Sıcaklık Düşündüğünüz Şey Değildir!
Peki sıcaklık nedir? Bu soru özellikle fen derslerinin ilk ünitelerinde ele alınır. En yaygın yanıtı şudur:
Sıcaklık, bir cisimdeki parçacıkların ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Sıcaklık arttıkça, bu parçacıkların hareketleri de artar.
Bu çok kötü bir tanım olmamakla birlikte en iyisi de değildir. Muhtemelen sıcaklıkla ilgili bilmeniz gereken başka birçok şey vardır.
Termal Enerji ve Sıcaklık Farklıdır
Sıcaklık ortalama kinetik enerjinin bir ölçüsü ise, termal enerji ve sıcaklık aynı şey değil midir? Hayır. Termal enerji, bir nesnenin parçacıklarının iç hareketleri nedeniyle sahip olduğu toplam enerjidir. Sıcaklık ortalama kinetik enerji ile ilişkilidir, toplam kinetik enerji ile değil.
İşte evde deneyebileceğiniz klasik bir örnek. Bir parça alüminyum folyo üzerine soğuk pizzayı koyun ve sonra ısıtmak için fırına atın. Yaklaşık 10 dakika sonra pizza afiyetle yenecek sıcaklığa gelir, alüminyum folyo da yaklaşık aynı sıcaklıktadır. Alüminyum folyoyu elinizle çıkarabilirsiniz fakat pizzayı çıkaramazsınız. Bu, alüminyum folyonun yüksek bir sıcaklığa sahip olmasına rağmen, düşük kütlesinden dolayı fazla termal enerjiye sahip olmadığı anlamına gelir. Folyoda çok fazla termal enerji yoksa eliniz yanmaz. Bunun anlamı nedir? Termal enerji ve sıcaklık farklı şeylerdir.
Sıcaklığın Diğer Tanımı
Zaten yukarıda bir tanım var ancak iki tanım daha yapılabilir. Birinci tanım geçmişte kullanılan bir tanımdır ve şöyledir:
Sıcaklık iki cismin birbirine uzun süre temas etmesinden sonra aynı değere sahip oldukları miktardır.
Bu tanım termal denge fikrine dayanmaktadır. Bir miktar suya bir alüminyum top koyarsanız, sonunda suyun ve topun sıcaklığı aynı olur. Aynı termal enerjiye sahip olmazlar ancak aynı sıcaklığa sahip olacaklardır. Bu, sıcaklığın çok işlevsel bir tanımıdır ve kötü de değildir.
Gerçekten bu sıcaklık tanımı çoğu termometrenin temelini oluşturur. Cıvalı veya alkollü bir termometre alın (cıvalı olanlar çok yaygın değildir çünkü bildiğiniz gibi cıva içerirler). Bu termometreyi bir sıvıya veya başka bir şeye yerleştirdiğinizde, termometrenin içindeki sıvı sıcaklığı nesne ile aynı olana kadar değişir. Hem cıva hem de alkol, sıcaklık arttıkça genişlediğinden, bu termal genleşmeye (veya daralmaya) bağlı sıcaklığı belirleyebilirsiniz. Aslında termometrenin sıcaklık kavramından bile önce ortaya çıktığını söyleyebilirsiniz.
Şimdi sıcaklığın ikinci tanımına gelelim; bu oldukça zor, sıkı durun.
Sıcaklık, iç enerjinin entropiye göre değişim oranıdır.
Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.
Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.
Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.
Kısa ama çok anlamlı. İlk olarak, entropi nedir? Entropiyi açıklamaya çalışabilirim ancak bu tamamen yeni bir blog yazısı olur. Bunun yerine, Aatish Bhatia'nın koyunları kullanarak entropiyi anlatan harika yazısına bir göz atabilirsiniz. Evet, gerçekten iyi bir yazı.
Dolayısıyla entropinin tam bir açıklamasını yapmak yerine sadece bazı ilginç yönlerini vereceğim. Termal denge sadece bir enerji olayı değildir. İki nesne termal dengeye ulaştığında enerji korunur ama bir nesne ısınıp diğeri soğuduğunda da enerji korunacaktır. Termal denge istatistiksel bir işlemdir. Temas halinde olan iki nesnenin aynı sıcaklığa ulaşması en olası sonuçtur. Diğer garip vakalar (birinin ısınıp diğerinin soğuması gibi) teknik olarak olabilir, ancak şansları piyangoyu kazanma şansınızdan daha azdır (ki piyangoyu kazanma şansınız aslında sıfırdır).
Sıcaklık gerçekten istatistiksel bir miktar olduğundan, tek bir parçacığın sıcaklığını elde edemezsiniz. Bir dahaki sefere birisi tek bir elektronun sıcaklığı hakkında veya daha kötüsü bir fotonun sıcaklığı hakkında konuşursa hemen orayı terk edin.
Hangi Sıcaklık Ölçeği En İyisidir?
Oldukça az sayıda sıcaklık ölçeği var fakat bu üçü en yaygın olanları: Celsius (Santigrat), Fahrenheit ve Kelvin. Uygar dünyanın çoğunun Celsius kullandığını biliyorum ama sıcaklığı bu ölçekte düşünmekte zorlanıyorum. Muhtemelen değişmek için çok yaşlıyım. Ayrıca her zaman aklımdan 0°C’nin soğuk olduğunu ama 100°C sıcaklıkta ölünebileceğini (kaynar suyun sıcaklığıdır) gösteren bir grafik geçiyor.
Sıcaklık ölçeğini nasıl derecelendirirsiniz? Celsius ölçeği kolaydır. 0 değeri suyun donma noktasında ve 100 değeri kaynama noktasındadır. Oldukça kolay. Ancak bu değerler atmosfer koşullarına bağlıdır, bu nedenle bir termometrenin derecelendirilmesi için mükemmel bir yöntem değildir. Kelvin ölçeği tıpkı Celsius ölçeği gibidir ancak 273.15 kadar kaymıştır, 0 kelvin (Kelvin ölçeğinde derece bulunmamaktadır) -273.15°C'ye eşittir. Kelvin ölçeğinde negatif sıcaklık bulamazsınız, yani bu birçok hesaplamada daha kullanışlıdır.
Peki ya Fahrenheit ölçeği? Bunun iki ölçüm üzerine kurulu olduğunda hepimiz hemfikiriz sanırım: İnsan vücudunun sıcaklığı (yaklaşık 98°F) ve tuzlu buzun sıcaklığı (0°F). Aslında bu ilginç bir şey. Eğer buz ve tuzu karıştırırsanız (biraz suyla), yapabileceğiniz en soğuk karışım sıfır olur. Bu şaşırtıcı derecede soğuktur.
Yine de insan vücudunun sıcaklığının neden 100°F yerine 98°F'de kaldığı konusunda tam bir mutabakat yok gibi görünüyor. Bir fikire göre ölçek 32 derecelik üç kısma ayrılır, çünkü 32°F suyun donma sıcaklığıdır. Bu, 100°F insan vücudu sıcaklığına pek uymazdı, her ne kadar yakın olsa da. Sanırım birisi zaman makinesini icat edene kadar bunu bilemeyeceğiz.
-40 Dereceyi Özel Kılan Şey Nedir?
-40°F’yi Celsius’a dönüştürdüğünüzde -40°C bulursunuz. Ancak -40 derecenin önemine dair doğru cevap Hoth'taki sıcaklık olmasıdır. Eğer Wookiepedia'ya (Star Wars Wikia) bakarsanız, Hoth geceleri -60°C'ye iner. Bu durumda gündüzleri -40°C (veya°F) olduğunu tahmin ediyorum. Her neyse, MythBusters bir Tauntaun'un termal özelliklerini test ederken -40 derece sıcaklığını kullanmışlardı.
Şimdi biraz matematik: °F'yi °C'ye nasıl dönüştürsünüz? Her ikisi de doğrusal sıcaklık ölçekleri olduğundan, Celsius sıcaklığı için Fahrenheit sıcaklığının fonksiyonu olarak bir bağıntı bulabilirim. Bunu yapmak için, iki veri noktasına ihtiyacım var ki bir doğru çizebileyim. Bu iki nokta suyun kaynama ve erime noktasıdır. Bu, iki (x,y) noktası verir (x’in Fahrenheit sıcaklığı ve y’nin Celsius sıcaklığı olması dışında), bunlar (32,0) ve (212,100) noktalarıdır. Şimdi doğrunun eğimini bulmak için bu noktaları ve doğrunun denklemini bulmak için nokta-eğim formülünü kullanabilirim. Ayrıntıları atlayacağım (eğlenmek için bunu evde yapabilirsiniz) ama aşağıdaki denklemi buluruz.
TC = (0,556) TF - 17,79
Bu formüle -40 Fahrenheit sıcaklığını koyup ne bulacağınızı görebilirsiniz ama bunun yerine bir grafik kullansak nasıl olur? Aynı grafiğe iki doğru çizelim; bir doğru Fahrenheit sıcaklığının fonksiyonu olarak Celsius sıcaklığı ve diğeri de Fahrenheit’a karşı Fahrenheit olacaktır.
Fahrenheit ve Celsius doğruları nerede çakışıyor? Evet, -40 değerinde. Yani bir dahaki sefere Hoth'taysanız veya hava çok soğuksa sıcaklığın -40 olduğunu söyleyebilirsiniz. Arkadaşınız, ‘’Bu Celsius derece mi yoksa Fahrenheit mı?’’ diye sorarsa sadece "Evet" cevabını verin.
İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
Soru & Cevap Platformuna Git- 2
- 2
- 1
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- Çeviri Kaynağı: Wired | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 10/12/2024 23:55:52 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/5328
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
This work is an exact translation of the article originally published in Wired. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.