Girdap akımları

Deney için gereken malzemeler: 

• Mıknatıs (güçlü mıknatıslar ile etki daha kolay gözlenebilir)
• Mıknatıs tarafından çekilmeyen iletken bir boru, örneğin bakır. Borunun çapı mıknatıs içinden geçebilecek kadar büyük olmalı.

Deneyin yapılışı: Mıknatıs borunun dışından normal bir şekilde serbest düşerken borunun içinden çok daha yavaş düşecektir. Mıknatıs ne kadar güçlüyse düşme de o kadar yavaş olacaktır. Aşağıdaki videoda deneyin yapılışını ayrıca görebilirsiniz.

Girdap akımları bir iletken üzerinde değişken bir manyetik alan oluşturulmasıyla meydana gelirler. Oluşan bu akımlar da manyetik alan yaratırlar. Bu akımların şiddeti, kullanılan iletkenin iletkenliği, uygulanan manyetik alanın gücü ve manyetik alandaki değişimin hızı arttıkça artar. Dolayısıyla bu akımların yarattığı manyetik alanların gücü de artar. Bu akımların yönü Lenz kanunu ile belirlenir: Kısaca, bu akımların oluşturacağı manyetik alanların, akımları oluşturan manyetik alana karşı koyacak şekilde olmasını sağlayacak yönde olacaklardır. Bu akımları ilk olarak  Fransız fizikçi Léon Foucault 1855 yılında bulmuştur.

Bakır (II) sülfat ve su

Bakır (II) sülfat saf haldeyken renksiz iken su ile temas ettiğinde beş adet su molekülünü kendi çevresinde toplar ve mavi renk alır. Bu tepkime endotermik midir yoksa ekzotermik midir? Su moleküllerini kristalden ayırmak için daha önceki deneylerin birinde gaz ocağı kullanmıştım, yani bu işlem endotermikti. Bu durumda tersinin ekzotermik olmasını bekleyebiliriz.

Deneyde kullandığım malzemeler:

• Raspberry pi ve dijital termometre: Eğer grafik elde etmek yerine sadece değişim gözlenmek istenirse normal bir termometre yeterli olacaktır.
• Bakır (II) sülfat ($\mathrm{Cu(II)SO_{4}}$): Bunu daha önceki bir deneyde üretip kenara koymuştum.
• Bir kap içinde bir miktar su

Deneyin yapılışı:

Termometreyi su dolu kaba koyup veri toplama işlemi başlatılır. Ardından suya biraz bakır (II) sülfat eklenir ve kayda devam edilir. Bu sırada su mavileşir ve termometrede sıcaklığın yükseldiği görülür.

Bu deneyde topladığım verilerle yukarıdaki grafiği çizdirdim. Görüldüğü gibi başlangıçta su sabit sıcaklıktayken (oda sıcaklığında) kaba bakır (II) sülfat eklendiğinde tepkime başlıyor ve oluşan çözeltinin sıcaklığı bir kaç saniye içinde 10 °C kadar artıyor ve sonra tekrar azalmaya başlıyor. Bakır (II) sülfat suyla temas ettiğinde kaptaki suyun sıcaklığı arttığına göre bu tepkime çevreye (kaptaki suya) ısı vermektedir, yani ekzotermiktir. Ekzotermik tepkime bittikten sonra da suyun sıcaklığı oda sıcaklığından yüksek olduğundan sıcak ortamdan daha soğuk ortam olan odaya ısı akışı nedeniyle suyun sıcaklığı azalıyor.

Buzun erimesi

Okulda öğrendiğimiz bilgilere göre saf katı bir madde erirken sıcaklık sabit kalır. Bunu basit bir şekilde gözleyip gözleyemeyeceğimi buz ile denemek istedim.

Deneyin amacı: Buzun erimesi sırasında sıcaklığın sabit kaldığını gözlemek. 

Deney için gerekenler: 

• Bir kap içinde su
• Termometre
• Derin  dondurucu 

Deneyin yapılışı:  Bir kap su içinde termometre olacak şekilde derin dondurucuya konur. Su tamamen donduktan sonra kap dondurucudan çıkarılır ve ölçümlere başlanır.

Bu deneyde ölçüm kısmı periyodik ve rahat olsun diye raspberry pi ve buna bağlı bir dijital termometre kullandım. Bu termometrenin yapılışını ve sisteme eklenmesini başka bir yazımda anlatmıştım. 

Aşağıdaki grafikte su sıcaklığının deney sırasında zamana göre değişimini görülmekte.

Termometre arada çok yanlış ölçümler yapabiliyor. Bunun nedenini henüz bilmiyorum ama bu hatalı ölçümler dosyadaki verilerin arasında kolaylıkla ayırt edilebiliyor. Grafiği hazırlamadan önce bu aşırı ölçümleri (-1.125 °C) dosyadan sildim ve yukarıdaki resmi elde ettim. Gafikte üç değişik bölge rahatlıkla görünmekte. 

1. Suyun katı halde olduğu soldaki bölge: Sıcaklık sabit bir hızla sürekli artıyor.
2. Sıfır derecenin az üzerinde sabit bölge: Tam sıfır derece olmaması deney için çok önemli değil, termometrenin hata payı zaten  0.5 °C. Önemli olan bu bölgede sıcaklığın hemen hemen sabit olması.
3. Sıcaklığın yeniden artmaya başladığı bölge: Bu bölgede su artık tamamen sıvı haldedir.

Termometrem böylece ilk denemeyi başarıyla geçmiş oldu.