Sıcaklık Hakkında Ne Biliyorsunuz?

SOĞUK bir günde sıcak bir duşa ya da banyoya girmekten daha dinlendirici ne olabilir? Fakat su çok sıcak ya da çok soğuksa kendinizi rahatsız hissedecek ve elinizden geldiğince çabuk sudan çıkacaksınız. Acaba yaptığınız duşu ya da banyoyu şok etkisi yapan değil de tatlı bir olay haline getiren nedir? Kuşkusuz suyun sıcaklığı.

Dışardaki havanın sıcaklığı da bizi her gün ilgilendirir. Ne giyeceğimizi ya da işlerimizi nasıl yapacağımızı ona göre planlarız. Sıcaklığın bilinmesi yararlı olduğundan kamu binalarında bazen saatle birlikte sıcaklık da gösterilir.

Fakat termometre üzerindeki rakamlar, yaşanan yere göre tamamen farklı anlamlara gelebilirler. Örneğin termometre Amerika Birleşik Devletlerinde 40 dereceyi gösterdiğinde palto giyildiği halde, Avrupa’da 40 dereceyi gösterdiğinde acaba neden çok ince giysiler giyiliyor?

Farklı Termometreler

Çok basit: Fahrenheit termometresinin kullanıldığı Amerika Birleşik Devletlerindeki 40 derece, suyun donma noktasının pek üstünde olmadığından hava soğuk demektir. Oysa genelde Celsius termometresinin kullanıldığı Avrupa’da 40 derece bunaltıcı sıcak hava demektir. Bu makalede sadece genelde kullanılan bu iki termometreyi ele alacağız. Acaba Fahrenheit ve Celsius termometreleri nasıl meydana geldi?

1714 yılında Alman fizikçi Gabriel Daniel Fahrenheit bir sıcakölçer meydana getirmek üzere cıva termometresi kullandı. Üç sabit nokta saptadı. Kendi termometresi üzerinde sıfır noktasının mümkün olduğu kadar düşük bir derece olmasını istedi. Böylece buz, su ve bir cins tuzu karıştırdı ve bu karışımın sıcaklığı kendisinin o zamanlar elde edebildiği en düşük noktaya kadar indi. Bu nokta onun termometresinde 0 derecesi oldu. Daha sonra Fahrenheit sağlıklı bir insan bedeninin sıcaklığını termometresinin en yüksek noktası olarak seçip bu dereceyi 96 rakamıyla belirledi. (Ne var ki, bu arada sağlıklı bir insanın sıcaklığının Fahrenheit’in keyfi olarak belirlediği sıcaklıktan hemen hemen 2,5 derece daha yüksek olduğu bulundu.) Üçüncü sabit noktayı saptamak üzere suyun donma noktasını ölçtü ve bunun 32 derece olduğunu gördü. Daha sonra termometresini suyun kaynama noktasına uyguladı. Termometre deniz seviyesinde 212 dereceye çıktı. Fahrenheit daha sonra bunu yeni termometresinin en yüksek noktası olarak tutmak istedi.

Gabriel Fahrenheit’in bir çağdaşı 1701-1744 yılları arasında yaşayan İsveçli gökbilimci Anders Celsius’dur. 1742 yılında Celsius yine yapıcısının adıyla bilinen bir termometre meydana getirdi. Bu termometre iki sabit noktaya dayanır. Deniz seviyesinde 0 derece, suyun donma noktası ve 100 derece, suyun kaynama noktasıdır. Celsius kendi termometresini 100 eşit parçaya böldüğünden buna santigrat termometresi de denir. Celsius termometresi metrik ölçülerin benimsendiği yerlerde kullanılır.

Bugün genelde hem Fahrenheit, hem de Celsius termometreleri kullanıldığından, çoğu kez, okunan değerleri birinden diğerine çevirmek gerekmektedir. Acaba bu nasıl yapılır? Fahrenheit termometresine göre suyun kaynama ile donma noktası arasındaki fark 180 derecedir (212 eksi 32). Oysa Celsius termometresine göre bu fark 100 derecedir. Öyle ise iki termometre arasındaki oran 180/100 veya 9/5’dir.

Dereceyi Fahrenheit’tan Celsius’a çevirmek için önce Fahrenheit derecesinden 32 çıkarın. Kalanı 5/9 ile çarpın. Örneğin, Fahrenheit termometresine göre 104 derece bunaltıcı sıcaktır. Bu dereceyi Celsius’a çevirmek için 104’ten 32 çıkarırsanız 72 kalır. 72’yi 5/9 ile çarparsanız Celsius termometresinde 40 dereceyi bulursunuz. Gerçekten de 40 derece Celsius bunaltıcı sıcaktır!

Öte yandan Celsius’u Fahrenheit’e çevirmek için, Celsius derecesini 9/5 ile çarpmalı ve sonra ona 32 eklemelisiniz. Örneğin, termometre 20 derece Celsius diyelim. Bu Fahrenheit termometresinde kaç dereceye eşittir? 20’yi 9/5 ile çarparsanız 36 çıkar. 36’ya 32 eklerseniz Fahrenheit termometresinde 68 dereceyi bulursunuz.

Sıcaklık Nedir?

Sıcaklık bir cismin sıcak veya soğuk olma halinin ölçüsüdür. Acaba bir maddeyi sıcak ya da soğuk yapan nedir? Çeşitli maddeler ısıtılırken moleküler ve atomik yapısında neler olduğuna bakabilseydiniz, bir takım çeşitli değişikliklerin oluştuğunu görürdünüz. Soba üzerinde ısıtılan bir kap suyu ele alalım.

Su molekülleri giderek daha hızlı devinir. Sonunda su kaynar. Bu olay, su moleküllerinin birbirlerine çarpıp artık sıvı halde birbirlerine tutunamayacak kadar hızlı devindiklerinde olur. Su gerçekten gaz haline dönüşmeye başlar. Biz onu buhar şeklinde görürüz.

Kabın dibinde sıcaklık daha yüksek olduğundan gaz kabarcıkları ilk önce orada oluşur. Suyun gaz haline dönüşümü sırasında devamlı olarak ısı verildiği halde sıcaklığı değişmez. Bunun nedeni, molekülleri sıvı durumdan çözüp gaz haline dönüştürmek için enerjinin gerekli olmasıdır. Verilen ısı bu enerjiyi sağlar. Böylece suyu daha sıcak duruma getireceği yerde yalnızca daha çok su molekülünün gaz haline dönüşmesine neden olur.

Su molekülleri gaz halindeyken ısının artmasıyla daha hızlı devinip titreşir ve yer değiştirirler. Eğer buharın sıcaklığı aşırı yükselseydi, örneğin, milyarlarca dereceye ulaşsaydı, elektronlar bile atomlarından ayrılırlardı. Sıcaklık bu denli yükselseydi, atomların merkezinde bulunan küçücük çekirdekler nükleer reaksiyonlar meydana gelebilecek derecede hızla birbirlerine çarparlardı. Aslında bu, enerji üretmek üzere nükleer füzyon kullanma hedefinin ardında yatan düşüncedir.

Sıcaklık Farkları

Bildiğimiz kadarıyla, sıcaklığın üst sınırı yoktur. Öte yandan alt sınırı var gibi görünüyor. Mutlak sıfır noktası -459.67 derece Fahrenheit veya -273.15 derece Celsius’tur. Bu, maddenin molekül ve atomlarının en düşük enerjiye sahip oldukları noktadır.

Plüton gezegeninin yüzeyinin yaklaşık -350 derece Fahrenheit ya da -210 derece Celsius olduğu tahmin edilir. 1965 yılında gökbilimciler uzay karanlığının -457 derece Fahrenheit, -270 derece Celsius, yani Celsius termometresinde mutlak sıfırın sadece 3 derece üstünde olduğunu öğrendiler. Diğer taraftan, güneşin merkezinin 15 milyon derece Celsius olduğu sanılır. Fakat güneşten daha büyük olan yıldızların—binlerce defa daha büyük yıldızlar vardır—sıcaklığı herhalde çok daha yüksektir.

Ya yeryüzünün sıcaklık farkları için ne denilebilir? Sıcaklık oldukça dar sınırlar içinde değişim gösterir. 21 Temmuz 1983’te Antarktika’da sıcaklık -128.6 derece Fahrenheit, -89.2 derece Celsius idi. 13 Eylül 1922’de kuzey Afrika’da El Azizia Trablus’ta sıcaklığın rekor olarak 136 derece Fahrenheit, 58 derece Celsius’a yükseldiği kaydedildi. Fakat insanların büyük çoğunluğu bu denli aşırı sıcak ya da soğuğu hiç yaşamamışlardır. Yeryüzünde sıcaklık farkları nispeten az olduğu için Yaratıcımız Yehova Tanrı’ya şükredebiliriz. İşte bunun sonucunda yeryüzünde yaşamak insana zevk veriyor.

[Sayfa 12’deki şema]

(Ayrıntılı bilgi için lütfen yayına bakın)

Fahrenheit Celsius

98,6 37 Bedenin normal sıcaklığı

32 0 Su donuyor

-460 -273 Mutlak sıfır noktası