Sıcaklık yaktığın her ne ise ondan geliyor ısıttığın o maddeye. Yani enerji de o yaktığın şeyden geliyor. Burada kuvveti taşıyan şey ısı dalgaları yoluyla enerjisini aktarıyor.
Önce kuvvet nedir onu tanımlayalım. Kuvvet maddelerin birbirleriyle yaptığı etkileşimdir. Evrende 4 tane kuvvet var. Yani biz yapılan her işi bu 4 kuvvetle tanımlarız. Bunlar kütleçekim kuvveti, elektromanyetik kuvvet, zayıf nükleer kuvvet ve güçlü nükleer kuvvet.[1]
Kütleçekim kuvvetinin etkisini büyük büyük gezegenlerde, yıldızlarda, ve kara deliklerde algılayabiliyoruz ancak. Özetle kütlesi olan her şey birbirini çekme eğilimindedir. Bu bizim konumuz değil şu an için. Kütleçekim kuvveti de ısı oluşturabilir ama dolaylı yoldan. Örneğin Dünya'ya düşen bir meteor hava sürtünmesinden dolayı ısınıp yanabilir, parçalara ayrılabilir.
Zayıf nükleer kuvvet ve güçlü nükleer kuvvet ise atomik seviyede kuvvetlerdir. Atomun parçacıklarının bir arada durmasını sağlar. Bu yüzden bu maddeleri de konu dışı bırakacağım. Bunlar da dolaylı yoldan ısı aktarımı yapabilir ama bunu unutmayalım.
Elektromanyetik kuvvet konusuna gelelim. Elektromanyetik kuvvet derki ışık enerjidir, enerji ışıktır.[2] Ayrıca ışığın da bir sıcaklığı vardır. Günlük hayatta gördüğümüz çoğu ısı kaynağının sebebi bu kuvvettir. Bunu anlamak için elektromanyetik spektrumu ve radyasyon çeşitlerini inceleyelim. [3]
Üstteki resimde bir ışığın olduğu olabileceği bütün dalga çeşitlerini görüyorsun. Işık dalgalarının enerjisi yükseldikçe, yani gamma ışını tarafına kaymaya başladıkça, ısıları da önce bir insanın hissedebileceği seviyeye gelir sonra bize de zararlı hale gelir.
Yukarıda ise bu dalgaların etkilerini görmektesin. Alçak frekans ve radyo dalgaları o kadar enerjisizdir ki termal ısı üretmezler dişe dokunur. Mikrodalga, kızılötesi, görebildiğimiz ışıklar ve morötesi ışıkların bir kısmının ürettiği ışık termal radyasyondur aynı zamanda. Elektromanyetik spektrumda bundan sonraki gammaya giden morötesinin çoğunluğu, x ışını ve gamma ışınları iyonize radyasyon üretir.
Buraya kadar anladıysan termal radyasyon ne, iyonize radyasyon ne ona gelelim. Termal radyasyonda enerjilenen şeyin atomunun elektronları bir üst orbitale (yörüngeye) çıkar. Ama hemen aldığı bu enerjiyi atıp kendi yörüngesine dönmeye meyillidir. İşte kendi yörüngesine dönerken bozunur ve foton üretir. Biz de bunu ışık olarak algılarız. Hareketlendirilen elektrona enerji yine dışardan gelir yani. Eğer bu elektronlardan dışarı atılan enerji yeteri kadar çoksa mikrodalga ve morötesinde olur ve ısı yayar. Buna termal radyasyon diyoruz.
Peki iyonize radyasyon ne? Elektronumuza yeterli enerjiyi verirsek ne olur demiştik? Bir üst yörüngeye çıkar. Peki bir atomun 3 yörüngesi olsun. Ben o kadar çok enerji aktarıyorum ki elektrona bu en dıştaki yörüngenin de dışına fırlıyor elektron. Yani artık etrafa saçılan parçacık foton değil elektron. İşte buna iyonize radyasyon diyoruz ve insana tehlikeli dediğimiz şey bu.
Bu kadar tanımdan sonra asıl konumuza dönelim. Peki nasıl enerji aktarıyoruz biz elektrona? Bu çok çeşitli olabilir. Bir lambadan elektrik geçirdiğimizde flamentinden ışık yayılıyor. Örneğin LED'ler elektromanyetik spektrumda öyle bir yerde konumlanmıştır ki görünür ışık yani bizim görebileceğimiz ışığı üretir ama mor ötesine kaymadığı için termal radyasyon yani ısı üretmez. Peki o zaman devremizden LED'i çıkarıp sarı ampül dediğimiz ampülden takalım. Flementli edison ampül dediğimiz ampüllerin verimsiz olmasının sebebi bizim göremediğimiz ama sıcaklığını hissettiğimiz morötesi ışık da üretmeleridir. Bu hissettiğimiz ısı termal radyasyondur. Peki şimdi ampülümüze gereğinden fazla voltaj verelim. Önce bembeyaz yanacaktır. Sonra mavimsi yanacaktır. Daha sonra kopacaktır flement ve sönecektir. Bir ampülün gücü iyonize radyasyon yaymaya muhtemelen yetmez. Bunun için çok daha büyük enerjilendirmelere ihtiyaç vardır.
Sonuç olarak ben size elektromanyetik kuvvet dönüşümünü anlattım. Elektrikten termal radyasyon ürettim. Burada kuvvet elektrikten geldi. Termal radyasyon yoluyla atıyorum benim cildime temas etti. Cildimde ısı oluşturan bu şey aynı zamanda yine elektromanyetik bir kuvvet. Cildimi oluşturan atomları daha çok titreştirdi yani hareketlenderdi.
Daha kafa karıştırıcı bir örnek soralım. Bir kömürü tutuşturduğumda onun yanmasını sağlayan kuvvet nerden geliyor? Bu aslında hatalı sorulmuş mantıksız bir soru. Çünkü ben bir kömürü tutuşturmak için yine dışardan bir alev kaynağı ile yani termal radyasyon kaynağı ile dışardan kuvvet uyguladım. Ama kömürü oluşturan muhtemel karbon atomları o kadar çok enerji taşırlar ki kabaca, benim tutuşturduğum karbon atomunun hemen yanındaki karbon atomu da içindeki enerjiyi atmaya can attığından azcık hareketlenmeyle o da tutuşur. Yanlış bir anoloji olsada kabaca böyle. Bu arada unutmadan belirteyim ki yanma sırasında karbon atomu parçalanmıyor. Olsa olsa farklı izotoplara dönüşüyor. Karbonu ya da herhangi bir atomu parçalamak demek onun içindeki çekirdeği parçalamak demek. Bu güçlü nükleer kuvveti açığa çıkarmak demek. O da öyle kolay bir iş değil.
Tamam ama neden böyle? Karbon kömürünün içine bu enerji, bu kuvvet nereden geldi o zaman? Cevap kütle =enerji. Kütlesi olan her şeyin enerjisi var. Albert Einstein'ın muhteşem formülü; e=m.c². yani enerji =kütle x ışık hızının karesi. Kömürün içinde benim dışardan verdiğim termal radyasyon (alev) ile temas eden atomun elektronları o kadar enerjilendi ki dışarı bol miktarda termal radyasyon yayan parçacıklar yani fotonlar attı. Muhtemelen de bir miktar iyonize radyasyon yani elektron attı. Kendi o kadar enerjilenip de etrafa yaydığı termal radyasyondan yine kömürün kendindeki atomların elektronları etkilendi ve kendi kendine kuvvet uyguladı. Ne demiştik? Kütle = enerji. İyonize olup yandaki atoma sıçrayan elektron, ordaki elektronları da üst yörüngelere çıkarttı.
Soruyu biraz daha zorlaştıralım. Neden 1 kilo uranyum bir şehri yok etmeye yetiyor? Bu kuvvet nereden geliyor? Bunu anlamak için periyodik cetveli inceleyelim.[4]
Elementlerin üzerinde gördüğümüz rakamlar o elementte bulunan proton adedidir. H simgeli element hidrojen ve atom numarası 1. Yani 1 protonlu. Uranyum'un simgesi ise U ve 92. Yani 92 protonlu. Bir hidrojen atomunu parçaladığında mı daha çok enerji açığa çıkar yoksa Uranyum atomunu parçaladığında mı? Cevap uranyum atomunu parçaladığında. Çünkü kütle = enerji. Fakat burada şunu karıştırmamak lazım. Günümüzde üretilen hidrojen bombaları, uranyum ile üretilenlerden kat be kat güçlüdür. Çünkü hidrojen bombalarında hidrojen atomu parçalanmıyor. Aksine hidrojen atomlarının protonları birleştiriliyor. Bu olaya fizyon diyoruz. Güneş de fizyon ile enerji açığa çıkarıyor ve onun dinamikleri farklı.[5] Bizim konumuz atomu parçaladığımızda açığa çıkan enerjinin nereden geldiği. Kaynak 5'ten atom bombası ile hidrojen bombası farkını inceleyebilirsiniz.
Peki tamam uranyum parçalanınca daha çok enerji açığa çıkıyor anladık ama bu hangi kuvvet ile oluyor? Cevap; Güçlü nükleer kuvvet. Atomun çekirdeğini oluşturan nötron ve protonların dağılmadan bir arada durabilmelerinin sebebi güçlü nükleer kuvvettir. Evrendeki en büyük kuvvettir. Fakat etki alanı en küçük kuvvettir.
Ç. M. Bakırcı. Güçlü Nükleer Kuvvet Nedir? Protonlar Atom Çekirdeğinde Nasıl Bir Arada Bulunurlar?. (6 Haziran 2012). Alındığı Tarih: 26 Kasım 2022. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/854
Kaynaklar
- bilgioloji. Doğada Bulunan Dört Temel Kuvvet Nedir?. Alındığı Tarih: 25 Kasım 2022. Alındığı Yer: bilgioloji | Arşiv Bağlantısı
- admin, et al. Elektromanyetik Kuvvet Nedir? Elektromanyetik Kuvvet |. (31 Aralık 2015). Alındığı Tarih: 25 Kasım 2022. Alındığı Yer: ELEKTRİK REHBERİNİZ | ELEKTRİK HAKKINDA ARADIĞINIZ HER ŞEY... | Arşiv Bağlantısı
- T. C. İ. B. A. V. A. D. Y. Başkanlığı. Radyasyon Nedir?. Alındığı Tarih: 25 Kasım 2022. Alındığı Yer: afad | Arşiv Bağlantısı
- ptable. Periyodik Tablo - Ptable. Alındığı Tarih: 26 Kasım 2022. Alındığı Yer: ptable | Arşiv Bağlantısı
- Bilimoloji. Atom Bombası Ve Hidrojen Bombası Farkı - Bilimoloji. (4 Eylül 2017). Alındığı Tarih: 26 Kasım 2022. Alındığı Yer: Bilimoloji | Arşiv Bağlantısı
