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.

Nitrojen Döngüsü – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları

Tüketme Hızı

Durağan bir durumda okyanus-atmosfer aktarım hızına eşit olacak olan atmosfer okyanus sınırı boyunca CO2 aktarım hızı, nükleer silah testleri ile atmosfere enjekte edilen 14C’nin tükenme hızı temelinde tahmin edilmiştir.

Atmosferdeki fazla 14C’nin etkin yarı ömrünün 1963–1966 döneminde ortalama 5,6 yıl ve 1966–1969 döneminde 8,2 yıl olduğunu buldu. etkin yarı ömrü vermek için biyosferden ve okyanuslardan yeniden yayılan 14C’nin serpinti oranından çıkarılması gereken bir dengedir.

t1/2eff = 5,6 y değeri, atmosfere yeterince kısa süreli yeniden giriş mekanizmaları mevcutsa azalabilen tek yönlü serpinti oranının üst sınırıdır. Böyle bir mekanizma, canlı bitkilerden veya hayvanlardan kaynaklanan biyosfer solunumunun bir kısmı ile ilişkilendirilebilir.

Bu argümanlardan türetilen atmosfer-okyanus transfer oranı yaklaşık 6 × 1013 kgC y-1’dir, ancak temelde aynı verilerin farklı yorumları, aralıkta transfer hızları verir. Ortalama 9×1013 kg y-1 değeri kullanılmıştır.

Yeni fosilleşme oranları ve CaCO3 içeren yeni kaya (kireçtaşı) oluşumu, bugün mevcut olan tortuların ortalama geçmişinden tahmin edilmiştir. Bu nedenle, gerçek oluşum, belirli koşullar altında belirtilenden daha büyük, ancak diğer dönemlerde sıfır olan değişen bir oran vererek daha kısa bir süre içinde gerçekleşmiş olabilir.

Nitrojen Döngüsü

Biyolojik olarak önemli bir başka element, geçici döngüsü tasvir edilen nitrojendir. Azot gazı (N2) atmosferin önemli bir bileşenidir, ancak biyolojik malzeme yapımında kullanılabilir hale gelmesi için önce azotun “sabitlenmesi” gerekir. Fiksasyon ile, gaz halindeki nitrojenin (N2) amonyak (NH3) gibi bir bileşiğin bir bileşenine dönüştürüldüğü bir işlem kastedilmektedir.

Fiksasyon bitkiler tarafından gerçekleştirilebilir, ancak tüm bitkiler işlemi gerçekleştirmek için uygun değildir. Yapraklı sebzeler özellikle uygundur ve bu tür sebzelerin insan faaliyetleriyle artan ekiminin, karasal biyosferde nitrojenin toplam fiksasyonundaki yaklaşık %50’lik bir artıştan sorumlu olduğu tahmin edilmektedir.

Biyolojik fiksasyonda yer alan gerçek kimyasal reaksiyonlar seti, güneş enerjisi girişinin yararlı enerjiye dönüştürüldüğü metabolik süreçlerle birleştiği için yukarıda verilen özet denklemlerden çok daha karmaşıktır.

Böylece ilk adımda ihtiyaç duyulan enerji fotosentezden elde edilirken, biraz ekzoerjik olan ikinci adımda, hemen hemen tüm biyolojik materyallerde serbest hidrojen bulunmaması nedeniyle farklı bir şekil alır.

Endüstriyel nitrojen fiksasyonu prosesinde (“Haber prosesi”) enerji girişi, ikinci adım için hidrojeni de sağlayan doğal gazdan (metan) veya başka bir fosil yakıttan olabilir.

Başlangıç ​​noktası yenilenebilir (biyolojik enerji dışında) veya nükleer enerji ise, elektroliz yoluyla hidrojen elde edilebilir. Endüstriyel fiksasyon oranı şu anda yaklaşık 30 × 109 kg y-1’dir. Bu şekilde üretilen amonyağın çoğu, örneğin; amonyum nitrat.

Diğer bitkiler tarafından sabitlenen nitrojene dayanan bitkilerin büyümesi, gübre uygulamasıyla büyük ölçüde artırılabilir. Sabit formdaki nitrojen, bu tür bitkiler için baskın bir sınırlayıcı faktör olarak görünmektedir, ancak nitrojeni sabitleyebilen bitkilerin verimi de gübre ilavesiyle arttırılabilir.

Gübre biyolojik fiksasyonun yerini alabildiğinden, biyosferi aksi takdirde karşılık gelen nitrojen miktarını sabitlemek için kullanılacak olan enerji miktarını harcamaktan kurtarır. Bu, gösterildiği gibi, gübre kullanımını insan toplumundan biyosfere bir enerji transferi ile ilişkilendirmenin temelidir. Bu rakamın gösterdiği ölçüde, bitkilerin güneş enerjisi yerine fosil yakıtlarla yetiştirildiği söylenebilir.

Azot döngüsü Biyoloji
Denitrifikasyon nedir
Azot döngüsü kısaca
Abiyotik azot fiksasyonu
Azot döngüsü Aşamaları
Azot döngüsü ayrıştırıcılar
Azot döngüsü Biyoloji Portalı
azot döngüsü

Hem kıtalar hem de okyanuslar için üçüncü bir sabit nitrojen kaynağı “atmosferik fiksasyon” başlığı altında gösterilmektedir. Radyasyon veya yıldırımın neden olduğu N2’nin iyonlaşmasıyla atmosferdeki fiksasyondan kaynaklanır ve sabit formdaki nitrojen çökeltme yoluyla okyanus veya kara yüzeylerine aktarılır.

Durağan duruma gelen doğal bir ekosistemde, atmosferden net nitrojen çıkışı gerçekleşmez. Bunun nedeni, doğal süreçlerle sabitlenen nitrojenin daha sonra denitrifikasyon süreçleriyle atmosfere geri döndürülmesidir. Nitrojenin çok karmaşık bileşikler halinde bağlı olabildiği ölü organik madde, nitrojeni amonyak şeklinde serbest bırakan bakteriler (“amonifiye edici bakteri”) tarafından ayrıştırılır.

Denitrifikasyon prosesleri, mevcut seviyede doğal ve insan yapımı fiksasyon proseslerinin toplamını dengelememektedir. Bunun nedeni, artan insan yapımı nitrojen fiksasyonu ile ölü organik materyalin oluşumu arasındaki zaman farkı değil, sabit formlardaki ilave nitrojenin yalnızca bir kısmının biyolojik döngüye sonuna kadar bağlı kalmasıdır. 

Büyük bir miktar karasal biyosferi yer altı suyu veya yüzey akıntısı ile terk eder veya toprakta birikir (karadaki ölü organik madde bölmesi için 5 × 109 kg y-1 birikme belirtilir). Tarım topraklarına verilen gübrenin bir kısmı daha bitkiler tarafından emilmeden önce yüzey suları ile akmakta, bir kısmı da yer altı suları ile taşınmaktadır.

Ayrıca, fiziksel (ölü organik maddenin depolandığı yol) veya biyolojik (denitrifikasyon bakteri popülasyonunun büyümesini yöneten sınırlayıcı faktörler) nedenlerle, denitrifikasyonda uygun bir büyüme için koşullar yerine getirilmiş gibi görünmemektedir.

Sonuç, nitrojenin yerel su sistemlerinde ve okyanuslarda sabit formlarda birikmesidir. Yapılan tahminlere göre yılda 4×109 kg hidrosferde birikmekte ve atmosferden 9×109 kg y-1 uzaklaştırılmaktadır.

Madde döngülerinin yukarıdaki örnekleri, insan toplumu tarafından hızla artan müdahale miktarının, şu anda başlatılan değişikliklerin zaman ölçeklerinden çok daha uzun süren durağan döngülerle ortaya çıkardığı sorunlardan bazılarını göstermektedir.

Ayrıca, bu tür döngülerin makul bir modelinin oluşturulmasının, ele alınan element için önemli olan tüm kimyasal ve fiziksel süreçler hakkında derin bir bilgi gerektirdiği de gösterilmiştir.

İklim Değişiklikleri

İklim parametrelerindeki yıldan yıla dalgalanmalar, yalnızca birkaç yıl dikkate alındığında, ortalama bir iklim etrafındaki rastgele dalgalanmalar olarak görünebilir. Daha uzun dönemler boyunca sistematik değişikliklere dair kanıtlar bulundu ve tüm jeolojik tarih boyunca iklimde büyük değişikliklerin meydana geldiği oldukça kesindir.

Önemli bir soru, insan toplumunun faaliyetlerinin, başka türlü olmayacak olan iklim değişikliklerine istemeden ne ölçüde neden olduğu veya zaten olacak değişiklikleri ne ölçüde hızlandırdığıdır.

Uzun vadede, arzu edilen tipte bir insan toplumunu sürdürme olasılığını sınırlayacak veya azaltacak doğal iklim değişikliklerini önlemek için planlı antropojenik müdahalenin kullanılması düşünülebilir.

Bununla birlikte, şu anda, planlı veya kasıtsız olarak, insanın iklime müdahalesinin sonuçları, yeterli bir kesinlikle tahmin edilememektedir, bu nedenle, daha güvenilir bilgiler elde edilirken, müdahale miktarını mümkün olan en düşük seviyede tutmak ihtiyatlı görünmektedir.

Etiketler: , , , , , , ,

Bir yanıt yazın