Taşınım (ısı aktarımı)

Taşınım (veya taşınımla ısı aktarımı), akışkanın hareketiyle ısının bir yerden başka bir yere aktarılmasıdır. Genellikle ayrı bir ısı aktarımı yöntemi olarak ele alınmasına karşın, taşınımla ısı aktarımı, iletim (ısı yayılımı) ve taşınımın (toplu akışkan akışıyla ısı aktarımı) bileşik süreçlerini içerir. Taşınım, genellikle sıvılarda ve gazlarda ısı aktarımının baskın şeklidir.

Dünya'nın mantosundaki ısıl taşınımının benzetimi. Sıcak bölgeler kırmızı, soğuk bölgeler mavi renkle gösterilmiştir. Alttaki sıcak ve yoğunluğu az olan malzeme yukarıya doğru hareket ederken, üstteki soğuk malzeme de aşağı doğru hareket eder.

Bu taşınım tanımının yalnızca ısı aktarımı ve termodinamik bağlamlarda geçerli olduğunun bilinmesi gerekir. Termodinamik bağlamda, doğal taşınım olarak adlandırılan dinamik akışkan olayı ile taşınımla ısı aktarımının birbiriyle karıştırılmaması gerekir.

Giriş

Taşınım, bir akışkanın kaldırma kuvvetlerinden başka bir vasıtayla (örneğin, bir otomobil motorundaki su pompası) "yaratılabilir". Sıvıların ısıl genleşmesi aynı zamanda taşınıma da neden olabilir. Diğer durumlarda, akışkan ısıtıldığında akışkanın hareketinden tamamen doğal kaldırma kuvvetleri sorumludur ve bu işleme "doğal taşınım" denir. Bir bacadaki veya herhangi bir ateşin etrafındaki hava akımı buna örnektir. Doğal taşınımda, sıcaklıktaki artış yoğunlukta bir azalmaya neden olur, bu da farklı yoğunluktaki akışkanların yer çekiminden (veya herhangi bir g kuvvetinden) etkilenmesi sonucu oluşan basınç ve kuvvetler akışkan hareketine neden olur. Örneğin, bir soba üzerinde su ısıtıldığında, tavanın tabanındaki sıcak su, aşağı doğru hareket eden daha soğuk ve yoğun sıvı tarafından yerinden oynatılır (veya yukarı doğru itilmeye zorlanır). Isıtma sona erdikten sonra, bu doğal taşınımdan kaynaklanan karışım ve iletim, sonunda neredeyse homojen bir yoğunluk ve hatta sıcaklık elde edilmesini sağlar. Yerçekimi (veya herhangi bir tür g-kuvvetine neden olan koşullar) olmadığında doğal taşınım meydana gelmez ve yalnızca zorlanmış taşınım biçimleri etkindir.

Taşınımla ısı aktarımı biçimi iki mekanizmadan oluşmaktadır. Belirli moleküler hareket (difüzyon, yayınım) nedeniyle enerji aktarımına ek olarak; enerji, akışkanın kütlesel veya makroskobik hareketi ile de aktarılır. Bu hareket, herhangi bir anda çok sayıda molekülün topluca veya kümeler halinde hareket ediyor olması gerçeğiyle ilişkilidir. Bu tür hareket, sıcaklık gradyanının varlığında ısı transferine katkıda bulunur. Çünkü moleküller toplu halde rastgele hareketlerini koruduklarından, toplam ısı transferi moleküllerin rastgele hareketi ile akışkanın toplu hareketinin enerji aktarımının üst üste gelmesinden kaynaklanır. Bu kümülatif taşımadan bahsederken konveksiyon terimini, toplu akışkan hareketinden kaynaklanan taşımadan bahsederken ise adveksiyon terimini kullanmak gelenekseldir.

Kaynakça

Wikimedia Commons'ta Taşınım (ısı aktarımı) ile ilgili ortam dosyaları mevcuttur.

1. ^ Incropera DeWitt VBergham Lavine 2007, Introduction to Heat Transfer, 5th ed., pg. 6