Türkiye'nin en güncel forumlardan olan forumdas.com.tr'de forumda aktif ve katkısı olabilecek kişilerden gönüllü katkıda sağlayabilecek kişiler aranmaktadır.
iltasyazilim
FD Üye
http:img114**************img1141807kelebek56twgifhttp:img77**************img777899logo79kcgifhttp:img114**************img1141807kelebek56twgif
Kitleden Enerjiye:
http:img85**************img856979emc2ab2
1896 yılında radyoaktiviteolgusunun keşfedilip Marie Curie tarafından adının konmasından sonra, enerjikonusuyla ilgili yepyeni bir sorun çıkıvermişti ortaya Uranyum ve toryum gibi radyoaktif maddeler, şaşılası ölçüde enerjiyle yüklü partiküller neşrediyorlardı Dahası, radyum, kesintisiz biçimde ve büyük miktarda ısı saçıyordu Curie'nin hesabına göre, bir ons radyum, saatte 4000 kalori veriyordu Üstelik, bu süreç, saatlerce, günlerce, yıllarca sürüyordu, kesintiye uğramaksızın En enerjikkimyasal reaksiyon bile, radyumun serbest bıraktığı enerjinin milyonda birini bile sağlayamazdı Daha da ilginci, bu enerji üretimi, kimyasal reaksiyonlardan farklı olarak, ortam ısısından bağımsızdı Bir başka deyişle, enerji salgılama süreci, sıvı hidrojenin düşük ısısında, da, ortalama oda sıcaklığında da işliyordu
Bütün bu gözlemler ışığında tek sonuç çıkarılabilirdi: Buradaki enerji, bildiğimiz kimyasal enerjiden çok farklı bir şeydi Fizikçiler ve insanlar Tanrı'nın şanslı kullarıymışlar ki, bunun sırrını çözmek için çok beklemek zorunda kalmadılar Birçok konuda olduğu gibi, burada da, kilidi açan anahtarı, Özel İzafiyet Teorisi ile Einstein sağladı
Einstein enerjiolgusuna matematiksel açıdan yaklaşmış, kitledenilen şeyin aslında özel bir enerji türü olduğu sonucuna varmıştı Şu farkla ki, kitle, öteki enerjilere kıyasla çok daha yoğun, çok daha konsantreydi Bu da, çok küçük bir kitlenin, ' hacmiyle j kıyaslanamayacak kadar çok enerjiye dönüşebilmesinden belliydi
Einstein'in enerjikitle ilişkileri konusunda geliştirdiği denklem, çağdaş bilimin en ünlü denklemidir:
e mc2
Bu denklemde, eerg'le ölçülen enerjiyi, mgramla ölçülen kitleyi, cde santimetresaatle ölçülen ışık hızını simgelemektedir
Işık saatte 30000 milyon santimetre hızla hareket ettiğine göre, c2'nin sayısal değeri 900 trilyondur Giderek, bir gramlık kitle enerjinin dönüştürülmesi, 900 trilyon erg yaratır Ergbilinen terimlerle ifade edilmesi güç bir minik enerji birimidir Bu konuda yine de bir fikir verebilmek için, bir gramlık bir kitledeki enerjinin, 1000 vatlık bir elektrik ampulünün tastamam 2850 yıl işleteceğini söyleyebiliriz Bir başka basit benzetmeyle de, bir gramlık kitlenin bütünüyle enerjiye dönüştürülmesi, 2000 ton petrolün yakılmasından elde edilecek enerjiye eşit enerji üretir
Einstein'in e mc2'si, bilim dünyasının kutsal kuramlarından birini de çökertmişti Bilindiği gibi, Lavoisier, eskilerin deyimiyle bakai maddekuramıyla, maddenin ne yoktan yaratılabileceğini, ne de varken yok edilebileceğini öne sürmüştü Ne var ki, enerji salgılayan her kimyasal reaksiyon az da olsa bir miktar maddeyi enerjiye dönüştürüyordu Çok hassas tartı araçları kullanılabilseydi, maddenin enerjiye dönüşmeden önceki ağırlığıyla dönüştükten sonraki ağırlığı arasında çok az bir fark bulunduğu görülecekti, büyük olasılıkla Ama, basit bir kimyasal reaksiyon sırasındaki kitle kaybı öylesine azdı ki, ondokuzuncu yüzyıl kimyacılarının elindeki ölçü teknikleri bunları saptamada yetersiz kalıyordu
Ama, Einstein'in çığır açan buluşundan sonra, fizikçiler, yanan kömürün kimyasal reaksiyonundan çok farklı bir olgu üstünde çalışmaya başlamışlardı Bu, radyoaktivitenin nükleer reaksiyonuydu Nükleer reaksiyonlar öylesine büyük hacimlerde enerji veriyordu ki, kitlelerin önceki ve sonraki ağırlıkları arasındaki fark ölçülebilir duruma gelmişti
Kitleenerji dönüşümü konusundaki gözleminden yola çıkan Einstein, çözümlemelerini bir adım öteye götürerek, yine eskilerin deyimiyle bakai maddeve bakai kudretyasalarını tek bir yasa altında birleştirdi: Kitleenerjinin korunması yasası Böylece termodinamiğin birinci yasası varlığını korumakla kalmıyor, üstelik bu gelişmelerden daha da güçlenmiş olarak çıkıyordu
Kitle spektroerafisi yöntemlerinden yararlanarak kitlenin gerçekten enerjiye dönüştüğünü deneysel olarak ilk kanıtlayan Francis W Aston' dur
Aston, atom çekirdeklerinin manyetik alana çarptıklarında ne kadar saptıklarını ölçerek, atom çekirdeklerinin kitlesini de ölçmeyi başarmıştı 1925 yılında daha da hassas aygıtlarla yaptığı deneylerde, Aston, değişik çekirdeklerin kendilerini oluşturan nötron ve proton kitlelerinin basit bir toplamı olmadıklarını da kanıtlamıştı
Burada bir soluk alıp, şu nötron ve proton kitleleri üstünde biraz duralım Yüzyıla yakın süredir, atomların ve atomaltı partiküllerin kitleleri, oksijenin özgül ağırlığı 16 olarak alınıp ölçülmüştü Gelin görün ki, 1929 yılında, William Giaque, oksijenin Oksijen 16, Oksijen 17 ve Oksijen 18 adı verilen üç ayrı izotoptan oluştuğunu, oksijenin atom ağırlığınınsa bu üç izotopun kitle sayılarının ortalama ağırlığı alınarak hesaplandığını ortaya koydu
Aslına bakılırsa, 16sayısı kesine yakın bir ağırlıktı Üç izotop arasında en yaygın olanı Oksijen 16 idi O kadar ki, bu izotop, oksijen atomlarının yüzde 99759'unu oluşturuyordu Bunun da anlamı, oksijenin atom ağırlığının net 16 olması durumunda, Oksijen: 16 izotopunun kitle sayısının 16'dan biraz daha az olduğuydu Çok küçük miktarlarda bulunan Oksijen 17 ve 18 izotopları, ortalama değeri net 16'ya çıkarıyordu Kimyacılar, Giaque'ın buluşundan yirmi yıl sonrasına kadar 16 rakamını esas aldılar kendilerine Kimyasal atom ağırlığıdiye küçük bir eklemedüzeltme yapmakla yetindiler
Fizikçilerin tutumuysa bütünüyle farklıydı Oksijen 16 izotopunun kitlesini net 1600000 olarak benimsemeye, öteki bütün kitleleri de buna dayanarak ölçmeye devam ettiler Fiziksel Atom Ağırlığıkavramı da bu temel üstünde geliştirildi Oksijen 16'daki 16 değerinin 16'ya eşit olduğu görüşünden yola çıkarak bazı hesaplar yaptılar Daha ağır izotopların ağırlığı etkilemeleriyle, oksijenin atom ağırlığı aslında 160044'tü Buna göre, genelde, tüm maddelerin fiziksel atom ağırlıklarının, kimyasal atom ağırlıklarından yüzde 0027 fazla olması kuraldı
1961 yılında, fizikçilerle kimyacılar bir tür uzlaşmaya vardılar, bu tartışmalı konuda Atom ağırlıklarının Karbon 12 izotopunun kitlesinin 1200000 olarak baz alınıp yeniden düzenlenmesini kararlaştırdılar Böylece atom ağırlıkları karakteristik bir kitle sayısına dayandırılıyor, mümkün olduğunca basitleştiriliyordu Dahası, bu yeni baza göre belirlenen yeni atom ağırlıkları, eski atom ağırlıkları çizelgesindeki sayılardan fazla farklı değildi Karbon 12'nin 12'ye eşit olduğu ölçütüne göre, oksijenin atom ağırlığı 159994 olmuştu
Kitlesi 1200000'e eşit olan Karbon 12 atomunu ele alalım şimdi
Bu atomun çekirdeğinde 6'şar proton ve nötron bulunmaktadır Kitle spektrografisi ölçümlerine göre, Karbon 12 12 bazında, protonun kitle değeri 1007825, nötronunki de 1008655'tir Böylece, altı protonun toplam kitle değerinin 60495, altı nötronun toplam kitle değerinin de 605199 olması gerekir Böylece, toplam 12 nükleonun kitle değeri 12104940'a ulaşmaktadır Yani 1200000'e değil Aklımıza bu durumda şöyle bir soru takılıyor: O kayıp 0104940'a ne oldu?
Kaybolan kitleye kitle ilticasıdeyimini uyguluyor, bilim adamları Kitle kaybı değerinin kitle sayısına bölünmesiyle de, nükleon başına kayıp hesaplanıyor Aslında, Kayıpbir şey yok ortada Einstein'ın denklemine uygun olarak, kitle enerjiye dönüşmüş oluyor Böylece, kayıp,aynı zamanda, çekirdeğin bağlayıcı enerjiside oluyor O enerjiye eşdeğer bir kitlenin belirmesi gerektiği için, çekirdeği bireysel proton ve nötronlara ayrıştırabilmek için, bağlayıcı enerjiye eşit miktarda enerji girdisinin bulunması gerekiyor
Aston'un saptamalarına göre, birçok çekirdekteki nükleon başına kitle kaybı, hidrojenden başlayarak yukarıya, demir gibi madenlere doğru hızlanıyor, daha sonra periyodik tablonun geriye kalan bölümünde bu hız düşüyordu Bir başka deyişle, nükleon başına bağlayıcı enerji, periyodik tablonun ortalarında daha yüksekti
Uranyum 238'i örnek olarak alalım Bu çekirdek, bir dizi çürüme yoluyla, kurşun 206'ya parçalanmaktadır Bu süreç içinde, 8 alfa partikülü salınmakta, salınan beta partikülleriyse önemsenmeyecek kadar az olmaktadır Kurşun 206'nın kitlesi 2059745, sekiz alfa partikülününse toplam 320208'dir
Böylece toplam 2379953'lük bir kitleye ulaşılmaktadır Demek oluyor ki, kitle kaybı 00553'tür Uranyum parçalanmasıyla salınan enerjiyi karşılayacak bir kitle kaybıdır bu
Uranyumun daha da küçük atomlara parçalanmasıyla birlikte (fisyon yoluyla), bırakılan enerji miktarı daha da yüksektir Hidrojenin helyuma dönüştürülmesi (yıldız sisteminde olduğu gibi) hem kitle kaybı, hem de üretilen enerji daha yüksektir
Kitleenerji denkliği, fizikçiler açısından uygun, elverişli ve kolay bir defter tutmayöntemidir Örneğin, 1934 yılında positron'un varlığı keşfedildiğinde, bir elektronla birlikte yok edilmesi sırasında, iki partikülün kitlesine eşit enerji taşıyan bir çift gama ışını oluşmuştu Dahası, Blackett'ın da belirttiği gibi, yeteri miktarda enerjiden kitle de oluşturulabilirdi Uygun enerjiyle yüklü bir gama ışını, belli koşullarda, yok olabilir ve saf enerjiden oluşan bir elektronpositron ortaya çıkabilirdi Aynı şekilde, kozmik ya da proton sinkrotonlardan çıkan partiküller, mezon ve antiproton gibi kitlesel partiküller oluşturabilirdi
Çok kolay bir hesaplama sistemiydi bu
Ama, bu yüzden de, defterler tutmayınca, fizikçiler, Einstein'ın denklemi üstünde rötuşlar yapmak yerine, enerjidengesini sağlamak için nötrinokavramını ortaya attılar
Kitlenin enerjiye dönüştürülebileceği konusunda bugün bile kaygıları, kuşkuları olanlar varsa, sözü uzatmadan, onlara atom bombası olayını örnek gösterebiliriz
KAYNAK: Bilim Dergisi
Yeni paylaşımlarda buluşmak dileğiyle
http:img166**************img1667826destek3ev
Kitleden Enerjiye:
http:img85**************img856979emc2ab2
1896 yılında radyoaktiviteolgusunun keşfedilip Marie Curie tarafından adının konmasından sonra, enerjikonusuyla ilgili yepyeni bir sorun çıkıvermişti ortaya Uranyum ve toryum gibi radyoaktif maddeler, şaşılası ölçüde enerjiyle yüklü partiküller neşrediyorlardı Dahası, radyum, kesintisiz biçimde ve büyük miktarda ısı saçıyordu Curie'nin hesabına göre, bir ons radyum, saatte 4000 kalori veriyordu Üstelik, bu süreç, saatlerce, günlerce, yıllarca sürüyordu, kesintiye uğramaksızın En enerjikkimyasal reaksiyon bile, radyumun serbest bıraktığı enerjinin milyonda birini bile sağlayamazdı Daha da ilginci, bu enerji üretimi, kimyasal reaksiyonlardan farklı olarak, ortam ısısından bağımsızdı Bir başka deyişle, enerji salgılama süreci, sıvı hidrojenin düşük ısısında, da, ortalama oda sıcaklığında da işliyordu
Bütün bu gözlemler ışığında tek sonuç çıkarılabilirdi: Buradaki enerji, bildiğimiz kimyasal enerjiden çok farklı bir şeydi Fizikçiler ve insanlar Tanrı'nın şanslı kullarıymışlar ki, bunun sırrını çözmek için çok beklemek zorunda kalmadılar Birçok konuda olduğu gibi, burada da, kilidi açan anahtarı, Özel İzafiyet Teorisi ile Einstein sağladı
Einstein enerjiolgusuna matematiksel açıdan yaklaşmış, kitledenilen şeyin aslında özel bir enerji türü olduğu sonucuna varmıştı Şu farkla ki, kitle, öteki enerjilere kıyasla çok daha yoğun, çok daha konsantreydi Bu da, çok küçük bir kitlenin, ' hacmiyle j kıyaslanamayacak kadar çok enerjiye dönüşebilmesinden belliydi
Einstein'in enerjikitle ilişkileri konusunda geliştirdiği denklem, çağdaş bilimin en ünlü denklemidir:
e mc2
Bu denklemde, eerg'le ölçülen enerjiyi, mgramla ölçülen kitleyi, cde santimetresaatle ölçülen ışık hızını simgelemektedir
Işık saatte 30000 milyon santimetre hızla hareket ettiğine göre, c2'nin sayısal değeri 900 trilyondur Giderek, bir gramlık kitle enerjinin dönüştürülmesi, 900 trilyon erg yaratır Ergbilinen terimlerle ifade edilmesi güç bir minik enerji birimidir Bu konuda yine de bir fikir verebilmek için, bir gramlık bir kitledeki enerjinin, 1000 vatlık bir elektrik ampulünün tastamam 2850 yıl işleteceğini söyleyebiliriz Bir başka basit benzetmeyle de, bir gramlık kitlenin bütünüyle enerjiye dönüştürülmesi, 2000 ton petrolün yakılmasından elde edilecek enerjiye eşit enerji üretir
Einstein'in e mc2'si, bilim dünyasının kutsal kuramlarından birini de çökertmişti Bilindiği gibi, Lavoisier, eskilerin deyimiyle bakai maddekuramıyla, maddenin ne yoktan yaratılabileceğini, ne de varken yok edilebileceğini öne sürmüştü Ne var ki, enerji salgılayan her kimyasal reaksiyon az da olsa bir miktar maddeyi enerjiye dönüştürüyordu Çok hassas tartı araçları kullanılabilseydi, maddenin enerjiye dönüşmeden önceki ağırlığıyla dönüştükten sonraki ağırlığı arasında çok az bir fark bulunduğu görülecekti, büyük olasılıkla Ama, basit bir kimyasal reaksiyon sırasındaki kitle kaybı öylesine azdı ki, ondokuzuncu yüzyıl kimyacılarının elindeki ölçü teknikleri bunları saptamada yetersiz kalıyordu
Ama, Einstein'in çığır açan buluşundan sonra, fizikçiler, yanan kömürün kimyasal reaksiyonundan çok farklı bir olgu üstünde çalışmaya başlamışlardı Bu, radyoaktivitenin nükleer reaksiyonuydu Nükleer reaksiyonlar öylesine büyük hacimlerde enerji veriyordu ki, kitlelerin önceki ve sonraki ağırlıkları arasındaki fark ölçülebilir duruma gelmişti
Kitleenerji dönüşümü konusundaki gözleminden yola çıkan Einstein, çözümlemelerini bir adım öteye götürerek, yine eskilerin deyimiyle bakai maddeve bakai kudretyasalarını tek bir yasa altında birleştirdi: Kitleenerjinin korunması yasası Böylece termodinamiğin birinci yasası varlığını korumakla kalmıyor, üstelik bu gelişmelerden daha da güçlenmiş olarak çıkıyordu
Kitle spektroerafisi yöntemlerinden yararlanarak kitlenin gerçekten enerjiye dönüştüğünü deneysel olarak ilk kanıtlayan Francis W Aston' dur
Aston, atom çekirdeklerinin manyetik alana çarptıklarında ne kadar saptıklarını ölçerek, atom çekirdeklerinin kitlesini de ölçmeyi başarmıştı 1925 yılında daha da hassas aygıtlarla yaptığı deneylerde, Aston, değişik çekirdeklerin kendilerini oluşturan nötron ve proton kitlelerinin basit bir toplamı olmadıklarını da kanıtlamıştı
Burada bir soluk alıp, şu nötron ve proton kitleleri üstünde biraz duralım Yüzyıla yakın süredir, atomların ve atomaltı partiküllerin kitleleri, oksijenin özgül ağırlığı 16 olarak alınıp ölçülmüştü Gelin görün ki, 1929 yılında, William Giaque, oksijenin Oksijen 16, Oksijen 17 ve Oksijen 18 adı verilen üç ayrı izotoptan oluştuğunu, oksijenin atom ağırlığınınsa bu üç izotopun kitle sayılarının ortalama ağırlığı alınarak hesaplandığını ortaya koydu
Aslına bakılırsa, 16sayısı kesine yakın bir ağırlıktı Üç izotop arasında en yaygın olanı Oksijen 16 idi O kadar ki, bu izotop, oksijen atomlarının yüzde 99759'unu oluşturuyordu Bunun da anlamı, oksijenin atom ağırlığının net 16 olması durumunda, Oksijen: 16 izotopunun kitle sayısının 16'dan biraz daha az olduğuydu Çok küçük miktarlarda bulunan Oksijen 17 ve 18 izotopları, ortalama değeri net 16'ya çıkarıyordu Kimyacılar, Giaque'ın buluşundan yirmi yıl sonrasına kadar 16 rakamını esas aldılar kendilerine Kimyasal atom ağırlığıdiye küçük bir eklemedüzeltme yapmakla yetindiler
Fizikçilerin tutumuysa bütünüyle farklıydı Oksijen 16 izotopunun kitlesini net 1600000 olarak benimsemeye, öteki bütün kitleleri de buna dayanarak ölçmeye devam ettiler Fiziksel Atom Ağırlığıkavramı da bu temel üstünde geliştirildi Oksijen 16'daki 16 değerinin 16'ya eşit olduğu görüşünden yola çıkarak bazı hesaplar yaptılar Daha ağır izotopların ağırlığı etkilemeleriyle, oksijenin atom ağırlığı aslında 160044'tü Buna göre, genelde, tüm maddelerin fiziksel atom ağırlıklarının, kimyasal atom ağırlıklarından yüzde 0027 fazla olması kuraldı
1961 yılında, fizikçilerle kimyacılar bir tür uzlaşmaya vardılar, bu tartışmalı konuda Atom ağırlıklarının Karbon 12 izotopunun kitlesinin 1200000 olarak baz alınıp yeniden düzenlenmesini kararlaştırdılar Böylece atom ağırlıkları karakteristik bir kitle sayısına dayandırılıyor, mümkün olduğunca basitleştiriliyordu Dahası, bu yeni baza göre belirlenen yeni atom ağırlıkları, eski atom ağırlıkları çizelgesindeki sayılardan fazla farklı değildi Karbon 12'nin 12'ye eşit olduğu ölçütüne göre, oksijenin atom ağırlığı 159994 olmuştu
Kitlesi 1200000'e eşit olan Karbon 12 atomunu ele alalım şimdi
Bu atomun çekirdeğinde 6'şar proton ve nötron bulunmaktadır Kitle spektrografisi ölçümlerine göre, Karbon 12 12 bazında, protonun kitle değeri 1007825, nötronunki de 1008655'tir Böylece, altı protonun toplam kitle değerinin 60495, altı nötronun toplam kitle değerinin de 605199 olması gerekir Böylece, toplam 12 nükleonun kitle değeri 12104940'a ulaşmaktadır Yani 1200000'e değil Aklımıza bu durumda şöyle bir soru takılıyor: O kayıp 0104940'a ne oldu?
Kaybolan kitleye kitle ilticasıdeyimini uyguluyor, bilim adamları Kitle kaybı değerinin kitle sayısına bölünmesiyle de, nükleon başına kayıp hesaplanıyor Aslında, Kayıpbir şey yok ortada Einstein'ın denklemine uygun olarak, kitle enerjiye dönüşmüş oluyor Böylece, kayıp,aynı zamanda, çekirdeğin bağlayıcı enerjiside oluyor O enerjiye eşdeğer bir kitlenin belirmesi gerektiği için, çekirdeği bireysel proton ve nötronlara ayrıştırabilmek için, bağlayıcı enerjiye eşit miktarda enerji girdisinin bulunması gerekiyor
Aston'un saptamalarına göre, birçok çekirdekteki nükleon başına kitle kaybı, hidrojenden başlayarak yukarıya, demir gibi madenlere doğru hızlanıyor, daha sonra periyodik tablonun geriye kalan bölümünde bu hız düşüyordu Bir başka deyişle, nükleon başına bağlayıcı enerji, periyodik tablonun ortalarında daha yüksekti
Uranyum 238'i örnek olarak alalım Bu çekirdek, bir dizi çürüme yoluyla, kurşun 206'ya parçalanmaktadır Bu süreç içinde, 8 alfa partikülü salınmakta, salınan beta partikülleriyse önemsenmeyecek kadar az olmaktadır Kurşun 206'nın kitlesi 2059745, sekiz alfa partikülününse toplam 320208'dir
Böylece toplam 2379953'lük bir kitleye ulaşılmaktadır Demek oluyor ki, kitle kaybı 00553'tür Uranyum parçalanmasıyla salınan enerjiyi karşılayacak bir kitle kaybıdır bu
Uranyumun daha da küçük atomlara parçalanmasıyla birlikte (fisyon yoluyla), bırakılan enerji miktarı daha da yüksektir Hidrojenin helyuma dönüştürülmesi (yıldız sisteminde olduğu gibi) hem kitle kaybı, hem de üretilen enerji daha yüksektir
Kitleenerji denkliği, fizikçiler açısından uygun, elverişli ve kolay bir defter tutmayöntemidir Örneğin, 1934 yılında positron'un varlığı keşfedildiğinde, bir elektronla birlikte yok edilmesi sırasında, iki partikülün kitlesine eşit enerji taşıyan bir çift gama ışını oluşmuştu Dahası, Blackett'ın da belirttiği gibi, yeteri miktarda enerjiden kitle de oluşturulabilirdi Uygun enerjiyle yüklü bir gama ışını, belli koşullarda, yok olabilir ve saf enerjiden oluşan bir elektronpositron ortaya çıkabilirdi Aynı şekilde, kozmik ya da proton sinkrotonlardan çıkan partiküller, mezon ve antiproton gibi kitlesel partiküller oluşturabilirdi
Çok kolay bir hesaplama sistemiydi bu
Ama, bu yüzden de, defterler tutmayınca, fizikçiler, Einstein'ın denklemi üstünde rötuşlar yapmak yerine, enerjidengesini sağlamak için nötrinokavramını ortaya attılar
Kitlenin enerjiye dönüştürülebileceği konusunda bugün bile kaygıları, kuşkuları olanlar varsa, sözü uzatmadan, onlara atom bombası olayını örnek gösterebiliriz
KAYNAK: Bilim Dergisi
Yeni paylaşımlarda buluşmak dileğiyle
http:img166**************img1667826destek3ev
