şükela:  tümü | bugün soru sor
31 entry daha
  • sıcaklığı yükseltilen maddenin iyonlaşmış haline verilen isimdir. moleküllerin atomlardan farklı olarak 2 tane daha serbestlik derecesi bulunur, bunlar titreşimsel ve dönel serbestlik dereceleridir.

    bir gazın sıcaklığı arttıkça, moleküllerin titreşimsel enerjisi artar, öyle ki bir noktadan sonra oda sıcaklığında dikkate alınmayan 3. dönel eksenin serbestlik derecesi de 500 derece üzeri sıcaklıklarda artık dikkate alınmaya başlanır.

    buna rağmen gazın sıcaklığı yükseltilmeye devam ederse bir noktadan sonra titreşim enerjisi artık o kadar yükselir ki moleküller arası bağları kırar. bu sıcaklıklardan itibaren ideal gaz denklemi çöp olur ve artık kullanılmaz. gazın dinamiğini çözebilmek için kimyasını modellemek gerekir. zira gazdaki moleküler bağlar kırılsa da bunların gazdaki bütün moleküller için kırılması sıcaklık arttıkça devam eder.

    örneğin havayı ısıtırsanız, oksijen moleküllerin kırılması 2500 kelvinde başlarken ancak 4500 kelvinde tamamlanır. azot molekülleri ise daha yüksek sıcaklıklarda, 4500 kelvinde kırılmaya başlarken 9000 kelvinde ancak tamamlanır. tabii basınç arttıkça bu değerler daha da artacaktır. azotun oksijenden daha geç kırılmasının nedeni ise, oksijen 2 bağ yaparken, azot molekülünün 3 bağ yapmasıdır. bağların kırılması için daha çok enerji gerekmektedir.

    eğer bu bağların tamamen kırılması gerçekleştirildikten sonra da sıcaklık artırılmaya devam ederse, atomların titreşim enerjisi o kadar artar ki, ya farklı tip atomlar elektron seviyelerindeki farktan dolayı birbirleriyle normal sıcaklıklarda kararsız olacak bağlar yaparlar ya da elektronlarını kaybederler.

    işte hem serbest elektronların, hem de pozitif yüklü iyonların olduğu maddenin bu haline plazma adı verilir. genellikle atmosfere giriş aşamasında görülse de, plazmanın birçok farklı alanda daha kullanımı vardır. bunlar arasında plazma yakıtlı uzay roketleri örnek olarak verilebilir.

    örneğin dünya'ya dönecek bir insansız uzay aracında ablatif ve rejeneratif ısı kalkanları mevcuttur. bunlar hipersonik mach rejiminden dolayı atmosfere girerken etrafında bir şok tabakası yaratır ve bu hipersonik rejimden dolayı şoktan sonra plazma oluşur. bu yüksek sıcaklıktan dolayı mürettabatın ve uzay mekiğinin aşırı ısıdan korunması gerekir, ısı kalkanı bu yüzden bir mekiğin en kritik komponentidir.

    örneğin mars'ın atmosferi %90'dan fazla oranda karbondioksitten oluşur. eğer mars'ın atmosferine girecek bir ısı kalkanı tasarlanacaksa, mach sayısının ve giriş şartlarının karbondioksit plazma haline gelene kadar sıcaklığı artırılarak değerlendirilmesi gerekir. çünkü co2 triatomik bir gaz olduğu için serbestlik dereceleri bambaşkadır.
6 entry daha