Yazı İçerik Sıcaklık Nedir? Sıcaklığın Özellikleri Sıcaklığın Ölçülmesi Sıcaklık Değişimi Sıcaklık Birimleri Mutlak Sıcaklık Sıcaklık ve ısı Sıcaklık ıskalası Sıcaklık ölçülmesi Yeryüzünün Farklı Isınması Güneşten gelen radrasyonun kullanımı Hava sıcaklığının günlük değişimi Hava sıcaklığının mevsimsel değişimi Global sıcaklık dağılımı Sıcaklık Nedir? Sıcaklık, bir maddenin belli bir ölçüye göre, soğukluğunu veya ılıklığını gösteren nicelik, sıcaklık olarak bilinir. Bir sistemin ortalama moleküler kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Gazlar için kinetik enerji, mutlak sıcaklık dereceleriyle orantılıdır. Sıcaklığın Özellikleri: Sıcaklıklar ölçülebilir büyüklüklerdir. Sıcaklık enerji enerji değildir. Sıcaklığın birimi Derecedir. Sıcaklık madde miktarona bağlı değildir. Duyularla algılanmakta ve genellikle sıcak veya soğuk terimleri ile ifade edilmektedir. Teknik olarak bu değerlendirme doğru değildir. İki cisim birbirisine temas ettirildiğinde sıcak olan soğumakta soğuk olan ısınmakta ve belirli bir süre temas halinde kaldıklarında her ikisi de aynı sıcaklığa gelmektedir. Buradan yola çıkarak sıcaklık bir maddenin ısıl durumunu belirten ve ısı geçişine neden olan etken olarak tanımlanabilir. Termik denge halinde bulunmayan sistemle çevresini termik denge haline getirmeye zorlayan potansiyeldir. Termik denge sağlandıktan sonra bu potansiyel kalkmakta sistemde çevresiyle aynı değeri almaktadır. Noktasal bir özelliktir. Enerjinin mikroskobik düzeydeki statik halidir. Bir maddenin ortalama hıza sahip herhangi bir molekülünün kinetik enerjisiyle doğru orantılı 1 / 8
olan büyüklüğüne denir. Sıcaklık doğrudan ölçülebilir. Ölçümünde termometre denilen cihaz kullanılabilir. Bir cismin etrafına kendiliğinden enerji verme eğiliminin bir ölçüsüdür. Enerji veren madde daha yüksek sıcaklıktadır. Sıcaklığın Ölçülmesi Sıcaklık ölçmek için kullanılan araçlara termometre denir. Maddelerin boyutlarında meydana gelen değişim, sıcaklıktaki değişim olarak kabul edilebilir. Termometreler bu esasa göre düzenlenmişlerdir. Termometrelerde 76 cm-hg basıncında sabit iki sıcaklık değeri seçilir. Birisi suyun donma sıcaklığı diğeri ise suyun kaynama sıcaklığıdır. Sıcaklık T ile sembolize edilir. Celcius (Santigrad 0C) termometrelerinde, suyun donma sıcaklığı 0 0C, kaynama sıcaklığı 100 0C alınarak, 100 eşit bölme yapılmıştır. Sıcaklık Değişimi Elimizle bir maddeye dokunduğumuzda sıcaklık hissediyorsak madde elimize ısı veriyordur. Dokunduğumuzda soğukluk hissediyorsak elimiz maddeye ısı veriyordur. Buna göre, sıcaklıkları farklı olan iki madde karıştırıldığında ya da birbirine değecek şekilde yan yana konulduğunda aralarında ısı alış verişi olur. Sıcak olan madde ısı verip sıcaklığı azalırken, sıcaklığı düşük olan madde ısı alarak sıcaklığı artar ve sonuçta ısıl denge sağlanır. Isı akışı her zaman sıcak maddelerden soğuk maddelere doğru olur. Sıcaklıkları eşit olan maddelerde ısı alış verişi olmaz. Sıcaklık Birimleri Celsius (C) Fahrenheit (F) Kelvin (K) Rankine (0R) Rømer (0Rø) Réaumur (0r) Newton (0N) Delisle (0De) 2 / 8
Mutlak Sıcaklık Nedir? Celsius skalasında buzun erime sıcaklığı sıfır kabul edilmiştir. Ancak, bu değerin çok altında da sıcaklıklar bulunmaktadır. Daha düşük sıcaklığın mümkün olmadığı en düşük sıcaklık derecesi -273,15 C dir ve bu sıcaklığa, "mutlak sıfır sıcaklık derecesi"denmektedir. Kelvin skalası işte bu en düşük sıcaklık derecesini başlangıç olarak kullanmaktadır. Kelvin (K, ' ' sembolü kullanılmaz), mutlak sıcaklık denilen termodinamik sıcaklığın birimidir. Kelvin skalasındaki sıcaklık birim aralıkları, celsius skalasındakinin aynıdır (1 K = 1 C). Ancak, sıcaklık göstergelerinin başlangıçları farklıdır. Kelvin ölçeğinin sıfır başlangıç noktası, celsius ölçeğinin - 273,15 C değerine rastlamaktadır. Buna göre; kelvin olarak sıcaklık = celsius olarak sıcaklık + 273 [T (K) = t C + 273,15] Sıcaklık Kavramı Sıcaklık ve ısı Sıcaklık ve ısı kavramları aynı değildir. Sıcaklık yoğunluğun ölçüsü ya da bir cismin sıcaklık derecesidir. Teknik olarak ise cismin moleküllerinin ortalama hızının tanımlanmasıdır. Isı ise bir cismin sahip olduğu ısı enerjisi miktarının ölçüsüdür. Sıcaklığın uzaydaki dağımı cisimlerdeki ısı akışını belirler. Isı daima sıcak alandan soğuk alana doğru akar. Isı kalori gibi enerji birimi ile, sıcaklık ise derece ile ifade edilir. Sıcaklık ıskalası Günümüzde sıcaklığı ölçmek için değişik ıskalalar kullanılmaktadır. Bunlardan en önemlisi, Derece, Fahrenhayt ve Kelvindir. Ölçüm Iskalası Kaynama Noktası Donma Noktası Mutlak Sıfır Fahrenheit 212 32-460 Celsius 100 0-273 Kelvin 373 273 0 Tablo-6 Sıcaklık ıskalası Sıcaklık ölçülmesi 3 / 8
Sıcaklık ölçülmesi Dünya Meteoroloji Teşkilatının öngördüğü standartlara göre yerden 1,5 metre yükseklikte, gölgede ve hava akımı alan bir yerden ölçülür, bunun için hazırlanan rasat siperleri dünyanın her yerinde aynı standarttadır. Meteoroloji termometrelerinin içinde genellikle civa ve alkol bulunmaktadır. Donma derecesi daha düşük(-112 derece) olan alanlarda termometre içine alkol konulmaktadır. Yeryüzünün Farklı Isınması Güneş ve Yeryüzü arasındaki ilişki Yeryüzünün kutuptan kutuba farklı ısınması birçok sonuca neden olur. Burada temel ilke güneşin açısının enlemlere ve mevsimlere göre değişimidir. Dünya güneş etrafındaki dönüşünü 365 günde, kendi ekseni etrafındaki dönüşü ise 24 saatte tamamlar. Dünya 23 derecelik eğik bir eksen üzerinde dönmektedir. Eğer bu eğim olmasaydı mevsimlerde olmayacaktı ve kutuplar dışında birçok alanda yıl boyu 12 saat günışığı olacaktı. Güneşten gelen ışınlar farklı enlemleri farklı ısıtır. Aynı enerji kuplara yakın alanları daha az (B), ekvatora yakın alanları daha yoğun ısıtır (A). Çünkü aynı enerji miktarı kutuplara yakın bölgede daha geniş alanı, ekvatorda ise daha dar bir alanı ısıtmaktadır. Şekil-27 Güneşten gelen enerjinin ekvatora ve kutuplara etkisi 4 / 8
Güneşten gelen radrasyonun kullanımı Güneşten gelen radyasyon miktarının hava ve iklime olan etkisi belirleyen yardımcı faktör yeryüzünün ısıyı emme(absorbe) oranıdır. Yeryüzünden olan yansıma miktarı albedo olarak tanımlanır. Yeryüzündeki albedosu düşük olan alanlar, daha fazla enerji absorbe eden alanlardır. Kutuplarda bulunan buz kütleleri güneşten gelen kısa dalga radyasyonu etkin olarak yansıtmakta ve sıcaklığın yükselmesi için çok az ısınmaktadır. Çöller ise güneşten gelen radyasyonun sadece yüzde 25 yansıtmaktadır, bu yüksek emme oranı nedeniyle çöller fazla ısınmaktadır. Albedo % Su (Güneş Açısı 90 ) 3 Su (Güneş Açısı 30 ) 7 Su (Güneş Açısı 10 ) 24 Deniz Buzu 30-40 Taze Kar 75-95 Eski Kar 55 Ormanlar 5-10 Kuru Kum 20-30 Koyu Toprak 5-15 Çim 15-20 İnce Bulut 35-50 Kalın Bulut 70-90 Tablo-7 Albedo oranları (cisimlerin güneş enerjisini yansıtma oranı) Hava sıcaklığının günlük değişimi Dünyanın kutup ekseni üzerinde 23 derecelik bir açıyla 24 saatte dönmesinden dolayı güneşten gelen ışınların miktarı hem güneşlenme süresi hem de net radyasyon olarak farklılıklar göstermektedir. Şekil-27 ve 28 45 nci enlem üzerinde bulunan bir istasyona ait en uzun ve en kısa günlerle, gündönümündeki günlere ait bilgiler verilmektedir. 5 / 8
Şekil-28 Günlük güneşlenme şiddeti Şekil-29 Günlük net radyasyon değişimi Hava sıcaklığının mevsimsel değişimi Dünyanın güneş etrafında dönmesinden dolayı mevsimler meydana gelmektedir. 20-21 mart ilkbahar noktası gün eşitliğini 22-23 eylül ise sonbahar noktası gün eşitliğini göstermektedir.21-22 haziran ve 21-22 aralık ise yaz ve kış gündönümünü göstermektedir Şekil-30. 6 / 8
Şekil-30 Mevsimlerin oluşumu ile gece ve gündüz sürelerinin değişimi Global sıcaklık dağılımı Eğer dünya homejen bir yapıya sahip olsaydı yani karalar ve denizler olmasaydı, kutuba yakın alanlar soğuk, ekvatora yakın alanlar sıcak olurdu, başka bir deyişle enlemsel bir sıcaklık dağılımı olurdu. Ancak yeryüzü karalar ve denizlerden oluşan karmaşık bir yapıya sahiptir. Karaların denizlerin farklı ısınıp soğuması enlem ve yükselti faktörleri yeryüzünün her noktasının farklı ısınmasına neden olmaktadır. Ocak ve temmuz ayı ile ortalama global sıcaklık dağılımları Şekil 31-32 de görülmektedir. 7 / 8
Şekil-31 Ocak ayı küresel sıcaklık dağılımı Şekil-32 Ocak ayı küresel sıcaklık dağılımı 8 / 8