Seramiklerin, metallerin ve plastiklerin ısıl özellikleri nasıl değişkenlik gösterir? Isı Kapasitesi. Malzemenin ısıyı emebilme kabiliyetidir.



Benzer belgeler
AQUA DRILL EX. Yeni Nesil Karbür Matkap Uçları AQUAEX Matkap Ucu Serileri

Dalgıç Pompa. 4 DMD-P Serisi

Dalgıç Pompa. 4 DMD Serisi

Kimya.12 2.Ünite Konu Özeti

2) ÇELİK YAPILARDA BİRLEŞİMLER

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

Bina Isıtmada Enerji Tüketiminin Optimum Kontrolü JAGA Araştırması

3. ve 4. SINIFLAR İÇİN ÇEVRECİ KEDİ ÇEVKİ İLE GERİ KAZANIM

GÜÇLENDİRME PERDELERİNDE BOŞLUKLARIN KAPASİTEYE OLAN ETKİSİ

02 Mayıs 2007 tarih ve sayılı Resmi Gazetede yayımlanarak yürürlüğe girmiştir.

Premiks Tam Yoğușmalı Kombi. Seradens TASARRUF VE YÜKSEK VERİMİN MÜKEMMEL UYUMU. GARANTi

ÇEKME DENEYİ İLE İLGİLİ ÖRNEK PROBLEMLER

TEST 20-1 KONU DALGALAR. Çözümlerİ ÇÖZÜMLERİ

1. (10) Makine Elemanlarının zamana göre değişen zorlamalara maruz kalması durumunda, sürekli mukavemet ve zaman mukavemeti nedir? Açıklayınız.

1. MESNET TEPKİSİ VEYA KESİT ZORU TESİR ÇİZGİLERİNİN KUVVET YÖNTEMİ İLE ÇİZİLMESİ

Doğal Gaz ve LPG'li Kombi. Serena TEKNOLOJİNİN İKİ HARİKASI SR 27 SR 20

solenoid dozlama pompaları

SG Matkap Serileri SGESS. Hızlı ilerleme ile yüksek verimlilik. Standart Delme Koşulları

Hazırlayan Arş. Grv. M. ERYÜREK

Markalama, kodlama ve sistem çözümleri. Şekerleme

Et ve Kümes Hayvanı Eti Sektörü

ISI TRANSFERĠ-1 DÖNEM SONU ÖRNEK SORU ÇÖZÜMÜ

BİREYSEL ISITMA SİSTEMLERİ. Kombiler

Bir katı malzeme ısıtıldığında, sıcaklığının artması, malzemenin bir miktar ısı enerjisini absorbe ettiğini gösterir. Isı kapasitesi, bir malzemenin

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

Basınçlı hava borusundaki akış rejimini belirlemek için Re sayısı hesaplanacak olursa;

Servis ve Destek Videojet Uzaktan Servis

CI/SfB Ro8. (Aq) Eylül Geliştirilmiş Yeni Temperli Cam. Pilkington Pyroclear Yangın Camı

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-1

Tek cam genişliğinde. Çift cam sıcaklığında

INVESTIGATION OF VARIATION OF SURFACE WATER QUALITY PARAMETERS IN WESTERN BLACK SEA BASIN AND CLASSIFICATION OF STATIONS USING CLUSTER ANALYSIS

SICAK SU GRUBU. Termosifon - Şofben - Ani Su Isıtıcısı

FİZ4001 KATIHAL FİZİĞİ-I

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Tonaj ve Fribord (Tonnage and Freeboard)

Markalama, kodlama ve sistem çözümleri. Kimyasallar

Otomasyon Ürünleri Genel Bakış

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I ISI İLETİMİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

Kristalizasyon Kinetiği

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

MANAGEMENT SERVICE KÜRESEL VANA YHİ YHSİ T E Tel: Fax: info@yakacikvalf.com.

UYGULAMALAR ÇIKIŞ OLSAYDI!!

Türkiye'de Mesken Tipleri

Markalama, kodlama ve sistem çözümleri. İnşaat Malzemeleri

Öğretim Yılı Güz Yarıyılı Karayolu Mühendisliği Dersi (INS 3441) Uygulama-1-Çözümlü Sorular

Sor.Hemşire Ayla Uysal Özerkaya FMC Nasır Diyaliz Merkezi

Tebrik Genel Rehber Zaman İşleyişi Dijital Pusula/Termometre MO0806-EA KULLANIM KILAVUZU 3157 Bu Kılavuz Hakkında

Ürün Yenilikleri. Maça Sistemli Kalıp Setleri I / E 5240 Bilyalı kafes. Sıyırıcı kolonlama ürün yelpazesi genişlemesi

BARET PROTEK BASIC 4 NOKTA

DOLAŞIM ve GAZ ALIŞVERİŞİ

FİZİKSEL KİMYA I FİNAL SINAVI

Dynacon Eclipse. Yerden ısıtma kollektörleri Otomatik debi kontrollü yerden ısıtma kollektörü

ÇOK ÜRÜNLÜ GERİ DÖNÜŞÜM AĞ TASARIMI İÇİN BİR MATEMATİKSEL MODEL

ATEM. Zamanında ve etkin servis hizmetiyle size en yakın noktadayız. Your business partner who's without a problem. You desire and it makes.

SICAK SU GRUBU. Termosifon - Şofben - Ani Su Isıtıcısı

ATEM. Zamanında ve etkin servis hizmetiyle size en yakın noktadayız. Router da kaliteye uzanan çözümler.

DEPREM ETKİSİNDEKİ KABLOLU KÖPRÜLERİN STOKASTİK SONLU ELEMAN ANALİZİ STOCHASTIC FINITE ELEMENT ANALYSIS OF CABLE STAYED BRIDGES TO EARTHQUAKES

ISI TRANSFER MEKANİZMALARI

Tebrik. Genel Rehber. Zaman İşleyişi. Dijital Pusula/Termometre MO0806-EA KULLANIM KILAVUZU Bu Kılavuz Hakkında

Korozyon ve Kimyasal Madde Etkilerine Karşı. En Üst Düzey Koruma. 3M Scotchkote

Malezya. Palme Yayıncılık. 1 cm. Büyük Okyanus C) Doğal bitki örtüsü kışın yapraklarını döken ağaçlardan oluşmaktadır.

Elastik zemin üzerindeki çubuk uygulamalarının serbest ve nonlineer titreşim analizi

Sınav Süresi 60 dakikadır, artı 15 dakika giriş yapma süresi bulunmaktadır.

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

D vitamini eksikliği, D3

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

3)Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı

DAR KANALDA SEYİR YAPAN GEMİLERİN OTOPİLOT VE MANUEL KUMANDA İLE GERÇEKLEŞTİRİLEN MANEVRA PERFORMANSLARININ İNCELENMESİ

TıbbiHızİstatistik. Prof.Dr.İhsan Halifeoğlu

D13k motor euro 6. Net motor gücü: EC 582/2011 D13K540 D13K500 D13K460 D13K420. Motor hızı dev/dak dev/dak da dev/dak da

Üstün performans... paranızın tam karşılığı

BİREYSEL ISITMA SİSTEMLERİ. Brötje Kombiler

MMM291 MALZEME BİLİMİ

Termal analiz esasları;

Packfix. Kesmeden ve yapýþtýrmadan hýzlý ambalajlama.

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI LABORATUVARI ISI İLETİM KATSAYISININ TESPİTİ DENEY FÖYÜ

Problem 2.6 Problem 2.21 Problem 2.23

Tebrik. Genel Rehber. MO0702-EA Kullanım Kılavuzu 3071

Kırılma nedir? Bir malzemenin yük altında iki veya daha fazla parçaya ayrılması demektir. Her malzemede kırılma karakteri aynı mıdır? Hayır.

ENERJİ DENKLİKLERİ 1

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

KARARLI HAL ISI İLETİMİ. Dr. Hülya ÇAKMAK Gıda Mühendisliği Bölümü

BASİT MAKİNELER. Kuvvet Kazancı. Basit Makinelerin Genel Özellikleri. Basit Makinelerde Verim

MALZEMENİN İÇ YAPISI: Katılarda Atomsal Bağ

MANAGEMENT SERVICE GLOBE VANA T E YGV - YGVM - YGVS Tel: Fax:

ATEM. Zamanında ve etkin servis hizmetiyle size en yakın noktadayız. Router da kaliteye uzanan çözümler.

FARKLI Al-ALAŞIMI LEVHALARIN (AA6061/AA7075) SÜRTÜNME KARIŞTIRMA KAYNAĞINA TEMPER DURUMUNUN ETKİSİ

1. E 2. C 3. E 4. A 5. B 6. E 7. C

Maddeye dışarıdan ısı verilir yada alınırsa maddenin sıcaklığı değişir. Dışarıdan ısı alan maddenin Kinetik Enerjisi dolayısıyla taneciklerinin

Uygulanan dış yüklemelere karşı katı cisimlerin birim alanlarında sergiledikleri tepkiye «Gerilme» denir.

A) DENEY NO: HT B) DENEYİN ADI: Doğrusal Isı İletimi Deneyi

MO1104-EA Kullanım Kılavuzu Pil gücü göstergesi. Saatinizin şarjı yeterli. Detaylı bilgi için Saatin Şarj Edilmesi ne (sayfa 12) bakınız.

BÖLÜM 9 - DİFÜZYON. Difüzyon nasıl oluşur? Neden önemlidir? Difüzyon hızı nasıl tahmin edilebilir?

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

HACİM HESAPLARI. Toprak İşlerinde Karşılaşılan Hacim Hesapları

Değerlerin Önemi. W L = ILI«O ve W C = CE 2 0. W = f pdt R W t = j,*,, l öt. 2 l. i (o) -e (o) (la) (lb) (Ic)

39SQ/R/P Tak & Çalıștır Isı Geri Kazanımlı Klima Santralleri. Hava debisi aralığı 0,5-8,0 m3/s ( m3/h)

YORULMA HASARLARI Y r o u r l u m a ne n dir i?

ÇOCUKLUK ÇAĞI DEĞERLENDİRİLMESİ ALT EKSTREMİTE DEFORMİTELERİNİN PROF. DR. LEVENT ERALP. Ortopedi ve Travmatoloji Uzmanı

Transkript:

Terma Özeiker Mazemeer ısı etkisi atında nası bir davranış sergierer? Isı özeikeri nası öçeriz ve tanımarız... -- ısı kapasitesi? -- terma uzama? -- ısı ietkenik? -- ısı şok direnci? Seramikerin, metaerin ve pastikerin ısı özeikeri nası değişkenik gösterir? 1 Isı Kapasitesi Mazemenin ısıyı emebime kabiiyetidir. Kantitatif oarak: Bir bazemenin bir moünün sıcakığını bir birim yüksetebimek için gereki oan enerjidir Isı kapasitesi (J/mo-K) dq C = dt dt sıcakık değişimi için gereki oan enerji (J/mo) Sıcakık değişimi (K) Isı kapasitesinin öçümesi 2 yoa yapıır: C p : Sabit basınçta ısı kapasitesinin tayini. C v : Sabit hacimde ısı kapasitesinin tayini. geneike C p > C v Isı kapasitesi birimi : J mo K (Bu fark oda sıcakığı veya atındaki pek çok katı mazeme için önemsizsir.) 2 1

Isı Kapasitesinin Sıcakığa Bağıığı Isı kapasitesi... -- artan sıcakıka artar, -- katıarda 3R gibi bir imit değere uaşır. R = gaz sabiti = 8.31 J/mo-K 3R C v = sabit 0 0 θ T (K) D Debye sıcakığı (geneike oda sıcakığından düşüktür) atomsa bakış açısından: -- Enerji atomsa titreşimer oarak depoanır. -- Sıcakık arttıkça, atomsa titreşim enerjisi de artar. 3 Atomsa Titreşimer Atomsa titreşimer fonon ar veya kafes dagaarı şekindedir. Katı maddeer içindeki atomar çok yüksek frekansarda ve düşük genikerde süreki titreşirer. Birbirerinden bağımsız oarak hareket etmek yerine, araarındaki bağarın bir sonucu oarak, bitişik atomar çift ouşturarak birbirerini etkierer. Atomarın norma kafes pozisyonarı Atomarın ısı titreşime bağı değişmiş pozisyonarı 4 2

Bu titreşimer, hareket eden kafes dagaarı üretecek şekinde koordinei hareket ederer. Atomsa Titreşimer Bu dagaar, krista boyunca ses hızında iereyen, kısa daga boyarına ve yüksek frekansara sahip eastik dagaar veya daha ses dagaarı şekinde düşünüebiirer. Mazemenin titreşimse ısı enerjisi, bu eastik dagaar serisinden ibarettir: Bu titreşim enerjisinin birim miktarı fonon ie ifade ediir.. 5 Spesifik Isı: Karşıaştırma Mazeme Poimerer Poipropien Poietien Poistiren Tefon c p (J/kg-K) (oda sıcakığında) 1925 1850 1170 1050 c p (spesifik ısı): (J/kg-K) C p (ısı kapasitesi): (J/mo-K) artan c p Seramiker Magnesia (MgO) Aumina (A 2 O 3 ) Cam Metas Auminyum Çeik Tungsten Atın 940 775 840 900 486 138 128 6 3

Isı İetim Mekanizması: Isı katı maddeerde fononar (ısı titreşim dagaarı) ve serbest eektronar tarafından ietiirer. Isı ietkenik her iki mekanizmanın ortak sonucudur ve topam ietkenik herbirinin sağadığı ietkenikerin topamı kadardır. k, sıcakık gradyanının oduğu bögede, yüksek sıcakık bögesinden düşük sıcakık bögesine doğru fonon hareketinin sağadığı katkıdır. Serbest eektronar eektronik ısı ietkeniğe katkı sağarar. Eektronar kinetik enerji kazanırar ve düşük sıcakık bögeerine doğru hareket ederer. Sahip odukarı enerjiyi atomara (fononar ie çarpışarak) yada diğer krista kusurarı ie etkieşerek bu bögeere aktarırar. k e nin topam ısı ietkeniğe oan röatif katkısı, ortamdaki serbest eektron konsantrasyonu arttıkça artar. Artan eektron konsantrasyonu ie birikte ısı transfer sürecine topam katkı artacaktır. 7 Metaer: Yüksek safıktaki metaerde, eektron mekanizması nın topam ısı ietimine katkısı fonon arın katkısından daha faza oacaktır. Bunun nedeni, eektronarın fononar kadar koay saçımamaarı ve daha yüksek hıza sahip omaarıdır. Metaerde ısı ietime katkı sağayabiecek çok sayıda serbest eektron mevcuttur. Yabancı atom içeren aaşım metaerinde ısı ietim özeikeri düşmektedir. Bunun nedeni eektrikse ietkeniğin azama nedeni ie aynıdır. Yabancı atomar, özeike katı eriyikerde, eektron hareketerini kısıtayan ve hareket eden eektronarın saçımaarına neden oan noktaarı ouştururar. Bu da eektron hareketerinin etkiniğini azatır (ortaama serbest yo, OSY, azaır). 8 4

Seramiker: Metase omayan mazemeer ısı yönden yaıtandırar: Serbest eektron buundurmazar. Doayısıya, ısı ietkeniğe katkı sadece fonon hareketeri ie sağanır: Kafes kusurarının fonon daga hareketerini etkin bir şekide dağıtma/saçma özeiği oduğundan, fononar tarafından sağanan ısı ietim, eektronarın sağadığına kıyasa daha az etkiidir. Artan sıcakıka fononarın (kafes dagaarının) dağıması ve sönümenmesi daha etkii our; doayısıya, pek çok seramik mazemenin ısı ietkeniği artan sıcakık ie birikte azaır. Seramiker içindeki boşuku yapıar mazemenin ısı ietkenik özeiği üzerinde çarpıcı bir etki ouşturabiir; artan porozite ısı ietkeniğin azamasına neden our. (Isı yaıtkan oarak kuanıan pek çok seramik türü boşuku yapıya sahiptir. Isı bu boşukarı yavaş ve etkisiz bir şekide geçebiir. Bu boşukar norma oarak, ısı ietkeniği çok düşük durağan hava içerirer. Gazarda ısı yayınımı çok düşüktür.) 9 Siika-Fiber yaıtımı Düşük ısı ietimi sağar Fotoğrafta, birkaç saniye önce fırından çıkarımış ve kenararı boyunca çıpak ee tutuan bir siika-fiber ısı yaıtım mazemesi görümektedir. Başangıçta yüzeyden dışarıya ısı transferi hızıdır; ancak, mazemenin ısı ietim katsayısı okadar düşüktür ki, yüksek sıcakığa sahip iç bögeden (yakaşık 1250 o C) dışarıya ısı ietimi aşırı derece yavaştır. 100µm Nedeni, seramiğin mikro yapısında sakıdır. 10 5

Poimerer: Poimererdeki enerji transferi poimer zincir moeküerinin titreşimi ie mümkündür. Isı ietim değerinin büyüküğü, poimerin kristaenme derecesine bağıdır; yüksek kristaenme derecesine ve düzeni diziişe sahip bir poimerin ısı ietkeniği eşdeğer amorf mazemeden daha fazadır. Bunun nedeni, yüksek kristaenme derecesinde, moekü zincirerinin daha koordinei şekide titreşim hareketi yapabimeeridir. Poimerer, düşük ısı ietkeniğe sahip omaarından doayı geneike ısı yaıtkan mazemeer oarak kuanıırar. Seramikerde oduğu gibi, mazeme içerisinde küçük hava boşukarı ouşturuarak, poimererin de ısı yaıtkanık özeikeri artırıabiir (köpürtümüş poistiren). 11 Isı Geneşme Sıcakık değişimi ie birikte mazemeer boy değiştirirer. ik son son ik ik T ik T son = α ( Tson Tik T son > T ik ) Lineer ısı geneşme katsayısı(1/k or 1/ºC) 12 6

Atomsa düzeyde ısı geneşme Potansiye enerji Titreşim enerjieri Atomar arası mesafe Potansiye enerji Titreşim enerjieri Atomar arası mesafe Asimetrik eğri: -- artan sıcakık, -- artan atomar arası mesafe -- ısı geneşme Simetrik eğri: -- artan sıcakık, -- değişmeyen atomar arası mesafe -- ısı geneşme yok 13 Isı Geneşme Katsayıarı: Karşıaştırma artan α Mazeme Poimerer α (10-6 / C) oda sıcakığında Poipropien 145-180 Poietien 106-198 Poistiren 90-150 Tefon 126-216 Metaer Aüminyum 23.6 Çeik 12 Tungsten 4.5 Atın 14.2 Seramiker Magnesia (MgO) 13.5 Aumina (A 2 O 3 ) 7.6 Soda-kireç camı 9 Siika (cryst. SiO 2 ) 0.4 Zayıf ikinci bağardan doayı poimererin α geneşme katsayıarı yüksektir. 14 7

Isı geneşme: Örnek uyguama Soru: 15 metre uzunuğundaki bir bakır te 40 ºC den -9ºC dereceye soğutumuştur. Boy değişimi nekadar our? Cevap: Cu için α = 16.5 x 10 6 ( o C) 1 = α T 0 = [16.5 x 10 6 (1/ C)](15 m)[40 C ( 9 C)] = 0.012 m = 12 mm 15 Mazemenin ısıyı ietebime yeteneğidir. Isı akışı (J/m 2 -s) Isı İetim Fourier s Kuraı: dt q = k dx Isı değişim Isı ietkenik katsayısı (J/m-K-s) T 1 x1 T 2 T2 > T 1 Isı akış yönü x2 Atomsa düzeyde: Atomsa titreşimer (fononar) ve serbest eektronar enerjiyi sıcak bögeden soğuk bögeye doğru taşırar. 16 8

Isı ietkenik: Karşıaştırma artan k Mazeme k (W/m-K) Metaer Aüminyum 247 Çeik 52 Tungsten 178 Atın 315 Seramiker Magnesia (MgO) 38 Aumina (A 2 O 3 ) 39 Soda-kireç camı 1.7 Siika (cryst. SiO 2 ) 1.4 Poimerer Poipropien 0.12 Poietien 0.46-0.50 Poistiren 0.13 Tefon 0.25 Enerji Transfer Mekanizması Atomsa titreşimer ve serbest eektron hareketeri Atomsa titreşimer Moekü zincirerinin titreşimeri 17 Isı Gerimeer Isı gerimeer, mazeme içinde sıcakık değişimerine bağı oarak ouşan gerimeerdir. Sebeperi: -- kısıtanmış terma (ısı) uzama veya kısama, -- farkı miktararda boy değişimeri yaratacak sıcakık farkarı. Isı Gerime = σ = Eα (T 0 T f ) = Eα T 18 9

Örnek Probem -- Bir pirinç meta çubuk oda sıcakığında (20ºC) buunmaktadır. -- Bu numune ısıtımaya başanmış fakat, boy uzaması engeenmiştir. -- Kaç derece sıcakıkta mazemedeki gerime değeri -172 MPa our? Cevap: T 0 Norma durum 0 0 Adım1: Kısıtanmamış durumu düşüneim: T f oda = ε ısı = α ( T ) f T0 Step 2: Eski haine döndürmek için basınç uyguayın 0 σ σ εbas = = εısı oda 19 Örnek probem (devam) σ 0 σ Isı gerime aşağıdaki şekide hesapanabiir: σ = E ( ε bas ) ε basınç = -ε ısı oduğuna göre: σ T f çekiirse: = E( εısı ) = Eα ( Tf T0 ) = Eα ( T0 Tf ) Cevap: 106ºC 20ºC T f = T 0 σ Eα 100 GPa -172 MPa (basınç) 20 x 10-6 /ºC 20 10

Sebep: üniform omayan ısınma/soğuma Örnek: aşağıdaki mazeme yüzeyinin T 1 dent 2 ye aniden soğutuduğunu düşüneim. Soğuma ie ouşan sıcakık farkı: ( T T ) 2 σ f k Eα 1 = Hızı soğutma Büzümeye çaışan tabaka T 2 Büzümeyen tabaka (quench rate) quench Soğutma rate hızı k (soğutma hızı) hasar için for fracture Isı Şoku Direnci T 1 eşitenirse σ Yüzeyde gerimeer ouşur σ = Eα (T 1 T 2 ) Hasar için kritik sıcakık farkı (σ = σ f ) (T 1 T 2 ) fracture = σ f Eα σ k = Therma Shock Isı şoku Resistance direnci ( TSR) E f α Değerinin büyümesi yüksek ısı şoku direnci anamına geir. 21 11