Bazen en çok kafa karıştırıcı olan günlük şeylerdir. Örneğin: ön camınızdaki o garip noktalar neler? Pembe tuz neden normal tuzdan daha pahalıdır? Çorbaya üflemek gerçekten işe yarar mı?
Ve işte altı yaşınızdan beri muhtemelen her soğuk günde düşündüğünüz başka bir soru. En azından serin bir günde metal neden ahşaptan çok daha soğuk görünüyor? Kek neden dokunulduğunda, pişirildiği tavaya göre daha az sıcak geliyor? Bu adam sıcak bir küpü çıplak elleriyle nasıl tutabiliyor?
Metal tanımı
Metal, aşağıdaki özelliklerle karakterize edilen katı bir malzeme olarak tanımlanır:
Yüksek elektriksel ve termal iletkenlik
opaklık
Tipik olarak dövülebilir ve elastiktir, bu da kolayca şekillendirilmesine ve çeşitli yapılar halinde kalıplanmasına olanak tanır.
Genel olarak parlak ve ışıltılı bir bitişe sahip
Kimyasal özellikler
Metaller ayrıca aşağıdakiler de dahil olmak üzere kimyasal özellikleriyle bilinir:
Lokalize elektronların varlığı nedeniyle iyi elektrik ve ısı iletkenleri.
Diğer metallerle veya metal olmayanlarla birleşerek alaşımların oluşturulması, böylece gelişmiş özelliklere sahip malzemeler elde edilir.
Fiziksel özellikler
Metaller genellikle aşağıdakilere sahiptir:
Yüksek yoğunluk, boyutlarına göre ağır oldukları anlamına gelir.
Terimin kökeni
“Metal” terimi Yunanca “maden, taş ocağı, cevher, metal” anlamına gelen “metallon” kelimesinden gelmektedir.
sınıflandırma
Şu anda bilinen 86 metal vardır ve bunların 24’ü 19. yüzyıldan önce keşfedilmiştir. Metaller tüm elementlerin yaklaşık üçte ikisini ve gezegenin kütlesinin yaklaşık %24’ünü oluşturur.
Ahşap nedir?
Ahşap, ağaçların ve diğer odunsu bitkilerin gövdelerinde ve köklerinde bulunan yapısal bir dokudur. Esas olarak iki ana maddeden oluşur: selüloz ve lignin. Selüloz, dayanıklılık ve sertlik sağlayan karmaşık bir karbonhidrattır; lignin ise selüloz liflerini bir arada tutan bir bağlayıcı görevi görür.
İşlev ve eğitim
Odun, suyu ve besin maddelerini köklerden yapraklara kadar yukarıya taşıyan ksilem damarları tarafından oluşturulur. Ksilem damarları olgunlaştıkça yoğunlaşır ve odunlaşır, ahşabın karakteristik hücresel yapısını oluşturur.
kullanmak
Ahşap, çeşitli alanlarda kullanılan çok yönlü bir malzemedir: Örneğin:
İnşaat ve mobilya üretimi
Sanat ve el sanatları
Yakıt olarak yakacak odun
Ağaç liflerinden kağıt üretimi
değişkenlik
Ahşap, aynı ağaçtan veya tahtadan yapılmış olsa bile görünüm açısından önemli farklılıklar gösterebilir. Bu çeşitlilik malzemenin karakterine ve güzelliğine katkıda bulunur, ancak aynı zamanda tekdüzelik beklendiğinde de dikkate alınmalıdır. Ahşap, ağaçların ve diğer odunsu bitkilerin gövdelerinde ve köklerinde bulunan doğal bir selüloz ve lignin bileşiğidir. Eşsiz yapısı ve özellikleri, onu çeşitli uygulamalar için değerli bir kaynak haline getirir ve doğal değişkenliği, estetik çekiciliğine katkıda bulunur.
Cevap oldukça basit; ancak alışılmışın dışında düşünmeyi gerektiriyor. Görünen o ki, sandığınız kadar objektif bir gözlemci değilsiniz.
Metal neden ahşap veya plastikten daha soğuk görünüyor?
Dışarıda olduğunuzu ve bir ağaca ve sokak lambasına baktığınızı hayal edin. Teorik olarak aynı sıcaklıkta olmaları gerekir, değil mi? İkisi de dışarıda, aynı yerde; Hiçbiri doğrudan fırından çıkmadı ya da buna benzer bir şey. Ancak yine de neredeyse içgüdüsel olarak bir sokak lambasının ağaçtan daha serin olduğunu biliyoruz. Peki neler oluyor?
İpucu şu ifadede yatıyor: “Daha soğuk hissettiriyor.” Ancak paradoksal olarak, kelimenin tam anlamıyla burası daha soğuk değil.
Derek Mueller, 2012 yılında YouTube kanalı Veritasium için hazırladığı bir videoda “Bir şeye dokunduğunuzda aslında herhangi bir sıcaklık hissetmiyorsunuz” dedi. “Isının size veya sizden uzağa aktarılma hızını hissediyorsunuz.”
Başka bir deyişle: “Isı iletkenliğinden bahsediyoruz.”
Konsepti açıklamak için insanlardan bir kitabın ve sabit sürücünün sıcaklığını karşılaştırmalarını istedi; kızılötesi termometre kullanarak aynı sıcaklıkta olduğunu doğruladığı nesneler. Beklendiği gibi, sorduğu herkes kitabın daha sıcak olduğunu düşündü ve hatta bazıları gerçeği açıkladığında onu yalan söylemekle suçladı.
Ancak bilim güvenilirdir. Mueller şöyle açıkladı: “Sabit disk, kitapla hemen hemen aynı sıcaklıkta olmasına rağmen daha soğuktu ve bunun nedeni alüminyumun elinizdeki ısıyı bir kitaptan daha hızlı dağıtmasıdır.”
“[Bu] sabit sürücüyü daha serin ve kitabı daha sıcak hale getirir.” Ancak beklemeyeceğiniz şey şu: Aynı şey tersten de çalışır. Yani iki şey vücudunuzdan daha sıcaksa, malzemeler aynı sıcaklıkta olsa bile metal daha sıcak olacaktır.
Bir bakıma oldukça açık, değil mi? Örneğin, daha önce bir kek pişirdiyseniz, kek kalıbının içindeki kekten daha sıcak “hissettiğini” bilirsiniz; bunun nedeni de metalin kekten çok daha iyi bir iletken olması ve dolayısıyla termal enerjiyi çok daha etkili bir şekilde aktarmasıdır. . elini verir. Ancak Mueller’in plastik blok, alüminyum blok ve iki buz küpüyle yaptığı deneyde gösterdiği gibi bu durum bazı tutarsız sonuçlara yol açabilir.
“Her iki tabağa da buz küpü koydum. “Ne göreceğiz?” gönüllülere sordu ve hepsi ona alüminyumun plastikten daha soğuk olduğunu söyledi. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, buzun “soğuk” alüminyum üzerinde katı kalacağından ve bloğun “daha sıcak” plastik üzerinde eriyeceğinden şüpheleniyorlardı.
Bunun yerine tam tersi oldu.
Neden? Mueller, “Alüminyum blok, ısıyı buz küpüne daha hızlı aktardığı için buzu plastik bloktan daha hızlı eritiyor” dedi. “Plastik zayıf bir ısı iletkenidir. Isı buz bloğuna daha yavaş aktarılıyor, bu yüzden soğuk kalıyor.”
Metal neden bu kadar iyi bir ısı iletkenidir?
Böylece metalin neden aynı sıcaklıktaki diğer malzemelerden çok daha soğuk veya daha sıcak görünebildiğini bulduk; bunun nedeni genellikle ısıyı iletme konusunda çok daha iyi olmalarıdır. Peki metale bu özelliği veren nedir?
Bu soruları cevaplamak için “ısıl iletkenliğin” gerçekte ne anlama geldiğini anlamak faydalı olacaktır. Görüyorsunuz, yeterince yüksek çözünürlük elde ettiğinizde ısı, hareketi ifade etmenin başka bir yolu haline geliyor: “Bir malzeme termal enerjiyi emdiğinde, bu enerji kinetik enerjiye dönüştürülerek atomların hareket etmesine neden olur” diye açıklıyor Xometri.
Makale şöyle devam ediyor: “Fakat katılardaki atomların hareket edecek fazla alanı olmadığı için titreşmeye başlıyorlar ve doğrudan ısıya maruz kalanlar komşularıyla çarpışmaya başlıyor.” “Bu çarpışma komşuları heyecanlandırıyor, onlar da titremeye başlıyor. Bu durum malzemenin sıcak kısmından soğuk kısmına doğru yayıldıkça, ısı da aşağıya doğru yayılmaya başlar. Bu biraz, bir çakıl taşının göletin yüzeyine çarptığında yayılan bir dalgaya benziyor.”
Şimdi biraz düşünürseniz, metalin ısı iletkenliği açısından ahşaba göre bazı avantajlara sahip olduğunu fark edeceksiniz. Metalde atomlar ve moleküller tahtaya göre daha sıkı paketlenir, bu da birden fazla parçacığın birbiriyle çarpışmasını çok daha kolaylaştırır. Esasen ahşabın içinde, suyu ve besin maddelerini köklerden yukarı taşımak için yararlı olan ancak sürekli bir salınımlı molekül zinciri oluşturmada pek iyi olmayan delikler bulunur.
Ahşabın kompozit bir malzeme olması da düşük iletkenliğinde rol oynar; selüloz, hemiselüloz, lignin ve tanenden oluşur ve bunlar da ne tür bir ağaç olduğuna bağlı olarak farklı miktarlarda çeşitli elementlere ayrılır. ağaç. senden geliyor. Parçacıklar bu değişikliklerle karşılaştığında dağılır ve yollarından sapar, bu da malzemenin ısıl iletkenliğini önemli ölçüde azaltır.
Bununla birlikte, metale, örneğin plastiğe (aynı zamanda düzenli ve sıkı bir şekilde paketlenmiş moleküler yapıya sahip olabilen ancak nispeten düşük bir termal iletkenliğe sahip bir malzeme) göre gerçekten avantaj sağlayan şey, serbest elektronlarıdır.
BBC Bitesize şöyle açıklıyor: “Bir metal parçasındaki bazı elektronlar atomlarını terk edebilir ve metalin etrafında serbest elektronlar olarak hareket edebilir.” “Metal atomlarının geri kalanı artık pozitif yüklüdür ve metal iyonları olarak adlandırılır. Serbest elektronlar termal enerjiyi emdiğinde çok daha hızlı hareket ederler” diye devam ediyor. “Serbest elektronlar bir metalin içinden geçerken metal iyonlarıyla çarpışırlar. Serbest elektronların kinetik enerjisinin bir kısmı iyonlar tarafından emilir ve daha hızlı ve daha büyük genlikle titreşirler.”
Daha basit bir ifadeyle söylemek gerekirse: Kalabalık bir metroya binen bir grup insanı hayal edin. Titriyorlar ama birbirleriyle çarpışmaları için genellikle oldukça sert bir darbe gerekiyor. Bunlar bizim maddi moleküllerimizdir. Şimdi her birinin pinpon toplarıyla hokkabazlık yapmaya çalıştığını hayal edin.
Çarpışma sayısının artacağını hemen göreceksiniz – ve aynı şey sisteme serbest elektronlar eklediğinizde de olur. Sonuç: Bitsize, serbest elektronlu malzemelerin, yani metallerin termal iletkenliğinin “atomdan atoma basit titreşimlerin neden olduğu termal iletkenlikten çok daha hızlı” olduğunu açıklıyor. “Dolayısıyla ısı iletimi metallerde ametallere göre daha hızlı gerçekleşir.”
Bu yazı bbc adresinden derlenmiştir.