ısı sıcaklık 2

ISI VE SICAKLIK
Isı;Tüm maddeler atom ya da molekül dediğimiz taneciklerden
oluşmuştur. Bu taneciklerin bazı hareketleri vardır. En katı, en sert
maddelerin bile tanecikleri hareketlidir. Bu hareketi katı madde
taneciklerinde titreşim, sıvı taneciklerinde titreşim ve öteleme, gaz
taneciklerinde ise titreşim, öteleme ve dönme biçimindedir.
Bu hareketlerinden dolayı madde tanecikleri kinetik enerjiye sahiptirler.
Bütün bu taneciklerin kinetik enerjileri toplamı maddenin bünyesindeki ısı
enerjisini oluşturur.
Ayrıca tanecikler kendi aralarındaki karşılıklı etkileşim kuvvetleri
nedeniyle potansiyel enerjiye de sahiptirler.
Kısaca ,maddeyi oluşturan taneciklerin her türlü enerjilerinin toplamına o
maddenin bünyesindeki termik enerji denir.
Sıcaklık;Maddeyi oluşturan taneciklerin tek tek kinetik enerjileri aynı
olabildiği gibi farklı da olabilir. Bu kinetik enerjisini toplayıp tanecik
sayısına bölersek bir ortalama değer buluruz. Bulunan ortalama değer
hangi madde örneği için büyükse o maddenin daha sıcak olduğu
gözlenmiştir. Ayrıca cisimlere dokunarak hangisinin sıcak ,hangisinin
soğuk olduğunu dokunma duyumuzla ayırabiliriz.
Sıcaklık ,madde taneciklerinin ortalama kinetik enerjileri ile doğru orantılı
olan ve dokunma duyumuzla algılanabilen fiziksel bir niceliktir.
Soru; Isı ve sıcaklık için aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
1. Isı bir çeşit enerjidir.
2. Sıcaklık da bir çeşit enerjidir.
3. Isı ve sıcaklık termometre ile ölçülebilir.
a)Yalnız 1
b)1 ve 2
c)1 ve 3 d)Yalnız 2 e)2 ve 3
Cevap; Isı bir enerji çeşididir. Fakat sıcaklık enerji çeşidi değil fiziksel bir
niceliktir. Isı kalorimetre ile sıcaklık ise termometreyle ölçülür. CEVAP a
Sıcaklık Ölçerler;
°C = °F-32 = K-273 = X-A
100 180
100
B-A
(°Cx1,8)+32= °F
°F-32 = °C
1,8
Suyun kaynadığı sıcaklığı 100, buzun eridiği sıcaklığı 0 kabul eden ölçek
santigrat ölçeğidir.
Buzun erime noktasını 32, suyun kaynama noktasını 212 alan
termometre türü fahrenhayt ölçeğidir.
Hiçbir maddenin sıcaklığının –273° ye düşürülemeyeceği gerçeğini göz
önüne alan Kelvin, -273° yi sıcaklıklar için başlangıç kabul ederek tüm
sıcaklıklar derecelerinin pozitif sayılarla anlatımını sağlamıştır.
Santigrat ölçeğinin 100 bölmesi, fahrenheit ölçeğinin 180 bölmesine,
kelvin ölçeğinin 100 bölmesine karşılık gelir.
Örnekler:
Cevaplar:
1)50°F= ? °C
50°F = °C
2)104°F = ? K
104°F = K
3)Hava sıcaklığının 77°F olduğu
bir yerde, bu sıcaklık kaç °C'dir?
4)Sıcaklığı 80°C olan bir sıvının
sıcaklığı kaç K'dir?
1)°C = °F-32
1,8
= 50-32
1,8
= 18 =10
1,8
10°C
2) °F-32 = K-273
180
100
104-32= K-273
180
100
72 = K-273
180 100
40 = K-273
K = 313
3) 77°F = ? °C
°C= 77-32
1,8
= 45 = 25
1,8
4)80°C = ? K
°C = K-273
80= K-273
K =353
5)Hangi sıcaklıkta °F termometresinde okunan değer °C termometresinde okunan değerin 2
katıdır?
6)Hangi sıcaklıkta F ve C termometrelerini aynı sayıyı gösterir?
7)Suyun donma sıcaklığını -12,
kaynama noktasını 128 olarak
gösteren termometre, sıcaklığı
60°C olan suya daldırılıyor. Bu
termometredeki sıvı -12 bölmesinden itibaren kaç bölme yükselir?
.
8)Hangi sıcaklıkta fahrenheit
termometresinde okunan değer
celcius termometresinde okunan
değerin 4 katından 1 eksiktir?
5) F-32 = C . 2
180 100
2x-32 = x
180 100
200x-3200= 180x
20x= 3200
x=160
6) x = x-32
100 180
180x = 100x-3200
80x = -3200
x = -40
7) C = x-A
100 B-A
60 = x+12
100 128+12
6.140 = 10.(x+12)
84 = x+12
x = 72
12+72=84 bölme
8) C = F-32
1,8
C = (4C-1)-32
1,8
1,8C = 4C-33
C = 33 = 15°C
2,2
Isı Alıp Veren Maddede Meydana Gelen Olaylar
Isı alan bir maddede ilk önce sıcaklık yükselmesi görülür. Bu arada
maddenin hacmi de artar. Daha da ısı alırsa erime ve kaynama olayları
gözlenir.
Eğer madde ısıtılmadan önce gaz halindeyse ısı alınca basıncı da artar.
Madde kendisi dışarıya ısı verirse sıcaklığı düşer. Hacim küçülmesi olur,
yoğunlaşır, donar. Yani olaylar birbirinin tersidir. Tüm bu olaylarda
maddenin aldığı ya da verdiği ısının miktarı maddenin cinsine göre
değişir.
Sıcaklığı değişen bir maddenin aldığı ya da verdiği ısı kütle ve
sıcaklıktaki değişim miktarıyla doğru orantılıdır. Ayrıca maddenin cinsine
de bağlıdır.
Kütlesi m olan bir maddenin sıcaklığı t kadar değişirse aldığı ya da
verdiği ısı q = m.c. t olur.
Isı birimleri joule ve kaloridir.
Kalori; 1 gram suyun sıcaklığını 1 derece arttırmak için gerekli olan ısı
miktarıdır.
Joule; 0,24 gram suyun sıcaklığını 1 derece arttırmak için gerekli olan ısı
miktarıdır.
1 kalori = 4,18  4,2 joule
1 joule = 0,24 kalori
Öz ısı; Birim kütlenin sıcaklığını 1 derece arttırmak için gerekli olan ısı
miktarına öz ısı denir.
Birimleri; kalgr °C , Jgr °C , Jkg K
Maddeler arası ısı alışverişlerinde;
1. Isının akış yönü daima sıcak cisimden soğuk olana doğrudur.
2. Sıcaklıkları farklı maddeler bir araya gelince aralarında ısı dengesi
kuruluncaya kadar ısı alışverişi olur. Birinin aldığı ısı diğerinin verdiği
ısıya eşittir.
3. Madde herhangi bir fiziksel olayda ısı almış ise olayın tersi olurken
almış olduğu ısıyı aynen geri verir. Örn: Eriyen buz çevresinden ısı
alır, donmakta olan su ise çevreye ısı verir(bünyesinden ısı atar).
Soru; Isı birimi olarak kullanılan kalori aslına neye eşittir?
a)14,5 °C suyun sıcaklığını 15,5 °C ye çıkarmak için gerekli olan
ısıya
b)0 °C deki 1 g suyun sahip olduğu ısıya
c)1 kg suyun sıcaklığını 1 °C arttırmak için gerekli ısıya
d)1 g suyun sıcaklığını 1 °C arttırmak için gerekli olan ısıya
e)0,24 g suyun sıcaklığını 1 °C arttırmak için gerekli olan ısıya
Cevap; Kalori 1 g suyun sıcaklığını 1 °C arttırmak için gerekli olan ısıdır.
CEVAP d
Soru; Kalori ve joule her ikisi de ısı birimi olarak kullanılmaktadır.
1 kalori kaç joule'dur?
a)0,24
b)3,14 c)1,4 d)4,08 e)4,18
Cevap; 1 kalori  4,18 joule
CEVAP e
Örnekler;
1)Bakırın öz ısısı 0,09 kal g °C dir.
100 g bakırın sıcaklığını 1° arttıran
ısı miktarı kaç g suyun sıcaklığını 1°
arttırır?
9 g maddenin sıcaklığını
1)Cbakır = 0,09 kalg °C
mbakır =100 g
t = 1°C
Q = m.c.t
= 100.0,09.1
= 9 kal
Csu = 1 kalg °C
msu = ?
tsu = 1°C
Q = m.c. t
9 = m.1.1
m=9g
Isı sığası; m kütleli bi cismin sıcaklığını 1°C arttırmak için gerekli olan ısı
miktarıdır.
Q=m.c.t
Q=m.c.1
Q=m.c=ısı sığası
2)Isı sığası 20 kal olan bir metal
kapta 15° de 40 g su vardır. Suyun
sıcaklığını 75° ye çıkarmak için dakikada 300 kal ısı yayan bir ocakta
kaç dakika tutmak gerekir?
2) m.c=20
m=40
t=60
c=0,5
3)Kütlesi 500 g, öz ısısı 0,8 kalg °C 3)m=500
olan bir cisim dakikada 3000 kal yitic=0,8
rerek soğuyor. Bu cismin sıcaklığının
t=60
dk.60° düşmesi kaç dakika alır?
Q=40.0,5.60
=1200 kal ısı
gerekir.
1200300=4 dk.
Q=500.0,8.60
=24000 kal
240003000=8
4) 80°' de 600 g suyun sıcaklığını
40° 'ye düşürmek için 20° 'deki
sudan kaç g karıştırılmalıdır?
4) m.c.(t-tson) = m.c.(tson-t)
600.1.(80-40)=m.1.(40-20)
600.40=m.20
24000=m.20
m=1200 g
5)Sıcaklığı t olan m g su ile sıcaklığı
5t olan 3m g su karıştırılıyor. Karışımın denge sıcaklığı kaç t'dir?(ısı
kayıpları önemsizdir.)
5) m.t + 3m.5t
3m+m
= m.(t + 15t)
4m
= 16 t = 4t
4
NOT: Farklı hacimde ya da kütlede aynı cins sıvılar karıştırıldığında
karışımın denge sıcaklığı şu formülle hesaplanır;
m1.t1+m2.t2+....+mn.tn
m1+m2+....+mn
6)300 g suyun sıcaklığını 20°C'den
60°C' ye çıkarmak için gereken ısı
ne kadardır? (Csu=1 cal/g°C)
6) Q=m.c.t
=300.1.(60-20)
=300.40
=12000 cal
7)Öz ısıları sırasıyla c, 2c kütleleri
7) m.c.(t2-t1) =Q
m, 2m olan x ve y cisimlerinin sıcak2m.2c.(t2-t1) =xQ
lıkları t1 dir. Bu cisimler t süre ısıtıl4mc.(t2-t1) =4Q
dığında sıcaklıkları t2 oluyor. Bu sürede x cisminin aldığı ısı miktarı Q
olduğuna göre y 'nin aldığı ısı kaç Q 'dur?
8)80°C deki 100 g su ile 20°C deki
300 g su karıştırılırsa karışımın sıcaklığı kaç °C olur?
8)m.c.t=m.c.t
100.1.(80-tson)=300.1.(tson-20)
8000-100t=300t-6000
8000+6000=300t+100t
14000=400t
tson=35°C
9)iki cisme eşit miktarda ısı verildiğinde,herikisinin de sıcaklığının eşit
miktarda arttığı gözleniyor.
Bu iki sıvıya ait;
verildiğinde
1. öz ısı
2. kütle
göre
3. ısı sığası
niceliklerinden hangileri kesinlikle
ise
eşittir?
a) Yalnız 1 b) Yalnız 3 c) 1 ve 2
d)1 ve 3
e)2 ve 3
9)Hal değişimi yoksa bir cisme verilen ısı miktarı, Q=m.c.t bağıntısından bulunur. iki cisme eşit
miktarda Q kadar ısı
10)
ısı
kütle
sıcaklık
değişimi
eşit miktar t sıcaklık artışı oluyorsa, yukarıdaki bağıntıya
her iki cisim için m.c değeri kesinlikle eşit olmalıdır. Bu m.c
cismin ısı sığasıdır. bu cisimlerin ayrı ayrı kütleleri ya da öz ısıları da eşit olabilirdi. Fakat bu
kesin doğru olmadığı için
yalnız 3'tür.
10) Tabloda ısı, kütle ve sıcaklık değerleri verildiğine göre, cisimle-
K 2Q 2m
L Q
3m
M 3Q m
3t
t
9t
K,L ve M cisimlerinin ısı, kütle ve sıcaklık değişimleri tablodaki gibidir.
Cisimler için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
a) Üçü de aynı madde olabilir.
b) Üçü de farklı madde olabilir.
c) K ve L aynı madde olabilir, M
farklı bir maddedir.
d) K ve M aynı madde olabilir, L
farklı bir maddedir.
e) L ve M aynı madde olabilir, K
farklı bir maddedir.
11)Aşağıdaki birimlerden hangisi
ısı sığasını verir?
a)°C/g b)cal/9°C c)cal/°C
d)g.°C
e)cal/g
rin öz ısıları karşılaştırılabilir. Öz
ısı ayırt edici bir özellik olduğu
için maddelerin aynı olup olmadığını anlayabiliriz.
Q=m.c. t den
ck= 2Q
= Q
2m. 3t 3m.t
c L=
Q
3m.t
cM= 3Q = Q
m.9t 3m.t
cK=cL=cM olduğundan üçü de
aynı madde olabilir.
Şekildeki grafik 2 kg. kütleli bir
maddenin sıcaklık ısı değişimini
göstermektedir. Bu maddenin öz
ısısı kaç J/g°C dir?
Cevap 0,03 j/gr.°c
12)
13) Eşit ısı verilen K ve L
maddelerinin
öz-ısıları
oranı
CK/CL=3/4 ve kütleleri arasında
MK=2/3 M L ilişki var ise, sıcaklık
değişimleri arasındaki tK/tL
oranı kaçtır?
11)Isı sığası kütle ve öz ısının
çarpımına(m.c) eşittir.
m=gr
c=cal/gr.°C
m.c=gr. Cal
gr.°C
=cal
°C
12) Q=3600J
m=2000 gr
t=60
c= ?
3600=2000.c.60
c= 3 = 0,03 j/gr.C
100
13) CK = 3/4 CL
MK = 2/3 M L
QK =QL
QK = 2/3M L. 3/4CL.tK
QL = M L.CL.tL
1= 1/2tK
tL
tL=1/2tK
tK =2
tL