Katalog

FİZİK OD AK Soğutma Yöntemleri Blr sıvının üzerindeki basınç yavaş yavaş azaltıldığında ortaya çıkan buharlaşma, sıvının geriye kalan kısmının ısısını bir miktar azaltır. Bu genel ilke, bugün de kullanılan soğutma sistemlerinin temelidir. Ustunıletkenhk sayesınde trenlerln hızı uçaklara yotişecek Üniversite Bütçeleri: Kaliteli Eğitim ve Araştırmaya Olanak Var mı? Birçok ülkede yalnızca araştırmaya ayrılan fonlar, Türklye'nln yükseköğretim bütçesinden çok daha fazla Reşit Canbeyli Geçenlerde bır gazefe haberı, unıversıfelenmızın bufçe/erıyle "mılyarder" olduğunu okurlara duyuruyordu Unıversıte butçelerının mılyarları, bırkaçınınkının ıse onlarca mılyarı bulduğu bır gerçek Ne var kı, unıversıteler bu mılyarlara, uluslararası duzeyde eğıtım ve arastırma yapabılmek ıçın neredeyse tnlyarlann gerektığı bır donemde kavuşmuştur Kaliteli eğıtım ve araştırmanın temelını oluşturan arac gereç ve sarf malzemesınde asgarı bır uluslararası standardın tutturulması gerektığı açıkttr iste bu ılke çerçevesınde unıversıtelerımızın butçelerı baska ulkelerde arastırma ve euıtıme harcanan mıktarlarla karşılastırılırsa, Turkıye'nın bu alanda oldukça gerı kaldığı hemen anlaşılır Örneğın, Ispanya'da 94 kurum ve yaklasık 1700 araşfırmacıya desfek sağlayan bır orasfırma konseyının bufçesının onumuzdekı yıllarda 30 mılyar pesetayı (yaklasık 2 0 0 mılyar lıro) bulması beklenıyor Federal Almanya'da unıversıtelere araştırma fonu sağlayan bır kuruluş olan DFG'nın 7986 bufçesı bır mılyar markın bıraz ustunde gerçekleşmış (yaklasık 500 mılyar lıra) Aynı ulkede eğıtım ve arastırma kalıtesını yukseltmek amaayla, 19887992 arasında unıversıtelere 9 3 mılyar marklık (yaklasık 4 5 trılyar lıra) yatırım yapılması ongorulmekte ABD'de bılımsel araşttrmalara fon srğlayan bırkaç önemlı kuruluştan bırı olan NSF'nın gelecek yılkı butçesının I 8 9 mılyar dolar olması (yaklasık 1 7 trılyar lıra) beklenıyor Japonya'da, yalnız ustunıletkenhk konusunda tek bır arastırma grubuna sağlanan araşfırma fonu, 780 mılyon en tutannda (yaklasık 7 7 mılyar 'ıra) Ingıltere'de ıse yetersız kaldığı lıı aerekçesıyle eleştırılen arastırma fonunun onumuzdekı yıllarda unıversıtelere aktaracağı miktar, her yıl 500 mılyon sterlın (yaklasık 700 mılyar lıra) uzennde olacak Eğıfım ve arasfırmanın gıderek pahalılandığı bır gerçek Yalnız yukarıda belıriılen gelışmıs ulkelerın değıl, gelışmekte olan ulkelerın bıle bu olguya tepkısı, kaliteli eğıtım ve araştırmadan vozgecmek değıl, tam tersıne bu konuda yenı fonlar yaratmak doğrultusunaa Turkıye'de bu alanda gerı kalmtslıktan belkı de daha cıddı bır sorun, bu sorunu yeferınce cıddıye almamaktadır ların bu buluşu doğrulamalarından sonra deney Çın'de ve Amerıka'da da tekrarlandı Araştırmalar bundan sonra bılım dunyasında hızla gelıştı 1965 yılından berı Houston Unıversıtesı'nde ustunıletkenhk uzerıne çalışan Paul C W Chu, atmosfer basıncının 12 000 mıslı bır basınç altında yaptığı deneyde benzer bır alaşımın 52 K'ye kadar ustunıletkenlığını koruduğunu gordu Aynı araştırmacı grup 1987 yılının mart ayında lantanın yerıne ıtrıyum koyarak elde ettıklerı yenı bır seramığın 98 K'ya kadar ustunıletkenhk nıtelığını koruduğunu açıkladılar Mayıs ve hazıran ayında çeşıtlı laboratuvarlar arasın da yarışma oylesıne hızlanmıştı kı, yataklarını laboratuvarlarına taşıyan araştırmacıların elde ettıklerı sonuçları yayımlamaya bıhmsel dergıler yetışemıyordu Halen, hemen hemen her hafta yenı bır rekor kırılmakta ve değışık alaşımlarla krıtık sıcaklık gıderek yukselmekte Dunyanın çeşıtlı yerlerınde fızıkçıler, bıleşımını gızlı tuttukları bırtakım alaşımlarla oda sıcaklığında ve hatta daha yuksek sıcakhklarda bıle ustunıletkenhk elde ettıklerını ıddıa edıyorlar Bılımadamları bu yenı tıp ustünıletkenlerın kımyasal yapısını bılmelerıne karşın fızıksel açıklaması konusunda kuşkulular Bugune dek kullanılan BCS kuramı mutlak sıfır cıvarındakı ustunıletkenlığı başarıyla açıklayabıldıyse de yuksek sıcaklıklarda kuram geçerhlığını yıtırıyor Kuramsal alandakı şımdıkı boşluğa rağmen araştırmacılar yuksek sıcaklık ustunıletkenlerını bır teknolojik devrımın temelı olarak tanımlamaktadır Bunun en önemlı nedenlerınden bırı eskı ustunıletkenler gıbı soğutucu olarak sıvı helyum yerıne mutlak sıfırın (0°K) 77 derece ustunde sıvılaşan azot kullanabılmelerı Helyum hem az bulunan hem de sıvılaştırılması pahalı olan bır element Azot ıse hem bol hem de çok daha ucuza sıvılaştırılabılıyor Sıvı azotla soğutulan ustunıletken mıknatıslar yatırım ve bakım masraflarım onda bırıne ındırebıhrler Orneğın yuksek sıcaklık ustunıletkenlerı elektrığın naklınde kullanılabılır Bugunku yuksek gerılım hatlarmdan elektrık enerjısının yaklaşık % 20'sı, tellerın dırencı nedenıyle ısı olarak kaybolmakta Halbukı ustunı letken tellerle bu kayıp sıfıra çok yakın bır mıktara duşurulebılır Elektrıksel dırencın neden olduğu ısınmanın ortadan kalkması bılgısayarların tasarımını etkıleyebıhr Bugunku bılgısayarlar, kuçuk de olsa içınden geçen akımın yarattığı ısı enerjısını dağıtabılmek ıçın havalandırma sıstemlerı ıle çalışmak zorunda lar Ayrıca bu ısı, yarı ıletken transıstorler arasında herhangı bır elektrık ışare tının gönderılmesını de yavaşlatır Ustun ıletken tellerın kullanılması bılgısayarların beş mıslı daha hızla çalışmalarına ve çok daha kuçultulebılmelerıne yol açabılecek Yuksek sıcaklıkta çalışan ustun ıletken mıknatıslar, Japonlann ve Batı Almanlann uzerınde çalıştıkları "mağlev'lerde (manyetık kuvvetle havada tutulabılen trenler) kullanılabılır Bugune dek tasarımcıların bu projede karşılaştıkları en buyuk zorluk, ustunıletkenlerı çalıştırmak ıçın gerekh sıvı helyumun pahalı olması ve buharlaşan helyumu yenı den sıvılaştırmak ıçın her bır vagona konulması gereken ağır kompresörlerdı Oysa sıvı azotla çalışan ustunıletken mıknatıslar hem malıyetı hem de komp resor ağırlığını önemlı olçude azaltarak havadan 15 santımetre yukseklıkte ve saatte 480 kılometre hızla gıden trenle rın çok daha duşuk bır maalıyetle yapılmalarına olanak sağlayabılır Japonya1 nın Kobe kentındekı üenız I ıcaretı Unıversıtesı nde bılım adamlan ıtme sıstem lerı manyetızmaya dayalı bır gemı modelı uzerınde çahşmaktalar Fızıkçı Yos hıro Sajı, sıvı helyum yerıne sıvı azot kullanabıldıklerı takdırde dort yıl ıçınde manyetık kuvvetle hareket eden 100 ton luk bır gemı yapabıleceklerını belırtıyor larda Ingılız fızıkçı VVıltı am Thomson (Lord Kelvın) suyun donma derecesı olan 0° C ın 273 derece altında yanı 273°C'da bır cısmı oluşturan molekullenn enerjılerının yok olacağı tıkrını ortaya attı Bu nedenle 273°C mumkun olabılen en duşuk sıcaklık olarak kabul edıldı Bu sıcaklık mutlak sıfır ya da sıfır derece Kelvın (0°K) olarak tanımlanır Bu tarıhten sonra fızıkçıler gazları sıvılaştırmak suretıyle mutlak sıfıra ulaşmaya çalıştılar Daha 1820 lerde Mıchael Faraday nor mal sıcaklıklarda bıle bazı gazları basınç altında sıvılaştırabılmıştı Sıvılaştırıldıktan son ra da bır gaz soğutma malzemesı olarak kul lanılabılıyordu Bır sıvının uzennde basınç yavaş yavaş azaltıldığında gaz buharlaşıyor ve buharlaşma kalan sıvının bır miktar ısısını s o ğutuyordu Tıpkı parmağınızı ıslatıp uzerıne ufledığınızde parmağınızın daha soğuk hıs setmesı gıbı Bu genel ılke modern soğut ma sıstemının temelidir Bırçok gazın bu şe kılde sıvılaştırılabılmesıne rağmen hıdrojen oksijen nıtrojen gıbı bazı gazlar yuksek ba şınç altında bıle sıvılaştırılamamıştı 1869 da Irlandalı fızıkçı Thomas Andrevvs her gaz ıçın farklı olan bellı bır krıtık sıcaklığın ustun de basınç altında bıle gazların sıvılaştırılamayacağını keşfettı Bundan sonrakl uygulama sıvılaştırılabılen gazı soğutucu olarak baş kabırgazı krıtık sıcaklığı nınaltınaduşur mek ıçın kullanmak sonra sıvılaştırılan ıkıncı gazı yıne başka bır gazı soğutmak ıçın kul lanmaktı Bu yöntemle 1877 de Isvıçrelı fızıkçı Raoul Pıctet 14O°C da ve 500 atmosferlık bır basınç altında oksijenı sıvılaştırdı Aynı yıllarda Fransız Fızıkçı Louıs Paul Ca ılletet 190°Cda karbonmonoksıt gazını 196°C da ıse azotu sıvılaştırmayı başardı Bu yöntemle bıle bır turlu sıvılaştırılamayan hıdrojen ıçın Iskoç fızıkçı James Devvar ye nı bır yontem uyguladı Lord Kelvın ve Ingılız fızıkçı James Prescott Joule yeterınce du şuk bır sıcaklıkta başlandığı takdırde bır ga zın gaz halındeyken bıle genleştırılerek ve dışardan ısı alması engellenerek (adıyaba tık) soğutulabıleceğını göstermışlerdı De war sıvı azot ıçıne yerleştırılen bır kap ıçın de hıdrojenı sıkıştırarak 200°C ye kadar soğuttu Bu soğutulmuş hıdrojenı genleştırerek daha da soğuttu ve bu ışlemı tekrar tek rar uygulayarak 240°C da hıdrojenı sıvılaştırabıldı 1908 de Onnes helyumu sıvılaştırmak ıçın Devvar sıstemını bır adım oteye goturdu Sıvı hıdroıen kullanarak helyum gazını basınç altında 225°C ye kadar soğuttu Sonra da gazın genleşmesını sağlayarak sıvı helyum elde ertı Bundan sonra sıvı helyumu buhar laştırarak helyumun normal atmosfer basıncı altında sıvılaştırılabıleceğı sıcaklığa (4 2°K) ındı Bugun helyum daha basıt bır yöntemle sıvılaştırılabılmekte 1947'de Amenkalı kımyacı Samuel Cornette Collıns bırbirını ızleyen sı kıştırma ve genleşme yöntemıyle saatte sekız lıtre kadar sıvı helyum ureten bır sıstem ıcat ettı Bır sıvı helyum sıstemı kurmak bu gunlerde 100 000 dolara mal oluyor Yıllık bakım masrafı ıse 50 000 dolar cıvarında Buna karşın sıvı azot sıstemlerı ıse bu rakamların onda bırı kadar a 1860 Uygulama alanları geniş tfalnızca bırkaçını belırtebıldığımız ustunıletkenlerın muhtemel uygulama alanları konusundakı spekulasyonlar nukleer kaynaşma (fuzyon) reaktorlerınden elektrıklı arabalara kadar uzanmak ta Ancak butun bu uygulamalar, yuksek sıcaklık ustunıletkenlerının araştırma laboratuvarlannın dışına çıkabılme sıne bağlı Bu açıdan da bılım adamlarının onunde bazı engeller yatmakta En önemlı engellerden bırı bu yenı malzemelere kullanılabılır bıçımler verebılmek Metallerın kolayhkla bukulebılme lerıne karşın seramıkler kolay kırılabılır malzemeler Halbukı, bır elektromıknatısın etrafına sarılacak bır malzemenın bukulebılır nıtelığe sahıp olması çok önemlı Mayıs sonunda IBM Bell Laboratuvarları, Toshıba, Argonne ve daha bırkaç laboratuvarda tel şeklınde sera mık çubuklardan ustunıletkenler yapılabılmesıne karşın, bılım adamlan bunla r rrnkr atıs, bobın ya da hatta elektrık telı olarak kullamlabılmelerının en az 5 yıl daha ılacağı konusunda bırleşıyor lar Amî ıster 1 ıster 5 ya da 10 yıl ol aun oda sıcaklığında ustunıletkenhğın elde edılmesının teknolojının ve dunyanın çehresını önemlı olçude değıştıreceğı kuşkusuz D