Fizikte Sıcaklık Nedir? Sıcaklık Kavramı, Molekül Kaynaşması ve Sonuçları

0
Advertisement

Fizyolojik bir kavram olarak sıcaklık, Fizikte sıcaklık nedir? Molekül kaynaşmasının sonuçları, sıcaklık nasıl oluşur, hakkında bilgi.

ısınan su

Kaynak: pixabay.com

Fizikte Sıcaklık Nedir?

Sıcaklık; Bir araçla ya da bir aygıtla ölçülebilen ısı derecesidir.

FİZYOLOJİK BİR KAVRAM OLARAK SICAKLIK

Sıcaklık kavramı, bir cismi sıcak ya da soğuk bulmamıza yol açan duyumdan kaynaklanır. Dokunarak, bir cismin ısındığı izlenimine kapıldığımızda, sıcaklığının arttığını söyleriz. Bununla birlikte, ısı miktarı kavramına yol açan bu sıcak ve soğuk duyumu, her ne kadar bize yabancı değilse de, sıcaklık kavramı uzun süre fizikçiler için bir sorun olmuştur: Gerçekten de, sıcaklık olaylarını kesin biçimde açıklayabilen bir büyüklüğü tanımlamak güçtür. Fiziğin yaklaşık bütün alanlarına giren büyüklük olan sıcaklık, son derece önemlidir, bilimsel ve teknik ilerlemeler, sıcaklık ölçümü ve termodinamiğin gelişmesine sıkı sıkıya bağlıdır.

FİZİK BİLİMİNDE SICAKLIK

Bir cismin sıcaklığını kesin olarak tanımlamak için, sıcaklık değişimlerine eşlik eden ölçülebilir fiziksel olaylardan yararlanma yolu seçilmiştir. Bu olaylar bir cismin genleşmesi, basınç, hacim, yoğunluk ya da elektriksel direnç değişimleridir. Sıcaklığı bir sayıyla belirtmek için, sıcaklıkla ölçülen büyüklük arasında bir bağıntı kurmak gerekir. Bu da sıcaklık ölçümünün temelini oluşturur. Sıcaklık kavramı için bir açıklama ve bu kavrama bağlı olaylara, maddenin atom yapısı göz önünde tutularak bir yorum getirilebilir. Bir cismin sıcaklığı, bunu oluşturan atomların ya da moleküllerin kaynaşma (çalkantı, kıpırdanma) halini niteleyen büyüklüktür.

Sözgelimi, cisimleri ısıtarak enerji sağlandığında moleküller, kendilerinden istenen bağlarla ters düşmeyen bir kaynaşma haline girerler. Sağlanan enerji miktarı ne kadar büyük olursa, kaynaşma da o kadar fazla olur ve titreşimlerin genliği de aynı oranda artar. Bunun sonucu olarak, bir akışkan içinde, birim zamandaki sayısı hareketlerin genliğiyle artan çarpışmalar oluşur. Akışkanın ısınmasına ve dolayısıyla sıcaklığının artmasına neden olan da, bu çarpışmalar ve alınan enerjinin bir bölümünün ısı halinde dağılmasıdır. Bir metalde de serbest elektronların hızları, alınan enerjiyle artar.

Hız artarken, metal ağının atomlarıyla birlikte çalkantı artar; dolayısıyla metalde bir ısınma ve sıcaklığında da bir değişiklik olur. Buna bağlı olarak, bir cisim soğutulduğunda bundan enerji alınır ve atomlarının ya da moleküllerinin titreşim genliği azalır: Bir maddenin soğutulması sürdürüldüğünde, molekül kaynaşmasının sona ereceği özel bir duruma erişileceği sanılır.Bir sıcaklık ölçeğinin (Kelvin ölçeği) kökeninde bu durum vardır. Söz konusu durum mutlak sıfıra denktir ve böyle adlandırılmasının nedeni, uygulamada, erişilmeyen bir sınır durumuna denk düşmesidir. Bu nedenle, bir cismin sıcaklığı, her zaman için mutlak sıfırın üstündedir.

Advertisement
kaynama

Kaynak: pixabay.com

MOLEKÜL KAYNAŞMASININ SONUÇLARI

Molekül kaynaşması kuramı, ısının maddesel ortamda yayılmasının açıklanmasını sağlar. Bir metal bir noktasından ısıtılırsa, hareketleri önceden düzensiz olan serbest elektronlar, kendilerini enerjilerinin bir bölümünü yitirdikleri daha soğuk bölgelere yönelten toplu bir hareket kazanırlar. Aynı biçimde ısıtılmış bir akışkandaki moleküller de toplu bir hareket kazanırlar ve daha soğuk bölgelere yayılırlar.

Karşı karşıya gelen iki gazın sıcaklıklarının eşitlenmesi ve ısının metalde bir noktadan öbürüne yayılması da bu biçimde açıklanır. Bir maddenin atomlarının ya da moleküllerinin enerji düzeyleri artırıldığında çalkantılı halleri öyle bir noktaya gelir ki, yapılarını ayakta tutan bağlar kopar. Bozulan yapı bu kez gerek geometri açısından, gerek ortaya çıkan yeni bağların öz niteliği açısından değişik biçimde yeniden kurulur. Bu bir hal değişimine ya da maddenin bir alotrop haline denk düşer.

Bir bağın kurulması için gereken enerji her zaman için aynı olduğundan, bir hal değişimine denk düşen sıcaklık, sıcaklık ölçmede bir koordinat sistemi oluşturabilecek fiziksel bir sabittir. Kimyasal tepkimelerin ancak belli bir sıcaklıktan sonra oluşmasının nedeni de budur. Daha genel olarak bir cisme, sarsılma, çarpışma, titreşim, sürtünme yoluyla kazandırılan her türlü enerjinin, bu cisimde oluşan bir sıcaklık değişimine eşlik etmesi açıklanabilir. Sözgelimi elektronlara, metal bir iletkenin iki noktası arasında bir potansiyel farkı uygulanarak enerji verilmesi, yüklerin dolanmasına neden olur; bu da elektrik akımıdır; söz konusu akımın geçişine, iletkende bir sıcaklık artışı eşlik eder: Bu da joule etkisi olarak adlandırılır.


Leave A Reply