ISI ve SICAKLIK

    Isı : Madde taneciklerinin sahip olduğu hareket(kinetik ) enerjilerinin toplamına ısı denir.

    Sıcaklık: madde taneciklerinin sahip olduğu hareket enerjilerinin ortalamasına sıcaklık denir.


Isı ve Sıcaklığı şöyle bir örnek ile açıklaya biliriz;



  1. 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.
                        10 kalori=41,8 joule dir.

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.
    Madde miktarlarına göre sıcaklık değişimleri;
    Şekildeki aynı sıvıdan K ve L kaplarına özdeş ısıtıcılarla eşit sürede ısı verilirse;

    1.  Eşit süre sonunda sıcaklık artışları eşit olur.
    2. Kaynama sıcaklığına varış süreleri eşit olur.
    3. 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;

    1. Süre sonunda Y kabının sıcaklığı X kabından fazla olur. 
    2. Aynı madde olduklarımdan dolayı kaynama sıcaklıkları eşit olur.
    3. 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.)


    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.

    *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:
                                                                                   
    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