Isı Transferi #03 | Taşınım ve Işınım: Newton'un Soğuma Yasası, Stefan–Boltzmann ve Radyatör

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Geçen derste iletimi gördük: Fourier yasası ve ısıl iletkenlik. Bu derste ısının diğer iki yolunu işliyoruz: taşınım ve ışınım; sonra üçünün birlikte çalıştığı durumlara bakıyoruz. Açılışta 3D animasyonda pencereli, radyatörlü bir oda ve içinde bir kişi var: oda havası yazın da kışın da 22 °C, ama termal kamerada kışın dış duvar ve pencerenin soğuduğu görülüyor. Hava aynıyken kışın neden üşürüz? Cevabı dersin sonunda hesaplıyoruz. Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Taşınım: katı yüzey ile hareketli akışkan arasındaki ısı transferi; yüzeydeki hareketsiz tabakada iletim, sonra akışın taşıması; zorlanmış taşınım (fan, pompa, rüzgar) ve doğal taşınım (ısınan hava yükselir); Newton'un soğuma yasası - Isı taşınım katsayısı: birimi W/(m²·°C); bir malzeme özelliği değil, akışa bağlı; tipik değerler: gazlarda doğal taşınım 2–25, sıvılarda doğal 10–1000, gazlarda zorlanmış 25–250, sıvılarda zorlanmış 50–20 000, kaynama ve yoğuşma 2500–100 000 - Örnek: radyatör paneli ön yüzü 1.2 m × 0.6 m, 60 °C, oda havası 20 °C, h = 8: A = 0.72 m², h A = 5.76, ΔT = 40 → 230.4 W; fanla h = 30 → 864 W (3.75 kat) - Işınım: elektromanyetik dalgalar, ortam gerekmez; kara cisim ve Stefan–Boltzmann sabiti (5.67 × 10⁻⁸); yayma oranı (alüminyum folyo 0.07, beyaz boya 0.90, insan derisi 0.95, siyah boya 0.98); soğurma oranı ve Kirchhoff yasası; net ışınım ve kelvin - Radyatörün ışınımı: 333 K ve 293 K, dördüncü kuvvetler, ε σ A ≈ 3.674 × 10⁻⁸ → yaklaşık 181.1 W; toplam 411.5 W, ışınımın payı yaklaşık yüzde 44 - Cevap: 1.8 m², 30 °C, ε = 0.95 bir kişi, hava 22 °C, h = 4: taşınım 57.6 W (iki mevsimde aynı); ışınım yazın (duvar 24 °C) 62.9 W, kışın (duvar 14 °C) 159.5 W; toplam 120.5 W ve 217.1 W — kışın yaklaşık 1.8 kat fazla ısı kaybı; sebep soğuk duvarlara ışınım - Hangi yollar birlikte olur: opak katıda yalnız iletim, akışkanda iletim ya da taşınım (+ ışınım), boşlukta yalnız ışınım; termosun vakumlu çift cidarı - Üç klasik tuzak: ışınımda santigrat kullanmak, ısı taşınım katsayısını malzeme özelliği sanmak, doğal taşınımda ışınımı ihmal etmek Bölümler: 0:00 Geçen ders ve bugün 0:28 Aynı oda, kışın neden üşürüz? 1:02 Taşınım ve Newton'un soğuma yasası 1:46 Isı taşınım katsayısı 2:29 Örnek: radyatör paneli (taşınım) 3:22 Işınım ve Stefan–Boltzmann yasası 4:36 Radyatörün ışınımı 5:50 Odadaki kişi: taşınım ve kelvin 7:02 Cevap: yaz ve kış 8:00 Hangi yollar birlikte olur? 8:24 Üç tuzak 8:56 Özet ve sıradaki ders Böylece Isı Transferi'nin temelleri tamamlanıyor; sıradaki derste Bölüm 2'ye geçiyoruz: ısı iletim denklemi. Kaynak kitap: Yunus A. Çengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2. baskı — Bölüm 1-7…1-9 (konu sırası ve problem tipleri). Örnekler özgündür. Makine, Kimya, Enerji, Uçak ve Mekatronik Mühendisliği öğrencileri için Isı Transferi serisinin üçüncü dersi.