. Sıcaklık derecesi değişmesi sonucu oluşan ergime ve diğer atom düzenine geçisin meydana getirdiği atom düzenine geçişin meydana getirdiği atom düzeni değişikliği, ısı iletkenliği değerlerinde süreksizlik yapar.
Isı iletkenliği kararsız durumda sıcaklık değişikliği yapar ve böylece ısıl değişme oranını azaltır.Bu durumda “ısıl diffüzivite” önemlidir.
Isı İletkenlik Katsayısı (kal.cm) / ( ºC.san.cm²)
Isıl diffüzivite = ————————————– =—————————————-
(Isı kapasitesi) . (Özgül Ağırlık) ( kal/ gm. ºC ) (gm.cm² )
h = cm² / san
