Fizik-Kimya-Matematik
Namdar Gürsönmez
13/07/2020 - 15:11

Elektrik Enerjisini Isı Enerjisine Dönüştürelim

Elektrikli su ısıtıcısı, saç kurutma makinesi ya da elektrikli fırınların nasıl çalıştığını hiç merak ettiniz mi? 

Elektrikli su ısıtıcısı, saç kurutma makinesi ya da elektrikli fırınların nasıl çalıştığını hiç merak ettiniz mi? Elektrikli ısıtıcılarda elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştürmek için iletken tellerden yararlanılır. Üzerinden akım geçen teller giderek ısınırken çevreye ısı yayar. Ancak bu durum akıllara şöyle bir soruyu da getirir: Tüm elektrikli cihazlarda iletken teller vardır. Peki öyleyse neden diğer elektrikli cihazlar da -örneğin televizyonlar ve bilgisayarlar da- elektrikli ısıtıcılar kadar çok ısı yaymıyor?  

Elektrik akımı bir malzemenin üzerinden geçerken malzemeyi oluşturan atomlarla sık sık çarpışır. Bu sırada elektronlardaki enerjinin bir kısmı malzemeye aktarılır ve malzeme ısınır. Çarpışmalar ne kadar çoksa ısıya dönüşen enerji miktarı da o kadar çoktur. Bu çarpışmalar, aynı zamanda, bir malzemenin elektrik akımına karşı gösterdiği direncin de kaynağıdır. Üzerinden aynı miktarda akım geçen iki telden direnci daha büyük olan daha çok ısınır. Üzerinden akım geçen bir iletkende açığa çıkan ısı tehlikeli olabileceği gibi hayatımızı kolaylaştıran bazı uygulamalarda da kullanılır.

Sıradan elektrikli cihazlarda ve elektrik aktarım hatlarında iletkenliği yüksek (direnci düşük) malzemeler kullanılır. Çünkü akımı taşıyan teller ne kadar çok ısınırsa aktarılan enerjideki kayıp o kadar çok olacaktır. Isıtıcılarda ise aksine direnci yüksek malzemeler tercih edilir. Çünkü teller ne kadar çok ısınırsa çevresini o kadar çok ısıtacaktır. Elektrik enerjisinin ısı enerjisine dönüştüğü araçlarda genellikle direnci yüksek olan nikel-krom teller kullanılır. Elektrikli su ısıtıcıları, fırınlar ve saç kurutma makineleri içlerinde bulunan tellerden geçen elektrik enerjisini ısıya dönüştürerek hayatımızı kolaylaştıran araçlardır.

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler ile elektrik enerjisinin ısı enerjine dönüştüğü bir köpük (strafor) kesici düzeneği tasarlıyoruz.

Nelere İhtiyacımız Var?

  • 1 adet 9 x 18 cm boyutlarında duralit
  • 2 adet 1,5 x 1,5 x 18 cm boyutlarında tahta
  • 2 adet 1,5 x 1,5 x 9 cm boyutlarında tahta
  • 1 adet 1,5 x 1,5 x 7,5 cm boyutlarında tahta
  • 1 adet mini anahtar
  • 1 adet dörtlü pil yatağı
  • 1 adet 3 cm uzunluğunda vida
  • 2 adet 2 cm uzunluğunda somunlu vida
  • 1 adet 1,5 cm uzunluğunda vida
  • 2 adet 0,5 cm uzunluğunda vida
  • 1 adet cam çivisi
  • 4 adet 1,5 V’luk kalem pil
  • 14 cm uzunluğunda krom-nikel tel
  • İletken kablo
  • Tutkal
  • Çift taraflı bant
  • Tornavida
  • Cetvel
  • Kalem
  • Köpük (strafor)
  • Matkap

Uyarı:

Kesici ve delici aletler dikkatli kullanılmalıdır.

Ne Yapıyoruz?

Tornavida veya matkap yardımıyla 9 x 18 cm boyutlarındaki duralitte 2 mm, 3 mm ve 0,9 cm çapında delikler açalım.

. 1,5 x 1,5 x 18 cm boyutlarındaki tahtaları çift taraflı bant kullanarak duralitin alt kısmına sabitleyelim.

. 1,5 x 1,5 x 9 cm ve 1,5 x 1,5 x 7,5 cm boyutlarındaki tahtalarda tornavida veya matkap ile 0,4 mm, 0,3 mm ve 0,2 mm çapında delikler açalım.

. Bu aşamada tahtaları duralite sabitleme işini yapıyoruz.

1,5 x 1,5 x 9 cm boyutlarındaki tahtaları 3 cm’lik vida ve tutkal kullanarak “L” harfi şeklinde birleştirelim. Bu işlemi yaparken delik açtığımız tahtanın üste gelmesine dikkat edelim.

“L” şeklindeki tahtayı 1,5 cm uzunluğundaki vida ile duralite sabitleyelim.

1,5 x 1,5 x 7,5 cm boyutlarındaki tahtayı çift taraflı bant ile duralite yapıştıralım. Bu işlemi yaparken tahtada açtığımız 0,4 mm çapındaki delik ile duralitte açtığımız 0,9 cm çapındaki deliklerin üst üste gelmesine dikkat edelim. Daha da sağlamlaştırmak adına cam çivisi de kullanabiliriz.

. Bu aşamada pil yatağı, anahtar ve somunlu vidaları düzeneğimize bağlıyoruz.

Somunlu vidaları görseldeki gibi tahtalara vidalayalım.

Pil yatağını çift taraflı bant ile, anahtarı ise 0,5 cm uzunluğundaki vidaları kullanarak düzeneğimize sabitleyelim ve görseldeki gibi iletken kablolar ile bağlantılarını yapalım.

. Krom-nikel teli, gergin bir şekilde duracak şekilde, somunlu vidalara bağlayalım.

. Pilleri pil yatağına yerleştirelim.

Düzeneğimiz artık hazır. Bir parça köpük (strafor) ile düzeneğimizi test edelim.

Ne OIdu?

Anahtarı kapalı konuma getirdiğimizde pilde depolanan kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüşür. Elektrik enerjisi ise direnci yüksek olan krom-nikel telden geçerken ısıya dönüşür. Açığa çıkan ısı enerjisi, ısıya karşı direnci zayıf olan köpüğü keser. Bu yöntem ile köpük düzgün bir biçimde kesilebilir. Düzeneğimizi uzun süre anahtarı kapalı konumda bırakmamalı, meydana gelebilecek küçük kazalara karşı dikkatli olmalıyız.

 

 

Kaynak:

  • Komisyon,8 Sınıf Fen ve Teknoloji Ders Kitabı, Millî Eğitim Bakanlığı Yayınevi, Ankara, 2012.

 

Yazar Hakkında:
Namdar Gürsönmez
Fen Bilimleri Öğretmeni
İzmir Çiğli-Karşıyaka Aydoğan Yağcı Bilim ve Sanat Merkezi

Fizik-Kimya-Matematik

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde kendi yaptığımız spektroskobu kullanarak ışığı bileşenlerine ayırıyoruz.

Ayın Şifrebilim Sorusu köşesinde Eylül 2020 sorusu yayınlandı.