Pazar , Haziran 17 2018
Ana Sayfa / Konu Anlatımları / 8.Sınıf Konuları / 6. Ünite Konuları: / Isı Alış-verişi ve Sıcaklık

Isı Alış-verişi ve Sıcaklık

Isı Alış-verişi ve Sıcaklık Değişimi

Isı: Bir maddenin bütün taneciklerinin (moleküllerinin) sahip olduğu toplam kinetik enerjidir. Bir maddeye ısı verildiğinde moleküllerin toplam kinetik enerjisi artar.

Sıcaklık: Bir maddeyi oluşturan taneciklerin sahip oldukları kinetik enerjilerinin ortalamasına yani yaklaşık bir taneciğin kinetik enerjisine sıcaklık denir. Sıcaklığı yüksek olan maddelerin moleküllerinin hareket (kinetik) enerjileri fazladır.

Örnek 1:

Yeni kaynamış bir bardak su ve Ege Denizi’ndeki suların ısı ve sıcaklıklarını karşılaştıralım. (Bu suların içerdiği mineral oranlarını göz ardı edelim.)

Yeni kaynamış bir bardak suyun sıcaklığı, Ege Denizi’ndeki suyun sıcaklığından fazladır. Yani elimize birer termometre alıp ölçsek bir bardak su, daha büyük bir değer gösterecektir.

Ege Denizi’ndeki suyun ısısı, yeni kaynamış bir bardak suyun ısısından çok daha fazladır. Çünkü yeni kaynamış bir bardak su daha sıcak olsa bile, Ege Denizi çok fazla tanecik (molekül) içereceğinden ısısı çok daha büyüktür.

Örnek 2:

“Çocuğun vücut ısısını 40 derece ölçtüm.” cümlesindeki “vücut ısısı” ifadesi burada yanlış kullanılmıştır. Doğrusu “vücut sıcaklığını” yani “ateşini” olmalıdır.

“Bugün havanın ısısı 35 derecedir.” cümlesindeki “ısısı” yerine “sıcaklığı” kavramı kullanılmalıdır. Çünkü termometre ile ölçülebilen bu değer sıcaklıktır.

Isı ve Sıcaklık Arasındaki Farklar

Isı

1. Isı, bir enerjidir.

2. Isı birimi, kalori (cal) ya da joule (J)’dür.

1 cal = 4,18 Joule

1 kcal = 1000 cal

1 kj = 1000 j

3. Isı, kalorimetre kabıyla ölçülür.

4. Isı, kütleye bağlıdır.

NOT: Bir maddenin sahip olduğu toplam ısı ölçülemez; sadece alınan ya da verilen ısı ölçülebilir.

Sıcaklık

1. Sıcaklık, bir enerji değildir; bir büyüklüktür.

2. Sıcaklık birimi, derecedir.

3. Sıcaklık, termometre ile ölçülür.

4. Sıcaklık, kütleye bağlı değildir.

termometre_cesitleri

Termometreler

Maddeleri genleşme ve büzülme özelliklerinden faydalanılarak yapılan, sıcaklık ölçmeye yarayan aletlerdir. Termometrelerin sıvılı, metal ve gazlı termometreler olmak üzere çeşitleri vardır.

Sıvılı Termometreler

Sıvıların genleşme ve büzülme özelliklerinden faydalanılarak yapılmıştır. Sıvılı termometrelerde genellikle alkol veya civa kullanılır. Sıvılı bir termometrenin ölçüm yapabileceği en düşük sıcaklık sıvının donma noktasına, en yüksek sıcaklık da sıvının kaynama noktasına eşittir.

Termometrenin Hassaslığı

1. Hazne büyük olmalı (Temas yüzeyini artırma)

2. Boru ince olmalı

3. Sıvı genleşme katsayısı büyük olmalı (Kullanılan camın genleşme katsayısı küçük olmalı.)

NOT :

1- Cıva –39oC’ ta donar, 357oC’de kaynar. Bu nedenle cıvalı termometreler ile –39oC
ile 357 oC arasındaki sıcaklık değerleri ölçülebilir.
2- Çok soğuk kış günlerinde cıvalı termometreler kullanılmaz. Bunun yerine donma sıcaklığı daha düşük olan alkollü termometreler kullanılır. Çünkü alkol yaklaşık olarak –115 oC’de donar.
3- Deniz seviyesinde kaynamakta olan suyun sıcaklığını alkollü termometre ile ölçülmez. Çünkü deniz seviyesinde su 100oC’de kaynar. Alkolün kaynama noktası 78oC olduğundan yeterli olmaz.
4- Alkollü termometreler kutuplarda kullanılır. Ancak kılcal boru içindeki sıvının iyi görülmesi için kırmızı, mavi, sarı gibi renkli boya maddeleri ile boyanması gerekir.

Isı alış-verişi sorularını çözebilmek için öncelikle formüldeki değişkenlerin ne anlama geldiğini ve aralarındaki ilişkiyi çok iyi bilmemiz gerekir. Bu nedenle öncelikle bu kavramların birbirini nasıl etkilediğini inceleyelim.

Kütle ve Sıcaklık Arasındaki İlişki (m ve Δt)

Aynı cins iki maddeye eşit ısı verildiğinde (yani c-öz ısı Q aynı olmak koşuluyla) kütlesi az olanın sıcaklığı fazla artacaktır. Başka bir deyişle c (öz ısı) ve Q(ısı) aynı ise kütle (m) ve sıcaklık değişimi (Δt) ters orantılıdır.

Örnek: Özdeş ısıtıcılara beher içerisinde 200 g ve 100 g miktarında su koyularak eşit süre ısıtılırsa kütlesi 100 g olan suyun sıcaklığı daha fazla artacaktır.

 

 

Kütle ve Isı Arasındaki İlişki (m ve Q)

Aynı sıcaklıkta, aynı türden yapılmış maddelerden kütlesi büyük olanın ısısı fazladır. Başka bir deyişle aynı sıcaklıkta bir bardak su ile bir sürahi suyu aynı sıcaklığa çıkarabilmek için, bir sürahi suya daha fazla ısı vermek gerekir. Yani bu durumda kütle (m) ile ısı (Q) doğru orantılıdır.

Örnek: Küçük su şişesine doldurulmuş ve büyük su şişesine doldurulmuş aynı sıcaklıkta suların bize verebileceği ısı miktarını karşılaştırınız?

Aynı sıcaklıkta olmalarına rağmen, kütlesi fazla olan suyun içerisindeki ısı daha fazladır. Bu nedenle büyük şişe içerisindeki su bize daha fazla ısı verir.

Örnek: Sıcaklıkları 90 °C olan, 200 g ve 100 g suya 0 santigrat derecede aynı büyüklükte birer buz parçası atılıyor olsun. Hangi kapta daha fazla miktarda buz erir?

Madde miktarı (kütlesi) fazla olan suyun içerisinde bulunan ısı miktarı da fazla olacaktır. Bu nedenle 100 g su daha fazla buz eritir.

 

Isı ve Özısı Arasındaki İlişki (Q ve c)

Kütleleri aynı, özısıları farklı maddeleri aynı sıcaklığa getirebilmek için verilmesi geren ısılar da farklı olacaktır. Şöyle ki özısısı fazla olan maddeye daha fazla ısı verilmesi gerekir. Ayrıca özısısı yüksek olan maddelerin çevreye verebildikleri ısı miktarı da fazladır. O halde ısı (Q) ve özısı (c) doğru orantılıdır.

Isı Enerjisi ile Maddenin Cinsinin (Öz ısısının) İlişkisi

Isı, bir enerjidir. Isının birimi kalori ve joule’dür.

Kalori: 1 gram suyun sıcaklığını 1 derece artırmak için gereken ısı miktarıdır.

Öz ısı (c): Bir maddenin 1 gramının (birim kütlesinin) sıcaklığını 1 derece artırmak için gerekli ısı miktarıdır. “c” ile gösterilir. Her madde için farklıdır. Bu nedenle maddeler için ayırt edici özelliktir. Ayırt edici özellik olduğu için madde miktarına (kütleye) bağlı değildir.

*** Öz ısısı küçük olan maddeler çabuk ve kolay ısınır ve çabuk bir şekilde de soğur. Öz ısısı büyük olan maddeler ise geç ısınır ve geç soğur.

*** Aynı kütleli farklı cins maddeler, özdeş ısıtıcılarla eşit sürele ısıtıldıklarında; öz ısısı küçük olanmaddenin taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi daha fazla artacağından sıcaklığı daha fazla artar.

*** Aynı sıcaklıktaki öz ısısı küçük ve büyük olan maddeden, öz ısısı büyük olan çevresine daha fazla ısı enerjisi yayar. (Öz ısı arttıkça, ısı enerjisi de artar. Isı enerjisi ve öz ısı doğru orantılıdır).

*** Maddelerin öz ısılarını karşılaştırabilmek için maddelerin hal değiştirmediğini bilmemiz gerekir

Özısı ile ilgili birkaç örnek:

  • Öz ısısı küçük olan maddeler daha çabuk ısınır ve daha çabuk soğur.
  • İlk sıcaklıkları aynı olan maddeler son sıcaklıkları aynı olacak şekilde soğuduğunda öz ısısı büyük olan madde dışarıya daha fazla ısı verir.
  • Sıvılı radyatörlerde su yerine yağ kullanılmasının nedeni yağın öz ısısının sudan küçük olmasıdır. Böylece radyatör daha kısa sürede ısınır ve çevreye ısı yayar.
  • Termometrelerde cıva kullanılmasının nedenlerinden biri öz ısısının küçük olmasıdır. Bu nedenle sıcaklık değişimlerinden daha çabuk etkilenir, genleşme ve büzülme özelliği gösterir.
  • Sıcak su torbalarına konulan aynı sıcaklıktaki su ve alkolden suyun dışarıya daha fazla ısı aktarmasının nedeni öz ısısının büyük olmasıdır.
  • Yeni pişirilmiş peynirli ve patatesli gözlemelerden peynirli olan daha çabuk soğur. Çünkü, peynirli olanın öz ısısı daha küçüktür.

Örnek: 50 g su ve alkole, aynı derecede sıcaklık artışı meydana getirebilmek için suya alkolden daha fazla ısı verilmesi gerekir. Çünkü csu:4,18 ve calkol:2,54’tür. Yani suyun özısısı alkolün özısısından fazladır. O halde her iki sıvıda da aynı sıcaklık değişimini yapabilmek için su daha fazla ısıtılmalı başka bir deyişle su, alkolden daha fazla ısı almalıdır.

Isı ve Sıcaklık Arasındaki İlişki (Q ve Δt)

Bir maddeye ne kadar fazla ısı verilirse sıcaklığı da o kadar artar. Bununla birlikte madde ne kadar ısı verirse sıcaklığı da o kadar azalır. Bu durumda ısı ve sıcaklık doğru orantılıdır.

Şimdi yukarıda öğrendiğimiz kavramların ilişkilerini özetleyecek olursak;

m ve Q doğru orantılıdır.
m ve Δt ters orantılıdır.
Q ve c doğru orantılıdır.
c ve Δt ters orantılıdır.
Q ve Δt doğru orantılıdır.

Bu ilişkileri de bir formül altında birleştirelim. Birbiriyle doğru orantılı olanları eşittirin karşılıklı taraflarına yazmalıyız. Birbiriyle ters orantılı olanları ise eşittirin aynı taraflarına yazmalıyız.

Q: Isı
m: Kütle
c: Özısı
Δt (t2-t1): Sıcaklık farkı

Isı hepsi ile doğru orantılı, eşittirin aynı tarafında olanlar yani çarpım durumunda olanlar ise ters orantılıdır. Buradan formülümüz;

Isı = Kütle x Özısı x Sıcaklık farkı

Q=m.c.Δt

formülümüz ortaya çıkar. Hatırda kalması için Q=m.c.Δt formülünü “KÖR MACİT ya da KEL MACİT”şeklinde kodlayabiliriz.

Isı Alış-verişi Nedir?

Sıcaklıkları farklı iki madde arasında ısı alış-verişi gerçekleşir.
Sıcaklığı fazla olan madde ısı verirken, sıcaklığı az olan madde ısı alır.
* Isı alış-verişi son sıcaklıkların eşitleninceye kadar devam eder.

NOT: Sıcaklıkları aynı olan iki madde arasında ısı alış-verişi gerçekleşmez.

Check Also

28279050_2054816501454220_712828890779028062_n

ISI VE SICAKLIK

‎Mustafa Daban‎ 

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir