V
Fizyoterapi ve Rehabilitasyon (Tr)
Isı, Işık ve Hidroterapi
5. Hafta
Öğr. Gör. Mustafa Oğuz KETHÜDAOĞLU [email protected]
0 (212) 422 70 00 / 517
Perşembe 14.50 3 Kredi / 6 AKTS
Perşembe 13.30-14.30
SHMYO – C Blok / 202
https://gbs.gelisim.edu.tr/haftalik-ders-konulari-17-315-11009-1
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
(TERMODİNAMİK)
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
18. Yüzyılın başlarından itibaren tekstil endüstrisinde meydana gelen hızlı gelişmelerin sonucu olarak artan güç ihtiyacı ve bu ihtiyacın insan ve hayvanlar tarafından karşılanamaması, buhar makinelerinin ortaya çıkmasına yol açmıştır.
İngiltere’de 1697 yılında Thomas Savery ve 1712 yılında Thomas Newcomen tarafından yapılan başarılı ilk buhar makineleri, sonraki yıllarda James Watt’ın bu makineleri geliştirmesi ve buharın o güne kadar bilinmeyen özellikleri üzerine yaptığı araştırmalari bu alandaki çok önemli adımlar olmuştur.
Diğer birçok araştırmacının da bu alana yönelmesiyle termodinamik bilimi ortaya çıkmıştır.
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Termodinamik terimi ilk kez İngiliz bilim insanı Lord Kelvin tarafından 1849 yılında kullanılmıştır. Termodinamik kelimesi Latince therme (ısı) ve dynamis (güç) sözcüklerinden türetilmiştir.
Termodinamik, fiziğin enerji ve enerjinin şekil değiştirmesi ile uğraşan kolu olarak tanımlanabilir. Hatta termodinamik günümüzde «enerji ve entropi bilimi» olarak da tanımlanmaktadır.
Termodinamik, enerji ve bazı enerji çeşitlerinin birbirleriyle olan ilişkilerini inceleyen bir bilim dalıdır. Isının dinamik özelliklerini inceler ve ısının olduğu her yerdedir.
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Termodinamik Yasaları
1. Yasa: Herhangi bir sistemdeki toplam iç enerji, sisteme eklenen ya da çıkan ısı ve iş ile alakalıdır. Yani hiçbir enerji yoktan var edilemez ya da vardan yok edilemez.
2. Yasa: Sıcaklık farkı olan 2 cisim arasında soğuk olandan sıcak olana kendiliğinden ısı transferi gerçekleşmez. Burada ısı transferi olabilmesi için mutlaka bir işe ihtiyaç vardır.
3. Yasa: Eğer mutlak sıfır noktası olan 0 Kelvin dereceye (-273 Santigrat derece) inilirse, bu sıcaklığa inebilen tüm parçacıkların entropileri eşit olur.
0. Yasa: Herhangi bir x, y, z parçacıklarından x ile y termal dengedeyken; y ile z de termal dengedeyse x ile z termal dengede olacaktır.
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Enerjinin Korunumu
1) Potansiyel Enerji: Herhangi bir kütlenin, bulunduğu konum itibari ile sahip olduğu enerjiye denir. Burada enerjinin kaynağı, yer çekiminin kütle üzerindeki etkisidir.
2) Kinetik Enerji: Bir kütlenin hareket enerjisine denir. Yani hareket halindeki bir kütle kinetik enerjiye sahiptir.
3) İç Enerji: Bir sistemin moleküler yapısı ve moleküler hareketliliği ile ilgili enerjilerin tümüne iç enerji denir. Bütün maddeler kimyasal ve moleküler biçiminde iç enerji içermektedir.
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Enerjinin Korunumu
4) Entalpi, İç Enerji ve Özgül Isılar: Bu kavramlar kalografik durum özellikleridir. Bir sistemin iç enerjisiyle, basınç ile hacmin çarpımının toplamına «entalpi» denir. Yani, sabit basınçta sisteme verilen ısı, sistemin entalpi değişimine eşittir.
5) Entropi: Sistemdeki düzensizliğin bir ölçüsü olarak tanımlanır. Sistemde düzensizlik arttıkça entropi de artar. Örnek vermek gerekirse, bir gaz ısıtıldığında moleküllerin hareketleri hızlandığından ve düzensizliği arttığından etropisi de artar. Eğer bir sistem tamamen düzenli ise, entropisi 0 (sıfır) olabilir. Enerjinin aksine entropi, korunan bir özellik değildir. Evrenin enerjisi sabit kaldığı halde, evrendeki entropi sürekli artmaktadır.
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Enerjinin Korunumu
6) Termodinamiğin 1. Yasasının Anlamı ve Önemi: Termodinamiğin 1. yasası, enerjinin korunumu ve dönüşümü yasasını ifade etmektedir. Enerjinin korunumu ve dönüşümü yasasına göre enerji vardan yok, yoktan var edilemez; ancak fiziksel ve kimyasal işlemlerle bir enerji çeşidinden başka bir enerji çeşidine dönüştürülebilir.
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Enerjinin Korunumu
7) Termodinamiğin 2. Yasasının Anlamı ve Önemi: Termodinamiğin 2. yasası, işlemlerin belirli bir yönde gerçekleşebileceğini, ters yönde olamayacağını ifade eder.
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Enerjinin Korunumu
8) Termodinamiğin 3. Yasasının Anlamı ve Önemi: Bu yasa mutlak sıfır (0 K, -273 C) sıcaklığındaki maddelerin entropisi ile ilgilidir. «Mükemmel bir kristalin, mutlak sıfır sıcaklığındaki entropisi sıfırdır.»
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Enerjinin Korunumu
9) Termodinamiğin 0. Yasasının Anlamı ve Önemi
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Isı ve Sıcaklık
• Isı bir enerji şeklidir. Bir maddedeki bütün moleküllerin sahip olduğu kinetik enerjilerin toplamının bir ölçüsüdür. Cismin kütlesine bağlıdır. Sıcaklık ise cismin kütlesine değil, moleküllerin hareket hızına bağlıdır. Isı bir enerji biçimi, sıcaklık ise bir cisimde bulunan ısı enerjisi miktarının ölçüsüdür.
• Sıcaklık, maddelerin fiziksel hallerinden yararlanılarak yapılmış termometre adı verilen araçlarla ölçülür. Termometreler genelde suyun donma ve kaynama noktasına göre ölçeklendirilir. Bu ölçekler Celcius (C), Fahrenheit (F), Reomur (R) ve Kelvin (K)’ dir.
• Bir maddenin alabileceği en küçük sıcaklık değerine mutlak sıfır denir. Mutlak sıfır -273 C veya 0 K’dir. Bu sıcaklığın altında bir sıcaklık yoktur.
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Termometreler
Metal Sıvılı
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Termometreler
Dijital
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Termometrelerin Derecelendirilmesi
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Hal Değişimi
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Isı Kaynakları
Doğal Kaynak
Yapay Kaynaklar
• Katı yakıtlardan odun, kömür;
• Akaryakıtlardan benzin, mazot, gazyağı;
• Gaz yakıtlardan havagazı, doğalgaz
Oksijen ile birleşerek yanarlar ve birer ısı kaynağı haline gelirler, etraflarına ısı yayarlar.
Ayrıca elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştüren aletler de çevrelerine ısı yayarlar.
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Isı Transferi
Termodinamiğin 2. yasasına göre iki ortam arasında sıcaklık farkı varsa ısı, yüksek sıcaklıktaki ortamdan düşük sıcaklıktaki ortama geçer.
Isının geçişi ortam sıcaklıklarındaki farka bağlı olduğu kadar, ortam ve yüzeylerinin özelliklerine de bağlıdır. Bu sebeple ısı transferi sistemi birbirinden farklı 3 başlık altında incelenmelidir;
İletim (Kondüksiyon)
Taşınım (Konveksiyon)
Işınım (Radyasyon)
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
İletim (Kondüksiyon)
Bir cismin farklı sıcaklıktaki bölgeleri arasında birbirleriyle temas halindeki parçacıklardan yüksek enerjili olandan düşük enerjili olana doğru geçen enerji, iletimle ısı geçişi olarak ifade edilir.
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Taşınım (Konveksiyon)
Konveksiyon, sıcaklıkları farklı hareketli bir ortam ile bu ortamı çevreleyen yüzey arasında gerçekleşir. Sıvı ve gazlarda ısının madde tanecikleri ile taşınmasıdır.
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Işınım (Radyasyon)
Isı ışınımında enerji, fiziksel bir ortam olmaksızın elektromanyetik dalgalar yardımıyla yayılarak geçer. Tüm cisimler (katı, sıvı, gaz) yüksek sıcaklıklarda elektromanyetik dalgalar şeklinde enerjiyi hem yayarlar hem de yutarlar. Yüzeye gelen ışınımın bir kısmı geri yansır, bir kısmı cisim tarafından soğurulur ve geri kalan kısmı ise yüzeyden geçerek devam eder.
‘d
ISININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
IŞIĞIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
IŞIĞIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Elektromanyetik spektrum, farklı ışın türlerinin dalga boyları veya frekans değerlerinin rölatif pozisyonlarını ifade eden kavramdır. Herhangi bir cismin elektromanyetik spektrumu, o cisim tarafından çevresine yayılan karakteristik net elektromanyetik radyasyonu ifade eder.
IŞIĞIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Işığın Kırılması
Işınlar homojen olmayan farklı bir ortama girdiğinde yayılmakta olan dalganın yüzeyinin şekli ve yönünün değişmesi anlamına gelmektedir.
IŞIĞIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Işığın Yansıması
Işınlar düzgün veya dağınık olarak yansıyabilir. Yansıma açısı ile geliş açısı eşit ise düzgün yansıma, eşit değilse dağınık yansıma denir.
Radyasyonun frekansı, geliş açısı ve iki ortam arasındaki yoğunluk farkı yansıma açısını etkiler.
IŞIĞIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Aydınlatma Kanunları
1) Ters Kare Kanunu: Işınların şiddeti, ışık kaynağından uzaklığının karesi ile ters orantılıdır.
Işık, kaynağından uzaklaştıkça radyasyon geniş alanlara yayılır. Bu nedenle birim alana düşen enerji şiddeti azalır.
IŞIĞIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Aydınlatma Kanunları
2) Cosinüs Kanunu: Eğer ışınlar 90 derecelik açı ile gelirse ışıma olayının gerçekleştiği alan küçük olacağı için birim alandaki enerji miktarı yüksek olur. Bu nedenle ışınların absorbsiyonu hedef dokuya dik açıyla ulaştıklarında maksimumdur. Işınlar farklı açılarla yüzeye temas ettiklerinde ise ışıma alanı genişleyeceği için birim alandaki enerji miktarı azalır.
IŞIĞIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
Işık, ışıklı nesnelerden çıkan ince parçacıklardan oluşan bir akıştır.
Işık parçacıkları tamamen olağan mekanik ilkelere bağlıdır.
Işık, boşlukta doğrusal çizgiler halinde yayılır.
Işık parçacıkları, katı cisimlerle karşılaştıklarında bükülmeye uğrarlar.
Güneş ışığı yani beyaz ışık, tüm renklerin bileşimidir.
