Leclanche Pili

Leclanche Pili: 1866’da Fransız Georges Leclanché tarafından icat edilmiştir. Patentli bir bataryadır.

• Akü, amonyum klorür iletken bir solüsyonu (elektrolit),
• Karbonun bir katotu (pozitif terminal),
• Manganez dioksitin bir depolarizörü
• Bir anodu (negatif terminal) içeren bir bataryadır.

Bu hücrenin kimyası daha sonra kuru bir hücre üretmek üzere başarıyla uyarlandı.

Leclanche Pil Çalışması

Leclanche pilde elektrolit olarak nişadırın sudaki eriyiği kullanılır. Pozitif kutup olarak kömür, negatif kutup olarak da çinko kullanılır. Leclanche pilinin çalışma prensibini bir deneyle daha iyi anlatabilmek mümkündür.

Boş bir kap içerisine su koyup, suda amonyum klorürü (nişadır) eritelim. Eriyik içerisine bir çinko, bir de kömür iki tane çubuk batıralım. Bu iki tane çubuğu bir iletken ile birleştirelim. Pozitif yüklü NH4 (amonyum) kömür çubuk üzerini kaplar ve kutuplaşmaya yol açar. Leclanche  pilinde bu kutuplaşmayı önlemek için mangandioksit kullanılır. Gözenekli bir kap içerisine konulan mangandioksite çarptıkları zaman yanarlar. Diğer taraftan klor iyonları çinko çubuğa, yani negatif kutba doğru giderler. Burada ZnCl₂ ’ye dönüşür.

Pilden akım geçtiği süre içerisinde kömür çubuğu kaplayan mangandioksit azalır. Bu durumda pilden akım geçmeye başlar.  Leclanche pilleri devamlı elektrik akımı elde edilmeyen ortamlarda kullanılır. Zira mangandioksit bitmesi ve kömür çubuğun kutuplaşması akımın kesilmesini ve kömür çubuğun kutuplaşmasını sağlar. Ama bir süre sonra kutuplaşma sürer. Sürekli elektrik akımının elde edilmesini gerektirmeyen yerler için leclanche pili ideal bir pildir. Bu piller bitince, tekrar şarj edilemez, yani doldurulamazlar.

Leclanche pili (çinko karbon pil) en çok kullanılan tek kullanımlık şarj edilemeyen bir primer elemandır. Örneğin: el fenerlerinde, elektrikli oyuncaklarda vs. kullanılır. Sulu ve kuru olmak üzere birkaç çeşidi vardır.

Sulu Pil

Bu pilin eksi (-) kutbu bir çinko silindirdir. (-) kutbu ise çevresine manganezdioksit (MnO₂), granül ve grafitten bir karşımın sarıldığı bir karbon çubuk oluşturur. Kullanılan elektrolit 1 litre suda 100 gram nişadır (NH₄Cl– amonyum klorür) çözülmesiyle elde edilir. Manganezdioksit ( MnO₂ ) burada depolarizatör olarak rol oynar.

Açığa çıkan hidrojeni su halinde bağlayarak polarizasyona engel olur. Bu pilin başlangıç gerilimi 1,5 V kadardır. Çünkü piller karbon elektrokimyasal gerilim sırasında +0,74 V gerilime çinko ise -0,76 V gerilime sahiptir. Aralarındaki gerilim farkı pilin başlangıç gerilimini verir. Çinko-karbon pilleri uzun süre depolanamazlar. Kendi kendilerine boşalırlar. Bu da çinko silindiri yavaş yavaş deler.

Kuru Pil

Kuru piller dışarıya karşı sızdırmaz biçimde yapılmıştır. Silindir şeklinde bir çinko kap alınır.  Kap içine suda eritilmiş nişadırı (amonyum klorürü) jelatin ile karıştırıp, yoğun bir duruma getirip konulur. Sonra içerisine mangandioksitle kaplanmış bir kömür çubuk yerleştirilir. Devre tamamlandığında günümüzde kullanılan kuru pil yapılmış olur.

Kuru Pil Nasıl Çalışır?

Çalışma prensibi leclanche pilinde olduğu gibidir. Sadece sıvı elektrolit yerine daha koyulaştırılmış ve katı duruma getirilmiş elektrolit kullanılır. Bu sebeple taşınması açısından kolaylık sağlanır.

Kuru pil devreye bağlandığı zaman ve devre anahtarı kapatıldığında pilin anodu ve katodu arasındaki potansiyel fark sonucu elektrolit içindeki amonyum klorür molekülleri parçalanırlar. Parçalanmadan  dolayı klor iyonları negatif elektrot olan çinko kaba (eksi elektroda) yönelirler ve çinko ile çinko klorür (ZnCl₂) meydana getirirler.

Her bir çinko atomu klor ile birleşirken ikişer elektronunu kapta bırakırlar. Salınan bu elektronlar devreden dolaşarak pilin artı ucuna (kömür) giderler. Bu esnada amonyum klorür (NH₄Cl) iyonlaşır. Amonyum iyonu karbon çubuktan elektron alarak amonyak (NH₃) ve hidrojen (H) gazına dönüşür. Açığa çıkan hidrojen gazı mangan dioksit tarafından tutularak kutuplanma (polarizasyon) kısmen önlenir.

Pil çalışırken oluşan kimyasal tepkimeler pildeki maddelerin yapısında değişikliğe sebep olmaktadır. Bu değişiklikler kimyasal tepkimeleri yavaşlatarak pil gerilimini düşürür. Bundan dolayı pil satın alırken taze olmasına dikkat edilmelidir. Sıcaklıkta tepkimeler hızlandığı için, pildeki olayları yavaşlatmak için kullanılmayan piller serin bir yerde saklanmalıdır.

Kuru piller, içerisinde bulunan kimyasal enerji bittiği zaman şarj edilemeyen pillerdir. Bu pillerin kullanıldığı yerler; alarm cihazları, transistörlü radyolar, cep fenerlerinde kuru pil kullanılmaktadır.

Piller kullanıldıktan veya ömürlerini tamamladıktan sonra içerdikleri zararlı bileşikler nedeniyle çöpe atılmamalı, geri dönüşüm kutularına bırakılmalıdır.

Kuru Pil Hakkındaki Bilgiler

Pil devrede nedir?

• Pil, enerjili elektronların atomlara çarpmasını ve atomdan atoma enerji aktarılmasını sağlar.
• İki nokta arasında potansiyel fark meydana getiren araçtır.

Yapılması Gerekenler

• Kısa devre pili hemen bitirir. Meydana gelen hidrojen patlamaya sebep olur. Pil aniden ısınır.
• Pil asitli bir cihazdır. Asit parçalayıcıdır. Bu sebeple dikkat bir şekilde oynanması tehlikelidir. Eğer bir yere asit değerse, önce asit değen yeri kurulamalı, sonra soğuk su ve sabunla iyice yıkanmalıdır.

 

 

BENZER KONULAR

Volta Pili

Daniel Pili

 

 

Daniel Pili Nedir? Özellikleri Deneyi

Daniell pili: (veya Daniel pili, Daniel hücresi). İngiliz kimyacı John Frederic Daniell tarafından 1836’da keşfedilmiştir.  Pillerin tarihsel gelişiminin ilk aşamalarında Volta piline göre büyük bir gelişme olarak kabul edilir.

Daniell Pili Özellikleri

Bakır ve çinko elektrotların kullanıldığı ve yaklaşık 1.1 volt elektrik gerilimi üreten bir pildir. Her elektrot kendi tuzlarının bulunduğu çözeltilere daldırılmıştır ve arada poröz bir bölme ile birbirlerinden ayrılmıştır. Çinko elektrot çözünürken, bakır iyonları ise kendi elektrodu üzerinde toplanır. Oluşan kimyasal reaksiyon:

Zn + Cu²⁺→ Zn²⁺ + Cu şeklindedir.

Daniell hücresinde, bakır ve çinko elektrotlar, sırasıyla bakır (II) sülfat ve çinko sülfat çözeltilerine daldırılmıştır. Anotta çinko, aşağıda gösterilen yarı-hücre reaksiyonu gereğince oksitlenirken;

Zn → Zn²⁺ + 2e⁻

katotta da bakır redüklenir;

Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu.

Bu yarı hücre reaksiyonlarından hiçbiri tek başına gerçekleşmez. Bunun için iki yarı hücre, iyonların serbestçe hareket edebileceği şekilde birbirine bağlanmalıdır. İyonların akışına izin veren poröz bir bariyer veya seramik disk, iki çözeltiyi birbirinden ayırma amaçlı olarak kullanılabilir. Yarı hücreler iki farklı kap içerisine yerleştirilir. Böylece iki hücre birbirine bir tuz köprüsü yardımıyla bağlanır.

Daniell Pili Deneyi

Daniell hücresi, iki metal arasında gözenekli bir bariyer kullanan bir çeşit bakır-çinko pildir. Ortadan gözenekli bir bölümle ikiye bölünmüş bir kap alalım. Kabın birinci bölümüne çinko sülfat (Z_nSO₄) ’ün suda eritilmişini, öbürüne de (bakır sülfat) C_uSO₄’ün sudaki eriyiğini koyalım. Z_nSO₄’ ün bulunduğu yere bir çinko çubuk, diğerine de bakır bir çubuk batıralım. Böylece daniell pili yapılmış olur.

Aslında kimyasal tepkime göz önüne alınarak şu sonuca varılabilir. Pozitif elektrik yüklü çinko iyonlarının, bakır çubuğu kaplayıp, kutuplaşma oluşturması gerekir. Oysa böyle bir olay oluşmaz. Pozitif (artı) yüklü çinko iyonları bakır çubuğa doğru gider. Gözenekli kabı geçince çinko çubuğa doğru negatif elektrik yüklü (SO₄) sülfat iyonlarıyla karşılaşırlar. Bu karşılaşma sonunda bir tepkime meydana gelir.

İkinci kaptaki C_u+SO₄’deki pozitif elektrik yüklü iyonlar pozitif kutbu, yani bakır çubuğa doğru giderlerken orada birikirler. Burada biriken bakır iyonları sonra elektrik yüklerini sıfırlar. Diğer kapta bulunan elektrik yükü SO₄ iyonlarıysa negatif kutba, yani çinko çubuğa giderek çinkoyu eritmeye başlar. Bu sırada elektron verirler. Sonuç olarak bir kimyasal tepkime olur.

Anlatılanları kısaca özetlersek; çinko çubuğun eridiği görülür. Ayrıca bakır çubuk üzerinde de bir bakır tabakası oluşturur. Aynı cins maddeyle kaplandığı için pozitif kutuplanma olmadığı görülür. Bu pillerin gerilim farkı değişmez. Bu sebeple bu piller hala kullanılmaktadır.

 

 

Volta Pili Nedir? Nasıl Çalışır?

Volta pili: 1800′ de Alexander Volta tarafından icat edilmiştir. Sürekli elektrik akımı sağlayan ilk elektrik pilidir. İtalya’da icat edilmiştir. 1813’ten önce yapılan bu volta pili, 1814’te Volta tarafından Michael Faraday’ a sunuldu.

Volta Pili Deneyi

Volta pilinde elektrolit olarak sülfat asidinin suda eriğiyi kullanılır. Elektronlar ise, bir bakır, bir çinko çubuktur. Çinko çubuk negatif (-) bakır çubuk ta pozitif (+) kutbu meydana getirmektedir. Hiçbir elektrik devresine bağlı olmayan bir volta pilinin iki ucu arasındaki potansiyel farkı 1 volttur. Devre tamamlandığında 1 voltluk gerilimin hızla düştüğü görülür. Zira çinko, iyon salar ve hızla erir. Bu iyonlar SO₄ (sülfat)’ la birleşerek Z_nSO₄ (çinko sülfat karışımı)’ü meydana getirirler.

Bu arada hidrojen gazı da bakır çubuk etrafında kaçak hava kabarcıkları biçiminde yükselirler. Akım devam ettiği sürece gerilim farkı azalır. Azalma sonucu öyle bir an gelir ki devreden akım geçmez. Eriyik içindeki hidrojen bakır çubuğu kaplar. Elektrolit, artık bakır çubuğun çeperine dokunamaz duruma gelmiştir.

Kutupların yeni hidrojen ile kaplanan bakır çubuğun üzeri temizlenirse ve yeniden eriyik içine batırılırsa, akım geçmeyi sürdürür. Bunu iki türlü yapılabilir. Biri zımpara kağıdı ile bakırın üzerindeki hidrojen tabakası kazınır. Diğeri ise bakır çubuk ateşe tutularak hidrojen kaplı tabaka yakılır. En basit ve ilk elektrik pili olan volta pili pratik olmadığı için günümüzde kullanılmıyor.

Volta pili deneyinin aşamaları şu şekildedir:

• Beherglas içine 200 ml su koyulur ve üzerine bir miktar sülfürik asit dökülür.
• Bakır ve çinko elektrotları beherglasın içindeki çözeltiye daldırılır
• Voltmetrenin artı (+) ucuna bakır, eksi (-) ucuna çinko elektrotları bağlanır. Pilin E.M.K’ sı (Elektro Manyetik Kuvvet) ölçülür.

Volta Pili Nasıl Çalışır?

Bir iletken çözeltinin içine iki farklı iletken çubuk yerleştirilir. Bu çubuklar elektrot görevi görür, iletken çözelti de elektrolit görevini görür. Çubuklar pilin kutuplarıdır. Böylece elektrik açığa çıkartan ve az miktarlarda depo edebilen bir pil oluşur.

Volta Pil Nasıl Yapılır?

Volta pili yapmak için sülfürik asitten 100 cm² ve 900 cm küp saf su alınız. Önce cam kabın içerisine saf suyu, üzerine yavaş yavaş sülfürik asidi dökünüz. Bir cam çubukla karıştırınız. Hazırlanan asitli su (elektrolit) içerisine bir bakır çubuk, bir de çinko çubuk daldırınız. Yaptığınız bu basit düzenek bir volta pilidir.

 

BENZER YAZILAR

Pil Nedir?

Daniel Pili

 

Coulomb Kanunu (Kulon Kanunu)

Coulomb kanunu: Coulomb veya ters kare yasası, bir fizik yasasıdır. Elektrik yüklü tanecikler arasındaki elektrostatiği tanımlar. İki cisimden birinin yükü diğerinden farklı ise;

Biri pozitif yüklü iken diğeri negatif yüklü  ise bu iki cisim arasında çekme kuvveti vardır. İki cisimden ikisinin yükü de aynı ise, ikisi de pozitif veya ikisi de negatif yüklü ise iki cisim arasında bir itme vardır. Coulomb Kanunu, cisimlerin elektriksel yüklerinin birbirlerine etkisini anlatır.

Elektrik yükleri arasındaki itme veya çekme kuvvetlerini ilk kez Fransız Fizikçi Coulomb bulmuştur.

İki noktasal yükün arasındaki elektrostatik kuvvet yüklerin skaler çarpımıyla doğru orantılıdır. Aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır . Bu iki cismin yüklerinin işaretleri eğer aynı ise birbirlerini iterler. (pozitif-pozitif gibi). Eğer farklıysa birbirlerini çekerler. Bu kanuna Coulomb Kanunu veya yasası denir.

Buna göre:

• Elektrik yükleri arasında bir itme veya çekme kuvveti vardır
• Pozitif ve negatif olmak üzere iki cins elektrik yükü vardır. Aynı yükler arasında bir itme kuvveti, farklı cins yükler arasında ise bir çekim kuvveti vardır.
• Yükler arasındaki kuvvet, yükleri birleştiren hat doğrultusundadır.
• İki yük arasındaki kuvvet, yükler arasındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır.
• İki yük arasındaki kuvvet, yüklerin çarpımlarıyla doğru orantılıdır.
• Yükler arasındaki kuvvet, yüklerin bulunduğu ortamdan etkilenir.

Coulomb Kanunu’ na göre iki yük arasındaki kuvvet;

Yüklerin cinsine ve miktarına, aralarındaki uzaklığa ve yüklerin bulunduğu ortama bağlıdır, denir.

Coulomb Kanunu’na göre iki cisim arasındaki çekme kuvvetinin büyüklüğü;

Cisimlerden her birinin yüklerinin cinsi ve büyüklüğü ile doğru orantılı, aralarındaki uzaklıkla ise ters orantılıdır. Bu değerlere göre eşitlik aşağıdaki gibi oluşturulmuştur.

Coulomb Formülü

Formüldeki simgelerin anlamları ve birimleri;

• F : Yükler arasındaki kuvvet (Newton-N) Q₁
• Q_2: Elektrik yükleri (Kulon-C)
• r : Yükler arasındaki uzaklık (metre-m)
• ε ^r : Yüklerin bulunduğu ortamın bağıl dielektrik katsayısı
• 9.10⁹ : MKS birim sistemine dönüşüm sayısı

Formülde ε_r , yüklerin bulunduğu ortamın bağıl dielektrik katsayısını simgeler. Değişik ortamların dielektrik katsayıları aşağıdaki tablo da görüldüğü gibidir.

Şayet cisimlerin bulunduğu ortam boşluk ya da hava ise formül aşağıdaki gibi olur.

Yukarıda verilen formülün doğruluğunu iki mıknatıs ile kısmen test edebiliriz. Mıknatısların zıt kutuplarını birbirlerine yaklaştırdığımız zaman bu mıknatısları ayrı tutmakta zorlandığımızı hissederiz. Aynı kutupları yaklaştırdığımız zaman da birleştirmekte zorlanırız. Mıknatısları birbirlerinden uzaklaştırdığımız zaman ise aralarındaki kuvvetin azaldığını görürüz.

Soru:

Şekilde aralarında 1 metre bulunan iki yük arasında 10 Newton’ luk çekme kuvveti vardır. Buna göre aynı yüklere sahip ama aralarında 2 metrelik mesafe bulunan iki yükün aralarındaki kuvvetin büyüklüğü ne olur?

Çözüm:

Coulomb Kanunu’na göre;

İki cisim arasındaki çekme kuvvetinin büyüklüğü, cisimlerden her birinin yüklerinin cinsi ve büyüklüğü ile doğru orantılıdır. Aralarındaki uzaklıkla ise ters orantılıdır.

Buna göre;

F = 10 / 2² = 10 / 4 = 2.5 N

Soru:

Aralarında 2 m uzaklık bulunan 3 C ve 4 C’ luk iki yük (yukarıdaki şekilde) arasındaki kuvvet nedir? (Ortam camdır.)

Floresan Lamba Nedir?

Floresan lamba nedir: Cam tüpün içi floresan madde ile sıvanmıştır. Bu madde lamba içinde oluşan ultraviyole ışınları görülebilir ışığa çevirir.

Floresan madde olarak fosfat, wolfram ve silikat bileşikleri kullanılır. Floresan lambaların iki ucunda elektrotları taşıyan metal başlıklar vardır. Başlıkların iç kısmında üzeri baryum oksitle kaplanmış wolfram elektrotları bulunur. Lambanın içinde ise civa buharı ve argon gazı vardır.

Floresan lamba devresi, ampul, balast, soket, armatür ve starterten oluşur. Uzun ve yuvarlak floresan lambalar devreye direkt olarak bağlanamazlar.

Floresan Nasıl Çalışır?

Aydınlatma, ışık oluşturması cam tüpün içindeki kimyasal reaksiyona bağlıdır. Bu reaksiyon, görünmez bir ultraviyole ışığı üreten gazlar ve cıva buharı etkileşimini kapsar. Bu görünmez UV ışığı, cam tüpün içini kaplayan fosfor tozunu aydınlatarak beyaz “floresan” ışık yayar.

Elektrik önce aydınlatma armatürüne balast yoluyla girer. Voltajı, akımı vb. düzenleyen balast, elektriği her iki uçtaki floresan ampulün bacaklara gönderir. Enerji, bacaklardan girdikten sonra, düşük basınç altında tutulan sızdırmaz cam borunun içindeki elektrotlara akar. Elektronlar bir katottan diğerine tüp boyunca ilerlemeye başlar.

Cam tüpün içinde, elektrik akımı tarafından uyarılan gazlar ve cıva bulunur. Elektrik akarken cıva buharlaşır. Gazlar aslında çıplak gözle görünmeyen bir UV ışığı üretmek için birbirleriyle reaksiyona girmeye başlar.

Her floresan tüp fosfor tozu ile kaplanmıştır. Bu kaplama görünmez UV ışığı tarafından uyarıldığında parlar. Görünen beyaz ışığa dönüştürür. Floresan  terimi de buradan gelmektedir: “parlayan beyaz ışık”

Floresan Lamba Diyagramı

Avantajları

• Floresan lambaların kullanılışı ekonomiktir.
• Fazla ısınmaz.
• Bu lambalardan yüksek aydınlıklar sağlanır.
• Armatürsüz kullanıldığı zaman göz kamaştırmaz.
• Ömürleri uzundur (yaklaşık 10000 saat).

Dezavantajları

• Yardımcı araçlara (balast, starter gibi) ihtiyaç gösterir .
• Floresan lambalar hemen ışık vermezler. Tam parlaklığına ulaşması için 10-30 saniye arasında ısınmasını beklemek gerekebilir.
• Tesis maliyeti pahalıdır.
• Verdiği ışığa göre boyu büyüktür.
• Doğru ve iyi bağlantı yapılmadığı zaman ışığın titremesi ve stroboskopik (ışıksal görüntü yanılmalarını) etki görülür.

Floresan Lamba Çeşitleri

Floresan lambalar, verimliliği daha yüksek ışıklandırma çeşididir.

• Led ampül
• Tasarruflu ampüller
• Rustik led ampül
• Holojen ampül
• PLC 2 ve 4 Pinli Ampul
• T5 ve T8 Floresan Ampul

Floresan Lambanın Tehlikeleri

• Bir floresan lamba içinde 3 mg civa bulunur.
• Floresan lambalar kırıldığı zaman içinde bulunan civa emisyonu oluşur. Kırıldıktan 20 dakika sonra civanın yoğunluğu 1,2 mg/m³ ’dür. Açığa çıkan cıva buharı gerek insan gerekse çevre sağlığı açısından çok tehlikelidir
• İçinde bulunan civa 30.000 litre suyu kullanılamayacak bir duruma getirebilir.

Floresan Lamba Kullanım Alanları

Floresan ampuller çok çeşitli uygulamalarda kullanılır. Fakat her yerde iyi çalışmazlar. Kullanmasının en yaygın nedeni, minimum kurulum maliyetiyle enerji tasarrufu yapmaktır.

Lineer floresan aydınlatma için bazı tipik uygulamalar;:

• Ticari ofisler / Evler
• Depolar
• Hastaneler
• Perakende mağazaları

Işığın dağınık doğasından, uzaktan aydınlatma için kullanılmaz. Gelişen teknoloji ile beraber kullanım alanlarını LED aydınlatmalara devretmiştir.

 

 

BENZER YAZILAR

Lamba Nedir?

LED Lamba Nedir?

 

 

 

 

Kızılötesi Işınlar

Kızılötesi ışınlar: Kızılötesi ışık, elektromanyetik spektrumun bir parçasıdır. Sıcak cisimler tarafından üretilen dalgadır. Kızılötesi (kızılaltı, IR veya infrared) ışınım, dalga boyu görünür ışıktan uzundur. İnsanlar her gün Kızılötesi ışınlarla karşılaşır; insan gözü onu göremez, ancak insanlar onu ısı olarak algılayabilir.

Teknolojide kabul edilen ismi infrared’ dir. Latince’de aşağı anlamına gelen infra ve İngilizce kırmızı anlamına gelen red kelimelerinden oluşur. Böylece kırmızı altı anlamına gelir.

Farklı renklerde kendini gösterir. Bu renkler, mavi, mor, yeşil, turuncu, sarı ve kırmızıdır. Dalga boyu kırmızıdan mora doğru azalma gösterir. Bütün bu renkler bir araya geldiği zaman dalga boylarının toplamı görünür ışık meydana getirir. Lazer ışınları, söz konusu ışınların belirli odaklamalarıyla elde edilir.

• Kırmızı renk, görünür ışığın en uzun dalga boyuna sahiptir.
• Normal sıcaklığındaki insan vücudu on mikrometre civarında ışıma yapar.
• Doğrudan alınan Güneş ışığı %47 kızılötesi, %46 görünür ışık ve %7 morötesi ışınımdan oluşur.

Kızılötesi Keşfi

1800’de William Herschel, görünür spektrumdaki renkler arasındaki sıcaklık farkını ölçen bir deney yaptı. Görünür spektrumun her rengine termometreler yerleştirdi. Sonuçlar, sıcaklıkta maviden kırmızıya bir artış gösterdi. Görünür spektrumun kırmızı ucunun hemen ötesinde daha da sıcak bir sıcaklık ölçümü fark ettiğinde, Herschel kızılötesi ışığı keşfetmişti!

Termal Görüntüleme

Bazı kızılötesi enerjiyi ısı olarak algılayabiliriz. Bazı nesneler o kadar sıcaktır ki, bir ateşin yaptığı gibi görünür ışık da yayarlar.  Gözlerimiz bu kızılötesi dalgaları göremez.

Kızılötesi dalgalar, görünür ışıktan daha uzun dalga boylarına sahiptir. Uzayda daha az saçılma ve soğurma ile yoğun gaz ve toz bölgelerinden geçebilir. Böylece kızılötesi enerji, optik teleskoplar kullanılarak evrendeki görünür ışıkta görülemeyen nesneleri de ortaya çıkarabilir. James Webb Uzay Teleskobu (JWST), evrenin kökenini ve galaksilerin, yıldızların ve gezegenlerin oluşumunu incelemeye yardımcı olacak üç kızılötesi enstrümana sahiptir.

Kızılötesi Işınlar Kullanım Alanları

• Hedef tespiti,
• Gözlemleme,
• Gece görüşü,
• Güdüm
• Takip sistemleri gibi askeri kullanım alanlarına sahiptir.

Ayrıca;

• Isıl verimlilik analizi,
• Uzaktan sıcaklık ölçme,
• Kısa mesafeli kablosuz iletişim,
• Spektroskopi,
• Hava tahmini gibi alanlarda da kullanılır.

Gökbilim algılayıcılarla donatılmış teleskoplar kullanarak uzayın normal teleskoplarla, moleküler bulutlar gibi uzay tozları yüzünden görüntülenemeyen alanlarını görüntülemektedir. Gezegenler gibi soğuk cisimleri bulmaktadır.

Evrenin uzak geçmişinden kalan yüksek miktarda kırmızıya kaymaya sahip nesneleri görüntülemekte kullanılır. Endüstride, benzeri alanlarda ve tedavi amaçlı olarak kullanılır. Tedavi amaçlı sağlam ve hastalıklı uzuvların yaydığı kızılötesi ışınlar farklı olduğu için tıpta hastalıklı uzuvların teşhisi için kullanılır.

 

 

 

X Işınları Nedir? Özellikleri Kullanım Alanları

X ışınları nedir: Gözle görülmeyen ve iyonizan radyasyon içeren ışın demetleridir. Yüksek enerjili ve çok küçük dalga boylu dalgalardır. X ışınları veya Röntgen ışınları, 0,125 ile 125 keV enerji aralığındadır. Yada buna karşılık, dalga boyu 10 ile 0,01 nm aralığında olan elektromanyetik dalgalar veya foton demetidir.

30 ile 30.000 PHz (1015 hertz) aralığındaki titreşim sayısı aralığına eşdeğerdir.

X ışınları 1895 yılında Alman fizikçi elektron tüpleri üzerinde çalışırken Wilhelm Röntgen tarafından tesadüfen bulunmuştur. Bu nedenle “Röntgen ışınları” olarak da adlandırılır. Röntgen ışını olarak bilinen bu dalga elektronların yavaşlatılmasıyla elde edilir. Tıp alanında görüntüleme de kullanılır.

Bu ışınlar vücuttan geçme özelliğine sahiptir. Ancak vücuttan geçerken vücudun farklı bölgelerinde farklı derecelerde değişime uğrarlar. Vücuttan geçen X-ışınları film tespit edilerek grafi haline getirilebilir.

X-Işınının Özellikleri

X-ışınları aynı görünür ışık gibi bir elektromanyetik dalgadır. Ancak görünür ışıktan farkı düşük dalga boyu, dolayısıyla yüksek frekansları ve enerjileridir. Morötesi’ nin ötesidir. X Işınlarının ötesi ise gama ışınlarıdır.

Röntgen ışınları ışığa benzer ama gözle görülmeyen, oldukça delici özellikli bir salınımdır. Röntgen ışınlarının elektromanyetik radyasyon spektrumunun bir kısmı olduğu, bugün artık bilinmektedir. Bu ışınların dalga boyu 10−9 ile 10−11 cm arasındadır. Dalga boyu gözle görülen ışığınkinden kısadır.

X-ışını fotonları atomları iyonize edebilecek ve moleküler bağları kırabilecek enerjiye sahiptir. Bu da X-ışınlarını, canlı dokuya zararlı olan iyonlaştırıcı radyasyon sınıfına girer. Kısa sürelerde maruz kalınan yüksek dozda X-ışını, radyasyon hastalığına sebep olur. Düşük dozlarda ise X-ışınları kanser riskini arttırır. Ama tıbbi X-ışını görüntülemesinde, faydalar potansiyel zararlardan üstün gelir. Ayrıca kullanılan dozlar dikkatlice kontrol edilir.

X-Işınının Sınıflandırılması

X-ışınlarını genel olarak yumuşak, gevrek ve sert X-ışınları olarak üç sınıfa ayırmak mümkündür.

• Yumuşak X-ışınları yaklaşık 100 ile 2000 eV arasında enerjilere sahiptir.
• Gevrek X-ışınları 2-8 keV ve sert X-ışınları 8 keV ve yukarısında enerjilere sahiptir.

X-ışınları terimi bazı kaynaklarda kullanılırken bazı kaynaklarda kullanılmaz. Ayrıca bu enerji aralıkları hakkında üzerinde anlaşılmış kesin bir geçiş bulunmamaktadır). Sert X-ışınları oldukça kalın malzemelerin içinden rahatlıkla geçebilirler. Bu sebeple tıbbi ve güvenlik uygulamalarında sıklıkla kullanılırlar.

X-Işınlarının Oluşumu 

X ışınları, hızla hareket eden elektron akımının hedefteki materyalin atomları ile etkileşimi sonucu oluşur. Elektronlar hedefle etkileşime girdiğinde, aniden yavaşlar. Kinetik enerjilerinin %1 x ışınına dönüşür (%99 ısı olarak kaybedilir).

X-ışını üretimi için gerekli elemanlar

• Elektron kaynağı
• Elektronların çarpacağı bir hedef
• Elektronları hızlandıracak bir yol

 X-Işınları Görüntüleme

X-ışınları Röntgen filmleri, bilgisayarlı tomografi (BT), anjiyografi ve mamografi tetkiklerinde bulunur. Ultrasonografi (USG) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ise X-ışını içermeyen görüntüleme yöntemleridir.

X-Işınları Kullanım Alanları

Günümüzde nükleer görüntüleme tıpta ve endüstride çok geniş bir kullanım
alanına sahiptir. X ışınları özellikle tıpta tanısal amaçlarla kullanılmaktadırlar. İyonlaştırıcı radyasyon sınıfına dahildirler. Bundan dolayı zararlı olabilirler. Endüstrideki kullanım alanları tıp alanındaki kadar geniş ve çeşitli değildir. Ama özellikle reaktör çalışmalarında ve tahribatsız muayene olarak bilinen cisimlerin içsel kesit görüntülerinin oluşturulmasında kullanılmaktadır.

Röntgen ışını olarak da bilinir ve radyolojik görüntülemede tanıya yardımcı olarak kullanılır. Ayrıca havalimanlarında ve alış veriş merkezlerinde emniyet ve güvenlik amacıyla kullanılmaktadır.

Sanayide X-ışınları metal parçaların, özellikle de dökümlerin ve kaynaklanmış
parçaların sağlamlığının denetlenmesinde kullanılır. Çok sayıda parçadan oluşan
malzemelerin, örneğin elektrikli aletlerin montajının doğru yapılıp yapılmadığı da X ışınları ile incelenebilir. Polis ve gümrük memurları yolcu valizlerinde yasadışı bir
maddeni bulunup bulunmadığını anlamak için X-ışınlarından yararlanırlar.

 

 

Ultraviyole Işık Nedir? Nerede Bulunur? 

Ultraviyole ışık nedir: Morötesi ya da ultraviyole (kısaca UV) ışınım, dalga boyu 100 ile 400 nm arasındaki ışına denir. UV ışık, görünür ışıktan daha kısadır. Ancak X ışınlarından daha uzun olan 10 ile 400 nm arasında bir dalga boyuna sahip bir elektromanyetik radyasyon türüdür. Ultraviyole ışınlarının ana kaynağı güneştir. Güneşten gelen toplam ışığı’ na katkıda bulunur.

Gözümüz, 400 ile 700 nm dalga boyları arasına duyarlıdır ve bunun dışındaki ışınımı algılayamaz. Görebildiğimiz en küçük dalga boylu ışınımı mor olarak algıladığımızdan, bundan daha küçük dalga boyuna sahip olan ışını göremeyiz. “morötesi ışınım” adı verilir. Morötesi’ nin ötesi ise X Işını‘dır.

Ultraviyole (UV) Işınlarının Sınıflandırılması

Bilim adamları UV ışınlarını incelemişlerdir. Bu ışınların aynı karakteristiklere sahip olmadıklarını görmüşlerdir. Bundan dolayı canlılar üzerindeki etkileri de farklıdır. Bu nedenle UV-A, UV-B ve UV-C olmak üzere üç kategoriye ayırmışlardır.

• UV-A: En yaygın ışınlardır UV ışınlarının %95 ile en yaygın olanıdır. Ozon tabakası bu ışınların geçmesine izin verir. UVA cildin erken yaşlanmasına, melanom denilen cilt kanserine sebep olur.
• UV-B: Oldukça tehlikelidir. Bu ışınların büyük bir kısmı, ozon tabakası tarafından engellenir. UV ışınlarının %5’ini oluşturur. Bu ışınlar güneş yanığı ve bronzluktan sorumludur. D vitamini üretimi için 270-300 nm dalga boyları uyarılır.
• UV-C: Sağlık için en tehlikeli ışınlardır. Ozon tabakası bu ışınların bizlere ulaşmasını önler. UVC ciltte lezyonlara sebep olur.

Işıkta olduğu gibi, mor ve ötesi ışımada da, dalga boyu nanometre (nm) olarak tanımlanır. Metrenin milyarda biridir.

UV Radyasyonunun Etkileri Nelerdir?

Yeterli koruma olmadan UV-A ve UV-B dalgalarına uzun süre maruz kalmak, tehlikeli sağlık sonuçlarına neden olabilir.

Örneğin birkaç saat güneşte kalan bir kişinin, derisinde melaninin toplanarak UV ışınlarını emer. Bu da ısı olarak yayılır. Bunun sonucu “güneş bronzlaşması” geliştirir. Güneş kremi, UV-A ve UV-B dalgalarını cildi etkilemeden önce absorbe etmek için koruyucu bir tabaka sağlar. Özellikle UV radyasyonuna karşı gerekli bir önlemdir. Güneş ışığına koruma olmadan uzun süre maruz kalması güneş yanığına neden olabilir. Ayrıca kişinin cilt kanseri ve diğer tehlikeli hücresel rahatsızlıklara yakalanma riski artar.

Gözler dışarıdayken UV-A ve UV-B ışınlarını engellemek için tasarlanmış güneş gözlüğü takılarak UV radyasyonundan korunmalıdır. UV-A ve UV-B radyasyonunun olduğu bir ortamda fazla kalınırsa, Fotokeratit olunabilir. (bazı durumlarda ark gözü veya kar körlüğü olarak bilinir) . Yada ciddi uzun vadeli etkiler gibi kısa vadeli etkiler geliştirebilirler. Bu da körlüğe yol açan kataraktlar oluşabilir.

Ultraviyole lambalarının maddelerden geçebilmesi zordur. Bu sebeple kolay engellenebilen bir ışındır. Normal pencere camları yüksek frekanslı ışınların büyük bölümünü engeller. Açık renkli elbiselerde aynı etkiyi yapar.

Uv Işınlarından Korunma Yolları

• Yaz aylarında güneşe doğrudan maruz kalınmamalıdır. Güneş ışınlarının en şiddetli olduğu öğle saatlerinde (11.00-15.00 arasında) güneşe çıkmamaya özen gösterilmelidir. Gölgede oturulmalıdır.
• Güneşte uyumamak, ve koruyucu krem ve uv cam özellikli güneş gözlükleri kullanmaktır.
• Şemsiye, şapka kullanılmalı, açık renk giysiler giyilmelidir.
• Güneşten koruyan ürünler, güneşe çıkmadan yarım saat önce deriye uygulanmalıdır.
• Yüz, omuz, ense ve boyun gibi daha yoğun olarak güneş ışınlarından etkilenen bölgelerin korunmasına önem verilmelidir.

Ultraviyole Işınları Zararları

Farklı tiplerde deri kanseri görülme sıklığında son 10 yıl içinde dramatik olarak artış görülmüştür. Ozon tabakasındaki zayıflamanın buna sebep olduğunu ileri sürülmektedir. Bununla birlikte kanser oranlarında artışın en büyük etkenin güneş banyosu alışkanlığının artışı olduğuna dair birçok kanıt vardır.

Yapılması gereken güneşle teması aza indirmektir. Deride zamanla incelme, elastikiyetin bozulması (kırışıklık), kuruluk, pigmentasyon değişikliği görülmektedir. Ayrıca kılcal damarların belirginleşmesi, fotoyaşlanma ve deri kanserinin oluşma riskinin artması güneş ışınlarının önemli olumsuz etkilerdir.

UV Etkisini Etkileyen Çevresel Faktörler

UV düzeyleri güneşin kuvvetli bir şekilde kendini yaz aylarında göstermektedir. Özellikle öğle saatlerinde 4 saat boyunca en üst düzeydedir. Bu saatler içerisinde güneş ışınları dünyaya direk ulaşır. Buna karşılık, güneş ışınları sabahın erken saatlerinde ve öğleden sonra geç vakitlerde daha büyük açı ile atmosferi geçer. Bu sebeple dünya ve dolayısı ile insanların UV ışınlarına en çok maruz kaldıkları saatler öğlen saatleridir.

UV düzeyleri ekvatora yaklaştıkça artar. Ekvatora yakın bölgelerde güneş daha kısa mesafede dünyaya ulaşır. Dolayısıyla daha fazla UV ışınına maruz kalınır. Rakımın yükselmesi durumunda ise, UV ışınlarının absobsiyonu artar. Her 1000 metrede, UV düzeyleri yaklaşık %10 artar.

Birçok yüzey UV ışınlarını yansıtabilir. Ultraviyole ışınları, su kar veya kumdan yansıyarak etkili olabilir. Çimen, toprak ve su UV ışınlarını % 10’dan az arttırarak yansıtır. Kum yaklaşık %15 deniz %25 arttırarak yansıtır. Taze kar özellikle iyi bir yansıtıcıdır ve kişi karda yaklaşık 2 katı güneş ışınına maruz kalır. UV düzeyleri bulutsuz havalarda daha yüksektir, bulutlar insanların UV ile temasını azaltır. Bununla birlikte, zayıf bulutların UV ışınlarına etkisi daha az olacaktır.

UV Işınları Nerelerde Var?

UV lambaları, dünya çapında çok çeşitli endüstrilerde bir dizi başka amaç ve kullanılmaktadır. Birçok uygulamada antiseptik etkinlik sağlar.

Hastanelerin sterilizasyon gerektiren bölümlerinde kullanılır. Ya da ameliyathanelerin ışıklarında morötesi ışınlardan faydalanılır. Ayrıca hastaneler, okullar ve daha birçok alanın havalandırma sistemlerinde kullanılır. Bazı besinlerin sterilizasyonunda UV ışınları kullanılır.

Elektrik arkları, kaynak arkları ve güneş lambası olarak bilinen ultraviyole lambaları ultraviyole ışın kaynaklarıdır. UV lambaları mikropları öldürmeye yetecek kadar radyasyon yayar. UVC mikrop öldürücü lambalar muazzam sterilizasyon ve dezenfeksiyon özelliklerine sahiptir. Sağlıkta cerrahi aletleri sterilize etmek için kullanılırlar. Fototerapi de UV lambaları kullanılmaktadır. Akne, sarılık, sedef hastalığı, egzama gibi cilt hastalıkları için birçok tıbbi fayda sağlamaktadır.

UV ışınları ayrıca suyun arıtılmasında ve ilaç endüstrisinde de kullanılmaktadır. UV lambaları, bronzlaşma salonlarındaki temel teknolojidir.

 

 

 

 

Gama Işınları Nedir?

Gama ışınları nedir: En enerjik dalgalar olarak bilinir. Atom altı parçacıkların etkileşiminden kaynaklanan, belirli bir titreşim sayısına sahip elektromanyetik ışınımdır. Çok yüksek enerji ve çok daha küçük dalga boyuna sahiptirler. Dalga boyları 10 pikometreden küçüktür. Genelde uzayda gerçekleşen çekirdeksel tepkimelerin sonucunda üretilirler. X ışınlarının ötesindedir. Gama ışınının ötesinde ise Beta ışınlarıdır.

Paul Villard adlı Fransız kimyager-fizikçi, radyum ile çalışırken gama ışınlarını fark etti. Bu ışınlara, Rutherford gama ışınımı adını vermiştir. Bu ışınlar atom çekirdeğinin enerji seviyelerindeki farklılıklardan oluşur. Çekirdek bir alfa ya da bir beta parçacığı çıkarttıktan sonra genellikle kararlı bir durumda olmaz. Fazla kalan çekirdek enerjisi bir elektromanyetik radyasyon halinde yayınlanır. Yunanca: γ ile sembolize edilirler.

Gama Işınları Nasıl Oluşur?

Gama ışınları nükleer reaksiyonla üretilebilirler. Doğal ve yapay radyoaktif maddelerin çekirdek reaksiyonları sonucu oluşur. Madde içinden geçtiklerinde atomları ve molekülleri dışındaki elektronların tamamına çarparlar. Bu çarpışma sonucu oluşturdukları iyonlaşmadan dolayı Gama ışınlarına bazen “iyonize radyasyon” da denir. Gama ışınları ile iyon oluşumu çok tepkiseldir.

Diğer elektromanyetik ışınlar arasında, en yüksek frekansa ve en düşük dalga boyuna sahiptirler. Bu sayede metallerden ve beton engellerden rahatlıkla geçebilirler. Bu ışınlar taşıdıkları enerji (erke) düzeyi sebebiyle yaşayan hücrelere önemli zarar verebilirler. Gama ve x ışınlarının maddeye nüfuz etme kabiliyetleri fazladır.

İyonlaşmaya sebep olma etkileri ise çok daha azdır. İyonize etme gücünün daha düşük olması, onun kalın cisimlerden kolayca geçmesini sağlar. Gama ışını, birkaç santimetre kalınlığındaki kurşun tuğlalarla ve sadece belli bir kısmı durdurulabilir. Madde içerisinden geçerken üstel bir fonksiyon şeklinde bir şiddet azalmasına uğrarlar. Yüksüz olduklarından elektrik ve manyetik alanda sapma göstermezler.

Gama ışınlarının Kullanım Alanları

Gama ışınları günümüzde çeşitli alanlarda karşımıza çıkar. Sahip olduğu yüksek enerjiden dolayı, gama ışınları maddeye oldukça kolay nüfuz edebilir. Bu özelliğinden dolayı, tıbbi amaçlarla kullanılmaktadır. Örneğin kobaltın radyoaktif izotopu “Kobalt-60″ın yaymış olduğu gama ışınları, x-ışınlarına dönüştürülerek kanser tedavisinde kullanılıyor.

Gama ışını, dokuya en yüksek şekilde radyasyon verirken dokuyu saran katmana en düşük dozu verir. Bu da hastalığın yenilmesine katkı sağlıyor. Tıp alanında kanser tedavisi için kullanılır. Kanser harici başka sorunları yok etmek için yine gama ışını yayan çeşitli araçlar kullanılıyor.

Sahip olduğu yüksek enerjiden dolayı, gama ışınları maddeye oldukça kolay nüfuz edebilir. Bu özelliğinden dolayı, tıbbi amaçlarla kullanılmaktadır. Özellikle sezyum-137, radyoterapide oldukça sık kullanılmaktadır. Diğer bir önemli kullanım alanı ise, gıdaların sterilizasyonudur.