Kavurma makinesinde alev açıldığında çekirdeğe giden ısı tek bir yoldan gitmez. Bir kısmı çekirdeğin değdiği sıcak tambur duvarından, bir kısmı tamburun içinden geçen sıcak havadan gelir. Kavurma uzmanları arasında bu ayrımın tadı değiştirdiği de sık konuşulur. Geleneksel tamburlu makineleri savunanların bir kısmı, bu makinelerde kavrulan kahvenin daha gövdeli olduğunu söyler.

Bu iddiayı tartabilmek için önce ısının her yolunun nasıl çalıştığını bilmek gerekiyor. Isının çekirdeğe üç yoldan geçtiğini serinin ilk yazısında kısaca anlatmıştık. Bu yazıda üç yolun fiziğine ve kavurma makinesinin içinde nasıl işlediğine daha yakından bakıyoruz.

İletim: Isı temasla geçer

Elektrikli ocağa konan bir tencereye ısı iletimle geçer. İletim (conduction), birbirine doğrudan değen maddeler arasında ısının aktarılması. Isı tencerenin dibinden iç yüzeyine, oradan da tencerenin geri kalanına ve içindekilere yine iletimle yayılır.

İletimde ısı her zaman sıcak olandan soğuk olana akar. Kavurma makinesinde çekirdek, tambur duvarı ya da kanatlar gibi sıcak bir yüzeye değdiğinde ısıyı iletimle alır. Çekirdekler birbirine değerken de ısı bir çekirdekten diğerine iletimle geçer. İletim görece yavaş bir yol ve yalnızca maddeler birbirine değdiğinde çalışıyor.

Taşınım: Isıyı hareket eden hava taşır

Taşınım (convection), ısının hareket eden bir akışkanla taşınması. Kavrumda bu akışkan hava.

Tencere örneğine dönelim. Tencerenin dibine değen su, ısıyı tencerenin yüzeyinden iletimle alır. Isınan suyun yoğunluğu azaldığı için su yükselir ve ısıyı da beraberinde götürür. Yerine daha soğuk su gelir. Bu hareket suyun içinde akıntılar oluşturuyor ve ısı bu akıntılarla tencerenin her yanına verimli biçimde dağılıyor.

Bu doğal akıntılar taşınımın tek biçimi değil. Su karıştırılınca daha hızlı döner ve ısıyı yine beraberinde taşır, yani bu da bir taşınım. Kavurma makinesinde bu tür taşınımı fan sağlar. Adı zorlanmış taşınım (forced convection).

Havanın ısıyı taşıyabilmesi için önce o ısıyı almış olması gerekiyor. Hava ısıyı sıcak yüzeylerden iletimle alır. Bu yüzden teknik olarak taşınım iki şeyin birleşimi: ısının akışkana geçtiği iletim ve akışkanın kendi hareketi. Bu ikinci kısma adveksiyon (advection) deniyor.

Işınım: Isı ışık gibi yol alır

Işınım (radiation), ısının elektromanyetik ışınımla aktarılması. Sıcaklığı mutlak sıfırın üstünde olan her cisim ısı ışıması yapar. Mutlak sıfır, ulaşılabilecek en düşük sıcaklık. Cisim ne kadar sıcaksa o kadar çok ışıma yapıyor.

Gündelik cisimler ışımalarının büyük kısmını kızılötesi bölgede yapar. Bu yüzden ısı ışınımının kızılötesiyle aynı şey olduğu sanılır. Oysa yeterince ısınan bir cisim görünür ışık da yayar; metalin beyaz olana kadar kızarabilmesinin nedeni bu. Yalnızca kızılötesi değil, elektromanyetik ışınımın bütün dalga boyları enerji taşır ve ısı aktarabilir.

Elektromanyetik ışınım bazı maddelerden geçer, bazılarından yansır, bazılarında soğurulur. Işık kalın bir camdan geçer, parlak bir metal yüzeyden yansır, siyah bir kâğıtta ise neredeyse tamamen soğurulur. Bir cisim ışınımı soğurduğunda ışınımın enerjisi ısıya dönüşüyor.

Işınımın iletim ve taşınımdan önemli bir farkı var. Işınımın enerjisi, soğurulup ısıya dönüşmeden önce kahve çekirdeği gibi maddelerin içine kısa bir mesafe girebilir. Örneğin yaş odunda, yüzeye ulaşan kızılötesi ışınımın %10'unun odunun 0,3 milimetre içine girdiği gösterildi (Dupleix ve ark. 2013).

Işınım en hızlı ısı aktarım yolu, çünkü ışık hızıyla yol alır. Yine de toplam ısı aktarımı bu kadar hızlı değil. Işınımın bir kısmını yol boyunca hava soğurur, bir kısmı da çarptığı yüzeyde soğurulmak yerine yansır.