Albert Einstein Hayatı ve Önemli Buluşları
Posted by admin on November 8th, 2008
ABD’li fizikçi Albert Einstein bütün insanlık tarihinin en büyük bilim adamlarından biridir. Çağdaş fiziğin temellerini atan çalışmaları! bugün bile evreni ve evrende gözlediğimiz bütün olayları nasıl yorumlamamız gerektiğine yol gösterir. Yahudi bir ailenin oğlu olan Einstein, bugün Almanya Federal Cumhuriyeti’nin sınırlan içinde bulunan Ulm’da doğdu ve Münih’te öğrenime başladı. Okul yıllarında matematiğe özel bir ilgi duyarak bu alandaki yeteneğiyle sivrildi. 15 yaşındayken ailesi İtalya’nın Milano kentine taşınınca Albert de İsviçre’ye geçerek Zürich Teknik Üniversitesi’ne girdi. 1900′de bu üniversitenin kuramsal fizik ve matematik bölümünü bitirdi. Bir süre öğretmenlik yaptıktan sonra Bern’deki patent bürosunda çalışmaya başladı. Bu görevden arta kalan zamanlarında fizik çalışmalarını sürdürdü ve 1905′te fiziğin gelişmesi açısından büyük önem taşıyan bir dizi inceleme yayımladı. Molekül boyutlarının hesaplanmasına ilişkin yeni bir yöntem önerdiği ilk incelemesiyle Zürich Teknik Üniversitesi’nden fizik doktoru unvanını aldı. İkinci çalışması, ilk kez İskoçyalı botanikçi Robert Brown’ın (1773-1858) çiçektozlarında gözlemlediği Brown hareketine ilişkindi. Brown’ın gözlemlerine göre. çiçektozları gibi çok küçük parçacıklar durağan bir sıvının içinde bile hiç durmaksızın rasgele hareket ediyorlardı. Daha önceleri bu olayın, rasgele hareket eden sıvı moleküllerinin küçük parçacıklara çarpmasından ileri geldiği düşünülmüştü. Einstein bu incelemesinde Brown hareketini tümüyle matematiksel olarak açıkladı.
Einstein’ın üçüncü makalesi de gene yıllar önce gözlemlenmiş çok ilginç ve şaşırtıcı bir olaya açıklık getiriyordu. Üzerine ışık gönderilen bazı maddelerin elektron yaydığı, ama ışığın şiddeti arttığında yayılan elektronların enerjisinde (hızında) değil, yalnızca sayısında artış olduğu biliniyordu. Einstein, fotoelektrik etki adıyla bilinen bu olayın açıklamasını yaparken ışığın liem dalgalar halinde, hem de enerji yüklü küçük parçacıklar biçiminde yayıldığını öne sürdü. Bu parçacıklar, yani bugünkü adıyla fotonlar maddeye çarptığında atomlardan elektronları koparıyor, ama serbest kalan elektronlar maddeden kurtulmaya çalışırken atomların çekim kuvvetiyle enerji kaybediyordu. Einstein özellikle bu çalışmasıyla 1921 Nobel Fizik Ödülüne değer görüldü.
Einstein’ın aynı yıl yayımlanan dördüncü incelemesi bütün öbür çalışmaları arasında kuşkusuz en önemlisidir. Bu makalesinde açıkladığı “özel görelilik kuramı”nı 1916′da daha da genelleştirerek “genel görelilik kuramı”na ulaşmıştır. Görelilik kuramı, ışık hızına yakın hızlarda hareket eden bir cismi durağan ya da aynı hızla hareket etmeyen bir gözlemcinin nasıl algılayacağına ilişkindir. Einstein’ in kuramına göre, cismin kütlesi, uzunluğu, hatta olay süresince zamanın akış hızı cismin hızına bağlı olarak değişir. Bunlar, insana inanılmaz gibi gelen devrimci düşüncelerdi ve benimsenmesi oldukça uzun bir zaman aldı.
Einstein’ın görelilik kuramlarıyla varılan en önemli sonuçlardan biri de kütle ile enerjinin eşdeğerliliğidir. Demek ki, kütle bir enerji biçimi olduğuna göre, kütleçekimini de bir kuvvet olarak değil, uzayda kütlenin varlığından kaynaklanan bir enerji bandı olarak düşünmek gerekir. Bu nedenle, uzaydaki büyük kütleli gökcisimlerinin yakınından geçen ışık ışınlarının doğrultusunda bir sapma olur, bu da uzayın “eğrilmesine” yol açar. Einstein, enerji ile kütle arasındaki eşdeğerliliği ünlü E=mc bağıntısıyla gösterdi. Bu anlatıma göre enerji (E), ışık hızının (c) karesi ile kütlenin (m) çarpımına eşittir. Işık hızının karesi çok yüksek bir sayı olduğundan, çok küçük bir kütle çok büyük bir enerjiye eşit olur. Einstein’ın özel ve genel görelilik kuramlarına ilişkin makaleleri 1976′da dilimize çevrilerek İzafiyet Teorisi adıyla tek bir kitapta toplanmıştır.
Dünyaca ünlü bir bilim adamı olan Einstein, 1914′te Berlin’de yeni kurulan bir araştırma enstitüsünde fizik bölümünün yöneticiliğine getirildi. I. Dünya Savaşı boyunca Almanya’da yaşadı ve kararlı bir barışsever olarak savaş karşıtı eylemleri destekledi. 1918′de de barışı büyük bir sevinçle karşıladı. Ama 1933′te Nazi Partisi’nin iktidara gelmesi ve Yahudiler’e karşı yürüttükleri eylemler yüzünden artık Almanya’da yaşaması olanaksızdı. Amerika’ya yerleşerek yaşamının sonuna kadar uğraşacağı “birleşik alan kuramı” üstünde çalışmaya başladı. Ne var ki, kuvvetlere ilişkin bütün fizik kuramlarını tek bir kuramda birleştirmeyi amaçlayan bu çalışmasını sonuçlandıramadı.
Einstein bütün yaşamı boyunca dünya sorunlarıyla çok yakından ilgilendi. Gerçek bir barışsever olmasına karşın, Hitler Almanya’ sında atom bombası yapmak üzere çalışmalara başlanıldığını öğrenince, Almanya ve Japonya’nın böyle bir bombayı kullanmalarını engeller düşüncesiyle atom bombasının ilk kez ABD’de yapılmasına ön ayak oldu. Ama II. Dünya Savaşı’nda bu bombaların Japonya’ daki Hiroşima ve Nagasaki kentlerine atılmasından sonra, atom silahlarının denetlenmesini ve dünya barışının kurulmasını içtenlikle destekledi. Alçakgönüllü ve sevecen bir insan olan Einstein aynı zamanda bir müziksever ve yetenekli bir kemancıydı.
Volkanizma ve Tektonik
Posted by admin on November 8th, 2008
Merkür’ün yüzeyi, tümüyle volkanik kayaçlardan oluştuğu izlenimi vermektedir; bu kayaçların geçmişinin, gezegenin oluşum başlangıcına kadar uzanması mümkündür. Buna karşılık, yakın geçmişte bu gezegen üzerinde bir yanardağ etkinliğinin olmadığı sanılmaktadır.
Venüs’ün yüzeyi ise tersine, yakın geçmişi olan önemli volkanik oluşumlarla kaplıdır ve yer yer, volkanik kaynaklı olması muhtemel büyük kraterler gözlemlenmektedir. Yüzeyde görülen çember biçiminde, önemli bir engebe dev bir volkandan kaynaklanabilir ve Mars üzerinde saptamış volkanlarla karşılaştırılabilecek boyutlardadır.
Gerçekte, Mars üzerinde, dört dev volkan vardır; bunların yüksekliği 26 kilometre, taban çapları ise yaklaşık 500-600 kilometredir; ayrıca bunlar dışında çok sayıda küçük volkan bulunur. Bu oluşumlar günümüzde artık etkin görünmüyor; ama bir olasılıkla uzun zaman, çağımızdan yaklaşık 800 milyon yıl öncesine kadar etkinliklerini sürdürmüşlerdir. Bunların Mars yüzeyinin ve atmosferinin evriminde, önemli bir rol oynadığı sanılmaktadır. Tektonik de, gezegenden gezegene çok değişen, önemli bir rol oynamıştır. Nitekim, Merkür üzerinde, gezegenin dönüş hızının yavaşlamasından kaynaklandığı sanılan, çok eski bir kırıklar ağı saptandı. Öte yandan, çekirdek soğurken, litosferin (taşküre) sıkışması, yüzlerce kilometre uzaktan gözlemlenen yarıkların (3 kilometre yüksekliğinde) oluşumuna yol açar. Venüs üzerinde, kuzeyde ve ekvatorda yer alan büyük engebelerin yakınlarında, önemli tektonik yapılar (faylar, kıvrımlar) gözlemlendi. Bunlar belki de genel genleşme ve büzülme hareketlerinden kaynaklandı. Mars üzerinde tektoniğin etkisi, binlerce kilometre boyunca uzanan ve önemli çöküntüleri (grabenler) sınırlayan büyük faylarla kendini gösterir.
Mikroişlemciler ve Birleşik Devreler
Posted by admin on November 8th, 2008
Mikroelektronik, çok karmaşık, küçük boyutlu, maliyeti düşük devrelerin yapımına imkân verdi. Böylece, bilgisayarlardaki programın komutlarım yerine getiren ve hesaplamaları yapan merkez birimi gittikçe minyatürleşti ve sonunda mikroişlemcilere geçildi; mikroişlemci, daha basit birçok bileşen taşıyan karon işlevini tek başına yerine getiren bir yongadır. Bu tür yongaların ilk örneğini oluşturan 4004, bir hesap makinesi üreticisi için tasarlanıp gerçekleştirilmişti; 1970′lerin başında, Intel firması tarafından ticari şekle sokuldu. Bu devre çok basitti ve aynı anda ancak, ikili sisteme göre düzenlenen dört ayrı bilgiyi (buna bit adı verilir) işleyebiliyordu. Söz konusu Amerikan firmalı o zamandan bu yana gerçek bir mikroişlemci hanedanı oluşturdu. En büyük bilgisayar üreticileri, giderek daha karmaşık hale gelen bu mikroişlemcileri kullandılar. Bugün, mikroişlemciler 32, hatta 64 bit değerindeki bilgiyi işleyebilecek düzeye ulaşmıştır. Ulaşılan yetkinlik, mikrobilgisayarların büyük bilgisayarların gücüne erişmesine yetecek ölçüde değilse de, bilişimle mikrobilişim arasındaki mesafe günden güne kapanmaktadır. Mikroişlemciler yalnız merkez birimi işlevi görmekle kalmaz, bunların en gelişmişleri, başka bilgisayarların ek devrelere ihtiyaç duyduğu işlevleri de (aritmetik işlemcisi veya bellek yönetim birimi gibi) yerine getirir. Buna paralel olarak, tıpkı mikroişlemciler gibi bilgi işleyen, ek olarak kendi işleyişini düzenleyen programı da kendi belleğinde taşıyan devreler yapıldı. Mikrodenerimci adı verilen bu devreler sanayi uygulamalarında kullanılır. Bazı mikroişlemciler bundan böyle RİSC (Reduced Insıruclioıi Set Computer sistemiyle üretilmektedir. Böylece elde edilen mikroişlemciler, hem daha güçlü, hem de daha basit yongaların elde edilmesini sağlamakta, aynı boyuttaki silisyumun yüzeyine daha fazla işlev yüklenebilmektedir.
Entegre Devreler ve Mikroişlemciler
Posted by admin on November 8th, 2008
Küçük hesap makineleri, çamaşır makineleri, müzik setleri, bilgisayarlar: elektronik bileşenler, özellikle entegre (tümleç) devreler, yüzlerce, binlerce, hatta milyonlarca temel bileşeni (transistorları) bir araya getiren ve yonga adı da verilen o küçük silisyum levhacıklar, kırk yıllık bir süre içinde, ilerlemenin baş aktörleri haline gelmiştir. Bilişimin ilerlemesi bütünüyle bu küçük levhacıklara bağlıdır: bir bilgisayar, kabaca ifade edilecek olursa, içine yerleştirilmiş bir « program »a göre davranan bir entegre devreler bütününden başka bir şey değildir, ilerleyen yıllarla birlikte gelişen tasarım ve üretim teknikleri sonucu, aynı hacimli entegre devreler giderek daha çok transistor içerecek duruma getirildi; bu olgu daha küçük bir hacim içinde daha büyük gücü olan bilgisayarların geliştirilmesini sağladı; çünkü bir devrenin içerdiği transistor sayısı arttıkça, yerine getirebileceği işlevler de artmaktadır. Küçük bilgisayarların, şu ünlü mikrobilgisayarların « kalbi» (programın verdiği komutlara göre bilgileri işleyen merkez birimi), günümüzde tek bir silisyum yongasına, başka bir deyişle mikroişlemci adı verilen tek bir entegre devre üzerine yerleştirilebilmektedir. Ve söz konusu bileşenlerin hikâyesi henüz başlangıç safhasındadır. Araştırmalar bütün hızıyla sürmektedir. Ortaya yeni malzemelerin çıkması, yeni üretim tekniklerinin bulunması, dolayısıyla daha büyük bir bütünleşme sağlanması, buna bağlı olarak da daha büyük işlem hızlarına erişilmesi beklenmektedir. Gelecekte büyük bir bilgisayar tek bir yongaya sığdırılabilecektir.
Güneş Enerjisinin Fotovoltaik Dönüşümü
Posted by admin on November 8th, 2008
Fotovoltaik etki silisyum gibi yarıiletken maddelerin içinde oluşmaktadır. Fotopiller (fotovoltaik hücre) bir P-N eklemi, yani iki katmanlı bir yarıiletken bölge içerir; bunların birindeki elektron azlığı ve diğerindeki fazlalığı eklemin her iki tarafında bir elektrik alanının meydana gelmesine yol açar. Yarıiletken tarafından emilen ışık akısının fotonları, eklemin her iki tarafında ayrı ayrı toplanan elektron delik çiftlerini oluşturur. Bunun sonucunda, eklemin aydınlanan yüzüyle ve buraya düşen ışığın yoğunluğuyla orantılı bir elektrik akımı meydana gelir. Açık, güneşli bir havada, 1 desimetre çapında bir fotopil yaklaşık olarak 1 watt üretir. Verimi çıkış gücünün gelen ışık gücüne oranı kullanılan malzemeye göre değinir.
Fotopiller genellikle çokkristalli veya amorf (biçimsiz) silisyumdan yapılır. Çokkristalli silisyum yüksek güvenilirliğinden ve yüksek veriminden dolayı (yüzde 10 ila 14) çekmektedir.
Buna karşılık, amorf silisyumun verimi daha düşüktür (yaklaşık yüzde 7), ama daha ince katmanlar halinde kullanılabilir, bu I nedenle daha az masraflıdır.
Fotopiller, 1950′lerde, uyduların elektrik elde etmesi için geliştirilmişti. 1975′ten beri. yeryüzünde kullanılmak üzengi üretilen pillerin sayısı uzayda kullanılanların sayısını aşmıştr On yıl içinde, dünya pazarı güç açısından 100 misli artmıştır.
Fotopillere iki tür kullanım alanı açılmaktadır. Biri esas olarak, cep hesap makineleri, kol I saadeti, telefonlar ve henüz pek yeni olan birkaç kullanım alan: için kimyasal pillerin ikame pazarını hedef almaktadır. İkine tür kullanım alam ulaşılması güç bölgelere, özellikle elektrik dağıtım şebekesinden yoksun Üçüncü Dünya ülkelerine yöneliktir. Bir grup fotopilden oluşmuş birçok güneş modülünde meydana gelen jeneratörler, SB pompalama, uzaktan yayın yapma, soğutma, aydınlatma ve dispanserleri elektrikle besleme işlerine yaramaktadır. Afrika’da, güne; enerjisinden faydalanarak geni; bir pompalama programı geliştiren Mali başta olmak üzere, Sahil Bölgesi’nin güneyindeki ülkeler güneş enerjisine en çok ilgi duyanlardır. Bazı Avrupa ülkeleri, ABD ve Japonya’da, 8 MW gücüne erişen fotovoltaik sandallar kurulmaktadır. Yereksenli yörünge üzerindeki güneş akısı her zaman sabit ve Dünya’ya ulaşan akının en yüksek değerine göre yüzde 30 daha fazla olduğundan, gelecek için pekde düşsel olmayan araştırmalar uzayda kurulacak güneş elektrik santrallannı hedef almaktadır. Bunlarla fotovoltaik dönüşüm kullanılarak 5 000-10 000 MW gücünde 5-10′ nükleer santrala eşdeğer enerji üretilecektir. Bunlar enerjiyi yeryüzüne çok yüksek frekanslarda (elektromanyetik UHF dalgalan) iletecektir. 1968′ de P.E. Glaser tarafından öne sürülen ve 1975′ten beri Amerikan Uzay ve Havacılık Dairesi NASA) tarafından benimsenen bu görüş üzerinde, Avrupa, ABD ve Japonya’da araştırmalar yapılmaktadır. Bu projenin çevre üzerinde yaratacağı sonuçlar, özellikle çok yüksek frekanslı dalgaların biyolojik etkileri aştırılmaya muhtaçtır.
Güneş Enerjisinin Isıl ve Termodinamik Dönüşümü
Posted by admin on November 8th, 2008
GÜNÜMÜZDE GÜNEŞ ENERJİSİ EVLERİN ISITILMASINDA YAYGIN OLARAK KULLANILMAKTADIR; NE VAR Ki GÜNEŞ TERMİK SANTRALLARI BUGÜNDEN YARINA GERÇEKLEŞECEĞE BENZEMEMEKTEDİR
Güneş enerjisi, basit bir fiziksel mekanizma olan sera etkisiyle ısı enerjisi olarak toplanabilir. Bunun için, üst yüzü camdan, alt yüzü kara bîr cisimden oluşacak bir kutu kullanılır. Güneş ışıması kutunun saydam yüzünden geçer ve kara cisimde soğurulur. Bu madde ısınır ve aldığı enerjiyi kızdaki ışıma şeklinde geri verir. Cam bu ışımayı geçirmediğinden ısı kutuda « hapsedilmiş » olur.
Düşük sıcaklıklı (100 °C’ye kadar) güneş panoları bu şekilde çalışır. Isı toplayla pano, içindeki akışkanları (kara cisim içinde dolaşan su, kara cisimle cam arasında dolaşan hava) ısıtır.
Evlerde kullanılan güneş enerjisi
Güneş enerjisiyle çalışan bir su ısıtıcısı, kapalı bir devreyle depoya bağlanan bir veya iki adet ısı toplayıcı panodan meydana gelir. Güneşlenme sırasında, panodan çıkan sıcak su, su deposuna girince soğuk suyla yer değiştirerek deponun üstüne çıkar ve böylece aşağıdaki soğuk su ısınmaya başlar (termosifon). Evlerin ısıtılmasında kullanılan güneş panolarında ismin suya geçmesini sağlayan ve ısınan suyun dolaşa dolaşa ısınıp su deposuna gitmesine imkân veren bir boru sistemi vardır. Panonun tabanında emdiği ısıyı dışarı vermeyen ve geceleri panoya geri veren maddelerden yapılmış yalıtkan bir bölüm bulunur.
Güneş jeneratörleri
Termodinamik yolla güneş ısısı elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Bu dönüşümde verim, ısı taşıyıcı sıvının sıcaklığıyla arttığından, Güneş ışınları optik yöntemlerle ısıtıcılar üzerinde yoğunlaştırılır. Bu jeneratörlerin iki türü vardın panolu santrallar ve kuleli santrallar.
Birinci tür santrallar, güneş ışınlarını toplayan parabolik-silindirik aynalarla, bu aynaların odaklarına yerleştirilmiş borulu ısıtıcılardan oluşur. Isıtıcılarda ısınan sıvı, iletim boruları vasıtasıyla bir türbine gönderilir; türbin de bir deternatöre bağlıdır.
Kuleli santrallar, güneş ışınlarının aynalar aracılığıyla ü-zerinde yoğunlaşunldığı, yüksek bir kuleye yerleştirilmiş tek bir ısıtıcıdan meydana gelir. Bu santrallar arasında en güçlüsü, California’nın Barstow şeririnde bulunan 10 MW gücündeki Solar One santralıdır. Fransa’da 1983 ile 1986 yılları arasında Targossanne’da (Pireneler) denenmiş olan Themis santrakysa 2,5 MW gücündedir.
Güneş Enerjisi
Posted by admin on November 8th, 2008
Gerçek bir termonükleer kaynaşma reaktörü olan Güneş, sürekli olarak çok büyük miktarda enerji yayımlar. Yeryüzündeki enerji kaynaklarının büyük bir kısmı aslında bu ışımanın dönüşümünden doğmaktadır: biyokimyasal (fotosentezle) olarak biyokütleye dönüşüm (mesela odun) veya eski biyokütlenin dönüşümü sonucu oluşan petrol ve kömür gibi…; ısıl dönüşümün rüzgâr veya denizlerin ısıl enerjisi haline geçmesi gibi…
Bununla birlikte, Dünya’nın aldığı ışıma Güneş’in yaydığı ışımanın çok küçük bir kesridir. Ekvatorun yakınlarında bunun yıllık ortalama değeri 2 500 kWsa/m2; Türkiye’de 1 500 kWsa/m2′nin biraz üstündedir. Güneş enerjisinin saat veya mevsime göre değişme ve yayınım özelliği, doğrudan yararlanılması için özel yoğunlaşma ve depolama teknikleri gerektirmektedir. Bir güneş fırınında, ışımanın optik bir yöntemle yoğunlaşması sonucu sıcaklık 1700 °C’yi aşar.
1970li yılların başındaki petrol krizi, fosil enerjilerin tükenmesi endişesi ve çevreyi koruma gereği güneş enerjisine ilişkin araştırmaları yeniden güncelleştirdi. Güneş enerjisinden yararlanma teknikleri çok yer kaplar, ama çevreyi hiç kirletmez. Isı veya elektriğe dönüştürülen güneş enerjisi, ulaşılması güç bölgelerde veya fosil enerjilerin az olduğu ülkelerde bir ek enerji kaynağı, hatta bir çözüm olabilir. Bu şekilde, mesela israil Devleti, 2015 yıllarına doğru, enerji ihtiyacının yüzde 40′ını güneşten sağlamayı hedeflemektedir.
Bununla birlikte, bu enerjinin yayınım özelliği, ancak aralıklı kullanılabilmesi ve depolanma zorluğu, merkezîleşemeyecek bir üretim tarzının benimsenmesine yol açar; böyle bir durumda « merkez » bir kasabanın veya bir evin ihtiyacını karşılayacak çapta olabilir. Bu yol özellikle, masraflı klasik santrallara yatırım yapmak için ne ekonomik imkânları ne de ihtiyaçları olan Üçüncü Dünya ülkeleri için uygundur. Gelişmiş ülkelerdeyse bu enerji, çevre kirliliğini azaltma politikası bağlamında tamamlayıcı olabilir.
