1. Isının İletim Yoluyla Yayılması
Şekil 1 deki metal çubuğun bir ucu aleve tutulduğunda bu uçtaki atomların ve serbest elektronların titreşim genlikleri ve enerjileri artar. Bu atomlar komşularıyla çarpışarak enerjilerinin bir kısmını komşu atomlara aktarırlar. Atomların ve elektronlarını titreşim genliklerinin artması sıcaklık artışını sağlar ve ısı bir uçtan diğer uca iletilmiş olur. Isı enerjisinin, bir maddenin atom ya da moleküllerinin hareketiyle iletilmesine ısının iletim yoluyla yayılması denir. İletilen madde değil enerjisidir.
Bir maddenin ısı iletim hızı, maddenin cinsine bağlıdır. Isıyı iletim yoluyla en iyi ileten metallerdir. Metaller, içinde hareket eden ve enerjiyi bir bölgeden diğerine taşıyabilen çok sayıda serbest elektron içerdikleri için iyi ısı iletkenidir. O halde gümüş gibi, bakır gibi iyi iletkenlerde ısı iletimi atomların titreşmesi ve serbest elektronların hareketi ile oluşur.
Isı iletimi, iletim ortamının iki ucu arasında sıcaklık farkı varsa gerçekleşir. Sıvı molekülleri arasındaki uzaklık katı molekülleri arasındakilerden, gaz molekülleri arasındaki uzaklıkta sıvı molekülleri arasındakilerden daha büyüktür. Bu nedenle sıvılar ve gazlar ısıyı iletim yoluyla iyi iletmezler. Boşluğun ısı iletkenliği yoktur.
2. Isının Konveksiyon Yoluyla Yayılması
Ellerimizi şekil 2 deki yanan ateşin üzerine tutarsak ısınır. Çünkü ateşin üzerindeki hava ısınır, genleşir, özkütlesi azalır ve yükselir. Isınmış olan bu hava kütlesi ellerimizi ısıtır. Isının, ısınan maddenin hareketi ile taşınmasına “konveksiyon yoluyla” yayılma denir.
Bir odanın radyatör ile ısınması da konveksiyon yoluyla olur. Isınan hava genleşir ve özkütlesi azalır, tavana doğru yükselir. Yukarıdaki özkütlesi büyük olan soğuk hava ısınıp yükselen havanın yerini alır. Böylece odada konveksiyon akımları oluşur ve oda ısınır. Suyun ısınması da konveksiyon yoluyla olur. Isı, sıvılarda ve gazlarda konveksiyon yoluyla yayılır. Katılarda konveksiyon yoluyla yayılma olmaz.
3. Isının Işıma Yoluyla Yayılması
Isıyı iletmenin üçüncü yolu ise ışıma (ışınım ya da radyasyon) yoludur. Bütün cisimler sıcaklıklarına bağlı olarak elektromanyetik dalgalar şeklinde enerji yayarlar. Cisimlerin elektromanyetik dalga yaymasının nedeni de, moleküllerini ısıl titreşimleridir. Güneşten Dünyaya gelen enerji de ışınım yoluyla gelir.
Bir cisim ısı ışıması yaparken aynı zamanda da enerji soğurur. Bir cisim çevresi ile ısıl dengede ise cismin enerji yayması ve soğurması aynı hızla olur. Cisim çevresinden daha sıcaksa soğurduğundan daha fazla enerji yayar ve soğur.
Isı İletme Hızını Etkileyen Değişkenler
Evlerin duvar, pencere ve kapılarında kullanılacak malzemelerin ısı iletim hızının nelere bağlı olduğunu bilmek, ısı kaybını azaltan uygun malzemeleri seçmeyi kolaylaştırır.
Silindir evin içi ile dışı arasındaki duvarı temsil etmektedir. Silindirin kesit alanının A büyüklüğü, duvarın yüzey alanına, Δx uzunluğu duvarın kalınlığına karşılık gelir. Oda içinin sıcaklığı T(iç) dış ortamın sıcaklığı T(dış) olarak
gösterilirse ısı odadan dışarıya kaçtığına göre
Duvarın sıcak yüzeyinden soğuk yüzeyine Δt sürede geçen ısı miktarına ΔQ diyelim. ΔQ yüzeyler arasındaki sıcaklık farkıyla, dik kesit alanıyla, süreyle doğru orantılı, duvar kalınlığı ile ters orantılıdır. ΔQ , yüzeyler arasındaki madde türüne bağlıdır.
