Blog

Enerji Bandı – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları
Enerji Bandı Atomlar (d) arasında belirli bir mesafede, iki üst bant, değerlik bandı ve iletim bandı arasında elektronların bulunamayacağı bir enerji aralığı olduğu açıktır. Enerji aralığı, bir yarı iletkenin bant aralığı, örneğin, olarak adlandırılır. Ayrıca, T = 0K olduğunda, hiçbir bağ kırılmadığından, dış iletim bandındaki enerji seviyelerinin hiçbiri işgal edilmeyecektir. Ancak valans bandında, mevcut tüm enerji seviyeleri doludur. Bu, harici bir elektrik alanından hiçbir enerjinin emilemeyeceği, yani elektrik akımının akamayacağı anlamına gelir. Yarı iletken daha sonra bir yalıtkandır. Sadece daha yüksek sıcaklıklarda iletkenlik gösterir, çünkü o zaman bazı elektronlar iletim bandındaki enerji seviyelerini işgal eder. İki dış enerji bandı arasında bir enerji aralığı olan bu bant yapısı yalıtkanlarda da oluşur. Yarı iletkenler ve yalıtkanlar yalnızca bant aralığının boyutunda farklılık gösterir. Bir yarı iletkende, "normal sıcaklıklarda" bile (örneğin, oda sıcaklığında) bazı elektronlar bant aralığını atlayarak elektriksel iletkenliğe yol açabilir. Yalıtkanlarda, bant mesafesi o kadar büyüktür ki, normal sıcaklıklarda hiçbir elektron boşluğu atlayamaz. Yarı iletkenler için bu bant aralığının enerjisi için normal değerler, elektron voltun birkaç onda biri ila yaklaşık 2 eV aralığında yer alırken, yalıtkanlar için bu enerjiler önemli ölçüde daha yüksektir. İletim, bir yarı iletkende şu şekilde meydana gelebilir: "Normal" sıcaklıkların geniş sıcaklık aralığında, iletim bandı "neredeyse boştur" ve valans bandı elektronlarla "neredeyse doludur". İletim bandında "neredeyse boş", yalnızca birkaç elektronun izin verilen enerji durumlarında olduğu anlamına gelir. Tüm bu durumlar bandın kenarına yakın olmasına rağmen, dolu seviyelere yakın çok sayıda boş durum vardır, bu nedenle bu elektronlar neredeyse sürekli bir işlemle daha yüksek bir seviyeye ulaşma yeteneğine sahiptir. Bu, bir elektrik alanına bağlandığında enerjinin sürekli olarak alınabileceği anlamına gelir. Bu nedenle, elektronlar bir elektrik alanı yönünde hareket edebilir. O zaman iletken elektronları metallerdeki elektronların klasik fizikte ele alındığı gibi ele almak mümkündür. Seyreltme seviyesi nedeniyle birbirlerini çok az etkilerler, ancak kristalin kafesi ile sürekli yakın etkileşim halindedirler. Bu etkileşim oldukça karmaşıktır ve yalnızca istatistiksel olarak değerlendirilebilir. Buna benzer bir şekilde “neredeyse dolu” valans bandındaki davranıştır. Bu banttaki bazı enerji seviyeleri elektronlar tarafından işgal edilmez ve bu enerji seviyeleri de değerlik bandının kenarına yakındır. İletim bandında olduğu gibi, bu boş durumlar çok sayıda işgal altındaki durumlarla çevrilidir. Bu, böyle bir boş durumun değerlik bandı içinde dolaşabileceği anlamına gelir. Bu boş durum, boşluk veya kusurlu elektron olarak bilinir. Bu deliği bir birey olarak, yani bir yük taşıyıcı olarak ele almanın mantıklı olduğu kanıtlanmıştır. Bu yük taşıyıcının pozitif bir yükü olduğu açıktır. Kusurlu elektron veya boşluk, elektron gibi, ikinci tip bir yük taşıyıcıdır. Bu, yarı iletkenlerdeki iletkenlik olgusunu ele almak için son derece yararlı bir biçimciliktir. T = 300 K'de saf silikonun özdirenci son derece yüksektir, yaklaşık 300.000 Ωcm. Ayrıca sıcaklıkla çok önemli ölçüde değişir. Bununla birlikte, sıcaklığı artırmanın yanı sıra, bir yarı iletkendeki yük taşıyıcılarının konsantrasyonunu ve dolayısıyla iletkenliğini değiştirmenin oldukça etkili başka bir yöntemi, yani belirli safsızlık atomlarının kristale amaçlı olarak sokulması vardır. Yenilenemez enerji kaynakları enerji kaynakları nelerdir Yenilenemez enerji kaynakları petrol YENİLENEBİLİR ve yenilenemez enerji kaynakları Enerji kaynakları Nelerdir Doğal enerji kaynakları Nelerdir Yapay enerji kaynakları Dünyada kullanılan enerji kaynakları Kristal yapıdaki silikon atomunu periyodik tablonun beşinci grubundan bir elementle, örneğin fosforla değiştirirsek, bu atom beraberinde beş valans elektronu “getirir”. Kristal yapıya bağlanmak için bu elektronlardan sadece dördü gerekir. Bu nedenle, beşinci elektronun nispeten gevşek bir şekilde bağlı olması ve bu nedenle düşük sıcaklıklarda bile "iyonize olabilmesi" olasıdır. Periyodik tablonun beşinci grubunda yer alan bu elementlere elektronları kolaylıkla “bağışlayabildikleri” için “verici” diyoruz. Fosforun yanı sıra arsenik ve antimon elementleri de yarı iletken teknolojisinde verici olarak kullanılmaktadır. Ekstra elektronların düşük aktivasyon enerjileri nedeniyle düşük sıcaklıklarda bile iyonlaşırlar. Periyodik tablonun üçüncü grubundaki elementleri de katkı maddesi olarak kullanabiliriz. Bor, alüminyum, galyum ve indiyum elementleri yarı iletken teknolojisinde kullanılmaktadır. Üç değerlikli bir katkı atomunun eksik bağ elektronu, bir delik oluşmasına ve dolayısıyla yarı iletkenin pozitif iletkenliğinde bir artışa yol açar. Bu nedenle buna p-tipi iletken denir ve bu tür katkı maddeleri alıcılar olarak bilinir. Delikler artık baskındır, yani çoğunluk yük taşıyıcıları ve elektronlar azınlık yük taşıyıcılarıdır. Aynı düzenlilik, beş değerli atomlarla katkılama durumunda olduğu gibi geçerlidir, yani düşük sıcaklıklarda bile tüm delikler aktiftir. Enerji boşluğunda bir dizi kimyasal elementin enerji seviyeleri görülebilir. Verici seviyeleri iletim bandına yakındır ve alıcı seviyeleri valans bandına yakındır. Görüldüğü gibi bazı elemanlar boşluğun merkezine yakın seviyelere neden olmaktadır. Bu seviyelere rekombinasyon merkezleri denir çünkü fazla serbest elektronların ve deliklerin boşluk boyunca yeniden birleşmesine neden olurlar. Bu yeniden birleştirme, güneş pillerinin (ve diğer yarı iletken cihazların çoğunun) çalışmasına müdahale eder ve bundan kaçınılmalıdır. Bazı safsızlıkların eser miktarları bile çok zararlı olduğundan, yarı iletkenler son derece saf olmalıdır. Daha sonra, yarı iletkenlerde ışığın soğurulmasıyla yük taşıyıcıların oluşumuna bakacağız. Opak metallerin aksine, yarı iletkenler kendileri için karakteristik olan soğurma davranışını sergilerler. En önemli özelliği soğurma kenarı olarak adlandırılan varlığıdır. Foton enerjisinin (E = hc/λ, burada c ışığın boşluktaki hızı ve h Plank sabitidir) yasak bandın enerjisinden daha büyük olduğu λ dalga boyları için ışık, kalınlığa bağlıdır. malzemenin neredeyse tamamı emilir. Uzun dalga boylu ışık durumunda, düşük enerjisi nedeniyle neredeyse hiç soğurma gerçekleşmez. Bu spektral bölgede yarı iletken şeffaftır. Silikon durumunda, bant kenarı λ ∼ 1,11μm'de kızılötesi içinde yer alır. Bu nedenle silikon, kızılötesi optikler için bir temel malzeme olarak mükemmel bir şekilde uygundur, ancak daha sonra göreceğimiz gibi, güneş spektrumunun soğurulması için ideal değildir.

Küresel Hava Sirkülasyon Sistemleri – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları

Küresel Hava Sirkülasyon Sistemleri

Atmosfer katmanları içindeki bir hava hareketinin açıklanan mekanizmaları, dünya üzerinde var olan küresel hava sirkülasyon sisteminin ön koşuludur.

Küresel ölçekte, dünyanın yüzeyi en çok güneşin zirvede olduğu yerde (yani ekvator çevresindeki alanda) ısınır. Bu, ekvatora yakın, kuzeyden ve güneyden hava akımlarının olduğu bir alçak basınç bölgesine neden olur.

Kıtaların neden olduğu etkiler olmasaydı, bu ekvatoral yakınsama kuşağı ekvator etrafında bir kuşak gibi gerilir, güneşin konumunun mevsimsel olarak değişmesine paralel olarak Yengeç ve Oğlak Dönencesi arasında belirli bir gecikmeyle kayardı.

Okyanusların ve kıtaların fiili verili etkisi nedeniyle, bu yakınsama bölgesi neredeyse her zaman ekvatorun kuzeyindedir; ancak değişen mevsimlerle birlikte biraz hareket eder. Dünya dönmeseydi, hava kutup bölgelerinden ekvatora doğru yere yakın akardı.

Burada, yakınsama bölgesine yükselecek ve daha yüksek atmosferik katmanlarda tekrar kutuplara doğru akacaktır. Direklerin üzerindeki yüksek basınç bölgelerine batarak sirkülasyon işlemi tamamlanmış olur.

Dönen bir gezegende bu kadar basit akış koşulları oluşamaz. Bu nedenle, deniz ve karanın etkisine bakılmadan, ilk bakışta sadece “ideal” dönen bir gezegen incelenir. Bu nedenle, sıcaklığın sadece enlem tarafından belirlendiği bir bitki dikkate alınır.

Hava daha sonra ekvatora yakından tropikal yakınsama bölgesine doğru akar. Ancak Coriolis kuvveti tarafından yönlendirilir. Bu, tüm yıl boyunca Kuzey-Doğu ve Güneydoğu’dan (Kuzey-Doğu ve Güneydoğu alize rüzgarları) neredeyse aynı kuvvette esen bir hava akımına yol açar.

Alize rüzgarları, her yarımkürede 30. enlem civarında bulunan subtropikal yüksek basınç hücrelerinden akar. Bu subtropikal yüksek basınç kuşağı, zayıf rüzgarlar ve açık hava ile karakterize edilir. Kutup tarafında, orta enlemlerin Batı rüzgarlarının baskın olduğu bir bölge izler.

Örneğin Orta Avrupa bu etki alanı içinde yer almaktadır. Bu bölgede dolaşan siklon ve antisiklonlara bağlı olarak rüzgar yönü ve rüzgar hızı önemli ölçüde değişmektedir. Bu Batı rüzgar alanı, kutupların her birine doğru bir alçak basınç çukuru ile sınırlandırılmıştır. Kutup bölgelerinde rüzgar koşulları güçlü dalgalanmalar gösterir. Ortalama olarak, daha derin katmanlarda zayıf yüksek basınç alanları hakimdir.

Ek olarak büyük ölçüde deniz ve karanın yanı sıra mevsimsel ve diğer etkilerden etkilenen bu karmaşık karşılıklı bağımlılıklar nedeniyle, küresel bir hava sirkülasyon sistemi yaratılır. Küresel hava değişiminden sorumludur. Bu hava sirkülasyon sistemlerinin aktif olduğu yüksek rakımlarda taşınan atmosferin enerjisini kullanmak şu anda neredeyse imkansız olduğundan, enerji kullanımı için bu hava hareketlerinin önemi çok azdır.

Lokal Hava Sirkülasyon Sistemleri

Rüzgar oluşumundan sorumlu kuvvetler atmosferin her yerinde aktiftir. Ancak yeryüzüne olan yakınlık arttıkça yerel etkilerden de giderek daha fazla etkilenirler. Bu nedenle, açıklanan küresel hava sirkülasyon sistemlerinin aktif olduğu büyük irtifalarda sözde serbest atmosfer ve dünya yüzeyine yakın konumlanmış gezegen sınır tabakası farklılaşır.

Jeostrofik rüzgar ve gradyan rüzgarı, yalnızca basınç gradyanı ve Coriolis kuvveti baskınsa meydana gelir. Bu sadece serbest atmosfer içinde geçerlidir.

Küresel hava sirkülasyon sistemleri bu nedenle yalnızca orada gerçekleşebilir. Bu serbest atmosferin altında, dünyanın yüzeyinde son bulan gezegensel sınır tabakası bulunur.

Bu sınır tabakası içinde ve dolayısıyla yere yakın yerlerde bile, yerel rüzgarlar olarak adlandırılan hava akımları üretilir. Termal aşağı ve yukarı akıntılar, kara ve deniz rüzgarları, dağ ve vadi rüzgarları bu kategoriye girer. Bu tür hava hareketleri çoğunlukla aynı şekilde üretilir.

Yükselen hava kütleleri, gelen güneş radyasyonu nedeniyle hızla ısınan alanlarda bulunur, yani düşük ısı kapasitesine sahip alanlar (örneğin kara) ve alçalan hava kütleleri, ancak daha büyük ısı kapasitesine sahip komşu alanların üzerindedir. Gündüzleri rüzgar ikinci bölgelerden eski bölgelere doğru eser (örneğin deniz rüzgarı) ve geceleri bu süreç tersine döner.

Küresel ısınma ve iklim değişikliği sonuçları
Küresel ısınma ve iklim değişikliği farkı
Küresel ısınma nedir kısaca
Küresel ısınma ile ilgili Sunum
Küresel ısınma ve iklim Değişikliği pdf
Küresel ısınma ve iklim Değişikliği sunum
Küresel ısınma sonucunda hangilerinde artma beklenir
Küresel ısınma proje ödevi

Farklı bir kuvvete sahip olan bu yerel hava sirkülasyon sistemleri dünyanın hemen her yerinde karşımıza çıkmaktadır. Yer yüzeyine yakınlıkları nedeniyle rüzgar enerjisi üretimi için kullanılabilirler. Bu tür kara ve deniz rüzgarlarının kullanımına örnek olarak Kaliforniya’daki (ABD) bazı büyük rüzgar parkları verilebilir.

Dünyanın (pürüzlü) yüzeyi ile sürtünme nedeniyle, jeostrofik rüzgar veya yerel etkilerden kaynaklanan hava sirkülasyonu, gezegenin sınır tabakası (bu nedenle genellikle sürtünme tabakası olarak da adlandırılır) içinde neredeyse doğrudan yakınlıkta durma noktasına kadar azalır. 

Seçilen yüzey koşulları için ortaya çıkan dikey ortalama rüzgar hızı profili açıklanmaktadır. Rüzgârın dikey yönü ve dolayısıyla gezegen sınır tabakasının yüksekliği, hava koşullarına, toprağın pürüzlülüğüne ve topografyanın karakterine bağlıdır. Sınır tabakasının kalınlığı yerden yaklaşık 500 ila 2.000 m arasında değişir.

Toprağın pürüzlülüğü bitki örtüsü ve arazi gelişimi ile belirlenir. Düşük seviyede pürüzlü yüzeylerin üzerinde (örneğin su yüzeyleri), gezegen sınır tabakasının alt %10’unda artan rakımla birlikte rüzgar hızı çok hızlı bir şekilde artar.

Bu koşullar altında gezegen sınır tabakasının kalınlığı düşük değerler gösterir. Buna karşılık, yüksek düzeyde pürüzlü alanların (örneğin yerleşim yerleri) üzerinde, serbest atmosferin rüzgar hızına daha yüksek rakımlarda ulaşılır; rüzgar hızının zemin üzerindeki dikey artışı bu durumda daha yavaştır.

Bu nedenle, zeminin pürüzlülüğü, rüzgar hızının yerden dikey yöndeki artış hızının bir ölçüsüdür. Genellikle pürüzlülük uzunluğu terimi ile tanımlanır.

Pürüzlülük uzunluğunun yanı sıra, termal tabakalaşmanın da gezegen sınır tabakasındaki rüzgar hızındaki dikey değişim üzerinde bir etkisi vardır. Örneğin dikey sıcaklık düşüşü 0,98 K/100 m aralığındaysa buna (kuru-)adyabatik sıcaklık gradyanı denir.

Atmosfer daha sonra nötr bir şekilde katmanlanır. Bu durumda, atmosferin termal tabakalaşmasının dikey rüzgar profili üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Bununla birlikte, dikey sıcaklık gradyanı adyabatik gradyandan daha küçükse tabakalaşma kararlıdır.

Bu koşullar altında yerden irtifa arttıkça rüzgar hızı daha hızlı artar. Kararsız katmanlaşma durumunda (yani adyabatik duruma kıyasla daha büyük bir dikey sıcaklık gradyanı), artan rakımlarla birlikte rüzgar hızındaki artış daha küçüktür.

Etiketler: , , , , , , ,

Bir yanıt yazın