Soru:
Bir laboratuvarda, içi buz dolu üç özdeş beher glasın dış yüzeyi farklı malzemelerle kaplanmıştır: Bakır, Tahta ve Plastik. Bu beherler aynı sıcak ortama aynı anda bırakılıyor.
Hangi beherdeki buzun en son eriyeceğini tahmin ediniz ve nedenini ısı iletkeni/yalıtkanı kavramlarını kullanarak açıklayınız.
Çözüm:
❄️ Bu deney, dış ortamdan beherin içindeki buza ısı iletiminin hangi malzemede en yavaş olacağını test etmektedir.
- ➡️ Birinci adım: Buzun erimesi için dışarıdan ısı alması gerekir. Bu ısı, ortamdan beherin dış yüzeyine, oradan da içindeki buza iletilmelidir.
- ➡️ İkinci adım: Beheri kaplayan malzeme bir iletken ise (Bakır gibi) ısıyı çok hızlı iletir ve buz çabuk erir. Malzeme bir yalıtkan ise (Tahta ve Plastik gibi) ısıyı yavaş iletir ve buzun erimesi gecikir.
- ➡️ Üçüncü adım: Tahta ve plastik, bakıra kıyasla çok düşük ısı iletkenliğine sahip yalıtkan malzemelerdir. Bu ikisi arasında da genellikle tahta, plastiğe göre biraz daha iyi bir yalıtkandır (veya benzer özelliktedir). Ancak sorunun odağı, en iyi yalıtkanı bulmaktır.
- ➡️ Dördüncü adım: Isıyı en kötü ileten, yani en iyi yalıtkan olan malzeme, dışarıdaki ısının buza ulaşmasını en çok geciktirecek olan malzemedir. Bu durumda, tahta ve plastik bakırdan çok daha yavaş erimeye neden olur. Genel kabul görmüş ısı iletkenlik değerlerine göre plastik, tahtaya çok yakın ve genellikle biraz daha düşük bir iletkenliğe sahiptir, bu nedenle en iyi yalıtkan plastik kabul edilebilir.
✅ Sonuç: Isıyı en yavaş ileten (en iyi yalıtkan) malzeme ile kaplanmış beherdeki buz en son eriyecektir. Bu nedenle Plastik (veya Tahta) kaplı beherdeki buzun en son ereceği söylenebilir. Cevap, bu iki yalıtkan arasında spesifik iletkenlik değerlerine bağlı olsa da, prensip olarak yalıtkan malzeme ile kaplanmış olanlardaki buz daha geç erir.
