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.)
