FESKÖK 7. SINIF ÖĞRENCİ DEFTERİ ELEKTRİK ÜRETİMİ İÇİN NÜKLEER SANTRALLER KURULMALI MI? Bu öğrenci defteri 115K492 nolu 1001 projesi olan FESKÖK kapsamında TÜBİTAK tan sağlanan destek ile proje ekibi tarafından geliştirilmiştir. 1
YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK Elektrik bir enerji çeşidi olup yaşamımız için vazgeçilmezdir. Telefonlarımızdan çamaşır makinelerine, bilgisayarlarımızdan mutfak robotlarımıza kadar birçok araç elektrik ile çalışmaktadır. Elektrik, santrallerde üretilmektedir. Bugün için hidrotermik, hidroelektrik, jeotermik, rüzgâr, nükleer, biokütle ve güneş olmak üzere yedi farklı santral tipinde elektrik üretilmektedir. Güneş santralleri dışında diğer santral tiplerinde ana amaç jeneratör denen araçlarda iki mıknatıs arasındaki bir metal parçasının dönmesini sağlamaktır. Bu dönme hareketi ile mıknatıslı (manyetik) alanda elektrik üretilmektedir. Hidrotermik santrallerde, barajlardaki su özel havuzlara alınıp kömür veya doğal gazın yanması ile ısıtılır. Bu şekilde elde edilen buhar, türbinlere gönderilerek jeneratörlerde dönme hareketi sağlanır. Hidroelektrik santrallerde (HES), barajlarda biriktirilen su belirli bir mesafeden aşağı doğru akıtılarak zeminde yer alan türbinlerin suyun hareketi ile dönmesi sağlanır. Jeotermik santrallerde, yerin iç katmanlarından gelen sıcak suyun yeryüzünde buharlaşması ile buhar türbinlerinin dönmesi sağlanır. Rüzgar santrallerinde, rüzgar türbinleri kanatlarına rüzgarın değmesi ile doğrudan bir dönme hareketi yapar ve bu dönme ile jeneratörde elektrik üretimi başlar. Nükleer santrallerde, reaktörlerde bulunan uranyum ve toryum gibi elementlerin parçalanması ile çıkan yüksek enerji reaktör çevresindeki suyun ısıtılmasında kullanılır. Isıtılan su buharlaşarak buhar türbinlerinin dönmesini sağlar. Biokütle santrallerinde ise mısır ve buğday gibi tahıllar, otlar ve deniz bitkileri ile bitkisel ve hayvansal atıklar yakılarak elde edilen buhar ile buhar türbinlerinin dönmesi sağlanır. Güneş santrallerinde ise dönme hareketi yerine doğrudan bir elektron akışı oluşur. Güneş panellerinde bulunan ve silikon denen maddelerin atomlarında bulunan serbest elektronlar güneş ışığındaki enerjiyi emerek harekete geçerler ve bu hareket sayesinde elektrik üretilir. 2
Santrallerde üretilen elektriğin gerilimi düşüktür. Bu şekilde santrallerden evlere kadar uzun mesafelerde taşınamaz. Taşıma sırasında ciddi bir ısı kaybı yaşanır ve taşıma için çok kalın kablolara ihtiyaç duyulur. Dolayısıyla Yükseltici Transformatör (Trafo) denen yerlerde santral çıkışında gerilim arttırılır. Şehir merkezlerine yaklaştıkça Azaltıcı Transförmatörlerde (Trafo) gerilim düşürülür ve evlerde kullanılabilir bir hale getirilir (220 volt). Bu şekilde santrallerden evlerimize kadar elektrik iletimini sağlayan dağıtım kabloları ile trafolara şehir şebekesi denir. Evlere kadar gelen elektrik belirli merkezlerde bulunan trafolar ile farklı mahallelere dağıtılır. Bu dağıtım sırasında mahalle içindeki evler ve farklı mahalleler birbirlerine paralel bağlanır. Bu şekilde bir mahalleye elektrik sağlayan hatta bir problem olduğunda bu mahalleye paralel bağlanan bir mahalledeki evlerde elektrik kesintisi olmaz. 3
Elektrik hatları ile eve gelen elektrik önce sigorta kutusu içerisinden geçirilir ve sonrasında evdeki odalara dağıtılır. Sigorta trafodan gelen kablo ile ev içindeki elektrik devresi arasına seri bağlanır. Evdeki günlük kullanımın aşırı arttığı durumlarda sigorta içerisinde bulunan (ve erime sıcaklığı düşük olan) teller ısınarak kopar ve eve verilen elektrik kesilir. Günümüzde kullanılan otomatik sigortalarda ise tellerin ısınarak kopması yerine elektriğin ürettiği manyetik etki kullanılır. Elektrik, ev içerisindeki farklı odalara, paralel bağlar ile bağlanmış bakır kablolar ile dağıtılır. Ayrıca farklı odalardaki anahtarlar ile devredeki elektrik kontrol altına alınır (anahtar açılarak veya kapatılarak). Farklı odalardaki ampuller (veya florasan lambalar) birbirilerine özellikle paralel bağlanır ki hepsi eşit parlaklıkta (güçte) yansınlar. Benzer şekilde evdeki çoklu (üçlü-beşli) prizleri düşündüğümüzde aynı prize bağlanan birden fazla elektronik eşya birbirlerine paralel bağlandıkları için her bir alete giden elektriğin gerilimi aynı olur. 4
Evimize gelen elektriği ampullerin yanmasında (ışık ve ısı üretmede), elektrikli sobanın ısınmasında (ışık ve ısı üretmede) ve mutfak robotunun çalışmasında (hareket üretmede) gibi birçok faaliyette kullanırız. Ampul ve elektrikli soba örneklerinde ışık ve ısı üretmede direnç denen yapılardan yararlanılır. Örneğin ampulde yer alan Tungsten teli ampul üzerinden geçen akıma karşı direnç yaratarak akımı yaratan elektronların enerjisinin (elektriğin) ısı veya ışık enerjilerine dönüşerek dışarı aktarılmasına neden olur. Mutfak robotu örneğinde ise elektrikten hareket enerjisi elde etmek için elektrik motoru kullanılır. Elektriği hareket enerjisine çeviren elektrik motoru, hareket enerjisini elektrik enerjisine çeviren jeneratörün çalışma prensibinin tersi yönde çalıştığı söylenebilir. Bu motorda içerisinden elektrik geçen bir metalde manyetik bir alan oluşur ve bu metal iki mıknatıs arasına bırakıldığında mıknatısların yarattığı manyetik alan ile etkileşir ve metal dönmeye başlar. Bu kolun dönmesi ile elektrik enerjisi hareket enerjisine dönüşür. Dönme hareketi ile mutfak robotunda yer alan parçalar çarklar ve su basıncı gibi başka yardımcı elemanlar ile hareket ettirilir. (Yukarıdaki bilgiler bir internet sitesinden alınmıştır). SORU 1. Yukarıda verilen bilgilerden aşağıdaki sonuçlardan hangileri çıkarılabilir? 1.Hidrotermik santrallerde kömür ve doğalgazın yakılması ile elde edilen ısı enerjisi önce hareket enerjisine sonrasında ise elektrik enerjisine çevrilir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 2. Isı, hareket, ışık ve elektrik enerjileri birbirlerine dönüştürülebilir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 3. Hidrotermik santraller ve hidroelektrik santrallerde elektrik üretim mekanizması aynıdır. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 4. Güneş santrallerinde hareket enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü jeneratörler kullanılmaz. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 5
5. Santrallerde üretilen elektriğin gerilimi, evlerde kullandığımız elektriğin geriliminden daha düşüktür. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 6. Bir bölgede yer alan trafolardan birinde arıza çıktığında o bölgedeki bazı mahallelerde elektrik kesintisi gözlenirken bazılarında gözlenmeyebilir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 7. Sigortalar evdeki aşırı elektrik kullanımını azaltmak ve elektrik tasarrufu yapmak için kullanılmaktadır. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 8. Aynı üçlü prize bağlanan elektronik eşyalar birbirlerine paralel bağlanmış olurlar. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 9. Mutfak robotlarında jeneratör bulunur. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ SORU 2. Hidrotermik santrallerde elektrik üretiminden, bu elektriğin bir evdeki çamaşır makinesinin çalışmasında kullanılmasına kadar geçen süreçte, I.Trafo II. Sigorta III. Jeneratör IV. Elektrik motoru V. Evlere ayrılan şebeke teli Yukarıdaki elemanlar hangi sırada görev yapar? Benim Düşüncelerim: 6
Tartışma Sonuçları SORU 3. Verilen bilgilerin bir internet sitesinden alındığı belirtiliyor. konusunda emin misiniz? Daha emin olabilmek için neler yapardınız? Bu bilgilerin doğruluğu Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları:.. 7
AMPUL NASIL YANIYOR? Yukarıda basit bir elektrik devresi verilmiştir. Bu devrede anahtar kapatıldığında ampulün yandığı gözlenmiştir. Ampulün yanması ile ilgili olarak yedi arkadaşın yorumları aşağıda verilmiştir: Ahmet: Bence pilin her iki ucundan elektronlar yola çıkar ve lamba üzerinde çarpışarak lambanın yanmasını sağlarlar. Figen: Bence pilden lambaya giden kablo lambanın yanması için yeterlidir. Lambadan sonra tekrar bir kablo ile pile geri dönmeye gerek yok. Birce: Pilin eksi ucu ile artı ucu arasında bir gerilim vardır. Eksi uçtaki elektronlar artı uca doğru harekete geçer. Elektronlar ampulden geçerken ampul, elektronların enerjisini ışık enerjisine çevirir ve yok eder. Sonrasında ise ampulden pile doğru herhangi bir elektron dönüşü olmaz. Tekin: Pilin eksi ucundan çıkan bir elektron ampul içerisinden geçerken ampulün yanmasını sağlar ve sonrasında tam bir tur atarak pilin artı ucuna gelir. Mustafa: Pilin eksi ucu ile artı ucu arasındaki gerilimden dolayı pilin artı ucundan binlerce elektron yola çıkar. Bu elektronlar ampul içinden geçerken ampulün yanmasını sağlarlar ve pilin eksi ucuna geri dönerler. Zeynep: Pilin eksi ucu ile artı ucu arasında bir gerilim oluşur. Pilin eksi ucundaki atomlarda bulunan elektron pilin artı ucu tarafından çekilirken enerjisini teldeki ilk atoma verir. Bu enerji tel boyunca atomlardaki elektronlara (elden ele) aktarılır. Pilin artı ucuna kadar akım oluşturulur. Bu akım ampul içerisinden geçerken bir miktar enerji ampulün direnç göstermesi ile ısı ve ışık olarak dışarı aktarılır. Mehtap: Pilin eksi ucu ile artı ucu arasında bir gerilim vardır. Pilin eksi ucundan çıkan binlerce elektron pilin artı ucuna doğru harekete geçer. Bu arada ampulün içinden geçen bazı elektronlar ampulde dirençle karşılaşır ve enerjilerini ışık olarak kaybeder. Ampuldeki direnci aşabilen elektronlar tekrar pilin artı ucuna dönerler. 8
Buna göre ampulün yanması ilgili yorumlar için aşağıdaki tabloyu doldurunuz. Benim düşüncelerim Ahmet in yorumu Doğru mu yoksa yanlış mı? Neden? Figen in yorumu Birce nin yorumu Tekin in yorumu Mustafa nın yorumu Zeynep in yorumu Mehtap ın yorumu 9
Tartışma Sonuçları Ahmet in yorumu Doğru mu yoksa yanlış mı? Neden? Figen in yorumu Birce nin yorumu Tekin in yorumu Mustafa nın yorumu Zeynep in yorumu Mehtap ın yorumu 10
EVDEKİ AMPULLER Mehmet ve babası evdeki ampulleri yenileri ile değiştirirken aralarında aşağıdaki diyalog geçmiştir: Mehmet: Bütün ampulleri değiştirdik ve bütün ışıkları yaktık (anahtarları kapattık). Bütün ampuller farkındaysan yandı ve eşit parlaklıkta yanıyorlar. Hâlbuki elektrik evin kapısından giriyor. Dolayısıyla evin kapısına yakın olan yerlerdeki ampullerin daha iyi yanması gerekmez mi? Mehmet in babası: Paralel bağlama diye bir şey var. Normalde odalar yan yana olsalar da her bir odaya ayrı birer kablo giriyor ve ampullere geldikten sonra ana merkeze geri dönüyorlar. Bu şekilde paralel bağlanınca hepsi eşit parlaklıkta yanıyorlar. Mehmet: Peki. Mesela bütün ışıkları yaksak (anahtarları kapatsak) ve mutfaktaki ampulü çıkarsak diğerleri yanmaya devam ederler mi? Mehmet in babası: Bak bu dediğin de paralel bağlamayı doğruluyor. Eğer odalardaki ampuller aynı kablo üzerinde birbirlerine uç uca eklenselerdi dediğin gibi ilk ampulü çıkardığında diğerleri yanmazdı. Ancak mutfaktakini çıkardığında diğerlerinin eski parlaklıklarında yanmaya devam ettiklerini göreceksin. 11
SORU 1. Mehmet in babası odalardaki ampullerin paralel bağlandığını ifade etmektedir. Sizce Mehmet, babası ile konuşmadan önce ampullerin nasıl bağlandığını düşünmüş olabilir? Cevabınızı açıklayınız. Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları: SORU 2. Odalardaki ampullerin paralel bağlanmasının diğer muhtemel bağlanma tipine göre ne gibi avantajları vardır? Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları. 12
AMPULLERİ BAĞLAYALIM 1.Gerçekler: Devre elemanları tek bir kol üzerinde uç uca bağlanarak bir araya getirilir ve boşta kalan iki uç üretece bağlanarak ortaya çıkan bağlama şekline seri bağlama denir. Böyle bir devrede elektriğin akabileceği tek bir yol vardır. Örneğin ampullerden birinin çıkış ucundan diğerinin giriş ucuna bağlanması ile seri bağlı ampuller oluşur. Bir devredeki iki elemanın birer uçları birleştirilir ve elde edilen iki uç üretecin kutuplarına bağlanırsa oluşturulan bağlama şekline paralel bağlama denir. Örneğin ampullerin birer uçları bir noktada diğer uçların da bir noktada birleştirilmesi ile paralel bağlı ampuller oluşur. 2. Malzemelerimiz Dört adet özdeş ampul (2.5 Wattlık) Bağlantı kabloları/telleri 5 V luk iki adet pil Dört adet ampul duyu Fotoğraf makinesi (Cep telefonunun fotoğraf çekme özelliği kullanılabilir) 3.Yapılacak işlemler 1. Öncelikle ampullere cam kalemi kullanarak A, B, C ve D şekline birer harf veriniz. 2. Ampul duylarından birini pilin artı ve eksi uçlarına bağlayınız ve A ampulünü duya yerleştiriniz. Bu şekilde A ampulünün yandığını göreceksiniz. Bu ampulün parlaklık derecesini kayıt altına almak için ampulle beraber tüm devrenin fotoğrafını çekiniz. Bu fotoğrafa birinci fotoğraf diyelim. 3. Daha sonra A ampulünü çıkarınız ve bir diğer ampul duyunu önceki düzenekteki ampul duyuna uç uca ekleyip boşta kalan uçları yeniden pilin artı ve eksi uçlarına bağlayınız. Bu sefer A ve B ampullerini duylarına yerleştirdiğinizde gördüğünüz görüntünün (tüm devrenin) fotoğrafını çekiniz. Bu fotoğrafa ikinci fotoğraf diyelim. İkinci fotoğraf ile önceki aşamada çektiğiniz birinci fotoğrafı kıyaslayınız. 4. Son fotoğraf çekiminden sonra sadece B ampulünü duyundan çıkarınız ve A ampulündeki değişimi gözleyiniz. 4. Tahminlerim Üçüncü işlemi yapmadan önce bu işlem ile ilgili olarak aşağıdaki tahmin tablolarını doldurunuz. Birinci Tahminim A ampulü Yanar mı? Neden? B ampulü 13
Tartışma Sonuçları A ampulü Yanar mı? Neden? B ampulü İkinci Tahminim Üçüncü işlemi yapmadan önce birinci düzenekten ikinci düzeneğe geçtiğinizde çekeceğiniz fotoğrafları düşünerek A ampulünün parlaklık derecesinde (B ampulü düzeneğe eklendikten sonra) nasıl bir değişim olmasını beklersiniz? B ampulü düzeneğe eklendikten sonra A ampulünün parlaklık derecesi Artar mı? Azalır mı? Değişmez mi? Neden? Tartışma Sonuçları B ampulü düzeneğe eklendikten sonra A ampulünün parlaklık derecesi Artar mı? Azalır mı? Değişmez mi? Neden? Üçüncü tahminim Dördüncü işlemi yapmadan (son fotoğraf çekimini yaptıktan bir süre sonra B ampulünü duydan çıkardığınızda) önce A ampulünde nasıl bir değişim olacağını bekliyorsunuz? Yanar mı? Neden? B ampulü çıkarıldıktan sonra A ampulü 14
Tartışma Sonuçları Yanar mı? Neden? B ampulü çıkarıldıktan sonra A ampulü 5. Gözlemlerim Üç ve dört numaralarda verilen işlemlere göre gözlemlerinizi yapınız. Aşağıdaki tabloda gözlem sonucunda elde ettiğiniz verileri tik işareti ( ) koyarak yazınız. Ampul Yandı Yanmadı A ampulü B ampulü B ampulü düzeneğe eklendikten sonra A ampulünün parlaklık derecesi Arttı Azaldı Değişmedi Yandı Yanmadı B ampulü çıkarıldıktan sonra A ampulü 6. Sonuçlarım Yukarıdaki tablodaki verileri düşünerek elde ettiğiniz sonuçları devre elemanlarının seri veya paralel bağlanması durumları ile ilişkilendirerek yorumlayınız. Benim Düşüncelerim: 15
Tartışma Sonuçları 7. Yapılacak işlemler 1. İkinci deney düzeneğimiz için duylarından birini pilin artı ve eksi uçlarına bağlayınız ve C ampulünü duya yerleştiriniz. Bu şekilde C ampulünün yandığını göreceksiniz. Bu ampulün parlaklık derecesini kayıt altına almak için ampulle beraber tüm devrenin fotoğrafını çekiniz. Bu fotoğrafa üçüncü fotoğraf diyelim. 2. Daha sonra C ampulünü çıkarınız ve bir diğer ampul duyunu ayrı olarak bağlantı kabloları ile pilin artı ve eksi uçlarına paralel bir şekilde bağlayınız. C ve D ampullerini düzeneğe eklediğiniz duylara yerleştirdiğinizde gördüğünüz görüntünün (tüm devrenin) fotoğrafını çekiniz. Bu fotoğrafa dördüncü fotoğraf diyelim ve önceki aşamada çektiğiniz üçüncü fotoğraf ile bu (dördüncü) fotoğrafı kıyaslayınız. 3. Son fotoğraf çekiminden sonra D ampulünü duyundan çıkarınız ve C ampulündeki değişimi gözleyiniz. 8. Tahminlerim İkinci işlemi yapmadan önce bu işlem ile ilgili olarak aşağıdaki tahmin tablolarını doldurunuz. Birinci Tahminim C ampulü Yanar mı? Neden? D ampulü 16
Tartışma Sonuçları C ampulü Yanar mı? Neden? D ampulü İkinci Tahminim İkinci işlemi yapmadan önce C ampulünün parlaklık derecesinde (D ampulü düzeneğe eklendikten sonra) nasıl bir değişim olmasını beklersiniz? D ampulü düzeneğe eklendikten sonra C ampulünün parlaklık derecesi Artar mı? Azalır mı? Değişmez mi? Neden? Tartışma Sonuçları D ampulü düzeneğe eklendikten sonra C ampulünün parlaklık derecesi Artar mı? Azalır mı? Değişmez mi? Neden? Üçüncü tahminim Üçüncü işlemi yapmadan (son fotoğraf çekimini yaptıktan bir süre sonra D ampulünü duydan çıkardığınızda) önce C ampulünde nasıl bir değişim olacağını bekliyorsunuz? D ampulü çıkarıldıktan sonra C ampulü Yanar mı? Neden? 17
Tartışma Sonuçları D ampulü çıkarıldıktan sonra C ampulü Yanar mı? Neden? 9. Gözlemlerim Bir, iki ve üç numaralarda verilen işlemlere göre gözlemlerinizi yapınız. Aşağıdaki tabloda gözlem sonucunda elde ettiğiniz verileri tik işareti ( ) koyarak yazınız. Ampul Yandı Yanmadı C ampulü D ampulü D ampulü düzeneğe eklendikten sonra C ampulünün parlaklık derecesi Arttı Azaldı Değişmedi Yandı Yanmadı D ampulü çıkarıldıktan sonra C ampulü 10. Sonuçlarım Yukarıdaki tablodaki verileri düşünerek elde ettiğiniz sonuçları devre elemanlarının seri veya paralel bağlanması durumları ile ilişkilendirerek yorumlayınız. Benim Düşüncelerim: 18
Tartışma Sonuçları SORU 1. Tahminleriniz ve gözlemleriniz arasında farklılıklar var mıydı? Bu farklılıkların neden kaynaklandığını düşünüyorsunuz? Benim Düşüncelerim: 19
Tartışma Sonuçları SORU 2. Arkadaşlarınızın sonuçları ile kendi sonuçlarınız arasında farklılıklar var mıydı? Sizce bu farklılıklar neden kaynaklanmış olabilir? Tartışma Sonuçları 20
SORU 3. Aynı gözlemi yapan iki öğrencinin gözlemlerden çıkardıkları sonuçlar aşağıda verilmiştir: Nergiz: Birinci deneyde B ampulü çıkarıldığında A ampulü sönmektedir. Buna göre bir devredeki ampul sayısı azaldıkça o devredeki ampullerin parlaklığında azalma olur. Aylin: Birinci deneyde B ampulü çıkarıldığında A ampulü sönmektedir. Buna göre seri bağlı iki ampulden biri çıkarıldığında çıkarılan ampul elektrik akımını kestiği için diğer ampulün sönmesine neden olur. Buna göre aşağıdaki sonuçlardan hangilerine katılıyorsunuz? 1.İnsanlar yaratıcı ve özgür düşünceye sahip olduğu için Nergiz ve Aylin in gözlemlerinden elde ettiği sonuçlar eşit derecede doğrudur. O Katılıyorum O Fikrim Yok O Katılmıyorum 2. Daha genel açıklamalar içerdiği için Nergiz in çıkardığı sonuç Aylin in sonucuna göre daha doğrudur. O Katılıyorum O Fikrim Yok O Katılmıyorum 3. Bireylerin gözlemleri ile gözlemlerinden çıkardıkları sonuçlar düşünüldüğünde Aylin in Nergiz e göre gözlemleri ile daha uyumlu bir sonuç çıkardığı söylenebilir. O Katılıyorum O Fikrim Yok O Katılmıyorum SORU 4. Aşağıdaki devre elemanlarının sembollerini kullanarak birinci, ikinci, üçüncü ve dördüncü fotoğraflarda gördüğünüz devreleri çiziniz. 21
Birinci Fotoğraftaki Devre İkinci Fotoğraftaki Devre 22
Üçüncü Fotoğraftaki Devre Dördüncü Fotoğraftaki Devre 23
GERİLİM, AKIM VE DİRENÇ 1.Gerçekler: Basit bir elektrik devresinde bir pilin eksi ucu ile artı ucu arasında bir enerji farkı vardır. Bu enerji farkına potansiyel fark veya gerilim denir. Gerilimin birimi Volt olup V ile gösterilir. Ayrıca potansiyel fark Voltmetre ile ölçülür. Pilin tel ile birleştiği yerde pilin eksi ucundaki elektron pilin artı ucu tarafından şiddetle çekildiği için enerjisini teldeki ilk atomun elektronuna verir. Daha sonra enerjisi artan elektron, enerjisini teldeki ikinci atomun elektronuna verir. Bu şekilde elden ele elektronların enerjisi artıp azalarak en son pilin artı ucundaki atomun elektronuna enerji verilir. Ancak bu enerji aktarımı pilin iki kutbu arasındaki yük dağılımı eşitlenene (pil bitene) kadar devam eder. Bu şekilde yüklerin itme çekme kuvvetleri ile enerjilerini birbirlerine aktarmasına elektrik akımı denir. Akım i ile gösterilir. Elektrik akımının şiddeti, iletken telin birim kesitinde birim zamanda elektronların yaptığı enerji aktarımıdır. Akım şiddetinin birimi amperdir ve A ile gösterilir. Ayrıca akım şiddeti Ampermetre ile ölçülür. Basit bir devredeki tüm elemanlar elektronların enerjilerini aktarmalarına karşı bir direnç gösterirler. Bu direnç örneğin bir telde ise telin cinsine, uzunluğuna ve kalınlığına bağlıdır. George Simon Ohm tarafından yapılan çalışmada bir ampulün uçları arasından geçen gerilimin ampulden geçen akım şiddetine oranı (Gerilim/Akım = Direnç) sabittir. Bu sabit değer iletkenin elektriksel direnci olarak adlandırılır. Direncin birimi ohmdur ve sembolü ile gösterilir. 2. Malzemelerimiz: Bir adet ampul (2,5 Voltluk) Üç adet pil (1,5 Voltluk) Pil yatağı Bağlantı kabloları Ampermetre Voltmetre Ampul duyu 3.Yapılacak işlemler 1. Bir pil, bir ampul ve bağlantı kablolarından oluşan basit bir elektrik devresi kurunuz ve bu devreye ampermetreyi seri, voltmetreyi ise (ampul uçlarına) paralel bağlayınız. 2. Ampermetre ile devreden geçen akımın şiddetini ölçünüz. Voltmetre ile ampul uçları arasındaki gerilimi ölçünüz. 3. İkinci pili pil yatağına takarak gerilimi ve akım şiddetini tekrar ölçünüz. 4. Üçüncü pili pil yatağına takarak gerilimi ve akım şiddetini tekrar ölçünüz. 4. Tahminlerim İkinci, üçüncü ve dördüncü işlemleri yapmadan önce pil sayısı arttıkça devredeki akım şiddeti, gerilim miktarı ve gerilim/akım (direnç) şiddeti oranında nasıl bir değişim beklersiniz? 24
Tahminim Devreye bağlanan pil sayısı arttıkça Akım Şiddeti Gerilim Miktarı Akım Şiddeti/Gerilim Miktarı (Direnç) Tartışma Sonuçları Devreye bağlanan pil sayısı arttıkça Akım Şiddeti Gerilim Miktarı Akım Şiddeti/Gerilim Miktarı (Direnç) 5. Gözlemlerim İkinci, üçüncü ve dördüncü işlemleri yaparak ölçüm sonuçlarınızı ve gözlemlerinizi aşağıdaki tablolarda gösteriniz. Devredeki Pil Sayısı Bir pil Akım Şiddeti (Amper) Gerilim Miktarı (Volt) Gerilim/ Akım Şiddeti (Ohm) İki Pil Üç Pil Devreye bağlanan pil sayısı arttıkça Akım Şiddeti Gerilim Miktarı Akım Şiddeti/Gerilim Miktarı (Direnç) 6. Sonuçlarım Yukarıdaki tablodaki verileri düşünerek akım, gerilim ve direnç arasındaki ilişkiyi yorumlayınız. 25
Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları 26
SORU 1. Yukarıda yapılan deney ile ilgili olarak üç arkadaşın yorumları aşağıda verilmiştir: Selim: Bence böyle bir deneyin yapılmasına gerek yok. Sonuçta elektrik iletimi sırasında ampulün ısındığını ve bu ısınmanın bir tür dirençten kaynaklandığını kendimiz gözlemleyebiliyorduk. Ömer: Bence böyle bir deneyin yapılması gerekli. Sonuçta bilimin amaçlarından biri doğrudan gözle gözlemleyemeyeceğimiz olayları laboratuvar ortamında canlandırarak doğa olaylarının arkasındaki nedenleri araştırmak değil mi? Umay: Bence böyle bir deneyin yapılması gerekli. Sonuçta tahminlerimize göre ölçme araçlarıyla ölçüm yapılmış. Ayrıca sayılarla ifade edilen veriler daha güvenilirdir. Bu arkadaşlardan hangilerinin görüşlerine katılıyor, hangilerinin görüşlerine katılmıyorsunuz? Nedenleriyle beraber aşağıdaki boşluğa yazar mısınız? Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları 27
SORU 2. Yukarıdaki deneyi yapan bir öğrencinin not defterindeki bazı notların sırası karışmıştır. Aşağıda bu notlar verilmiştir: NOT 1. Pil sayısı arttıkça gerilim ve akım artmış ve bunların birbirlerine olan oranları aynı kalmıştır. NOT 2. Bir pil olan düzenekte ampermetre 1 amper iken, iki pil olan düzenekte ampermetre 2 amperi göstermiştir. Ayrıca bir pil olan düzenekte voltmetre 1.5 voltu gösterirken, iki pil olan düzenekte voltmetre 3 voltu göstermiştir. NOT 3. Basit bir devrede seri bağlanan pil sayısı arttıkça telin direnci değişmez. Bu notları anlamlı bir sıra ile yeniden sıralasınız nasıl bir sıralama yapmanız gerekirdi? Bu sıralamayı yaparken nelere dikkat ettiniz? Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları 28
SORU 3. Voltmetre paralel bağlanırken ampermetrenin seri bağlandığı gözlenmektedir. Bu durumun nedeni ile ilgili olarak düşüncelerinizi aşağıdaki boşluğa yazar mısınız? Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları 29
BİR MÜZİK SETİ YAPALIM Yukarıda fotoğrafı verilen müzik seti Kaset Çalar ve CD Çalar olmak üzere iki bölümden oluşmaktadır. Bu müzik seti 220 voltluk ev elektriğini 50 volta düşüren bir adaptör ile çalışmaktadır. Müzik setinin Kaset Çalar bölümü 40 voltluk, CD çalar bölümü ise 30 voltluk gerilim ile çalışmaktadır. Ayrıca müzik setinde her biri 10 voltluk gerilime sahip olan Dirençler kullanılmaktadır. Buna göre müzik setinin elektrik devresini çizseniz bu devrede devre elemanlarına ana gerilimi nasıl dağıtırdınız? Devreyi aşağıdaki boşluğa çizerek gösteriniz. Benim Çizimim 30
Tartışma Sonucunda Çizimim 31
ENERJİLERİN BİRBİRİNE DÖNÜŞÜMÜ (1)Doğada enerji yok olmaz ve sürekli farklı enerjiler birbirlerine dönüşür. (2) Güneş santralleri dışındaki elektrik santrallerinde hareket enerjisi elektrik enerjisine çevrilir. (3) Örneğin rüzgâr santrallerinde türbinler rüzgâr ile dönerken, içinde mıknatıs olan bir kol dönmeye başlar ve bu kolun yarattığı manyetik alan etrafındaki teller ile etkileşerek elektrik üretilir. (4) Bu mekanizmaya jeneratör denir. Bu şekilde üretilen elektrik evlerimize kadar şehir şebekesi ile taşınır. (5) Evlerimizde ise elektriği ısınmada, aydınlanmada ve hareket üretiminde kullanırız. (6) Örneğin ampullerde ve elektrik sobalarında, içerisinden akım geçen telin bir direnç oluşturması sağlanır ve bu arada elektronlar enerjilerini ısı ve ışık olarak kaybederler. (7) Mutfak robotunda ise elektrik motoru sayesinde elektrik enerjisi hareket enerjisine çevrilir. (8) Kabloya takılan mutfak robotunun içerisinde içinden akım geçen bir tel (ve tele bağlı bir kol) ile bu telin çevresinde yer alan mıknatıslar hareket üretimini sağlar. (9) Telden akım geçtiğinde manyetik alan oluşur ve bu alan mıknatısların yarattığı manyetik alanla çakışır ve telin bağlı olduğu kolun dönmesi sağlanır. (10) Görüldüğü üzere elektrik motorları jeneratörlerin çalışma prensiplerinin tersi yönde çalışırlar. 32
SORU 1.Yukarıdaki cümleleri nereden bildiğiniz ile ilgili olarak aşağıda verilen bilgi kaynaklarına göre cümleleri artı (+) koyarak eşleştiriniz. Kendi gözlemlerimde n biliyorum Okuduğum bilimsel çalışmalardan biliyorum. Okuduğum ders kitaplarında n biliyorum. Sezgilerimle biliyorum. Kelimelerin anlamını düşünerek tahmin ediyorum. Medya dan Biliyorum. Çevremdeki insanlardan öğrendiğim için biliyorum. İlk defa öğreniyor um Birinci cümleyi İkinci cümleyi Üçüncü cümleyi Dördüncü cümleyi Beşinci cümleyi Altıncı cümleyi Yedinci cümleyi Sekizinci Cümleyi Dokuzuncu cümleyi Onuncu cümleyi SORU 2. Yukarıda verilen bilgi kaynaklarını düşündüğünüzde en çok güvenilir olduğunu düşündüğünüz iki bilgi kaynağı ile en az güvenilir olduğunu düşündüğünüz iki bilgi kaynağını aşağıdaki boşluğa yazınız. Benim Düşüncelerim: 33
Tartışma Sonuçları SORU 3. Kişisel gözlemleriniz ile elde ettiğiniz bilgiler, ailenizdeki bireylerden öğrendiğiniz bilgiler, ders kitaplarından öğrendiğiniz bilgiler ve medyadan öğrendiğiniz bilgileri kesinlik açısından kıyaslayınız. Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları 34
FİLOZOF İLE ÇOCUK Çocuk: Sizce elektrikten ısı ve ışık nasıl elde ediliyor? Filozof: Bir ampule, bir tost makinasına ve bir de elektrikli sobaya baktığında ortak olarak ne görüyorsan, işte o şeyle üretiyorlar? Çocuk: Çok iyi anladığımı sanmıyorum. Bahsettiğiniz şeylerin hepsinin içinde teller var sanırım. Filozof: Yaklaştın bak çocuk. Sonuçta bu aletlerin hepsi elektrikle çalışıyor ve sen bunlara elektrik verdiğinde o tellerin içinden elektrik geçiyor. Çocuk: Orasını anladım ama ışık ve ısı nereden çıkıyor? Filozof: Bu bahsettiğin teller dümdüz mü yoksa kıvrım kıvrım mı? Çocuk: Şimdiii Ampulün içinde kıl gibi bir tel var ve o telin ortasının kıvrım kıvrım olduğunu biliyorum. Aynı şekilde tost makinasında da elektrikli sobada da kıvrım kıvrım sarılmış teller hatırlıyorum. Filozof: Meselenin tam ortasına düştün o zaman. Direnç diye bir şey biliyor musun? Çocuk: Haaa şimdi anladım! Tel kıvrımları aslında telin uzamasını ve direncinin artmasını sağlıyor. Elektrik bu dirençli yerden geçerken elektronlar enerjilerini ısı veya ışık olarak kaybediyor. Mesela bilgisayar çok çalışınca ya da buzdolabı çok çalışınca ısındı diyoruz. Anlaşılan onların içinde de böyle bir şeyler var. Filozof: İyi gidiyorsun çocuk. Çocuk: Sizi bulmuşken bir soru daha sorabilir miyim? Filozof: Devam et bakalım. Çocuk: Peki elektrik manyetik alan üretir mi? Filozof: Çalışmadığım yerden sordun. Ama beraber muhakeme edersek, sanırım bunu da çözebiliriz. Bir telden elektrik geçtiğinde ve bu tele bir pusulayı yaklaştırdığımızda ne olduğunu hiç gördün mü? Çocuk: Pusula hareketlenir mi? Filozof: İnanılmaz değil mi? Evet hareketlenir. Bir de yüksek gerilim hatlarına belli bir mesafeden fazla yaklaşmayın derler. Çocuk: Çarpar değil mi? Filozof: Çarpar ama yarattığı manyetik alanla seni kendine çekerek çarpabilir. Yani bir telden elektrik geçerse bir anda onu bunu çekmeye başlayıverir. 35
SORU 1. Yukarıdaki diyaloğu düşündüğünüzde elektriğin ısı, ışık ve manyetik alana nasıl dönüştüğünü aşağıdaki boşluğa yazar mısınız? Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları SORU 2. Filozof çocuğu bazı bilgiler konusunda gayet başarılı bir şekilde ikna ediyor. Bu ikna sürecinde filozof sizce neler yapıyor? Benim Düşüncelerim: 36
Tartışma Sonuçları 37
HAREKETTEN ELEKTRİĞE, ELEKTRİKTEN HAREKETE 1.Gerçekler: Güç santrallerinde elektrik, jeneratör denen araçlarda üretilir. Temelde içerisinde mıknatıs bulunan bir kolu iletken teller arasında çevirirseniz elektrik üretebilirsiniz. Jeneratörler bu prensibe göre çalışır. Bahsedilen kolun çevrilmesinde ise doğrudan rüzgâr enerjisi (rüzgar türbinleri) veya suyun akış enerjisi (hidroelektrik) kullanıldığı gibi buhar basıncıda (hidrotermik santrallerinde suyu kömür ve doğalgaz yakarak ısıtıp elde edilen buhar, biokütle santrallerinde suyu yulaf ve mısır gibi tahılları yakarak ısıtıp elde edilen buhar ve nükleer santrallerde atomların parçalanması ile ortaya çıkan ısı ile suyun ısıtılmasıyla elde edilen buhar) kullanılır. Bu şekilde hareket enerjisi elektrik enerjisine çevrilmiş olur. Öte yandan örneğin robotlarda ve çamaşır makinesinde elektrik enerjisi hareket enerjisine çevrilir. Burada elektrik motoru kullanılır. Burada ise içerisinden elektrik geçirilen bir tel mıknatıslar arasında bırakıldığında telde dönme hareketi olur. Bu telin bağlı olduğu kolda da dönme olur ve istenen hareket (robotun kolunu kaldırması, çamaşır makinesinin dönmesi, vb.) makinelerin içindeki diğer elemanlar (çarklar, çıkrıklar, vb) ile sağlanır. 2. Malzemelerimiz Uzun ince çubuk (Kebap için kullanılan çubuklar olabilir) Pet şişe Bakır teller Mıknatıslar Led ampuller Maket Bıçağı Bant Pil 3.Yapılacak işlemler 1. İki düzenek aynı anda kurulacaktır. Birinci düzenekte pet şişeyi ortasından maket bıçağı yardımıyla kesiniz. Maket bıçağını sadece öğretmeninizin kullanması önemlidir. Daha sonra altta kalan parçanın içerisinden uzun ince çubuğu geçiriniz. Bir taraftan diğer tarafa simetrik olarak geçmesi önemli. Ayrıca pet şişenin dış kısımlarında çubuğun devam etmesi de önemli. Daha sonra bant yardımıyla üç veya dört parça mıknatısı uzun ince çubuğun pet şişenin içinde kalan kısmına yapıştırınız. Bu aşamadan sonra pet şişenin özellikle çubuğun geçtiği kısımları saracak şekilde bakır tel ile 30 ila 40 kez sarınız. Son sarımınızdan ve bakır tellerin birbirlerine sıkıca değdiklerinizden emin olduktan sonra bakır telden iki uç yaratıp bu uçları bir adet led ampule bağlayınız. Uzun ince çubuğu hızlı bir şekilde çeviriniz ve ampuldeki değişimi gözlemleyiniz. 2. İkinci düzenekte ise bir bakır teli U şeklinde kıvırınız. Bir pilin artı ve eksi uçlarını yine bakır teller yardımıyla oluşturduğunuz U teline bağlayınız. Daha sonra U telinin sağına ve soluna mıknatısları yerleştiriniz ve U telindeki değişimi gözlemleyiniz. 38
4. Tahminlerim Birinci ve ikinci işlemleri yapmadan önce aşağıdaki tahmin tablosunu doldurunuz Birinci düzenekte led ampulü Yanar mı? Neden? İkinci düzenekte U teli Döner mi? Neden? Tartışma Sonuçları Birinci düzenekte led ampulü Yanar mı? Neden? İkinci düzenekte U teli Döner mi? Neden? 39
5. Gözlemlerim Bir ve iki numaralarda verilen işlemlere göre gözlemlerinizi yapınız. Aşağıdaki tabloda gözlem sonucunda elde ettiğiniz verileri tik işareti ( ) koyarak yazınız. Birinci düzenekte led ampulü Yandı Yanmadı İkinci düzenekte U teli Döndü Dönmedi 6. Sonuçlarım Yukarıdaki tablodaki verileri düşünerek elde ettiğiniz sonuçları jeneratör ve elektrik motorunun çalışma prensipleri ile ilişkilendirerek açıklayınız Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları 40
SORU 1. Yapmış olduğunuz gözlemi sizin yerinize bir bilim insanı yapmış olsaydı O nun gözlemleri ile sizin gözlemleriniz arasında farklılıklar olur muydu? Olursa bu farklılıkların nedenleri neler olabilir? Olmazsa herhangi bir farklılığın olmama nedenlerini yazınız. Benim Düşüncelerim:.... Tartışma Sonuçları SORU 2. İkinci düzeneği kuran Mehmet in yapmış olduğu yorumlar aşağıda verilmiştir: (1)İçerisinden elektrik geçen bir tel manyetik bir alan oluşturmuştur. (2) Bu manyetik alan ile telin etrafındaki mıknatısların yarattığı manyetik alan çakışır ve tel dönmeye başlar. (3) Elektrik tellerinin yarattığı manyetik alan hücrelerin bölünmelerini etkiler ve kanserleşmelere yol açar. (4) Buna göre trafo gibi yoğun elektrik geçen yerlerde yaşamak risklidir. Mehmet in yorumlarından bazıları elde ettiği kanıtlarla doğrudan uyumlu değildir. Cümleler ile belirtilen yorumlardan hangileri bu tip yorumlardandır? Nedenleriyle beraber açıklayınız. Benim Düşüncelerim: 41
Tartışma Sonuçları SORU 3. Birinci düzenekte belirtilen elektrik üretim mekanizması özellikle bilim insanları tarafından keşfedilmiştir. Bu keşif sonrasında elektrik üretimi amacıyla rüzgâr türbinleri, buhar türbinleri ve güneş panelleri geliştirilmiştir. Bu araçların geliştirilmesinde ise makine ve elektrik/elektronik mühendisleri etkili olmuşlardır. Buna göre bilim, mühendislik ve toplum arasında ne gibi ilişkiler olduğunu düşünüyorsunuz? Benim Düşüncelerim: 42
Tartışma Sonuçları 43
YÜKSEK GERİLİM TRANFORMATÖRLERİ KANSERE NEDEN OLUR MU? Her ikisi de elektrik mühendisliği son sınıf öğrencisi olan Beyza ve Ceylin yüksek gerilim trafolarının kansere neden olup olmadığı ile ilgili birer ödev hazırlamış ve bu ödev sonucunda üniversitedeki hocaları, sınıf önünde bir tartışma yapmalarını istemiştir. Beyza yüksek gerilim transformatörlerinin kansere neden olduğunu iddia ederken, Ceylin neden olmadığını düşünmektedir. Aşağıda aralarında geçen diyalog verilmiştir: Beyza: Öncelikle herkes yüksek gerilim hatlarından ve trafolarından korkuyor. Ev alırken veya kiralarken evin yakınında böyle bir trafo olup olmadığına bakıyor. Herkes içinden elektrik geçen bu yapıların ürettiği manyetik dalgaların (elektromanyetik dalgalar) insan hücrelerini bozduğunu ve kansere neden olduğunu söylüyor. Ceylin: Şimdi herkesin inandığının doğru olacağı üzerine bir şeyler söylüyorsun. Zamanında Galileo öncesinde herkes dünyanın düz olduğunu iddia ediyordu ancak sonradan yuvarlak olduğuna inanmaya başladılar. Bence herkes inanıyor öyleyse doğrudur mantığı çok iyi bir savunma değil. Mesela elinde herhangi bir kanıt var mı? Beyza: Tabii ki var. 1979 yılında yapılan bir çalışmada yüksek gerilim hatları ile çocuklarda lösemi kanserinin görülmesi arasında bir ilişki olduğunu bulmuşlar. Ceylin: Çok eski bir çalışmadan bahsediyorsun. O bahsettiğin ilişkinin nasıl olduğuna dair ellerinde bir kanıt yok sanırım. Ayrıca o çalışmadan sonra yapılan yüzlerce çalışmayı bir araştırmacı incelemiş ve 1995 yılında kanser ile elektromanyetik dalgalar arasında bir ilişkinin olmadığını ifade etmiş. Beyza: Elimde 2005 yılında yapılan bir başka çalışma var. Bu çalışmada da çocuklardaki lösemi kanserleri ile yüksek gerilim hatları arasında bir ilişki bulunmuş. Gerilim hattına daha yakın bölgelerde yaşayan çocuklarda daha fazla kanser görülmüş. Ceylin: Bahsettiğin çalışmayı da biliyorum. Bazı araştırmacılar bu bahsettiğin çalışmadaki verileri yeniden farklı yöntemlerle analiz ettiklerinde aslında kanser ile gerilim hattına yakın yaşama arasında bir ilişki olmadığını bulmuşlar. Öte yandan hem 1979 hem de 2005 de yapılan çalışmalar sınırlı sayıda kişi üzerinde yapılmış. Mesela 2013 yılında 50.000 kanser hastası üzerinde yapılan çalışmada bu hastalık ve yüksek gerilim hatlarına yakın veya uzak yaşamak arasında bir ilişki bulunamamış. 44
Beyza: Öyle söylesen de bence böyle bir ilişki var. Sadece bugünkü yöntemlerle anlayamıyoruz. Gelecekte yapılan çalışmalarla bu ilişkinin ortaya çıkarılacağını düşünüyorum. Ceylin: Bir tek bunda haklı olabilirsin. Ancak bugün için var olan kanıtlarla elektromanyetik dalgaların kansere neden olduğunu iddia etmek çok mantıklı değil. SORU 1. Bu diyaloğu okuduktan sonrasında yüksek gerilim trafolarına yakın yaşamanın kansere neden olacağı görüşüne katılıyor musunuz? Görüşünüzü nedenleriyle beraber açıklayınız. Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları 45
SORU 2. Beyza ve Ceylin in ifadelerini düşündüğünüzde her birinin iddialarını (taraflarını), bu iddialarının nedenlerini ve karşı tarafın öne sürdüğü nedenler için kullandıkları çürütmeleri aşağıdaki tabloda yazınız. Benim Düşüncelerim: İddiası İddiasının nedenleri Karşı tarafın öne sürdüğü nedenler için kullanılan çürütmeler Beyza Ceylin Tartışma Sonuçları: İddiası İddiasının nedenleri Karşı tarafın öne sürdüğü nedenler için kullanılan çürütmeler Beyza Ceylin 46
SORU 3. Beyza ve Ceylin arasında geçen son diyaloğu hatırlayalım: Beyza: Öyle söylesen de bence böyle bir ilişki var. Sadece bugünkü yöntemlerle anlayamıyoruz. Gelecekte yapılan çalışmalarla bu ilişkinin ortaya çıkarılacağını düşünüyorum. Ceylin: Bir tek bunda haklı olabilirsin. Ancak bugün için var olan kanıtlarla elektromanyetik dalgaların kansere neden olduğunu iddia etmek çok mantıklı değil. Bu ifadeyi düşündüğünüzde bilimin nasıl ilerlediği ile ilgili olarak neler söyleyebilirsiniz? Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları 47
GÜÇ SANTRALLERİNDE ELEKTRİK ÜRETİMİ SORU 1. Güneş santrallerinde güneş enerjisi kullanılarak nasıl elektrik üretildiğini düşünüyorsun? Düşüncelerini aşağıdaki boşluğa çizimler yaparak yazar mısın? Benim Düşüncelerim: 48
Tartışma Sonuçları SORU 2. Rüzgâr santrallerinde rüzgâr enerjisi kullanılarak nasıl elektrik üretildiğini düşünüyorsun? Düşüncelerini aşağıdaki boşluğa çizimler yaparak yazar mısın? Benim Düşüncelerim: 49
Tartışma Sonuçları SORU 3. Hidroelektrik santrallerde su yardımıyla nasıl elektrik üretildiğini düşünüyorsun? Düşüncelerini çizimler yaparak aşağıdaki boşluğa yazar mısın? Benim Düşüncelerim: 50
Tartışma Sonuçları SORU 4. Hidrotermik santrallerde su yardımıyla nasıl elektrik üretildiğini düşünüyorsun? Düşüncelerini çizimler yaparak aşağıdaki boşluğa yazar mısın? Benim Düşüncelerim: 51
Tartışma Sonuçları SORU 5. Jeotermal santrallerde jeotermal enerji kullanılarak nasıl elektrik üretildiğini düşünüyorsun? Gözlemlerini aşağıdaki boşluğa yazar mısın? Benim Düşüncelerim: 52
Tartışma Sonuçları SORU 6. Nükleer santrallerde nükleer enerji kullanılarak nasıl elektrik üretildiğini düşünüyorsun? Gözlemlerini aşağıdaki boşluğa yazar mısın? Benim Düşüncelerim: 53
Tartışma Sonuçları SORU 7. Biokütle santrallerinde biokütle enerjisi kullanılarak nasıl elektrik üretildiğini düşünüyorsun? Gözlemlerini aşağıdaki boşluğa yazar mısın? Benim Düşüncelerim: 54
Tartışma Sonuçları 55
HABER, HABER, HABER Bir nükleer santralin yapılacağı bölgede, her gün yayınlanan bir yerel gazetede, yine bu bölgede yaşayan bir gazeteci aşağıdaki haberi yapmıştır: KANSER SANTRALLERİ Nükleer santral mi? Güzelim dağlarımız, ovalarımız ve tertemiz sularımız ne olacak? Kanser girmemiş köylerimiz ne olacak? Nükleer santrallerden çıkan radyasyon herkesi kavuracak. Çocuklarımıza ne diyeceğiz? SORU 1.Bu haberi okuduktan sonra bu bölgede nükleer santrallerin yapılmasının sakıncalı olacağına inanıyor musunuz? Cevabınızı açıklayınız. Benim Düşüncelerim: 56
Tartışma Sonuçları. SORU 2. Sizce bu haberi yapan gazeteci kendi düşüncelerine göre gerçekleri saptırıyor olabilir mi? Cevabınızı açıklayınız. Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları 57
SORU 3. Bu haberin sizin için daha inandırıcı olması için gazeteciye neler yapmasını önerirsiniz? Benim Düşüncelerim:... Tartışma Sonuçları... 58
RÜZGÂR TÜRBİNİ Mİ GÜNEŞ PANELİ Mİ? Müstakil bir eviniz olduğunu ve bu evin elektriğini sağlamak için şehir şebekesi yerine yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmayı istediğinizi düşünelim. Kafanızda eviniz için ya rüzgâr türbini ya da güneş paneli kullanmak var. Bunun için biri rüzgar enerjisi diğeri ise güneş enerjisi üzerine çalışan iki şirketin temsilcisi ile farklı zamanlarda görüştünüz. Aşağıda şirket temsilcilerinin bu görüşmelerdeki ifadeleri verilmiştir. Rüzgar enerjisi şirketinin temsilcisi: Öncelikle rüzgar türbini için rüzgar dışında herhangi bir şeye ihtiyacınız yok. 24 saat eviniz için elektrik enerjisi üretebilirsiniz. Gece-gündüz, kış-yaz kullanabilirsiniz. 60.000 TL ye bir türbini evinize takabiliriz. Bu türbin yaklaşık 10 yıl içerisinde kendisini amorti edecektir. Öte yandan bir gün içerisinde yaklaşık 240 kw enerji üretebilirsiniz. Bu enerji depolanacaktır ve hatta eğer evinizde kullanmak istemezseniz fazla enerjiyi satabilirsiniz. Ancak türbin için geniş bir arazinizin olması ve türbinin olabildiğince yükseğe yerleştirilmesi lazım. Bir de yıl içerisinde iki kez bakımının yapılması gerekiyor. Öte yandan bir miktar gürültü yapabilir. Bazıları da kuşlara ve böceklere bir miktar zarar verebileceğini söylüyor. Güneş enerjisi şirketinin temsilcisi: Güneş panelleri güneş olduğu saatlerde elektrik üretir ve bu elektriği güneş olmayan ya da az olan zamanlar için depolar. Yani geceleri ve kışın elektriğiniz kesilmeden devam eder. Öte yandan güneş panellerini çatınıza kolaylıkla yerleştirebiliriz. Evinizin bulunduğu bölgeyi ve konumu incelediğimizde yıl içinde günlük ortalama 8 saat güneş alıyorsunuz. Öte yandan çatınızda 400 metrekarelik alanı bu panelleri koymak için kullanabiliriz. Bu şekilde düşünürsek panelleri 70.000 TL ye evinize takabiliriz. Bu güneş panelleri ortalama 8 yıl içerisinde kendisini amorti edecektir. Öte yandan güneşli bir gün içerisinde yaklaşık 380 kw enerji üretebilirsiniz. Bu enerji depolanacaktır ve eğer evinizde kullanmak istemezseniz fazla enerjiyi satabilirsiniz. Ancak güneş enerjisinin temel dezavantajı gün ve yıl içinde sürekli güneşin olmaması. Öte yandan bu paneller üzerlerine düşen ışığın %40 ını yakalayabiliyorlar. Ayrıca bu panellerin yapımında kullanılan kimyasallar, panelin işi bittiğinde toprağa karışırlarsa bir çevre kirliliğine neden olabilirler. 59
1.Her bir öneriyi aşağıdaki tabloya özetleyiniz. Rüzgar enerjisi şirketinin temsilcisi Önerisi Bu önerinin avantajları Bu önerinin dezavantajları Güneş enerjisi şirketinin temsilcisi 2. Şimdi her bir avantaj ve dezavantajın sizin için önem derecesini 1 (önemli değil) - 10 (çok önemli) olmak üzere 1-10 arası rakamlardan birini kullanarak yukarıdaki tabloda avantaj ve desavantajların yanlarına bu puanlamayı yaparak belirtiniz. 60
3. Şimdi size göre en iyi savunulabilecek ve en uygun olan öneriyi seçiniz ve bu seçimi nedenleriyle beraber aşağıdaki boşluğa yazınız. Benim Düşüncelerim: Tartışma Sonuçları 61
FUKUŞİMA DA NELER OLDU? 11 Mart 2011 tarihinde Japonya nın Tohoku bölgesinde 9,0 şiddetinde bir deprem olmuştur. Depremin ardından Tsunami oluşmuş ve bu Tsunami özellikle Fukuşima bölgesini etkilemiştir. Bu felaket Fukuşima Nükleer Santrali nde bazı sistemlerin çalışmamasına neden olmuş ve atmosfere önemli miktarda radyoaktif madde salındığı gözlenmiştir. Yukarıdaki resimde gösterildiği gibi, deprem meydana gelmeden önce 4, 5 ve 6 numaralı reaktörler bakım amaçlı olarak çalışmamaktadır. Diğer reaktörler ise depremden hemen sonra otomatik olarak kapatılmıştır. Ancak hesaba katılmayan bir durum vardı. Santral yaklaşık altı metrelik bir Tsunami ye dayanabilecek bir duvara sahipti. Ancak deprem 14 metrelik bir Tsunami yarattı ve 15 dakika içinde nükleer santralin koruyucu duvarını parçaladı. Santralin özellikle elektrik şebekesiyle olan bağlantı bölgeleri ciddi hasar aldı. Jeneratörler de dâhil olmak üzere tüm santral sular altında kaldı. Bu jeneratörlerden bazıları elektrik üretip şehir şebekesine elektrik verirken bazıları santral içine elektrik sağlamaktaydı. Santral içine verilen elektrik özellikle soğutma sularının nükleer reaktörlere pompalanması ve reaktör içinde ısınan suyun soğutulmasında kullanılıyordu. Tsunami ile bu jeneratörlerin bozulması sonucunda reaktör içinde ısınan suyun soğutulması sağlanamadı ve özellikle atomların parçalandığı bölgelerde aşırı ısınmanın ve bazı yerlerde ise erimelerin olmasına neden oldu. Bu erimeler sonrasında ya ışıma (radyasyon) ya da radyoaktif buhar halinde sızıntılar oldu. 62
SORU 1. Yukarıda verilen bilgilerden aşağıdaki sonuçlardan hangileri çıkarılabilir? 1.Bir bölgede deprem olması o bölgede nükleer bir felaketin olacağı anlamına gelir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 2. Nükleer santrallerde üretilen elektrik hem şehir şebekesinde hem de santral içerisinde kullanılır. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 3. Nükleer santrallerde Uranyum ve Toryum gibi atomlar kullanılır. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 4. Fukuşima santralinin inşa edilmesi sürecinde tsunami dalgalarının büyüklüğü ile ilgili tahmin hataları yapılmıştır. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 5. Deprem kuşağında bulunan nükleer santrallerde tsunami ile ilgili ek önlemlerin alınması önemlidir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ SORU 2. İlçelerinde nükleer santral yapılması planlanan dört arkadaşın konuşmaları aşağıda verilmiştir: Mithat: Çernobil patladı, Fukuşima patladı. Biri Rusya da (aslında Ukrayna), biri ise Japonya daydı. Bu ülkeler bu santralleri dünyada üreten ve geliştiren ülkelerden sadece birkaçı. Bütün santraller bir bir patlıyor. Buraya yapılan da patlayacaktır. Esma: Bence doğal olan her zaman iyidir arkadaşlar. Nükleer kimyasal ve radyoaktif bir şey. Bence güneş enerjisi gibi doğal bir enerji varken nükleer gibi bir enerjiye ihtiyaç yok. Ayhan: Ben destekliyorum ne diyeyim. Amcamlar Fransa da yaşıyor. Onların yaşadığı yerde bir nükleer santral yaptılar. Sanırım 20 yıl oldu ve tıkır tıkır çalışıyor. Kimsede de herhangi bir hastalanma durumu olmamış. Leyla: Bence Mithat ın dediğinin tam tersini yapalım. Toplu taşıma ile ilgili önerisi fiyasko ile sonuçlanmıştı. Yukarıdaki bireylerin her birinin ifadelerinde bazı mantık hataları var. Bu hataları aşağıdaki boşluğa yazınız. Mithat ın ifadesindeki mantık hatası Benim Düşüncelerim 63
Tartışma Sonuçları Benim Düşüncelerim Esma nın ifadesindeki mantık hatası Tartışma Sonuçları Benim Düşüncelerim Ayhan ın ifadesindeki mantık hatası 64
Tartışma Sonuçları Benim Düşüncelerim Leyla nın ifadesindeki mantık hatası Tartışma Sonuçları 65
SORU 3. Nükleer enerji mühendisliğinde okuyan bir üniversite öğrencisi bir çevre kulübünün başkanı, bir nükleer enerji profesörü, bir ekonomi profesörü, bir siyaset bilimi profesörü, radyoloji profesörü, nükleer santral yapan şirketin müdürü ve nükleer santral yapılacak bölgede yaşayan bir öğretmen ile görüşmeler yapmıştır. Görüşmelerde katılımcılara nükleer santrallerin fayda ve zararları ile ilgili olarak neler düşündüklerini sormuş ve gelen cevapları aşağıdaki gibi özetlemiştir: Çevre Kulübü Başkanının Cevapları 1. Nükleer santraller çevreyi kirletir. 2. Nükleer santraller kuruldukları bölgeye bıraktıkları sıcak sular ile sudaki canlı yaşamını tehdit eder. 3. Nükleer atıklar yer altı sularına karışır. 4. Nükleer santral kazalarında radyoaktif maddeler sızar. Nükleer Mühendislik Profesörünün Cevapları 1. Nükleer santraller diğer santral tiplerinden daha güvenlidir. 2. Nükleer santraller diğer santral tiplerine göre daha fazla enerji üretir. 3. Diğer santrallerde (hidrotermik gibi) elektrik üretimi doğa koşullarına (yıllık yağmur oranı gibi) bağlı iken nükleer santraller yılın her dönemi istenen oranda elektrik üretebilir. 4. Nükleer santraller küresel ısınmaya neden olmaz. Ekonomi Profesörünün Cevapları 1. Nükleer ham maddelerdeki fiyat artışları diğer enerji hammaddelerine (petrol, kömür, vb) göre daha azdır. 2. Nükleer santrallerde kullanılan hammaddeler satın alındıklarında diğer santrallerdeki hammaddelere (petrol, kömür, vb.) göre daha uzun süre kullanılabilir. 3. Nükleer enerji Türkiye gibi gelişmekte olan ülkelerin enerji açığını kapatmakta iyi bir alternatiftir. 4. Nükleer santraller kuruldukları bölgede yeni iş alanlarının oluşmasına ve istihdam oranının artmasına neden olur. Siyaset Bilimi Profesörünün Cevapları 1. Nükleer santraller kuruldukları bölgede turizm faaliyetlerini azaltır. 2. Nükleer enerjiye yatırım yapılması rüzgâr ve güneş gibi yenilenebilir enerjilere yatırım yapılmasını engeller. 3. Nükleer enerjiye sahip olmak enerji ihtiyacını gidermede dış ülkelere olan bağımlılığı azaltır. 4. Nükleer teknolojiye sahip ülkeler uluslararası alanda söz sahibi olur. Radyoloji Profesörünün Cevapları 1. Nükleer santraller kuruldukları bölgelerdeki bebek ve çocuklarda kanserlere neden olabilir. 2. Nükleer enerji kullanılarak birçok insanı etkileyebilecek tehlikeli silahlar üretilebilir. 66
3. Nükleer atıkların depolanması konusunda belirsizlikler mevcuttur. 4. Nükleer santraller elektrik kesintilerinde çalışamazlar ve bu durum soğutma ünitelerinin bozulmasına yol açar. Nükleer Santral Yapan Şirketin Müdürü 1. Nükleer santrallerde uzun süre elektrik enerjisi üretebilir. 2. Nükleer silahlara sahip ülkeler uluslararası alanda söz sahibi olur. 3. Nükleer santraller beraberinde sanayinin de gelişmesine katkıda bulunarak teknolojinin gelişmesini sağlar. 4. Nükleer santrallere yapılan yatırım maliyeti diğer santrallere (rüzgar, güneş, vb) yapılan yatırıma göre daha azdır. Nükleer Santral Yapılacak Bölgede Yaşayan Öğretmen 1. Nükleer santrallerde kazalar ve risk ihtimalinin hesaplanmasında kullanılan bilgisayar modelleri güvenilir değildir. 2. Nükleer santrallerde belirli basamaklarda insanların çalışıyor olması hata yapılma olasılığını arttırır. 3. Nükleer santraller termik santraller gibi sera gazları üretmez. 4. Nükleer santrallerde elektrik üretimi diğer santrallere göre daha ucuzdur. SORU 3A. Buna göre görüşme yapılan kişileri nükleer enerji hakkında olumsuz, olumlu ve kararsız olmak üzere üç gruba ayırsanız nasıl bir gruplama yapardınız? Aşağıdaki tabloda bu gruplamayı gösteriniz. Benim Düşüncelerim Nükleer Enerji Konusunda Olumsuz Olan Kişiler Nükleer Enerji Konusunda Olumlu Olan Kişiler Nükleer Enerji Konusunda Kararsız Olan Kişiler 67
Tartışma Sonuçları Nükleer Enerji Konusunda Olumsuz Olan Kişiler Nükleer Enerji Konusunda Olumlu Olan Kişiler Nükleer Enerji Konusunda Kararsız Olan Kişiler SORU 3B. Görüldüğü üzere üniversite öğrencisinin görüşme yaptığı yedi farklı kişiden birçok farklı görüş ortaya çıkmıştır. Bu çeşitliliğin ortaya çıkmasını hangi nedenlere bağlıyorsunuz? Benim Düşüncelerim Tartışma Sonuçları 68