Sıcaklık: madde taneciklerinin sahip olduğu hareket enerjilerinin ortalamasına sıcaklık denir.
Isı ve Sıcaklığı şöyle bir örnek ile açıklaya biliriz;
- 8/E sınıfından 10 öğrenci fen bilimleri dersi sınavından her biri 90 puan almıştır.
- Yukarıdaki örnekte her öğrenci 90 puan aldıysa 10 öğrencinin notlarının toplamı 900 puan yapar.Buradaki 900 puan toplamı; 8/E sınıfını madde olarak kabul edersek ısı enerjisini temsil eder.
- yukarıdaki örnekte eğer sınıfın fen bilimlerindeki ortalamasını bulmaya çalışır isek 10*90=900 puan 10 öğrencinin not toplamıdır.900/10=90 işleminde sınıfın fen ortalaması 90 puan dır bu puan bize sıcaklığı temsil etmektedir.
ısı sıcaklık
*ısı bir enerji çeşididir. * sıcaklık bir ölçüm ya da bir göstergedir.
*birimi kalori(cal) yada joule dir . * birimi santigrad derece ya da celcius(C)tur.
*sıcaklık madde miktarına bağlıdır. * madde miktarına ve cinsine bağlı değildir.
*hareket enerjilerinin toplamıdır. * hareket enerjilerinin ortalamasıdır.
*kalorimetre kabı ile ölçülür. * termometre ile ölçülür.
- Not: Sıcaklıkları aynı olmasına rağmen madde miktarları farlı olan sulardan miktarı çok olanın sahip olduğu enerji miktarı fazladır.
- Not: 1 kalori= 4,18 joule tir.
Öz Isı:
Bir maddenin 1gr sıcaklığını 1 C artırmak için gerekli olan enerjiye öz ısı denir.
- Öz ısı küçük ''c'' harfi ile gösterilir.
- Öz ısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
Madde
|
Öz ısı (j/g C)
|
Madde
|
Öz ısı (j/g C)
|
Su
|
4,18
|
Oksijen
|
0,92
|
Alkol
|
2,54
|
Civa
|
0,12
|
Zeytin yağı
|
1,96
|
Alüminyum
|
0,91
|
Demir
|
0,46
|
Kurşun
|
0,13
|
Bakır
|
0,37
|
Sonuç: yukarıdaki öz ısı tablosunda bazı maddelerin öz ısı değerlerini vermiştik.Eşit miktarda ısı alan maddelerden;
- ➽sıcaklık artışı çok olan öz ısı küçük
- ➽sıcaklık artışı az olan maddelerin öz ısısı büyük olur.
- ➽öz ısısı küçük olan maddeler erken ısınır erken soğur.
- ➽öz ısı büyük olan maddeler geç ısınır,geç soğur.
Örnek sorular:
Madde
|
Öz ıs (g/j)
|
X
|
2,1
|
Y
|
0,9
|
Z
|
1,7
|
ilk sıcaklıkları aynı olan x,y ve z maddelerinde özdeş ısıtıcılarla eşit sürede ısı verilir ise sıcaklık artışlarını büyükten küçüğe doğru sıralayınız?
Çözüm; öz ısısı küçük olan maddelerin sıcaklık artışı çok öz ısısı büyük olan maddelerin sıcaklık artışı az olur.
Y>Z>X Olur.
örnek soru:
Maddeler
|
İl sıcaklık(C)
|
Son sıcaklık(C)
|
K
|
18
|
47
|
L
|
18
|
58
|
M
|
18
|
41
|
N
|
18
|
53
|
İlk sıcaklıkları verilen K,L,M ve N maddelerine öz deş ısıtıcılarla eşit süre ısı verildiğinde son sıcaklıkları tablodaki gibi olmaktadır.Buna göre öz ısılarını büyükten küçüğe doğru sıralayınız?
Çözüm: llk ve ve son sıcaklıkları arasındaki sıcaklık artışını bularak öz ısıları hakkında yorum yapabiliriz.
∆t: son sıcaklık-ilk sıcaklık
K için ∆t: 47-18=29 C olur.
L için ∆t: 58-18=40 C olur.
M için ∆t:41-18=23 C
N için ∆t:53-18=35 olur.
sıcaklık artışı az olan maddelerin öz ısısı büyük sıcaklık artışı çok olan maddelerin öz ısısı küçük olur.
M>K>N>L olur.
ISI ALIŞVERİŞİ ve SICAKLIK DEĞİŞİMİ
Isı enerjisi daima sıcak olan cisimlerden soğuk cisimlere doğrudur.
- Birinci şekilde sı alış verişi L den K ye doğrudur.
- X ve Y arasında sı alış verişi Y den X doğrudur.
- M ve N arasında ısı alış verişi N den M ye doğrudur.
- Y ve T arasında sı alış verişi gerçekleşmez çünkü sıcaklıkları bir birine eşittir.
Şekildeki aynı sıvıdan K ve L kaplarına özdeş ısıtıcılarla eşit sürede ısı verilirse;
- Eşit süre sonunda sıcaklık artışları eşit olur.
- Kaynama sıcaklığına varış süreleri eşit olur.
- Aynı madde olduklarından dolayı kaynama sıcaklıkları eşit olur.
Şekildeki X ve Y kaplarına aynı maddeden farklı miktarda sıvılar konulup eşit süre özdeş ısıtıcılarla ısı verilirise;
- Süre sonunda Y kabının sıcaklığı X kabından fazla olur.
- Aynı madde olduklarımdan dolayı kaynama sıcaklıkları eşit olur.
- Kaynama sıcaklığına varış süreleri X kabını süresi Y kabından fazla olur.
alınan ya da verilen ısı miktarının formülü Q=m.c.∆t şimdi bu bir örnek ile pekiştirelim
Örnek:1
( X kabı ilk sıcaklık=20 C Y kabının ilk sıcaklığı=25 C tur. )
yukarıdaki deney düzeneğindeki kaplara farklı kütlede su konulmuştur.Kaplardaki sulara özdeş ısıtıcılarla eşit sürede ısı verilir ise X kabının son sıcaklığı 30 C olduğuna göreY kabının son sıcaklığı kaç derece olur?(suyun öz ısısı 4j/g alınacak)
Çözüm:
X kabının aldığı ısı miktarı ile Y kabının özdeş ispirtolardan aldığı ısı miktarı eşittir yani Qx=Qy olur.
∆t=son sıcaklık-ilk sıcaklık
mx.c.∆t=my.c.∆t
100.4.(30-20)=50.4.∆t
100.4.10=200.∆t
20=∆t
Y kabının ∆t si '' ∆t=son sıcaklık-ilk sıcaklık'' formülünden son sıcaklığı hesaplanır.
∆t=son sıcaklık-ilk sıcaklık
10=son sıcaklık-25
35=son sıcaklık olur
Örnek 2:
İlk sıcaklıkları verilen K veL kabındaki sulara özdeş ısıtıcılarla eşit süre de ısı verilmektedir.L kabının son sıcaklığı 32 C olduğuna göre K kabının son sıcaklığı kaç derecedir?(c su=4j/g)
çözüm:K kabının aldığı ısı miktarı ile L kabının özdeş ispirtolardan aldığı ısı miktarı eşittir yani QK=QL olur.
∆t=son sıcaklık-ilk sıcaklık
mk.c.∆t=ml.c.∆t
120.4.∆t=80.4.(32-17)
480.∆t=320.15
∆t=10 C olur.
∆t K için:
∆t=son sıcaklık - ilk sıcaklık
10=son sıcaklık-15
son sıcaklık=25 C olur.
örnek 3:
İlk sıcaklıkları ve kütleleri verilen X ve Y kabındaki su ve zeytin yağına özdeş ispirtolarla eşit süre ısı verilmektedir.X kabındaki suyun sıcaklığı 22 C olduğuna göre yağın son sıcaklığı kaç derece olur? (c su=4j/g c yağ 0.8j/g alınacak)
Çözüm:X kabının aldığı ısı miktarı ile Y kabının özdeş ispirtolardan aldığı ısı miktarı eşittir yani Qx=Qy olur.
∆t=son sıcaklık-ilk sıcaklık
100.4.(22-12)=100.0,8.∆t
400.10=80.∆t
50=∆t
yağın ∆t si 50 C ise ;
∆t=son sıcaklık-ilk sıcaklık
50=son sıcaklık-18
son sıcaklık=50+18=68 C olur.
Örnek:
X Y
İlk sıcaklıkları ve kütleleri verilen X ve Y kabındaki sıvılara özdeş ispirtolarla eşit süre ısı verilmektedir.Y kabının son sıcaklığı 30 C olduğuna göre X kabının sıcaklığı kaç C olur?
Çözüm: X kabının aldığı ısı miktarı ile Y kabının aldığı ısı miktarın 2 katıdır.yani Qx=2Qy olur.
mx.c.∆t=2my.c.∆t
100.4.∆t=2.100.4.(30-16)
sadeleştirme işleminden sonra ∆t=2.(14)
∆t=28
∆t=son sıcaklık-ilk sıcaklık
28=son sıcaklık-17
45=son sıcaklık
Örnek 5:
İlk sıcaklıkları verilen suyun içine demir parçası atılır ise su ve demirin son sıcaklıkları kaç olur?cdemir:2 c su:4
Çözüm:sıcaklık değişimi daima sıcaklığı çok olandan az olana doğrudur.
Demir parçasının suyun aldığı ısı miktarı demirin verdiği ısı miktarına eşittir.
Qsu=Qdemir
msu.c.∆t=mdemir.c.∆t
225.4.(x-30)=75.2.(90-x)
900.(x-30)=150.(90-x)
6(x-30)=90-x
6x-180=90-x
7x=270
x=270/7 olur
Örnek:
Yukarıda ilk sıcaklıkları verilen 100ml su ile 50 ml su büyük bir kaba dökülüyor.Buna göre su karışımlarının denge sıcaklığı kaç C olur?
çözüm:
denge sıcaklığı 80 C-20 C arasında olur.
20<denge sıcaklığı<80
denge sıcaklığını bu soruda X ile gösterilecek.
msu.c.∆t=msu.c.∆t
100.4.(80-X)=50.4.(X-20)
2.(80-X)=(X-20)
160-2X=X-20
180=3X
X=60 C olur
not:
*sıvı-sıvı veya katı-sıvı karışımlarda denge sıcaklığı daima kütlesi çok olana yakındır.
*eğer karışımların kütlesi birbirine eşit ise ilk sıcaklıklarını toplayıp 2 ye bölünerek bulunabilinir.
Önemli:
Yukarıdaki grafik şöyle yorumlanabilinir.
*denge sıcaklığı 32 C tur.
*K maddesinin sıcaklığı azalmıştır.
*L maddesinin sıcaklığı artmıştır.
*K maddesinin verdiği ısı L maddesinin aldığı ısıya eşittir.
* K maddesinin kütlesi L maddesinden azdır.(denge sıcaklığı madde miktarı çok olana yakındır.)
*Lb ile gösterilir.
III aralık:
*Bir madde için verilen sıcaklık erime ve kaynama noktaları arasında ise madde daima sıvı haldedir.
* Verilen sıcaklık erime sıcaklığından küçük ise daima katı haldedir.
*Verilen sıcaklık kaynama sıcaklığından büyük ise daima gaz haldedir.
HAL DEĞİŞİM ISILARI
Hatırlatma:
Erime: katı haldeki bir maddenin ısı alarak sıvı hale geçmesine denir.
Donma: Sıvı haldeki bir maddenin ısı vererek katı hale geçmesine denir.
Buharlaşma : Sıvı haldeki bir maddenin ısı alarak gaz hale geçmesine denir.
Yoğuşma: Gaz halindeki bir maddenin ısı vererek sıvı hale geçmesine denir.
Erime ısısı ve Donma ısısı:
Erime ısısı: 1 g katı maddeyi tamamen sıvı hale getirmek için dışarıdan alması gereken ısıya erime ısısı denir.
* erime ısısı Le ile gösterilir.
* Formülü Q=m.Le dir.
*Birimi j/g
*Q birimi j dur.
*m birimi g dır.
*** Kar yağışı durduktan sonra havanın soğumasının nedeni buz kristallerinin sıvı hale geçerken dışarıdan ısı almasıdır.
Örnek: 1
15 g buzu tamamen sıvı hale getirmek için verilmesi gereken enerji kaç jouledir?Lbuz=300j/g dır
Çözüm:
Q=m.Le
Q=15.300
Q=4500j ısı verilmesi gerekir.
Örnek: 2
20 g buza 3000 j ısı verilir ise kaç g buz sıvı hale geçer?(Lbuz=300j/g)
Çözüm:
Q=m.Le
3000=m.300
m=10 g
20 g buzdan 10g sıvı hale geçer 10 g buz kalır.
Donma ısısı: 1 g sıvıyı tamamen katı hale geçmesi için dışarıya vermesi gereken ısıya denir.
erime ısısı Ld ile gösterilir.
* Formülü Q=m.Ld dir.
*Birimi j/g
*Q birimi j dur.
*m birimi g dır.
*** büyük meyve depolarına soğuk havalarda su kovalarının konulmasının nedeni; su donarken dış ortama ısı vermesidir böylece depoda sıcaklık artışı olur meyveler donmaz.
Örnek: 1
30 g suyu tamamen buz hale getirmek için dışarıya verilmesi gereken enerji kaç jouledir?Lsu=300j/g dır
Çözüm:
Q=m.Ld
Q=30.300
Q=9000 j
Örnek: 2
100 g suyu buz hale getirmek için dışarıya 6000 j verildiğine göre kaç g su buz halini almıştır?Lsu=300j/g dır
Çözüm:
Q=m.Ld
6000=m.300
m=20 g
100 g suyun 20 g buz olmuştur. 80 g su olarak kalmıştır.
Buharlaşma ve Yoğuşma Isısı
Buharlaşma Isısı: Bir gram sıvıyı tamamen gaz haline getirebilmek için gerekli olan ısıya
buharlaşma ısısı denir.
Buharlaşma Isısı: Bir gram sıvıyı tamamen gaz haline getirebilmek için gerekli olan ısıya
buharlaşma ısısı denir.
*Lb ile gösterilir.
*Birimi j/g dır.
*Q=m.Lb formülü ile bulunur.
***Elimize döktüğümüz kolonyanın serinlik hissi oluşturmasının nedeni koloyanın buharlaşırken vücudumuzdan ısı almasıdır.
***Denizde veya havuzda yüzen birinin çıktıktan sonra üşümesinin nedeni suyun vücuttan ısı alması ve vücudun ısı kaybetmesidir.
Örnek:5 ml suyu tamamen gaz haline getirmek için gerekli olan ısı miktarı kaç jouledir?(Lb su=2250j/g)
Çözüm:
Q=m.Lb
Q=5.2250
Q=11250 j
Örnek:100 ml bir X sıvısına 20000 j ısı verilir ise kaç gram sıvı buharlaşır. ?(Lb x=500 j/g)
Çözüm:
Q=m.Lb
20000=m.500
20000/500=m
m=40g
Yoğuşma Isısı: 1 gram gazın tamamen sıvı hale gelebilmesi için dışarıya vermesi gereken ısı miktarına denir.
* Ly ile gösterilir.
*birimi j/g dır.
* Q=m.Ly formülü ile bulunur.
***yağmurlu havalarda havanın ısınmasının nedeni; havadaki gaz buharının sıvı hale geçerken dış ortama ısı vermesinden dolayıdır.
Örnek:60 g su buharını tamamen sıvı hale getirmek için dışarıya vermeksi gereken enerji ne kadardır?(Ly=200j/g)
Çözüm:
Q=m.Ly
Q=60.200
Q=18000j dışarıya verir.
Örnek:
Eşit kütleli X,Y, Z ve T maddelerinin donma sürelerini büyükten küçüğe sıralayınız?
Çözüm:
erime ısısı=donma ısısı
Donma ısısı küçük olan maddelerin donma süresi küçük ,donma ısısı büyük olan maddelerin donma süresi büyüktür.
X>Z>T>Y
*Q=m.Lb formülü ile bulunur.
***Elimize döktüğümüz kolonyanın serinlik hissi oluşturmasının nedeni koloyanın buharlaşırken vücudumuzdan ısı almasıdır.
***Denizde veya havuzda yüzen birinin çıktıktan sonra üşümesinin nedeni suyun vücuttan ısı alması ve vücudun ısı kaybetmesidir.
Örnek:5 ml suyu tamamen gaz haline getirmek için gerekli olan ısı miktarı kaç jouledir?(Lb su=2250j/g)
Çözüm:
Q=m.Lb
Q=5.2250
Q=11250 j
Örnek:100 ml bir X sıvısına 20000 j ısı verilir ise kaç gram sıvı buharlaşır. ?(Lb x=500 j/g)
Çözüm:
Q=m.Lb
20000=m.500
20000/500=m
m=40g
Yoğuşma Isısı: 1 gram gazın tamamen sıvı hale gelebilmesi için dışarıya vermesi gereken ısı miktarına denir.
* Ly ile gösterilir.
*birimi j/g dır.
* Q=m.Ly formülü ile bulunur.
***yağmurlu havalarda havanın ısınmasının nedeni; havadaki gaz buharının sıvı hale geçerken dış ortama ısı vermesinden dolayıdır.
Örnek:60 g su buharını tamamen sıvı hale getirmek için dışarıya vermeksi gereken enerji ne kadardır?(Ly=200j/g)
Çözüm:
Q=m.Ly
Q=60.200
Q=18000j dışarıya verir.
Örnek:
Maddeler
|
Erime ısısı
Le(j/g)
|
X
|
300
|
Y
|
180
|
Z
|
270
|
T
|
200
|
Eşit kütleli X,Y, Z ve T maddelerinin donma sürelerini büyükten küçüğe sıralayınız?
Çözüm:
erime ısısı=donma ısısı
Donma ısısı küçük olan maddelerin donma süresi küçük ,donma ısısı büyük olan maddelerin donma süresi büyüktür.
X>Z>T>Y
ISINMA ve SOĞUMA GRAFİKLERİ
Isınma grafiği
Dış ortamdan ısı alan maddelerde sıcaklık artışı görülür ve hal değişimine neden olur.
I aralık:
* Maddenin sıcaklığı artmaktadır.(-10C-0C)
*Madde katı haldedir.
*Hal değişimi görülmez.
*Madde dışarıdan ısı almıştır.
II aralık :
*maddenin sıcaklığı 0 C sabit kalmıştır yani sıcaklık artışı görülmemiştir.
*Madde katı-sıvı haldedir.
*Haldeğişimi görülür.
* Alttaki ilk yatay çizgi bu grafikte erime(donma ) noktasını verir.
*madde dışarıdan ısı almaya devam etmektedir.
III aralık:
* Maddenin sıcaklığı artmaktadır.(0 C-100 C)
*Madde sıvı haldedir
*Hal değişimi görülmez.
*Madde dışarıdan ısı almıştır.
IV aralık:
*maddenin sıcaklığı 100C sabit kalmıştır yani sıcaklık artışı görülmemiştir.
*Madde sıvı-gaz haldedir.
*Haldeğişimi görülür.
* Üsteki yatay çizgi bu grafikte kaynama noktasını verir.
*madde dışarıdan ısı almaya devam etmektedir.
V aralık:
* Maddenin sıcaklığı artmaktadır.(100 C --)
*Madde gaz haldedir.
*Hal değişimi görülmez.
*Madde dışarıdan ısı almıştır.
Soru:
Sıvı bir maddeye ait sıcaklık zaman grafiği verilmiştir. Buna göre aşağıdaki bilgilerden kaç tanesi doğrudur?
I-) I aralıkta madde sıvı haldedir.
II-) Erime noktası 18 C dir.
III-) III aralıkta madde sıvı haldedir.
IV-) Bu madde I-III aralıklarda dışarıdan ısı alır iken II aralıkta ısı alışı durmuştur.
V-) Bu madde I-III aralıklarda sıcaklık artışı olur iken II aralıkta sıcaklık artışı olmamıştır.
Çözüm:
grafik sıvı bir maddeye ait olduğundan I aralıkta sıvı II aralıkta sıvı -gaz III aralıkta gaz halindedir.
II aralıkta sıvının kaynama noktası 18 C dir.bu sıvı madde tüm aralıklarda ısı almaya devam etmiştir.
sonuç: I-V maddeler doğru geri II-III-IV maddeleri yanlış açıklamadır.
Soğuma grafiği:
I aralık:
*Madde ısı kaybetmektedir.
*Sıcaklık azalmaktadır.(120-100)
*Madde gaz halindedir.
*Hal değişimi görülmez.
II aralık:
* Sıcaklık değişimi görülmez.
*Madde ısı kaybetmeye devam etmektedir.
*Madde gaz-sıvı haldedir.
*Hal değişimi görülür.
*100 C yoğuşma sıcaklığıdır.
III aralık:
*Madde ısı kaybetmektedir.
*Sıcaklık azalmaktadır.(100-0)
*Madde sıvı halindedir.
*Hal değişimi görülmez.
IV aralık:
* Sıcaklık değişimi görülmez.
*Madde ısı kaybetmeye devam etmektedir.
*Madde sıvı-katı haldedir.
*Hal değişimi görülür.
*0 C donma sıcaklığıdır.
V aralık:
*Madde ısı kaybetmektedir.
*Sıcaklık azalmaktadır.(0-10)
*Madde katı halindedir.
*Hal değişimi görülmez.
Örnek:
Yukarıdaki grafik ısı kaybeden bir gaza aittir. Buna göre aşağıdaki açıklamalardan hangileri doğrudur?
I-) Madde dış ortama ısı vermektedir.
II-) Kaynama noktası 7 C tur.
III-) I-III aralıklarda madde sıcaklığı artmaktadır.
IV-) II aralıkta madde gaz-sıvı haldedir.
V-) I aralıkta madde gaz halindedir.
Çözüm:
*soğuma grafiği olduğundan dolayı dış ortama ısı verir.
*gaz maddeolduğundan ilk yatay çizgi kaynama noktasıdır.
*soğuma grafiği olduğundan dolayı sıcaklık artışı görülmez.
*kaynama sıcaklığında madde gaz- sıvı haldedir.
Sonuç:
I-II-IV-V doğrudur.
Soru:
Maddeler
|
Erime noktası C
|
Kaynama noktası C
|
K
|
-22
|
92
|
L
|
7
|
70
|
M
|
10
|
110
|
N
|
-5
|
60
|
Yukarıda erime ve kaynama noktaları verilen K,L,M ve N maddeleri için aşağıdaki soruları cevaplayınız?
A-) 5 C maddeler hangi haldedir?
K: Sıvı L:Katı M:Katı N:Sıvı haldedirler.
B-) 66 C maddeler hangi haldedir?
K:sıvı L:sıvı M: sıvı N:gaz haldedirler.
C-) hem 20 C hemde 88 C maddeler sıvı haldedir.
K ve M maddeleri her iki sıcaklıkta da sıvı haldedirler.
*****not*****
*Bir madde için verilen sıcaklık erime ve kaynama noktaları arasında ise madde daima sıvı haldedir.
* Verilen sıcaklık erime sıcaklığından küçük ise daima katı haldedir.
*Verilen sıcaklık kaynama sıcaklığından büyük ise daima gaz haldedir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder