Ünite Tekrar Testleri - 1

Görüntüleme Mucizesi

Çokta uzak olmayan bir gelecekte, gözlerimizin göremediği şeyleri gören kameraları ceplerimizde taşıyor olabiliriz. Amaçları tam olarak bunu gerçekleştirmek olan bir grup araştırmacı HyperCam adında hiper spektral bir görüntüleme kamerası geliştirildi. Karmaşık yapısıyla bizleri etkisi altında bırakan insan gözü sadece sınırlı bir uzaklığı görebilir. Bütün elektromanyetik spektrum sistemin içinde; gözlerimiz yalnızca üç renk bandını algılayabilir, bunlar kırmızı, yeşil ve mavidir. Bu sebepten bilim adamları uzun bir süre çeşitli amaçlar için gözlerimizin göremeyeceği detaylandırılmış görüntülerin yaratılmasında elektro spektrumun yüzlerce bant ile karışımından oluşan hiper spektral görüntüleme teknolojisini kullanmışlardır. Bu teknoloji maddelerin içerisindeki mineral içeriğini ve topraktaki nem seviyesini ölçmek için tarımda ve madencilikte kullanılabiliyor. Ayrıca bu teknoloji ile kamuflaj tespiti, mayın tespiti, keşif-gözetleme, patlayıcı tespiti, gaz tespiti, mağara ve tünel tespiti yapılabiliyor.

Hiperspektral görüntüleme ile çeşitli hastalıklar ve yaralanmalar tespit, teşhis ve analiz edilebiliyor. HiperCam insan derisinin altındaki damarları görebiliyor. Kan testleri ve kronik ağrıları tespit edebiliyor.

Aynı zamanda gıda ürünlerine bulaşabilecek zararlı maddelerin (örneğin tarım ilacı) de tespit edilebildiği kamera ile kirlilik ölçümü, kimyasal sızıntı, yabancı maddeler ve nesneler, gösterdikleri spektral davranış sayesinde ayırt ediliyor.

Yukarıda yakın gelecekte kullanılması öngörülen HyperCam görüntüleme kamerası ile ilgili bazı bilgiler verilmiştir.

Farklı renklere sahip özdeş K, L ve M cisimlerine eşit miktarda ışık ışınları gönderildiğinde cisimlerin yansıttığı ışık miktarları aşağıdaki grafikte verilmiştir.

Bilgi: Soğurulma sözlük anlamı olarak yakalama, tutma anlamına gelir. Işığın soğurulması ise cisim üzerine düşen ışık ışınlarının madde tarafından tutulması anlamına gelir. Güneş ışığı enerji taşır, bu yüzden üzerine düştüğü cisimlere bu enerjisini aktarır.

Beste ilk sıcaklıkları aynı olan özdeş cisimleri ışık alan açık bir alanda bulunan farklı renkteki kutulara aynı anda koyuyor.

Yarım saat sonra cisimleri kutulardan alıp son sıcaklıklarını ölçerek cisimlerin sıcaklık artışlarını kaydedip aşağıdaki grafiği çiziyor.

Bir araştırmacı boş üç erlenmayerin ucuna sönük balonları takıp erlanmayerin iki tanesini sarı, bir tanesini siyah renge boyayarak yukarıdaki deney düzeneğini tasarlıyor.

Daha sonra edenlerin iki tanesini güneş ışığı alan bir yere diğerini ise güneş almayan ağaç altına aynı anda koyarak 1 saat bekliyor.

Araştırmacı 1 saat sonra siyah boyalı erlene takılı balonun daha çok şiştiğini, gölgedeki balonun ise hiç şişmediğini gözlemliyor.

Bilgi: Yazın arabalarda ve evlerde insanlar serinlemek için klima kullanır. Arabalarda kullanılan klimanın enerjisi araçtaki yakıttan karşılanır.

Sıcaklığın 40°C olduğu bir günde 12:00 - 13:00 saatleri arasında açık alanda aynı yerde aynı süratle hareket eden özdeş arabaların harcadığı yakıt miktarı aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Buna göre;

I. B renkli araç siyah renkte ise C renkli araç beyaz renkte olabilir.
II. Arabalara gelen güneş ışığı miktarı farklıdır.
III. C aracının ışık ışınlarını soğurma miktarı A aracına göre daha fazladır,

Yukarıda bir bilim dergisinde yer alan bazı bilgiler verilmiştir.

Güneş bacası güneş enerjisi ile elektrik üretimi amacıyla oluşturulan ısıl bir sistemdir. Güneş bacaları temel olarak ısınan havanın yükselmesi prensibiyle elektrik üretimi sağlamaktadır. Kollektörün içerisinde bulunan hava güneş ışınlarıyla ısınır. Isınan hava, dış ortam ile arasında oluşan sıcaklık ve yoğunluk farkı sebebiyle kollektör içerisindeki yatay olarak bacanın tabanına doğru doğal bir akışla hareket eder. Baca ise yapısı itibariyle bu hareketi hızlandırır. Tabanda yer alan türbinlerle elektrik üretimi sağlanır.

Yukarıda aynaların kullanılmasını konu alan bir gazete haberi verilmiştir.

Böcek Gözünden İlham Alınarak Tasarlanan Güneş Paneli

Yenilenebilir enerji kaynaklarıyla ilgili yapılan çalışmalar gün geçtikçe artıyor. Güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi için kullanılan güneş gözlerinin maliyetinin düşürülmesi ve verimliliğinin artırılması güneş enerjisi ile ilgili en yoğun çalışmaların yapıldığı alanlardan biri durumunda. Güneş gözlerinde kullanılan materyal üzerine yürütülen çalışmalarda perovskit adı verilen bir maddenin hem ucuz maliyetli hem de güneş panellerinde yaygın olarak kullanılan silikon kadar etkili olduğu hatta geliştirilerek çok daha verimli hâle getirilebileceği keşfedilmişti. Ne var ki perovskit, hassas ve kırılgan bir yapıya sahip olduğu için yaygın bir biçimde kullanılamıyordu. Stanford Üniversitesi’nden bilim insanları, çok sayıda petek biçimli merceğin bir araya gelmesiyle oluşan böcek gözünden ilham alarak geliştirdikleri perovskit güneş gözlerini, yaklaşık 500 mikron genişliğinde altıgenlerden oluşan çok sayıda minik minik iskelenin içine yerleştirdi. Böylece bal peteği biçiminde tasarlanan güneş paneli, mekanik baskıya ve kırılmaya karşı daha dirençli, kırılmaya karşı daha dayanıklı hâle getirildi. Çalışmayı yürüten ekibin başındaki Prof. Dr. Reinhold Dauskardt, yeni tasarımın perovskitin verimliliğini düşürmemekle birlikte, kırılganlığını da azalttığını ve bu yüzden yaygın kullanımının önünün açılabileceğini belirtiyor Bunun yanı sıra, yeni tasarımıyla perovskit güneş gözlerinin çatılarda kullanılan güneş panelleri gibi yüksek sıcaklığa ve neme karşı da dayanıklı olduğu ve zorlu koşullar altında bile (altı hafta boyunca 85 °C sıcaklık ve %85 bağıl nem oranı altında) enerji üretebildiği tespit edildi.

Yukarıda bilimsel bir dergide yer alan yakın zamanda güneş panellerinde kullanılabilecek buluş ile ilgili bazı bilgiler verilmiştir.

Yukarıda güneş enerjisi ile ilgili bilimsel makaleden bir bölüm verilmiştir.

Buna göre;

I. Çevreci bir enerji olması
II. Kullanım alanlarının sınırlı olması
III. Mevcut enerji kaynaklarının korunmasını sağlaması