Abone Ol

Bu ayki köşemizde pek bilinmeyen bir bilim insanı ve onun adıyla anılan boyutsuz bir sayıyı konuk ediyoruz. Isı ve kütle transferi, buhar tabloları, doğal taşınım gibi konularda çok önemli çalışmaları olan Ernst Schmidt’in hayatını ve ısı bilimine olan katkılarını bu yazımızda ele alıyoruz.

Ernst Heinrich Schmidt, 11 Şubat 1892’de Almanya’nın kuzeybatısında Lüneburg yakınlarındaki Vögelsen köyünde doğdu. Dresden ve Münih’te inşaat ve elektrik mühendisliği alanlarında eğitim aldıktan sonra 1919 yılında mezun oldu. Aynı yıl Münih Teknik Üniversitesi uygulamalı fizik laboratuvarında hem çalışmaya hem de doktorasına başladı. 1922 yılında doktora diplomasını alarak akademik hayata adım attı. Ernst Schmidt çok üretken ve pratiğe yönelik çalışmaları olan bir bilim insanıydı. İlk araştırma çalışmalarından birisi doktora tezi de olan katı maddelerin ısıl ışınımları üzerineydi. Bu tez sayesinde Schmidt, alüminyum folyonun etkili bir radyasyon kalkanı olarak kullanılabileceğini fark etti ve bir ışınım kalkanı geliştirerek patentini aldı. Günümüzde alüminyum folyonun yalıtım malzemesi olarak evlerde dahi yaygınca kullanılması Schmidt’in bu patentinin süresinin dolması sonrasında olmuştur. Ayrıca doktora tezi kapsamında çalıştığı katıların ısı transferi özellikleri sayesinde endüstriyel cihazlardaki ısı kayıplarının ölçümünde kullanılan bir ısı akısı ölçer de icat ettiğini belirtelim.

1925 yılında Danzig Teknik Üniversitesine geçen Schmidt, burada 1937 yılına kadar özellikle kanatlı yüzeylerdeki ısı transferi üzerine çalıştı. Şu anki birçok ısı değiştiricinin ısıl tasarımı yapılırken kullanılan bağıntıların, teorilerin ve yaklaşımların temeli Schmidt’in bu yıllarda yaptığı çalışmalara dayanmaktadır. Bu yıllarda daha birçok önemli konu hakkında da çalışmaları ve yayınları oldu. “Kararsız Isı İletimi için Grafik Fark Yöntemi” ve “Schlieren ve Gölge Yöntemi” adlı iki makalesi ile akışın görselleştirilmesi hakkında geliştirdiği yeni bir yöntemi duyurdu ve bu makalelerinde akışın çekilen fotoğraflarından sınır tabakası kalınlığının ve yerel ısı transferi katsayısının nasıl elde edilebileceğini gösterdi.

Danzig Üniversitesindeki yıllarında günümüzde adı ile anılan boyutsuz sayı hakkında da çalışmalar yaptı ve bu sayıyı bilim camiasına duyurdu. Bu sayı Schmidt’in özellikle kütle transferi hakkında yaptığı çalışmaların sonucu olarak ortaya çıktı. Schmidt, ısı transferi ve kütle transferi arasındaki benzerlikten yola çıkarak Prandtl sayısına benzer bir sabitin kütle transferi için de olması gerektiğini düşünüyordu. Bu arada Prandtl sayısının momentum yayılımının ısıl yayılıma oranı olduğu hatırlatalım. Schmidt sayısının tanımına gelirsek benzer şekilde momentum yayılımının kütle yayılımına oranı olarak tanımlayabiliriz. Fiziksel olarak ise hidrodinamik sınır tabakasının ve kütle transfer sınır tabakasının göreceli kalınlığı arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Yüksek Schmidt sayısı, akışkanın momentum yayılımının kütle yayılımına göre daha baskın olduğunu gösterirken, düşük Schmidt sayısı tam tersini gösterir. Schmidt’in ilk düşündüğü gibi bu sayı, ısı transferindeki Prandtl sayısının kütle transferindeki karşılığı olmaktadır.

Schmidt Sayısı (Denklemde ν kinematik viskozite, D ise kütlesel yayılımı ifade etmektedir.)

1952 yılında Münih Teknik Üniversitesi Termodinamik kürsü başkanlığına atandı. Bu kürsünün önceki başkanı ısı transferi dünyasının duayen isimlerinden Wilhelm Nusselt’di. Schmidt, Nusselt’in emekli olmasının ardından yerini alması için bu göreve davet edilerek onurlandırıldı. 1960 yılında emekli olana kadar kürsü başkanlığını sürdüren Schmidt, Münih’teki yıllarında doğal taşınım, kanatlı yüzeylerdeki akış ve ısı transferi, kabarcıklı kaynama ile buhar tabloları üzerine çalıştı. Emekli olduktan sonra da çalışmalarına devam ederek özellikle VDI’nın (Alman Mühendisler Birliği) uluslararası buhar tablolarının oluşturulmasında çok önemli katkıları oldu.

1975 yılında hayata gözlerini yumduğunda ardında yetiştirdiği birçok öğrenci, termodinamik ve ısı transferi üzerine yazdığı birçok kitap ve makale bıraktı. Yazının başında da belirttiğimiz gibi Ernst Schmidt çok çalışkan ve üretken bir bilim insanıydı ve emeğinin karşılığını Ludwig Prandtl Yüzüğü, Max Jakob Ödülü ve Grashof Hatıra Madalyası ve birçok farklı ödüllerle aldı.

Süleyman Kavas

ÜNTES Pazarlama ve İş Geliştirme Müdürü