ENERJİ

Dünyanın motoru olan enerjiye her yerde rastlarız: uzay ve evren olaylarında (gezegenler mekaniği, Güneş ışıması), insan bedeninde (kas enerjisi), bitkisel organizmalarda (fotosentez), teknolojinin ortaya koyduğu araç ve gereçlerde (trenler, füzeler, bombalar), sonsuz küçük maddelerde (yüksek enerji yüklü parçacıklar), sonsuz büyük maddelerde (süpernova patlamaları). Her yerde var olmakla birlikte enerji somut olarak hiçbir yerde bulunmaz, çünkü onun varlığı yalnızca ortaya koyduğu etkilerle görülebilir. Evreni yöneten ana ilkelerden birine göre enerji yok olmaz, sonsuz biçimlere dönüşür.
«Enerji» terimi birçok anlam taşır. Enerji içeren bir cisim, kelimenin etimolojisine göre, iş veya hareket sağlayabilen bir cisimdir. Mekanik işin ve buharın, enerjinin iki türü olduğunu anlamamız için, 1705’te Newcomen’m buhar makinesini keşfetmesini, bundan bir yüzyıl sonra da bu makinenin fizikî yorumunun yapılmasını beklememiz gerekecekti. Daha sonra bir çok enerji türü daha keşfedilmiştir (elektrik enerjisi, ışık enerjisi, nükleer enerji, vb).
Enerji kaynağı. Düşmekte olan su kinetik enerji kazanır. Bu enerjiden, başka «nitelikte» bir enerjiye dönüştürülmek amacıyla hidroelektrik santrallannın türbinlerini çalıştırmakta yararlanılır.
İÇİNDEKİLER

MEKANİK ENERJİ BAŞKA ENERJİ TÜRLERİNİN KEŞFİ

ENERJİNİN SAKİNİMİ İLKESİ ENERJİ BİÇİMLERİ VE BUNLARIN BİRBİRİNE DÖNÜŞÜMLERİ ENERJİBİLİM
Kinetik enerji. Dönme enerjisi ve ötelenme enerjisi, hareket enerjisinin iki türünü oluşturur.
MEKANİK ENERJİ

Mekanik enerji denildiğinde aslında iki tür enerji kastedilir: kinetik enerji ve p>onansiyel enerji. Bu iki enerji birbirine temel bir ilişkiyle bağlantılıdır, dolayısıyla da birbirlerine bağımlıdır.

Kinetik enerji

İki tür hareket enerjisi vardır: bir cismin bir noktadan bir başka noktaya doğrusal olarak hareket etmesini sağlayan ötelenme enerjisi ve dairesel bir hareket sağlayan dönme enerjisi. Bir el arabasına doğrusal bir hareket yaptırabilmek için onu ya itmek ya da çekmek gerekir. Bir değirmenin çarkım döndürebilmek için, bir çağlayanın veya rüzgârın gücünden yararlanmak gerekir. İnsanlar ellerinin altındaki bu hareket kaynaklarına egemen olmak ve bunları dönüştürmek amacıyla bazı sistemler düşünmüşler, böylelikle de ilk basit alederi icat etmişlerdir. Sabit bir nokta çevresinde dönme sağlayan dönme enerjisini öteleme enerjisine dönüştüren kaldıraçlar, çıkrıklar, basit vinçler hep aynı mekanizmaya uygun olarak çalışır. İnsanlar böylelikle, farkında olmaksızın ilk mekanik enerji dönüştürücülerini geliştirip kullanmaya başlamışlardı. Rönesans dönemine gelinceye kadar mühendisler, dişli mekanizmaları (saatler, duvar saatleri vb) ve ağırlık kaldırma yöntemleriyle ilgilendiler. Günümüzde hareket enerjisinin en yaygın uygulamalarından biri otomobil motorudur. Otomobil motoru, pis-ton-biyel-krank bütünü sayesinde düzgün doğrusal hareketi dairesel harekete dönüştürür.

Hareket enerjisine ilişkin ilk kuramlar, mekanik biliminin gelişmesine bağlı olarak ortaya çıktı. «Enerji» kelimesi bilimsel te-
rim olarak ilk defa 1807’de Thomas Young tarafından kullar Daha önce aynı kavramı belirtmek için «canlı kuvvet» terim; lanılıyordu. Hareket enerjisini bugün gözlemini yapabildiği her olayda görürüz. Bu olaylara dünya ölçeğinde olduğu gib ren ölçeğinde de rastlanır. Yıldızlar yer değiştirir, gökadalar di çevrelerinde döner. Ayrıca sonsuz küçüklerde de aynı dur rastlarız. Temel parçacıklar olan protonlar ve nötronlar ayr çimde hareket eder. Bu enerjiyi miktar bakımından ölçmek fizikçiler, kütlesi m olan bir maddesel noktanın Ec kinetik e jisinin, bu noktanın / mesafesi boyunca yaptığı basit yer değ: me hareketi sonunda ortaya çıkan işe eşit olduğunu kanıdac Bu bağıntı şu formülle ifade edilir: dEc = F • <5Î. Burada F sÖ2 nusu nokta üzerine uygulanan kuvvet, âl ise basit yer değişti: nin vektörüdür. Dinamiğin temel bağıntısı F = m • Mdt oldu dan, şu ilişki elde edilir, dEc = mâv • öl./dt. Mı ve Aİ2 nokt arasında yer değiştiren ve hızları v’ı ve V2 olan bu eşidiğin il rimi birleştirilerek, bu iki nokta arasındaki kinetik enerji de mi elde edilir:

A£c = Ec2 – Ec 1 = 1/2 mv1/2 mv\.

Maddesel noktanın kat ettiği mesafenin herhangi bir nokt daki kinetik enerji Ec = 1/2 mv2 büyüklüğüyle ifade edilir. Bi sene veya bir noktaya göre dönme hareketi yapan cisimlere kin bu tanımlama genelleştirilebilir; bu durumda bunların kiı enerjisi şu biçimde ifade edilir: Ec = 1/2 Jctf. Bu eşitlikte, 0) s hızdır, J ise cismin eksenine ya da dönme merkezine oranL lemsizlik momentidir.

Yerçekiminin potansiyel enerjisi

Ünlü Sisifos efsanesinde, Sisifos, bir dağın tepesine koca bi yayı durmaksızın çıkarmaya mahkûm edilmiştir. Kaya, dab peye varmadan aşağıya yuvarlanır. Sisifos, kayayı ittiği zaj kas kuvvetiyle ona bir hız, dolayısıyla da bir dönme ve ötele enerjisi aktarmaktadır. Kaya eliden kurtulup aşağıya yuvarlaı ya başladığında, Sisifos’un müdahalesi olmaksızın kinetik eı nin değişik bir türü ortaya çıkar. Aşağıya doğru çekilen kaya, dişine daha önce Sisifos tarafından aktarılmış olan enerjiyi; çıkarır. Kayanın üstteki bir noktadan aşağıdaki bir noktaya yı lanması, aşağıya yuvarlandığı sırada içinde gizlediği bir eneı olduğunu ortaya koyar. Bu enerjiye potansiyel enerji denir. Gö yor ki bu enerji, kaya kütlesinin mekândaki konumundan naklanmaktadır.

Potansiyel enerji de ölçülebilir bir enerjidir. Küdesi m ola cisim belirli bir yükseklikten bırakıldığında, düşüşü sırasmd, tansiyel enerji kaybeder; buna karşılık kinetik enerji kazanı enerji cisim yere indiğinde bir çarpma meydana getirir. Cis;ı zt yüksekliğinden zz yüsekliğine kadar yaptığı iş, kay->tansiyel enerjinin miktarına eşittir:

W = mgzt – mgz2 = E,- E2 ık bir sabite göre tanımlanan potansiyel enerjinin Ep = t olduğu görülür (burada z yüksekliktir). Bu enerji mikta-ımesi, özellikle uyduların fırlatılmasında önemlidir: fırla-rçekiminden daha büyük bir kinetik enerji kazandırmak i bu da uydunun istenilen yörüngeye oturmasını sağlar.

nerji türünün birlikte var olması

jı olan bir sarkaç, kendi ağırlık merkezinden geçmeyen ı etrafında hareket eden katı bir cisimdir. Bu sistemin ıbit dengesini bozacak olursak, salınımların meydana . görürüz. Sarkacı sabit dengesinden belirli ölçüde uzak-ımızda ona öncelikle bir potansiyel enerji kazandırmış 3unu yapmakla, ağırlık merkezinin, kendi denge nokta-aha yüksek bir z yüksekliği kazanmasını sağlarız. Sarkaç adan bırakıldığında, kendi denge noktasına kadar ters Lareket eder. Böylelikle, bir bakıma kendisine önceden rılmış olan kinetik enerjiyi «harcar». Denge noktasına ir hızla vardığında, kazanmış olduğu kinetik enerji, bu oktasmdan daha ileri giderek z yüksekliğini yeniden kama neden olur; ve bu böylece sürüp gider. Demek ki biri enerji, öteki potansiyel enerji olan bu iki enerji türü ara-r değişim söz konusudur. Gerçekte, sarkaç bir süre son-‘. Kendi ekseni etrafında yaptığı hareket sırasında ortaya irtünmeler, belirli bir süre sonunda bu hareketi yavaşla-lurur. Önceleri bu sarkacın sürtünmesiz olduğu düşünül-Bu, ideal, gözlenebilir gerçeğe uymayan bir durumdu, ne lekanik kuramını modelleştirmeyi ve büyük ilerlemeler neyi sağladı.

ı başka potansiyel ve kinetik enerji tipleri de sayılabilir. bir duvar saatinin sarkacı: böylelikle potansiyel enerjisi ar-caç salınmaya başlar ve saatin akrep ve yelkovanım dön-ç mekanizmaların hareket etmesini sağlar. Bir barajla önü suyun düşüşü: bu suyun potansiyel enerjisinden elektrik k için yararlanılır, sahip olduğu kinetik enerjiden de dağ-urulmuş hidroelektrik santrallannın türbinlerinin döndü-inde yararlanılır (rezervlerin yenilenmesi, suyun çevrimiy-anır). Uyduların fırlatılması: taşıyıcı füzelerde (kimyasal adlanarak) itme meydana getiren tepkili motorlar vardır; :orlar, füzenin fırlatılmasını sağlayan kinetik enerjiyi verir, i yükselen top mermisi: patlatıcı kuvvet tarafından itilen mer-yüksek potansiyel enerjiyi kazanır, dolayısıyla da yere en : kinetik enerji yüklü olarak düşer. Gerçekte, başka enerji irinden kinetik enerji elde edilebilir. Mesela Ortaçağ’da ba-/akılması, antik mancınıklardaki yayların yerini almıştı, ırumda, kinetik enerjinin potansiyel enerjiye, ötelenme inin dönme enerjisine (ve bunların tersini gerçekleştirmek mkündür) dönüşümü söz konusudur.

:kanik enerjinin salanımı ilkesi

:aç örneğim yeniden ele alacak olursak, ideal durumda, pe-< ve sonsuz, belirli bir genliği olan salınım hareketinin söz ıı olduğunu gözlemleriz. Sarkacın denge noktasından, dara da en yüksek genlik noktalarından her geçişinde kinetik potansiyel enerjiye, potansiyel enerji de kinetik enerjiye ür. Zaman içinde sabit olan bu iki enerjinin toplamına top>-’.kanik enerji veya mekanik enerji denir, ada «yalın mekanik dönüşüm»ün, yalnızca bir hız ve göz-‘apılan sistemin farklı bölümlerinin göreceli konumlarının nesine indirgendiği bir dönüşüm söz konusudur. Sistemin ki her türlü sürtünme dikkate alınmaz. Bu durumda, lik enerjinin özelliği şu şekilde ifade edilir: bağımsız bir :mi (bir dış kuvvete bağımlı olmayan, mesela havanın diren-kate alınmayacak olursa, bir sarkaç örneğinde olduğu gibi) n mekanik enerjisini, yalın mekanik dönüşüm boyunca koya sakınır: E = Ec + Ep, = sabit.

;rjı sakımmımn temel ilkesi 1850 dolaylarında Hermann lelmholtz tarafından ilk defa bu biçimde ifade edildi, ömek bu ilkenin ideal biçimini anlamayı sağlar: tam anla-sert, düzgün ve bozulmaz bir zemin üstüne düşen bir çelik bırakıldığı yüksekliğe kadar yeniden sıçrar ve bu hareket ıza kadar yinelenen bir harekete dönüşür. Söz konusu hare-ilyenin başlangıçta, zeminden belirli bir yüksekliğe kaldırıl-ılmasından doğmuştur. Tabii ki havanın direnci ve bilyenin ne sürtünmesi, bağımsız olmayan bu sistemin sonunda dur-ra neden olur.
Sürtünme

Sarkaç örneği, sürtünme kuvvetlerinin belirli bir süre sonunda sarkacın hareketini durdurduğunu gösterir. Söz konusu sürtünme, iki madde arasında temas olduğu anda (burada sarkacın ipiyle eksenin sürtünmesi söz konusudur) meydana gelir. Pürtüklü bir yüzey, kaygan bir yüzeyin tersidir. Altı pürtüklü bir ayakkabı, mesela bir paten pistinde kaymadan yürümeyi sağlar. Oysa sürtünme yüzeyini en aza indirmek amacıyla yapılmış bir paten, tam tersine, pistte kolayca kayar. Aynı şekilde, eğer sürtünme olmasaydı, tekerlek olmazdı. Buz tutmuş bir yolu düşünecek olursak, sürtünmenin olmadığı bir dünyada ne gibi sakıncaların olabileceğini düşünebiliriz!

Yıllarca önce fırlatılmış uyduların yeryüzüne düşeceği haberlerini düzenli olarak duyarız. Bu bizi biraz heyecanlandırır, çünkü uydunun yere çarpma noktasını hesaplamak oldukça zordur. Meydana gelen nedir? Her uydu, yerleştiği yörüngede hissedilmez ölçüde küçük sürtünme kuvvetlerinin etkisi altında kalır. Bunun sonucunda yörüngesinde sapma meydana gelir ve bu sapma sonunda onu yerçekiminin etki alanına sokar. Uydu, atmosfere girdiği sırada, meteorlar gibi, hava sürtünmesi sonucu ateş alarak yanıp yok olabilir. Bu olaya, daha başka günlük olaylarda da görüldüğü gibi sık rastlanır. Mesela merdiven tırabzanı üstünde kayan elimiz ısınır, matkap ucu metale değdiğinde kıvılcım ve duman çıkarır. Bu olaylar bize, sürtünmenin ısı ürettiğini kanıtlar. Sarkaç örneğinde, eksene sürtünme (ayrıca havayla sürtünme), bir miktar mekanik enerjinin sakımmımn gerçekleşmesine neden olur; ne var ki enerji kaybı da sürtünmeden meydana gelen bir enerjidir. Bu enerji kendini ısı biçiminde açığa vurur.

Enerji biçimi olarak ısı

Demek ki ısı, mekanik enerjinin sınırı olarak ortaya çıkar. Fizikî duyumların (mesela yanıklar) çok ötesine geçen bu kavramın basit olarak algılanması oldukça zordur (ısı, termodinamiğin temel konularından biridir). Ludvvig Boltzmann, XIX. yy’da, ısının mikroskobik bir yorumunu yaparak sürtünme olayının anlaşılmasını kolaylaştırmıştır. Bir kabın içinde bulunan bir gazın atom ölçeğindeki modelinde moleküller karmaşık ve rasgele hareketler yapar. Birbirleriyle çarpışırlar, kabın iç yüzeylerine çarparlar. Bu moleküllerin herbirinin kendi hızı vardır ve dolayısıyla da kinetik enerji üretirler. Mikroskobik ölçekte bu gaz çok büyük sayıda moleküllerden oluşmuştur, öyle ki bizim gözlemleyip ölçebildiğimiz olaylar, yalnızca parçacık ölçeğindeki büyüklüklerin istatistiksel ortalamalarıdır. Boltzmann, sıcaklık ölçümleri aracılığıyla moleküllerin ortalama kinetik enerjisini varsayımsal olarak hesapladı. Bu aynı zamanda moleküllerin, ısıl hareket denen harekederi olarak da kabul edilebilir. Isı, sıcaklığın yükselmesiyle, dolayısıyla da molekül hareketinin artmasıyla meydana gelmiştir ki bu, moleküllerin kinetik enerjisinin arttığını da ortaya koyar. Böylece ısının, mekanik enerji türlerinden biri olduğu ortaya çıkar, fakat burada söz konusu olan makrosko-bik değil, mikroskobik bir mekanik enerji olduğundan, çok küçük ölçekli, insan ölçeğinde hareket enerjisi olarak kullanılamayacak kadar küçük bir enerjidir.
Saatler. Saat çarkları, insanoğlunun kullandığı ilk mekanik enerji dönüştürücülerini oluşturur (potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönüştürülmesi).
Beş sarkaç. Birinci top (solda) ikinci topa çarpar ve ona kendi kinetik enerjisini aktanr. Aktanlan bu enerji toptan topa geçerek beşinci topa kadar ulaşır. Beşinci top, salındıktan sonra kinetik enerjiyi aynı şekilde birinci topa, bu defa ters yönde ulaştıracak, olay böylece sürüp gidecektir.Bir güneş panosunun ayrıntısı.

Fotovoltaik sistemler sessiz çalışır, çevreyi kirletmez ve az bakım gerektirir. Bazı kurak bölgelerin enerji ihtiyacını karşılamak için özellikle elverişlidir.
Pusula. Mıknatıslı iğne manyetik kuzey kutbunu gösterir. Oersted, pusulayı içinden elektrik geçen bir telin altına yerleştirerek, hareket üreten manyetik etkiyi keşfetti.
BAŞKA ENERJİ TÜRLERİNİN KEŞFİ

Demek ki mekanik enerji ısı, ısı da mekanik enerji üretiyor. Newcomen’m yaptığı buhar makinesi, ısıtılarak buharlaştırılan su sayesinde hareket «üretiyordu». XIX. yy boyunca yapılan bir dizi keşif, başka enerji türlerinin de ortaya çıkarılmasını sağlamıştır. Bu enerji türleri, tabii ki enerjinin dönüştürülmesi veya biçim değiştirmesi sayesinde elde ediliyordu.

Elektrik. İnsanlar Antikçağ’dan beri elektrostatik enerjinin bazı etkilerini biliyorlardı. Mesela kehribar sürtülünce hafif cisimleri kendine çekiyordu (kehribar kelimesinin Yunanca karşılığı elektron’dur). XVII. yy’da Du Fay, «cam elektriği» (sürtülen cam) ve «reçine elektriği» (reçineye sürtülen kedi postu) diye iki çeşit elektrik keşfetti. Bu farklı iki «akışkan»m yönleri farklıydı. Bu keşif, artı ve eksi elektrik yüklerinin keşfine yol açacaktı. Benzer işaretli iki yük birbirini itiyor, zıt işaretli iki yükse birbirini çekiyordu. Öyleyse, bu elektrostatik enerji, mekanik enerji içerebilirdi. Böylece elektrik kamuoyunun gündemine girdi: kıvılcımların üretilmesi insanları korkuttu.

Torpilbalığı ve elektrikli yılanbalığı gibi elektrik taşıyan balıklara tutkun olan Luigi Galvani, 1780’de hayvanlardaki elektrik yükü üzerinde incelemeler yaptı. Farkında olmadan, elektrik pilinin çalışma ilkesini keşfetti. Daha önce elektriklenmiş bir kurbağa bacağını tutan bakır çengeli rastlantı sonucu demir bir cisme temas ettirdi ve kurbağa bacağının kasıldığını gözledi. Önce, kurbağa kaslarının hayvansal elektrik depoladığını düşündü; ne var ki Alessandro Volta 1795’te, elektrik üretiminin yalnızca bakır çengelle demirin birbirine temas etmesinden doğduğu varsayımını ileri sürdü. Beş yıl sonra, bakır halkalarla çinko halkaları sırayla dizip aralarına, tuzlu bir çözeltiye batırılmış bez halkalar koymayı düşündü; ve böylece doğru akım üretti. İlk pil doğmuş ve kimya enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülebileceği keşfedilmişti. Volta pili, kısa sürede geliştirip kullanılmaya başladıktan sonra, bu dönüşümün tersinin gerçekleştirilmesi, elektrik enerjisinin kimya enerjisine dönüştürülmesi düşünüldü.

Humphry Davy 1803’te, üç yıl önce Carlisle ve Nicholson tarafından keşfedilen, suyun elektrolizini yorumladı. Bu iki bilim adamı, içinden elektrik akımı geçirdikleri suya iki metal daldırmışlar, artı kutupta hidrojen, eksi kutuptaysa hidrojenin iki katı oksijen biriktiğini görmüşlerdi. Böylece, elektroliz olayı, bir maddenin içinden elektrik geçirildiğinde ayrışması, moleküllerin elektriklenmiş birimlere veya atomlara aynşması olarak algılandı. Bu, atomlar arasındaki etkileşimin elektriksel özellik taşıdığının bir kanıtıydı. Buna göre elektrik akımı, elektrik yüklü temel parçacıkların akışı olarak yorumlandı; bu parçacıklar elektronlardı. Elektroliz olayının keşfi, kimya sanayii için temel buluşlardan birini oluşturdu. Sağladığı başka pek çok şeyin yanı sıra, sodyum ve potasyumun elde edilmesini ve minerallerin ayrıştırılmasını mümkün kıldı.
Işık. Davy, 1813’te, elektriğin bir başka dönüşümünün gerç leştirilebileceğini keşfetti. Bu buluşunu elektrik arkı içinde g çekleştirdi. İki kömür çubuk arasından elektrik akımı geçirildiğ de çubuklar yanıyor, aralarındaki boşlukta kuvvedi bir ışık olu: yordu. 1843’te Edison tarafından keşfedilen, daha sonra da tic< leştirilen elektrik ampulünde, metal bir telden akım geçiriliyor

Işık, uzun süre ateşli tartışmaların konusunu oluşturdu (m; denin bir parçası mı, yoksa yalın dalgaların ışıması mıydı?). En ji taşıyan bir olgu olduğuysa, fotoğrafın bulunması sayesinde 1 mtlandı: mühendis Nicephore Niepce, XIX. yy’ın başında, lavj ta özü yardımıyla, «Yuda» bitümü emdirilmiş bir ekran üzeri güneşin bıraktığı izleri kaydetmeyi başardı. Duyarlı fotoğraf İt halarının yapımı, yüzyılın sonundan itibaren gerçekleştiril Böylelikle, ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmesi k< fedilmiş oluyordu.

Manyetizma. Mıknatıs daha Antikçağ’dan beri biliniyorı (Yunanca magnes kelimesi, «Magnesia [Manisa] bölgesinden kan taş» anlamına geliyordu), fakat çekme-itme özelliğinin stat elektrikle bir ilgisi olduğu akla gelmemişti. Demirin yıldırım di. mesiyle mıknatıslandığı, XVIII. yy’m sonunda keşfedildi. Ha Christian Oersted, 1819’da, bir eksen etrafında dönebilen mıkn tıslanmış bir iğnenin, bir elektrik telini altına, bu tele paralel ol rak yerleştirildiğinde ve söz konusu telden elektrik geçirildiğind iğnenin normal olarak manyetik boylam yönünde durması ger kirken, bu yönden saptığını gözlemledi. Oersted böylelikle ele triğin manyetik etkisini, bunun sonucu olarak da bir hareket ür ölebileceğim keşfetmişti. Elektrik enerjisinin manyetik enerji) dönüştürülmesi, daha sonra da mekanik enerjiye dönüştürülm si gerçekleştirilmiş oluyordu.

Joule etkisi. Fizikçi James Prescott Joule, Oersted tarafında başlatılmış olan manyetizma ve elektrik üzerine yapılan incel meleri sürdürerek bir elektrik motoru icat etti. Ayrıca, iletken b telden geçirilen elektrik akımının meydana getirdiği ısıyı da dı ğerlendirerek, 1841’de kendi adıyla anılan yasayı ileri sürdü: ürı tilen ısı miktarı, iletkenin direnci ve akım şiddetinin karesiyi orantılıdır. Bunun dışında, bir hareket sonucu meydana gelen sü. tünmelerle ortaya çıkan ısı miktarını ölçmeye çalıştı. Su, yağ v cıva içinde dönen kanadı bir çark aracılığıyla ısı ile mekanik ene: ji (iş) arasındaki bağıntıyı ölçtü ve bir sabit sayı buldu. Bir kalor 4,186 Jul’a eşitti.

Seebeck etkisi. Doktor Thomas Seebeck, 1821’de, Volta pilir den yararlanarak elektriği bir başka yoldan elde etmeyi keşfetti. Bı antimon diskini bir bakır disk üzerine yerleştirdikten sonra, bi ucu bir galvanometreye bağlı bir bakır teli avucunun içinde tutara, galvanometreden bir akımın geçtiğini gözledi. Elin temasıyla ısınaı iki metalde bir ısı farkının meydana geldiğini, bunun da gözlemir yaptığı elektrik akımını doğurduğunu gördü. Termoelektrik etkkeşfedilmişti. Bağlantı noktaları farklı sıcaklıklarda bulunan bir devre içinde çok düşük bir elektrik akımı meydana geliyordu. Bu keşif üzerine ilk termoelektrik pillerin yapımına başlandı.

Peltier etkisi. Jean Peltier, 1834’te, birbirine bağlı ve içinden akım geçen iki telin yakınında ölçülen sıcaklıkların farklılığı hak-kındaki gözlemlerini yayımladı. Bu gözlemler görünürde Joule etkisine karşıttı. Gerçekten de elektrik akımının yönünün değişmesi, sıcaklıkların tersine dönmesine yol açıyordu. Bu olayın kuramsal açıklanması, 1860’ta Thomson tarafından tam olarak yapılacaktı. Isıl enerjinin elektrik enerjisine dönüşümünü gösteren bu buluştan, ancak yarıiletkenlerin keşfinden sonra yararlanılacaktı. Bu sayede düşük güçlü soğutma sistemlerinin gerçekleştirilmesi mümkün olacaktı.

ENERJİNİN SAKİNİMİ İLKESİ

Kimyasal enerji elektrik enerjisine, dolayısıyla da mekanik enerjiye, mekanik enerji de başka enerji türlerine dönüştürülebi-liyorsa, enerjinin «tarihî» tanımının çok sınırlı kalacağı görülebilir. «Her enerji biçimi hareket enerjisi üretebilir» deyişim «her eşdeğer enerji türü, kuramsal olarak mekanik enerjiye dönüşebilir» şeklinde genişletmek gerekir.

Özel durumların çokluğu, fizikçileri XIX. yy’da, bu enerji türlerini birbirine bağlayan köklü ilişki üzerine düşünmeye itti. Helmholtz şu düşünceyi ileri sürdü: eğer ısıl, kimyasal, mekanik veya elektriksel enerji birbirlerine dönüşebiliyorsa, bu enerjilerin aldıkları farklı biçimlere karşın sabit kalan «bir şey» var demektir; bu «bir şey» ise sonuç olarak enerjiydi. Öyleyse evrende çok büyük miktarda enerji vardı ve bu enerji çok farklı biçimlerde kendini gösteriyordu. Enerjinin sakinimi ilkesini ileri süren Helmholtz, enerjibilimi kurdu ve mekanik enerjiyle potansiyel enerjiyi birbirinden ayırt eden ilk kişi oldu. Bu ilkeden bilim adamları, hatta Einstein bile fizik alanında her zaman yararlandı. Einstein, söz konusu ilkeyi daha yetkin kılmak için yeni bir parçacık olan nötrinoyu ilave etmişti. Bu parçacığı ayırt etmek güçtü, çünkü elektrik yükü taşımıyordu.

Üç temel enerji biçimi

Günümüzdeki kuramsal fizik kavramları, bize, bütün enerji türlerini üç temel enerji biçimine indirgeme avantajını sunar. Bunlar evreni yöneten üç temel etkileşime bağlı enerji biçimleridir: evrensel çekim, elektromanyetizma ve atom içi etkileşim (güçlü ve zayıf etkileşimler). Her türlü enerji biçimi bu üç temel biçime indirgenebilir veya bunlarla ilişkilendirilebilir; özellikle de ilk ikisi (çekimsel ve eletromanyetik etkileşimler).

Çekim. Yeryüzünde bir çekim alanı vardır. Yerçekimi kendini potansiyel enerji, dolayısıyla da mekanik enerji olarak belli eder. Her enerji türünün, cisimlerin kütlesiyle ilişkisi vardır.

Elektromanyetizma. Elektrik enerjisi ve manyetik enerji etkileşimine bağlı olduğu gibi, ışınım enerjisi (gözle görülen ışıktan X ışınlarına ve radyoaktif ışımalara varıncaya kadar) ve kimyasal enerji de buna bağlıdır.

Atom içi etkileşim. Atomun içindeki protonların veya elektronların uyguladığı elektriksel itme kuvvetlerinin varlığını bildiğimize göre, bu kuvvetlerin atomun dağılmasına yol açmamasını nasıl açıklayabiliriz? İşte bu noktada çok büyük çekme kuvveti uygulayan etkileşimler söz konusudur. Bu etkileşim, elektrik yüklerinden bağımsız olarak, çekirdek ölçeğinde, çok küçük mesafelerde çok yoğun bir çekim gücü oluşturur. 1934’te keşfedilen daha zayıf, daha ince bir etkileşim de bu alanda küçük ölçüde de -Isa etkisini gösterir. XX. yy’da nükleer fizik alanında gerçekleşilen muazzam ilerlemeler, yeni bir enerji türünün, büyük bir rotansiyel güç olan nükleer enerjinin keşfedilmesine yol açtı.

Üç ayn fizik alanı

Bu aşamada, uygulama alanları çok farklı üç fizik alanını tanımlamak gerekir.

Makroskobik fizik. Bu, «insan» ölçeğinde uygulanan fiziği _jerir. Bu fizik için, kütle ve eletromanyetik ışınım mutlak değer-.srdir, kendi etkilerini bağımsız olarak ortaya koyarlar.

Kuvantum fiziği. Bu, atom içi, hatta çekirdek içi mikroskobik ölükteki fiziği içerir. Her parçacık, bir parçacık dalgası ile birliktedir. Bu ‘3İganın boyu, parçacık hızının fonksiyonudur. Enerji aktarımları • ailelere ve ışınımlara bağlıdır. Bu durum ünlü Louis de Broglie babasından ortaya çıkar: £2 – £1 = hv; 1 ve 2 indisleri, bir hidrojen romunun çevresinde dönen elektronun farklı iki enerji düzeyine te-■ ıbül eder; v, yörünge l’den yörünge 2’ye atlayan elektronun enerjindeki kayıp dolayısıyla ortaya çıkan elektronik ışınımın frekansı-1 h ise Planck sabitidir ve 6,626 176 1 (T34 Jsn’ye eşittir.
Görelilik fiziği. Einstein, ışığın hızının sonsuz olmadığını gözlemleyerek, Nevvton fiziğini genişleten bir kuram kurdu. Bu kuramda ele alınan hızlar, ışığın hızına oranla düşüktü. Böylelikle, göreli bir v hızıyla (ışık hızı olan c’nin en az yüzde 10’una eşit bir hız) fırlatılan parçacığın kütlesinin sakınıma uğramadığım ka-nıdayan bir bağıntı kurdu. Bu bağıntıyı şu formülle ifade etti: m = m0 [l-(v2/c2)]-<1/2>.

Bir parçacığın hızı, O’dan v’ye artarsa, kütlesi m-mo = Am kadar artar, dolayısıyla, kinetik enerjisi de Amc2 değerinde artar. Bu formülü maddesel bir sisteme genelleştirilen Einstein, nedeni ne olursa olsun, bu sistemdeki her türlü A£ değişiminin, sistemin küdesinin Am değişimine bağlı olduğunu, enerji farkının da, kütle farkının boşluktaki ışığın hızının karesiyle çarpımına eşit olduğunu kabul eder: AE = Amc2. Buradan da iyi bilinen formülüne gelir; £’nin bir sabite yaklaşık değerde olduğu kabul edilirse, E = m?.

Bu fiziğin uygulama alanı, yüksek enerji taşıyan parçacıklar fiziği, nükleer tepkimeler ve radyoaktivitedir. Şunu unutmamak gerekir ki, enerjinin sakinimi ilkesi, kütle-enerji büyüklüğünün sakınılması söz konusu olduğunda geçerlidir. Küde ile enerji arasındaki bu bağıntı, Einstein’i yerçekiminin (kütle) ve elektromanyetizmanın (enerji) aynı nitelikte olduğunu kanıdamaya götürdü. Bunu da genel görelilik kuramıyla kanıtladı.
ENERJİ BİÇİMLERİ VE BUNLARIN BİRBİRİNE DÖNÜŞÜMLERİ

Değişik enerji türlerinin hepsi hakkında daha bütünsel bir görüşe sahip olabilmek için bunların kökenlerini kozmik zaman ölçeğinde incelemek gerekir.

Enerjinin «ataları»

Büyük padama (big-bang) varsayımı bu konuda ilginç bir açıklama getirir. Evrenin doğmasına neden olan ilk büyük padama, «kozmik karmaşa»ya yol açtı. Çok büyük enerji yüklü, birkaç milyon derece sıcaklıktaki parçacıklardan oluşan bu karmaşa, aşamalar halinde dönüşüme uğrayarak sonunda yıldızları meydana getirdi. Astrofizik kuramlarına göre, Güneş sistemi bundan yaklaşık 4,5 milyar yıl önce oluştu. Güneş, termonükleer füzyon tepkimeleri içinde olan hidrojen iyonlarından oluşuyordu. Dünya’ysa radyoaktivitenin etkisiyle zaman içinde ortaya çıkan ve bugün kendisini oluşturan tüm elementlerden meydana geliyordu. Bugün nükleer san-trallarda kullanılan uranyumun kökeni Güneş değil, Güneş’i ve Dünya’yı da oluşturan yıldız bulutudur. Böylece, yıldız bulutu söz konusu oluşumların temel nedeni olduğundan, bugün Dünya üzerinde elimizin altında bulunan enerjinin birbirine paralel iki «atası» vardır. Bunlar Güneş ve uranyumdur.

Kozmik zaman ölçeğinden jeolojik ölçeğe geçecek olursak, bu ilk enerjinin geçirdiği dönüşümleri izleyebiliriz. Jeolojik zamanlar süresince, enerji üretebilecek farklı hammaddeler oluştu. Bunların başında petrol, doğalgaz ve kömür gelir. Gerçekten de çeşitli jeolojik dönemlerde dünyada çok büyük miktarlarda biyoküde oluşumunu sağlayan Güneş’tir (mesela kömür ve petrol). Jeolojik altüst oluşlar toprakların suyla kaplanmasına neden oldu, tortul tabakalar yavaş yavaş okyanusların dibinde üst üste bindi, ayrışma sürecine giren ve çok büyük basınçların etkisinde kalan biyoküde petrole, gaza veya kömüre dönüştü. Enerji yüklü bu hammaddeler bir bakıma «kutulanmış» biyokütlelerdir, bunların oluşum tarihi milyonlarca yılı kapsar.

Yeryüzünün derinliklerinde oluşan uranyum da aynı şekilde bir daha yenilenmeyecek olan bir maddedir. Bu madde dolaylı bir biçimde, yeryüzünün birkaç yüz metre altında bulunan taban suyu ör-
Elektrikli lokomotif. 83-

serisinden bu çekici. Fi kullanılan lokomotifleris gücüyle çalışan çek e r gücünü artırarak ve sas kullanım sağlayarak as~ yeni bir çığır açtıtülerinin sahip olduğu ısıyı oluşturmuştur. Dünya’run «fırını» içinde gerçekleşen nükleer dönüşümler sonucu ortaya çıkan jeotermik ısı akımının serbest kalmasının bir nedeni de uranyumun varlığıdır.

Geçmiş zamanlarda oluşmuş bu enerji kaynaklan, günümüzdeki enerji kaynaklarıyla karşılaştırılabilir, ki bunların oluşmasının temel kaynağı Güneş’tir. Bu kaynakların başlıcaları, güneş ışığı sayesinde oluşan biyoküde, güneş ışığı sayesinde buharlaşıp yerçekimi etkisiyle yeniden yeryüzüne düşen suların gücünden elde edilen hidrolik enerji, atmosfer tabakalarının farklı ısı derecelerine sahip olması nedeniyle oluşan hava kütlelerinin hareket etmesiyle oluşan akımın oluşturduğu rüzgâr enerjisidir. Bunların dışında, güneş ışınlarının doğrudan yeryüzüne gelmesi de sürekli bir enerji kaynağıdır. Bu enerji kaynakları, yemlenebilir kaynaklar olarak kabul edilir; bu, en azından insan ölçeğinde böyledir, çünkü Güneş sonunda (beş milyar yıl sonra) yok olacaktır.
Giineş. Bu yıldız Dünya’nın (uranyumla birlikte) temel enerji »synağıdır. Esas olarak hidrojen ve helyumdan oluşan ana maddesi, sürekli termonükleer kaynaşma halindedir. Böylelikle hidrojeni z jma dönüştürerek biyokütle üretir.
Yenilenemez fosil enerji kaynaklarının dönüştürülmesi

Kömür, petrol, doğalgaz veya uranyum yatakları, Dünya’nın enerji stoklarını oluşturur. Bunların termik santrallarda yakılması (uranyum kullanan «nükleer» santrallar da dahil olmak üzere), kendi hacimleriyle karşılaştırıldığında çok büyük miktarlarda ısı sağlar. XVIII. yy’da azalan odunun yerine kömürün yakılması aslında kimyasal bir tepkimedir. C + O2 CO2 , tepkimesi, elektromanyetik kökenli enerjiyi serbest bırakır. Hidrokarbonlar kolayca yükseltgenebildikleri için petrol de aynı ilkeye göre ısı üretir (bu arada, petrolün yalnızca kimya sanayiinde kullanılması yeğlenmelidir, çünkü bu madde ticarileştirilebilir birçok başka maddeye dönüşebilmektedir). Genel olarak metan gazından oluşan doğalgaz da çok verimli bir yakıttır: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O. Uranyuma gelince, bu maddenin çekirdeğinin nötron bombardımanıyla daha hafif iki çekirdeğe bölünmesi, enerji açığa çıkarır; dolayısıyla burada söz konusu olan kimyasal anlamda yanma değil, nükleer bir tepkimedir.

Her durumda, elde edilen ısı daha sonra, buhar çevrimi ilkesinden yararlanılarak elektriğe dönüştürülmektedir.

Füzyon

Enerji üretiminde en fazla gelecek vaat eden araştırma alanlarından biri de termonükleer füzyondur. Bu olay, protonları dolayısıyla artı yüklü iki çekirdeği füzyonla tek bir çekirdek haline getirme ilkesine dayanır. Bu tepkimede, çekirdekler arasındaki mesafe azaldığı ölçüde artan elektrostatik bir itme kuvveti söz konusudur. Bu kuvveti yenebilmek için her çekirdeğin çok büyük bir kinetik enerjiyle yüklü olması gerekir, ki bu da maddenin 10 milyon derece gibi çok yüksek bir sıcaklıkta plazma denen hale getirilmesini gerektirir. İki çekirdek, aralarındaki mesafe çok azaldığında füzyon gerçekleşebilir ki bu da dev boyutta enerji üretir.
Denetim altında tutulabilen füzyonun ancak 2030 yılına dc; ru gerçekleştirilebileceği hesaplanmaktadır. Bu alanda gerezi olan muazzam donatım veya radyoaktif kirlenme sorunları, i; nüz somut olarak çözülememiştir. Bu arada füzyona, uranyum c dahil fosil yakıtların giderek tükenmesine ve sera etkisinin orE ya çıkmasında kısmen etkili olan karbonik gaz atıklarının artm; sına karşı kesin çözüm getirecek olay gözüyle bakılmaktadır.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının dönüştürülmesi

Yerçekimi dolayısıyla oluşan potansiyel enerji kaynaklarınca: biri de, elektrik enerjisi üretimi amacıyla barajlann arkasında ter lanan sulardır. Burada, mekanik enerjinin, su türbinleri aracılığı;»’-: kinetik enerjiye dönüştürülmesi, bunun da daha sonra türboalter natör aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülmesi söz konuş*-dur. Dolayısıyla, elektrik üretme kapasitesi, el altında bulundur–labilen ve mevsimlere göre değişen su stoklama olanağına bağlıdır

Özellikle 1973’teki petrol şokundan sonra kullanım alanı genişletilen güneş enerjisi dağınık bir enerji türüdür, stoklanması da zer-dur. Bu enerjinin işletilmesinde, güneş ısısını toplayıp daha som ısıtıcı bir akışkana aktaran edilgen dönüştürme sistemlerinin yar_ sıra, güneş ısınının klasik termik santrallardaki buhar çevriminde kullanıldığı etkin dönüştürme sistemlerinden yararlanılmaktadır Bu sistemlerden yararlanmak için güneş ısısının, dolayısıyla da sistemin kurulduğu yerin normal ölçüde güneş ışığı alması gerekir.

Güneş enerjisinden yararlanan bir başka önemli buluş da, ası-ronotik alanında eskiden beri incelenen fotopil veya fotovolta.-pildir. Bu pil, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür. Bu alanda çok sayıda araştırma yapılmıştır; ne var ki fc-araştırmalar, kullanılan tekniklerin, endüstriyel geliştirmelere girişebilmek için henüz yüksek maliyetli olması dolayısıyla ekonc-mik zorluklarla karşı karşıyadır.

Bunların dışında, kimyasal olarak stoklanmış güneş enerps-olan biyokütle birçok araştırmanın ve bazı somut uygulamaların (organik artıkların gaz haline getirilmesi, yeni tahıl türleri, genetik uygulamalar) konusunu oluşturmaktadır.

ENERJİBİLİM

Enerjibilim, enerji sistemlerini (bu sistemler ister enerji kullansın, ister enerji üretsin) konu edinen uygulamalı bir bilim alanıdır

Enerji sistemleri

Isıdan elektrik üretimi, bir motor çevrim kullanan klasik enerji sistemlerinden biridir. Benzeri sistemlerde iki temel parametre vardır enerji bilançosu ve çevrimin verimi. Mesela termik santrallarda enerji bilançosu şöyle düşünülür: kazandan gelen su küdesinin sağladığı ısı = suyun kondansör içinde kaybettiği ısı + genişleticiden sağlanan iş. Bu, termodinamiğin birinci ilkesinin, enerjinin sakinimi ilkesımn ifadesıdir. Öte yandan verim, elde edilen işin, sağlanan ısıya oranına eşittir; dolayısıyla da verim her zaman 1 değerinin altındadır. Gerçekten de termodinamiğe göre, elde edilen verim kuramsal olarak her zaman 1 değerinin altında bir değerle sınırlı kalır. Dönel motordan yararlanılan başka enerji sistemlerinden de söz edilebilir: gaz türbini, içten yanmalı ve dizel motorlar, türboreaktör…

Benzeri sistemlerin incelenmesinde enerji bilançosunun özellikle ince hesaba dayandırılması gerekir (ısıl kayıpların yokluğu, kuramsal verime mümkün olduğunca yakın verimlerin elde edilmesi).

Enerji tasarrufu

Hem fizikî hem ekonomik olarak çok önemil olan enerji tasarrufu, daha önce değinilmiş olan iki eksene veya parametreye da-yandırılabilir: enerji kayıplarının, ortadan kaldırılamasa bile, sınırlandırılması (bilanço üzerine etki); başlangıçta sağlanan enerjiden en fazla verimi elde edebilecek yöntemlerin bulunması (verim üzerine etki). Bu ikinci noktaya ulaşmak için çok daha karmaşık hesaplamalar yapmak gerekmiştir. Bu konuda iki sistem önerilmektedir.

Basınçlı ısı pompası. Burada bir ısı üretim çevrimi söz konusudur. Bu çevrimden belirli bir buhar küdesi alınarak sıvı basınç altında bırakılır, bu sıvı buharı belirli bir basınca getirir, sonra da aynı basınç altında yoğuşturur; meydana gelen sıvının daha sonra basıncı düşürülür ve bir buharlaştırıcı içinde buharlaşması sağlanır. Kondansörün sıcaklık kaynağı, mesela bir ısıtma devresinin suyu, soğutma kaynağı da dış havaysa, bu çevrim, soğutma kaynağından (hava) belirli miktarda ısıyı çekip bunu sıcaklık kaynağına (su) aktarabilir; dolayısıyla, soğuk kaynak, sıcaklık kaynağını ısıtmak için soğutulur. Bu sistem böylelikle, soğutma kaynağı ile sıcaklık kaynağı arasındaki sıcaklık farkını en iyi şekilde kullanarak enerji tasarrufu sağlar.
İkili sistemler. 55-60 °C’deki bazı yeraltı sularının kışın soğuk kaynak olarak kabul edildiği bir sistemde, jeotermiyle ısı pompasını birleştirmek de mümkündür. Isı pompasında, sıcaklık kaynağı işlevi gören ısıtma suyu dolaştırılır: ısı pompası bu durumda je-otermal ısıyı sıcaklık kaynağına «pompalar». Yaz mevsiminde bir başka termik değişim düşünülebilir: güneş enerjisini toplayan sulu bir sistem, yeraltı suyunu ısıtır, ısınan bu sudan sonraki kış mevsiminde yararlanılır. Enerji, zaman içinde yenilenir, dolayısıyla da bilanço ve verim açısından ekonomi yapılmış olur.

Gelecekle ilgili görüşler

Verimin iyileştirilmesinde ilerde önemli ilerlemeler kaydedilecektir. Bu iyileştirme, termik değişimlerin kalitesinin geliştirilmesine, bunun özellikle sıvılı ve gazlı dönüştürücüler düzeyinde gerçekleştirilmesine bağlıdır. Bugünkü koşullarda, ışıma veya iletme yoluyla enerji aktarımı çoğu defa iyi değildir. Öte yandan sanayide bugün, fabrika bacalarından çıkan dumanın ısısı özel aygıdarla toplanarak, dumanın oluşmasını sağlayan kaynağa (özellikle yanma olayının gerçekleştiği durumlarda) geri gönderilmektedir. Bu enerji tasarrufları ister konutlarda, ister sanayide olsun, 1973’ten önceki enerji harcamasına oranla büyük ekonomi sağlamıştır (% 25 dolayında). Bu, insanoğlunun en önemli hedeflerinden biri olan, enerji kaynakları sağlayan sistemlere egemen olma çabasının, XXI. yy’da da büyük önem taşıyacağını gösterir. □
Fosil yakıt yatakları, ye-

enerji kaynaklanndanü’; kömür yatağı görülüye’
MAKROSKOBİK ÖLÇEKTE ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ
tllk enerji Sonuç eneı^\. Mekanik İsıl Elektrik ve manyetik Kimyasal Işınım Nükleer
Mekanik 1 kriko 2 rüzgâr 3 hoparlör 4 kas 5 foton itmesi 6 nükleer patlama
İsıl 7 basınçlı ısı pompası 8 radyatör 9 mikrodalga fınn 10 vücut ısısı 11 sera etkisi 12 jeotermi
Elektromanyetik 13 mikrofon 14 termoelektrik 15 transformatör 110/220 V 16 elektrikli balık 17 fotoelektrik etki 18 doğrudan dönüşüm (yüklü parçacık)
Kimyasal 19 basınç altında kimyasal tepkime 20 içenerjili kimyasal tepkime 21 elektroliz 22 cansız ve canlı varlıklarda kimyasal tepkime 23 fotosentez 24 radyoliz
Işınım 25 triboışıldama 26 elektrik ampulü 27 radyo verici istasyonu 28 ateşböceği 29 lazer (fotoışıldama) 30 radyoaktivite
Nükleer 31 parçacık hızlandırıcıları 32 süpernova patlaması 33 K, L kapma 34 35 v ışınlı nükleer tepkimeler (y fisyon) 36 nükleer tepkimeler

Birçok uygulama bir dizi dönüşümü gerektirir. Dolayısıyla, bu tabloda görülen bazı işlemsel biçimler, «ara aşamalara» tekabül edebilir.

1. Kriko. 2. Atmosferdeki sıcak hava kütleleri ile soğuk hava kütleleri arasındaki sıcaklık farklan, konveksiyon akımları oluşturan (ki bunlar da rüz-gârlan yaratır) farklı basınçlann sonucu olarak ortaya çıkmaktadır. 3. Hoparlör, elektrik akımını ses dalgaları haline dönüştürür (hava kütlesinin hareketi); bu dalgalar mekanik enerji ürünüdür. 4. Kas kasılması. 5. Foton itmesinde, kuramsal olarak, ışınları kusursuz bir aynaya yönelmiş bir ışık kaynağından yararlanılır. Geri yansıyan ışık demeti, zayıf fakat kesintisiz bir tepkime sonucunda (bu tepkime, tepkili füzelerdeki itmeye benzetilebilir) bir itme kuvveti oluşturur. Gelecekte bu yöntemden uzay araçlanna itme sağlama konusunda yararlanılacaktır. 6. Nükleer patlama, hava tabakalarını sarsan bir şok dalgası oluşturur. 7. Bir buhar kütlesi, sıvı hale gelinceye kadar sıkıştırılır, sonra aynı basınç altında yoğunlaştırılır; oluşan sıvının daha sonra basıncı düşürülür, ardından yoğunlaştırılır. Bu sistem, bazı jeotermik kaynakların ısıtılmasında kullanılır. 8. Radyatör (su, sıcak hava). 9. Dalga boylan 1 m ila 1 mm arasında değişen mikrodalgalar, yiyecek maddeleri içinde düşük enerji şeklinde, yani ısıl olarak sönümlenir. İO. Canlı bir organizmanın tüm kimyasal tepkimelerini içeren metabolizma, ısıl enerji üretir. Bu enerji, bedenin sıcaklık derecesi olarak ölçülür (insanda 37°C). 11. Güneş’in ışık ışınları, özellikle morötesi ışınlar, Dünya tarafından soğurulur veya atmosfere yansıtılır. Belirli dalga boyundaki ışınları geçirmeyen cam (cam molekülleri bu ışınlan soğurur), ısınır. Bu nedenle, camdan yapılmış bir sera içine giren güneş ışınlan kapana kısılmış olur ve ısı halinde çevredeki havaya yayılır. 12. Dolaylı ısı kaynağı, yerküre içinde gerçekleşen nükleer tepkimeler sonucu oluşur. 13. Mikrofon, hoparlör sisteminin tersi doğrultuda çalışır: ses dalgaları bir zarı titreştirir; bu titreşim de belirli bir manyetik alanda değişim yaratır (bu değişim, bir elektrik kablosu tarafından yayılır). 14. Volta’nın keşfettiği ısıl elektrik, iki metalin dokunma (el) sayesinde ısınarak bir sıcaklık farkının meydana gelmesi, bu farkın da söz konusu elektriği oluşturması olarak tarif edilir. 15. Transformatör, elektrik geriliminin değiştirilmesi için kullanılır. 16. Elektrikli balık. 17. Fotoelektrik etki 1887’de Heinrich Rudolf Hertz tarafından keşfedilmiştir. Negatif elektrik yükü taşıyan bir çinko levha, üzerine morötesi ışın-
lar düşürüldüğünde boşalır. Demek ki ışınım enerjisi alan bir metalde elektron yayımı meydana gelir (dolayısıyla da elektrik enerjisi). Fotoelektrik etkinin en bilinen kullanılma biçimi fotoelektrik pildir. 18. Bu dönüştürme türünde, nükleer enerjiden dolaysız olarak elektrik enerjisi üretilmesi söz konusudur. En yaygın kullanım alanı kuvars saatierdir. 19. Basınç, kimyasal bağların kopmasına neden olur. 20. Kimyasal bağlar, sağlanan ısı sayesinde kopar. 21. Elektroliz. 22. Bu tepkimeler genelde kimyasal niteliklidir. 23. Güneş enerjisi, klorofil sayesinde, fotosentez yapan bitkilerin büyümesini sağlar. 24. Radyoliz, nükleer ışınların canlı dokular (bu arada kanserli dokular) üzerindeki iyileştirici etkisinin kullanılmasıdır.

25. Mekanik enerjinin ışık ışını haline dönüştürülmesi. Bu olayı, tam karanlık bir yerde, bir şekeri birdenbire iki parçaya böldüğümüzde gözlemleyebiliriz: bir an, mavi-yeşil bir ışık görülür. 26. içinden elektrik akımı geçen bir tungsten filaman 2 000oC’lik bir sıcaklığa ulaşır ve akkor hale gelir. 27. Bunun yaygın bir kullanımı, telsiz iletişimdir. 28. Ateşböceği. Bu biyolüminesans olayının kaynağında bir enzim olan lüsiferaz vardır. 29. Bir madde, belirli dalga boyundaki bir ışını soğurur, bunu kendi içinde dalga boyu başka bir ışın haline getirir. Neon lambasında, gazların elektronik boşalması morötesi bir ışın meydana getirir, bu da, lamba tüpünün iç yüzeyine sürülmüş flüoresan bir madde üzerinde gözle görülebilir bir ışık yayar. 30. Radyoaktivite. 31. Parçacıklar hızlandırılır, birbir-leriyle çarpıştırılır ve böylece yeni parçacıklar elde edilir. Bu füzyon tepkimesi önemli miktarda enerjinin açığa çıkmasına neden olur. 32. Genelleştirilmiş bir termonükleer füzyonla gerçekleştirilen bu olay, kendini şiddetli bir ışımayla gösterir. 33. Çekirdeğe en yakın elektron, K adı verilen bir eğriyi izleyerek döner. Bu elektron, başkalaşıma uğrayan çekirdek tarafından birden kapılabilir: plütonyum, uranyuma dönüşürken bu olay gerçekleşir (bu durumda gama ışınları yayılır). Bundan başka, çekirdek, L adı verilen ikinci yörünge üzerinde bulunan bir elektronu da kapabilir. Bu olaylar henüz tam olarak anlaşılamamıştır. 34. Bu kare boştur. Bugüne kadar kimyasal enerji, nükleer enerjiye dönüştürülememiş-tir. 35. Çok küçük dalga boyuna sahip elektromanyetik gama fotonları, çok yüksek enerji yüküne sahiptir ve nükleer bağlar alanında etkin olabilir (fotofisyon). 36. Nükleer tepkimeler.
AYRICA BAKINIZ

– [B-ansli elektrik

* İB.ansl[ elektrik ureım

ve dağıtım.

– ib.ansu elektron

► İLÂMI enerji turlen

* IBM ışık

► [e.ansLj ışıldama

– IB.ANSU kuvvet

► lE.ANŞj.1 manyetizma

– ib.ansu mekanik

* İB.ansli parçacıklar sr;

• HM radyoaktıv;:=

• [bTanslI termodmarr_.:’

• [B.ANŞL] yanma