ISI YALITIMI DOĞAL GAZ FATURASINI ETKİLER Mİ? Hazırlayanlar: İsmail Kocabaş & İsmail Kaynak 1.GİRİŞ: Modülün ilgili olduğu: Sınıf seviyesi: 6. sınıf Ünite: Madde ve Isı Öğrenme Alanları: Madde ve Değişim Kazanımlar: Yalıtımın hangi durumlarda gerekli olabileceğini tahmin eder (BSB-8, 9). Yalıtım yerine iletimin tercih edildiği durumlara örnekler verir. Yaygın ısı yalıtım malzemelerine örnek verir. Farklı amaçlar için kullanılan ısı yalıtım malzemelerinin seçiminde, yalıtkanlık özellikleri yanında başka nelerin hesaba katılması gerektiğini irdeler. Binalarda yalıtımın enerji tüketimi ile ilişkisini açıklar (BSB-8, 9, 30, 32; TD-1). ÖZET: Bu modülde öğrencilerin ısı yalıtımı için kullanılan malzemeleri öğrenmeleri,hangi ortamlarda ısı yalıtımının gerekli olduğunun ve ısı yalıtımının enerji tasarrufu açısından önemimin öğretilmesi amaçlanmıştır. SENARYO: Ahmet Beyin yeni aldığı daire yaz aylarında çok sıcak kış aylarında ise çok soğuk oluyordu. Ahmet Bey yaz aylarında klima kullanarak serinliyor kış aylarında ise doğal gaz kullanarak ısınıyordu ancak Ahmet Beyin faturaları çok yüksek geliyordu. Ahmet Bey hem faturasını düşürmek hem de evinin yaz aylarında serin kış aylarında ise sıcak olması için evine ısı yalıtımı yaptırmaya karar verir. Ahmet Beyin ısı yalıtımı yaptırması faturayı ve evin sıcaklığını nasıl etkiler? Senaryodaki Problem Durumu: Sizce ısı yalıtımı yaptırmak faturayı ve evin sıcaklığını nasıl etkiler? 2.ÖĞRENCİ ETKİNLİKLERİ ETKİNLİK 1: ISI YALITIMI DENEYİ DENEYİN YAPILIŞI: Sınıftaki öğrenciler dörder kişilik gruplara ayrılır ve her gruba beher, termometre, alüminyum folyo,strafor,karton ve pamuk dağıtılır. Öğrencilerden beher içerisine 500 ml su koymaları ve 100 oC ye kadar ısıtmaları istenilir. Suyun sıcaklığı 100 oC ye geldiğinde beherin etrafını strafor ile kaplamaları ve sıcaklık değişimini zamana bağlı olarak gözlemlemeleri istenilir. Bu işlem dört ayrı madde (strafor,alüminyum folyo,karton,pamuk)için tekrarlamaları ve aşağıdaki tabloya kaydetmeleri istenilir. MALZEMELER STRAFOR SICAKLIKLAR ALÜMİNYUM FOLYO KARTON PAMUK İLK SICAKLIK 10 sn SONRAKİ SICAKLIK 20 sn SONRAKİ SICAKLIK 30 sn SONRAKİ SICAKLIK 30 sn SONRAKİ SICAKLIK FARKI (Tilk-T30 sn) DENEY SONUCU: Öğrencilerden yukarıdaki malzemeleri ısı yalıtım özelliği en iyi olandan en kötü olana doğru sıralamaları istenilir. ETKİNLİK 2: EVİMİZE ISI YALITIMI YAPALIM Her yalıtım malzemesinin kullanım alanı farklıdır. Örneğin; duvarlarda, pencerelerde, soğuk hava depolarında ya da fırınlarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri birbirinden farklıdır. Diğer taraftan aynı yer için kullanabileceğimiz birden fazla yalıtım malzemesi bulunmaktadır. Kullanacağımız yere göre en uygun malzemeyi bulmak için aşağıdaki tabloyu inceleyelim. YALITIM MALZEMELERİ Plastik Köpük Ahşap Asbest YANMA ÖZELLİĞİ Yanar Yanar Yanmaz KULLANILDIĞI YERLER KULLANIM ÖMRÜ Dış ve iç duvar Uzun ömürlüdür Dış ve iç döşeme Kısa ömürlüdür Boru, iç ve dış cephe, Uzun ömürlüdür tavan kaplama Taş Yünü Yanmaz Tavan,dış ve iç duvar Uzun ömürlüdür Katran Yanar Tavan Kısa ömürlüdür Cam Yünü Zor Yanar Tavan, dış ve iç Uzun ömürlüdür duvar,güneş paneli, Silikon Yünü Zor Yanar Dış cephe Uzun ömürlüdür Verimli bir ısı yalıtımı sağlamak için evinizin hangi bölümlerinde hangi yalıtım malzemelerini kullanırsınız nedenleriyle birlikte aşağıya yazınız. …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ETKİNLİK 3:ÇEVREMİZDEKİ DAİRELERİ VE DOĞAL GAZ FATURLARINI İNCELEYELİM Öğrencilerden aşağıda çizelgeyi doldurmaları ve bir sonraki derse getirmeleri istenilir. ÖZELLİKLER DAİRENİN KAT SAYISI DAİREDE ISI YALITIMININ BULUNMASI DAİRENİN KIŞ AYLARINDA GÜNLÜK GÜNEŞ GÖRME SÜRESİ DAİRENİN ALANI VE ODA SAYISI DAİREDEKİ KAPI VE PENCERELERİN ÖZELLİĞİ ARALIK- OCAKŞUBAT AYLARINA AİT DOĞALGAZ FATURALARI ORTALAMASI 3.KAT ISI YALITIMI BULUNMAKT ADIR 2 SAAT 90 M2 4 ODA PLASTİK PENCERE ÇİFT CAM 185 TL DAİRE ALİ BEYİN DAİRESİ Bu çalışmanın sonucunda dairelerde ısı yalıtımının bulunup bulunmamasının faturayı nasıl etkilediğini öğrenmeleri ve ısı yalıtımının enerji tasarrufu üzerindeki etkilerini kavramaları amaçlanmıştır . ETKİNLİK 4: İLETİMMİ YOKSA YALITIM MI? Öğrencilerden aşağıdaki tabloda bulunan cisim ve ortamlarda ısı yalıtımının mı yoksa ısı iletiminin mi gerçekleşmesi gerektiğini işaretlemeleri istenilir. 3.ÖĞRETMEN NOTLARI 1- İLETKEN : Isıyı iyi ileten maddelere ısı iletkeni denir. Isı iletkenlerini oluşturan tanecikler arasındaki boşluk çok azdır ve tanecikler düzenlidir. Isı iletkenleri kısa sürede büyük miktarda ısı iletirler. Metaller (Bakır, alüminyum, demir,…), diğer maddelere göre ısıyı daha hızlı iletirler ve ısı iletkenidirler. 2- İLETİM : Maddelerdeki ısı akışını hızlandırmak için iletken malzemeler kullanılmasına iletim denir. İletim olayında ısıyı iyi ileten iletken malzemeler kullanılır. ÖRNEKLER : 1- Isı kaynağı olan ocaktan yayılan ısının tenceredeki yemeğe kısa sürede ulaşması için ısıyı iyi ileten malzemeler kullanılır. 2- Kalorifer tesisatının yapımında ısıyı iyi ileten malzemeler kullanılır. 3- YALITKAN : Isıyı iyi iletemeyen maddelere ısı yalıtkanı denir. Isı yalıtkanlarını oluşturan tanecikler arasındaki boşluk çok fazladır ve tanecikler düzensizdir. Isı yalıtkanları kısa sürede çok az miktarda ısı iletirler. Tahta, plastik, beton, hava ısı yalıtkanıdır. Plastik köpük, cam yünü, asbest, çift camlı pencerelerdeki hava boşluğu, termoslardaki iç ve dış yüzey arasındaki havasız ortam ısı yalıtımı için kullanılır. SORU : 1- Hava ısı akışını nasıl yavaşlatır? 2- Cam bardakların içinde sıcak bir sıvı varken niçin eli yakar? 3- Köpük bardakların içinde sıcak bir sıvı varken niçin eli yakmaz? 4- YALITIM : Maddelerdeki ısı akışını yavaşlatmak için yalıtkan malzemeler kullanılmasına yalıtım denir. Maddelerde yalıtımın yapılmasının nedeni bazı maddelerin bulunduğu ortama göre sıcak, bazılarının da soğuk tutulması gerektiği içindir. Yalıtım için kullanılan malzemelerin ortak özelliği bu malzemelerin yapısında hava bulunmasıdır. Hava iyi bir yalıtkandır. Çünkü havayı oluşturan tanecikler arasındaki boşluk miktarı çok fazladır. Bu nedenle havayı oluşturan tanecikler arasındaki ısı iletimi çok yavaş olur. Plastik köpüğün yapısındaki boşluklarda da hava bulunduğu için plastik köpükte ısı yalıtkanı olarak kullanılır ve ısı yalıtımı sağlanır. ÖRNEKLER : 1- Kışlık kıyafetlerin, battaniyelerin, bina yalıtım malzemelerinin içinde hava vardır. 2- Cam, plastik, köpük, kağıt, metal bardaklara sıcak çay konduğunda bir süre sonra bardaklardaki çayların sıcaklıklarının farklı olmasının nedeni bazı bardakların ısıyı iyi iletip içindeki çayın ısısının etrafa yayılmasını sağlaması, bazılarının da ısıyı iyi iletemeyip çayın ısısının bardakta kalmasını sağlamasıdır. Köpükten yapılan bardakların ısıyı daha az iletmesinin nedeni köpüğün yapısında hava boşluklarının bulunması ve ısı aktarımının yavaş gerçekleşmesidir. Isı aktarımı bu bardakta yavaş olduğu için eli yakmaz. 5- YALITIM MALZEMELERİ : Isı yalıtımını sağlamak için kullanılan malzemelere yalıtım malzemeleri denir. Yalıtım malzemeleri sayesinde besin maddeleri istenilen sıcaklıklarda muhafaza edilebilir, suyun içilme sıcaklığı sağlanır, evlerde ısı yalıtımı sağlanır. Her yalıtım malzemesinin kullanım amacı farklıdır. Farklı bölgelerin veya bir bölge içinde farklı yerlerin yalıtımında da farklı yalıtım malzemeleri kullanılabilir. (Duvarda, pencerede, soğuk hava depolarında, fırınlarda farklı yalıtım malzemeleri kullanılır). İyi bir ısı yalıtımının sağlanması için kullanılacak yalıtım malzemeleri; ısı akışını yavaşlatmalı, çok yüksek veya çok düşük sıcaklıklara maruz kaldığında özelliğini kaybetmemelidir. Günlük hayatta kullanılacak yalıtım malzemeleri; • Çevreye zarar vermemelidir. • Ekonomik olmalıdır. • Hafif olmalıdır. • Yanmaz olmalıdır. • Kolay uygulanabilmelidir. • Zaman için de bozulup çürümemelidir, uzun ömürlü olmalıdır. • Isı iletkenlik değerinde zamanla değişme olmamalıdır. • Asit ve asit yağmurlarına karşı dayanıklı olmalıdır. • Elastik olmalıdır. • Böcek ve mikroorganizmalar tarafından tahrip edilmemelidir. • Aşınma ve paslanma yapmamalıdır. Yalıtım malzemeleri olarak; plastik köpük, ahşap, asbest, taş yünü, katran, cam yünü ve silikon yünü kullanılır. (Mineral yünler = cam yünü ve taş yünü, polistiren köpük levhalar, poliüretan köpük levhalar). 6- BİNALARDA ISI YALITIMININ SAĞLANMASI : Isı yalıtımı olmayan binalarda; kışın evin içi sıcaksa ısı akışı içerden dışarı doğru, yazın evin içi soğuksa ısı akışı dışarıdan içeri doğrudur. Binalarda pencere (%25), tavan (çatı) (%25), tavan arası(%20), taban (kat arası = yer döşemesi) (%15) ve bina girişinde (%25) ısı yalıtımına ihtiyaç duyulur. Binalarda ısı yalıtımının sağlanması için; • Dış cephe duvarlarında, • Cam ve doğramalarda, • Çatı ve döşemelerde, • Tesisat borularında, • Havalandırma kanallarında, • Buhar iletim borularında, • Toprakla temas eden bölümlerde ve katları ayıran bölümlerde, • Garaj, depo gibi ısıtılmayan bölümlere bakan duvarlarda ısı yalıtımı yapılmalıdır. Binaların doğru biçimde yalıtılmasıyla %25–50 oranında daha az yakıt kullanarak aynı düzeyde ısınması sağlanabilir. Binanın iç kısmını dış ortamdan ayıran kapılar, pencereler, duvarlar, çatı gibi temel bölümler binanın kışın sıcak, yazın ise serin tutulmasını sağlar. 7- YALITIM VE ENERJİ TÜKETİMİ: Ev ve iş yerlerinde kullanılan yalıtım malzemeleri sayesinde sağlanan yalıtım, enerji tüketimin azalmasına, doğal kaynakların ve onların dengesinin korunmasına ve ülke ekonomisine katkı sağlar. Ayrıca ısı yalıtımı sayesinde daha az yakıt madde yakılacağından atmosfere daha az karbondioksit ve diğer zararlı gazların yayılmasını sağlar ve bu sayede sera etkisi azaltılır ve küresel ısınma önlenir. Yalıtım sayesinde kışın yakıt malzemeleri (kömür, petrol, doğal gaz) daha az kullanılır. Yazı ise serinlemek için elektrikli araçlar kullanılmadan rahatça yaşanabilir. Binalarda yapılan yalıtım enerji tasarrufu sağlar. Enerji tasarrufu sayesinde rahat ve konfordan vazgeçmeden enerjiyi verimli şekilde kullanmak ve israf etmemektir. 4.ÖĞRETİM YOLLARI: Dersin girişinde senaryo anlatılır ve sınıfça tartışılır. Öğretmen konu ile ilgili bilgileri öğrencilere aktarır. Sınıf dörder kişilik gruplara ayrılarak 1. Etkinlikte yer alan deney gerçekleştirilir. Deney sonucunda maddelerin sıcaklığı nasıl soğurdukları öğrenilir. Daha sonra ikinci etkinlikte yer alan tablo incelenir ve iyi bir ısı yalıtımının yapılması için nerelerde hangi malzemelerin kullanılması gerektiği açıklanır. 3. Etkinlikte yer alan tablo öğrencilere dağıtılır ve çevresindeki kişilere danışarak tabloyu evde doldurmaları istenilir. Doldurulan tablo sınıfta incelenerek ısı yalıtımının fatura üzerindeki etkisi açıklanır. Isı yalıtımının enerji tasarrufu açısından önemi öğretmen tarafından açıklanır. Öğretim modelinde yer alan 4. etkinlik gerçekleştirilir. Günlük hayatta enerji tasarrufunu sağlamak ve doğalgaz faturasını en aza indirmek için ısı yalıtımı yapılması gerektiği sonucuna ulaşılır. 5.DEĞERLENDİRME: ADI: SOYADI: 1.BÖLÜM Soru 1)Aşağıdakilerden hangisi iyi bir ısı yalıtkanıdır? A)Plastik köpük B)Alüminyum C)Bakır D)Demir Soru 2)Isı yalıtım kaplarının yüzeyleri parlak cisimlerle kaplanır. Buna göre aşağıdakilerin hangisinin yapımında bu kural uygulanmamıştır? A)Soğuk su taşınan termosların dış yüzünün parlak olması B)Yüksek binaların dış yüzeyinin parlak camla kaplanması C)Binaların penceresinde çift cam kullanılması D)Sıcak su taşınan termosların iç yüzünün parlak olması Soru 3)Aşağıdakilerden hangisi ısı yalıtımı amacıyla yapılmamıştır? A)Tencerelerin çelikten yapılması B)Çaydanlıkların tutma yerlerinin farklı maddeden yapılması C)Pencerelerde çift cam kullanılması D)İnşaat duvarlarının arasına plastik köpük konulması Soru 4)Isının yayılma yollarından biride konveksiyondur. Aşağıdakilerden hangisi konveksiyon ile yayılmamıştır? A)Kaloriferin üzerindeki perdelerin havalanması B)Sobaya değmeden elimizi sobanın üzerine getirdiğimizde elimizin ısınması C)Demir kaşıkla kaynayan bir yemeği karıştıran bir kişinin elinin ısınması D)Su dolu tencerenin alttan ısıtılması Soru 5)Bir aşçı tencerenin içinde kaynamakta olan suyu metal bir kaşıkla karıştırıyor.Ocağın verdiği ısı aşçının eline gelene kadar sırasıyla hangi ortamlardan geçmiştir? A)Gaz-Sıvı-Katı-Katı B)Gaz-Katı-Sıvı-Katı C)Katı-Sıvı-Katı-Gaz D)Katı-Sıvı-Gaz-Katı Soru 6)Yalıtımı evimizin hangi bölümlerinde kullanmalıyız? A)Pencere B)Duvar C)Dolap D)Tavan Soru 7)Aşağıdakilerden hangisi yalıtım malzemesi değildir? A)Hava B)Köpük C)Asbest D)Cam yünü Soru 8)Isı yalıtımında kullanılan maddelerin ortak özelliği aşağıdakilerden hangisidir? A)İçindeki taneciklerin birbirine çok yakın olması B)İçindeki taneciklerin birbirine yakın olması C)İçinde hava bulunması D)Isıyı hemen iletmeleri 2. BÖLÜM Aşağıda verilen kavramları açıklayınız,iletken ve yalıtkan maddelere örnekler veriniz. İletim…………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… Yalıtım…………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………. İletken…………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… Yalıtkan…………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………….....................................................................................................