BÖLÜM 2. Birinci bölümde, mekaniksel, akışkan, elektriksel ve termal sistemlerde

Transkript

1 BÖLÜM 2 İŞ 2.1. İş ve Enerji Birinci bölümde, mekaniksel, akışkan, elektriksel ve termal sistemlerde hareketi meydana getiren kuvvet ve kuvvetle aynı işlevi gören benzerleri tanımlanmıştı. Eğer net kuvvet, net tork, basınç farkı, gerilim farkı veya sıcaklık farkı yok ise sistem dengededir ve burada sistem içerisinde bir değişiklik olmayacaktır.denge durumunda bulunan bir sistem içindeki kuvvet benzeri kavramlar, bir değişiklik meydana getirmeyecek şekilde bir yolla dengelenmişlerdir. Mekanik sistemlerde, bu denge durumu bütün kuvvetlerin ve torkların toplamının sıfır olması ile oluşur. Bunun anlamı cisimler ya hareketsizdir ya da hareketli ise bu hareketini aynı biçimde devam ettirirler. Akışkan sistemlerde, bu denge akışkan içerisinde basınç farkının sıfır olması durumunda oluşur. Bunun anlamı akış hareketinin olmadığıdır. Elektriksel sistemlerde, iki nokta arasında potansiyel farkı olmaz ise yük akışı olmaz. Termal sistemlerde ise denge sadece kapalı sistemler içinde oluşabilir. Çünkü sadece kapalı bir sistem içinde sıcaklık farkı sıfır olabilir. Bunun anlamı da sistem içinde bir ısı enerjisi hareketinin olmamasıdır. Eğer bir sistem içerisinde denge oluşmamış ise, sistemde meydana gelecek değişiklik dengelenmemiş kuvvet veya kuvvet benzeri etkilerin oranına bağlıdır. Bu etkiler sonucunda ve belirli bir zaman içinde oluşan bu değişiklikler net işi tanımlar. Yapılan işin miktarı değişikliği oluşturan etkinin şiddetine ve oluşan değişikliğin büyüklüğüne bağlıdır. Sonuç olarak; İş, sistem içinde oluşan değişikliğin bir tanımıdır ve net iş sadece dengede olmayan sistemlerde meydana gelebilir.

2 Enerji iş yapabilme yeteneğidir. Fiziksel bir sistemin dengesi herhangi bir yolla değiştiği zaman, enerji işe dönüşür ve sistemdeki değişiklik yeni bir denge şartı oluşuncaya kadar devam eder. İş ve enerji aynı birimlerle ölçülürler ve yapılan işin toplam miktarı daima kullanılan enerjinin toplamına eşittir. Herhangi bir sistem için yapılan işin mikarını tanımlayan formül, İş = Kuvvet Benzeri Etki x Yer Değiştirme Miktarı (2.1) şeklindedir. Bundan sonraki bölümlerde bu denklemin mekaniksel, akışkan ve elektriksel sistemlerdeki uygulamalarını irdeleyeceğiz. Termal sistemlerde bu genel denklemin ısı enerjisi tanımına yeterli olmadığını da göreceğiz. 2.2.Mekaniksel Sistemler: Mekaniksel sistemlerin yer değiştirmesi sonucunda ortaya çıkacak olan iş, ya öteleme hareketi sonucunda ya da dönme hareketi sonunda oluşabilir. Bu nedenle mekaniksel işi buna göre ayrı ayrı irdelemekte yarar vardır Öteleme Hareketi Sonunda Oluşan Mekaniksel İş Öteleme hareketi yapan mekaniksel bir sistemde yapılan iş denklemi, daha önce yapılan tanımdan hareketle, W = F. L (2.2) şeklinde formüle edilir. Burada; W = Kuvvetin yapmış olduğu mekanik iş, F = Hareket doğrultusunda etkiyen kuvvet bileşeninin büyüklüğü ve

3 L = kuvvet etkisiyle hareket doğrultusunda gidilen yoldur. Bu denklem, sadece bir kuvvetin yaptığı işi tanımlar. Ancak enerji değişimi sonunda oluşan son durumu açıklayamaz. Fakat bu sadece bir sistemdeki enerji durumunun değişmesinin, bir mekaniksel kuvvetin yaptığı işle bağlantılı olduğunu belirler. Bir başka deyimle bu iş tanımına göre, iş yapılabilmesi için cismin yerdeğiştirmesi (hareket etmesi) zorunludur. Aksi halde iş yapılmaz.şekil 2.1 de, halter çalışması yapan bir kişinin yaptığı mekaniksel iş gösterilmektedir. Adamın kas kuvveti, ağırlıkların belli bir yüksekliğe kaldırılabilmesinin nedenidir. Burada ağırlıkların belirli bir yüksekliğe Şekil 2.1 kaldırılıp aynı yere tekrar bırakılmasıyla bir iş yapılmış olmaz. Adam, ağırlığı kaldırabilmek için ani ve kuvvetli bir çekiş uygulayabilir. Fakat uygulanan kuvvet bu ağırlığı kaldırmaya yetmeyebilir. Bu durumda da ağırlık üzerinde bir iş yapılmamış olur. Eğer ağırlıkları başının üzerinde tutarsa, yine iş yapılmamış olur. Çünkü bir kuvvetin oluşturduğu hareket yoktur. Mekaniksel işin tanımında kişinin güç sarf etmesi veya yorulması iş yapılması anlamına gelmemektedir. Kişinin

4 kaslarında depolanan enerji ağırlıkların havada tutulmasıyla ısı enerjisine ve kimyasal enerjiye dönüşmüştür. Fakat mekaniksel bir iş yapılmamıştır. Şekil 2.1'de ağırlıkların yerden 2 m yukarıya kaldırılmasıyla, kas kuvvetinin yaptığı mekaniksel iş W = F.L W = = 2000 N.m W = 2000 joule olacaktır. SI birim sisteminde iş birimi Newton x metre = Joule'dür. Örnek 1. Şekil 2.2 de gösterildiği gibi, bir kayak yatay olarak etkiyen ve 35 Newton büyüklüğünde bir kuvvetin etkisinde 20 metre kaydırılmıştır. Yapılan işi ve bunun için kullanılan enerjiyi hesaplayınız. 35 N Şekil 2.2 Çözüm. W = F.L = 35 (N) 20 (m) W = 700 N.m(joule)

5 Kayağın hareketi sırasında yapılan iş miktarı, bir enerji kaybı olmadığı kabul edilirse, harcanan enerji miktarına eşittir. Yani 700 joule'dir. Bir kuvvetin yaptığı işin tanımında, yalnız hareket doğrultusundaki kuvvet bileşeninin gözö nüne alınacağı belirtilmişti. Şekil 2.3 (a) da bir adam çim biçmektedir. Çim biçme makinesinin tutma koluna uygulanan kuvvetin yönü ile makinenin hareket yönü aynı değildir. Şekil 2.3 (b) de bu durum vektörel olarak gösterilmiştir. uygulanan kuvvet (a) (b) Şekil 2.3 makina üzerine etki eden F kuvvetinin, yatay (F x ) ve düşey (F y ) bileşenleri vardır. Düşey kuvvet hiçbir iş yapmaz. Çünkü, düşey doğrultuda hareket yoktur. Makinenin hareketini yatay doğrultuda sağlayan F x kuvveti tarafından bir iş yapılmaktadır, Sonuç olarak, kuvvetin etki yönü ile hareket yönü aynı doğrultuda olduğu takdirde iş yapılır Rotasyon Hareketi Sonunda Oluşan Mekaniksel îş Dönme hareketi yapan bir mekanik sistemde, yapılan işin genel denklemi W = T θ (2.3) şeklindedir.

6 Burada, W=Tork tarafından yapılan mekaniksel iş, T = işi üreten torkun şiddeti ve θ = Tork uygulandığında ortaya çıkan dönme açısıdır. Açılar genellikle derece veya devir sayısı ile ölçülürler. Ancak sıkça kullanılan diğer bir birim de radyan"dır. (2.3) numaralı denklemde, açının radyan cinsinden alınması zorunludur. Bir radyanın açı cinsinden karşılığı 57.3 ' dir. Çünkü, 2 π radyan = 360 π radyan = 180 Buradan da 1 radyan = 57,3 elde edilir. Radyan gerçek bir birim gibi değil, bir orandır Akışkan Sistemler Bir akışkan sistemde iş, hareketli akışkan hacmına basınç uygulanmasıyla yapılır. İş = (Kuvvet benzeri etki x Yer değişikliği miktarı) biçiminde tanımlanan genel iş formülü dikkate alınarak akışkan sistemler için iş denklemi, W = ( p ) V (2.4) şeklindedir. Burada W = Hareketli akışkanın yaptığı iş, p = Akışkanın hareketini sağlayan basınç farkı ve V = Transfer olan akışkanın hacmidir.

7 Akışkan sistemde, kuvvet benzeri etki (akışkanın hareketliliğini sağlayan etki) basınçtır ve yer değiştirme miktarı ise hareketli akışkan hacmine transfer edilen miktardır. Sıvılarda durum değişiktir. Çünkü sıvılar sıkıştırılamaz ve verilmiş bir kütle için akışkanın hacmi aynı kalır. Bir boru içinde akmakta olan bir sıvı akışkanın hacmi, aynı zaman aralığında boruyu terk eden akışkanın hacmi ile aynıdır. Değişen tek şey akışkan sistemin basıncıdır. Örnek Problem: Bir su tankının kapasitesi 27 m 3 'dür. Suyun yoğunluğu 1000 kg/m 3 olduğuna göre; Şekil 2.4 de görüldüğü gibi, su tankını doldurabilmek için gerekli olan enerji miktarını hesaplayınız. 30 m Göl Çözüm: P= dgh Şekil 2.4 = = N/m 2 Borunun tepesi ile göl arasındaki basınç farkı P= N/m 2 olduğuna göre, yapılan iş; W= = W= 8,lxl0 6 Joule İş = Enerji eşitliği prensibine göre gerekli olan enerji de 8,lxl0 6 joule' dür.

8 Gaz halindeki akışkanlarda durum farklıdır. Gazlar istenildiği kadar sıkıştırılabilirler. Bu nedenle gazın hacmi değişir ve işin hesaplanması da buna göre düzenlenir. Daha önce belirtildiği gibi, işin yapılabilmesi için hareket zorunludur; yoksa iş yapılmaz. Örneğin, bir araba tekerleğinin içine hava basılırken basınç ve hacım sürekli değiştiğinden bir iş yapılır fakat hava basma işlemi bittikten ve basınç sabitlendikten sonra artık iş yapılmaz. Eğer tekerden atmosfere hava bırakılıyorsa, yine bir iş yapılır. Çünkü bu kez dışarıya bırakılan hava hacmi kadar teker içindeki hacım azalacak, doğal olarak hacım farklılığından oluşan basınç değişimi bir iş yapılmasına neden olacaktır. Hava basılarak doldurulmaya çalışılan tekerleğin bu yapılan iş sırasında hava moleküllerinin termal enerjileri artacak ve tekerlek içinde sıcaklığın yükselmesine neden olacaktır ve tekerlek kısmen gerilecektir. Otomobil tekerleklerinin tam olarak şişirilmesi tehlikelidir. Yukarıda izah edilen sıcaklık artması nedeniyle meydana gelen gerilme bir patlamaya neden olabilir. Bu nedenle mevsim sıcaklıkları da gözönüne alınarak istenilen denge kurulmalıdır Elektriksel Sistemler: Elektriksel sistemde iş ve enerji Joule (J) ile ölçülür. Daha önce verilen genel formülden hareketle, elektriksel iş denklemi; W = V.Q (2.5) olarak belirlenmiştir. Burada V = Yükün hareketini sağlayan potansiyel farkı ve Q = Hareket eden yük miktarıdır.

9 Potansiyel farkı Volt (V) ile ölçülür ve kuvvet benzeri etkidir. Yük ise Coulomb (C) ile ölçülür ve bir potansiyel farkı nedeniyle oluşan elektrik devrelerinde oluşur. Bir coulomb luk elektrik yükü, 6,25xl0 18 elektronun pozitif kutuptan negatif kutba hareket ettirilmesi ile elde edilir.1 Coulomb luk yükün 1 Volt'luk potansiyel farkı etkisi sonucu hareket etmesiyle yapılan işin değeri 1 Joule'dür. Elektriksel sistemler için dönüşüm faktörü 1 joule = 1 Volt x 1 coulomb 1 coulomb = 6.25 x elektron yükü Örnek: 6 volt luk bir otomobil aküsüne 8000 coulomb luk elektron yükü depolanmıştır. Bu yükü depolayabilmek için gerekli enerji ne kadardır? Çözüm: W = V.Q = (6V).(8000C) = joule = 48 KJ Elektriksel sistemlerde yükün ölçülmesi genellikle kullanılmayabilir; bunun yerine elektrik akımı ölçülür. Elektrik akımı, birim zaman yükün akış oranıdır ve tanım olarak, I = Q / t (2.6) ile gösterilir. Burada ; I = Elektrik akımı (A=Ampere), Q = Transfer edilen yük miktarı ve t= Yük transferi için gerekli süre (saniye olarak).

10 Bu denklem daha sonraki bölümde ayrıntılı olarak açıklanacaktır. Ancak elektriksel işin elde edilmesinde bu denklemin çok önemli bir yeri vardır. Örnek : Doğru akımla çalışan bir elektrik motorundan 12 volt'luk bir gerilimle 2 dakikada 4 amper akım çekilmektedir. Elde edilen elektrik enerjisini hesaplayınız. Çözüm: Q = I t = 4 (A) 120 (S) = 480 C W = V.Q = 12 (V) 480 (C) W = 5760 joule Termal Sistemler: Termal sistemlerde, daha önce tanımlanan genel iş denkleminin uygulaması diğer sistemlere pek benzemez. Çünkü bu sistemlerde, kuvvet benzeri etki sıcaklık değişimine, yer değiştirme miktarı - ise ısı enerjisine arşılık gelmektedir. Bu aslında, diğer sistemleri birleştirme için yapılan bir benzetmedir. Termal sistemlerde, sıcaklık farkının ısı enerjisi akışına neden olduğu kanıtlanmıştır. Bu nedenle kuvvet benzeri etki, ( T) sıcaklık farkıdır. Yer değiştirme benzeri nicelik ise (Q) dır.örnek olarak; Şekil 2.5'de bir pencere camı veya mantar levhadaki ısı akışı gösterilmektedir. Belirlenmiş bir levha kalınlığı için ısı akış oranı, seçilen maddenin zıt iki yüzü arasındaki sıcaklık farkı T olmak üzere,

11 Q = K A T L (2.7) Burada; T = Sıcaklık farkı, L = Düzgün kabul edilen maddenin kalınlığı, A = Bir yüzün alanı, K = Maddenin termal iletkenliğini tanımlayan karekteristik sabit Q =Sıcaklık farkının neden olduğu ısı akış oranı ( Btu / saat). T 1 ( yüksek sıcaklık ) Q / T ( ısı akış oranı ) T 2 ( düşük sıcaklık ) L A Alanı Şekil 2.5 Elektriksel sistemlerdeki V potansiyel farkı, akışkan sistemlerdeki AP basınç farkı ve termal sistemlerdeki T sıcaklık farkı (2.7) denkleminde tanımlanan" sistemler arasındaki zorunlu benzerliği gözler önüne sermektedir. Her kuvvet benzeri etki sonucunda bir şeyler hareket etmektedir. Akışkan sistemlerde kütle veya akışkanın hacmi hareket eder. Elektriksel sistemlerde yük hareketlidir ve termal sistemlerde ise ısı enerjisi miktarı hareketli olmaktadır.

12 Örnek : Şekil 2.6 da gösterilen mantar levhanın termal iletkenlik katsayısı 0,30 (BTU / hr.m.c 0 ) olduğuna göre; a)kuvvet benzeri etkiyi ( T), b)isı enerjisi akış oranını (Q H ) hesaplayınız C Çözüm: 0 0 a) T = 80 C - 40 C = 40 0 C b) Q = K A T 40 = 0,30 0,5 = 333,3 Btu / saat L 0, 02 Termal sistemlerle ilgili olarak verilen (2.7) denkleminde ve örnek problemde sıcaklık farkı sabit olarak kabul edilmiştir. Genellikle ısı akışının cismin sıcak tarafından soğuk tarafına doğru olduğu kabul edilir. Başka bir şekilde ifade edilirse; burada sabit sıcaklık farkının neden olduğu ısı akışı açıklanmıştır. Bazı termal sistemlerde durum böyle değildir. Örneğin; bir ısıtıcı üzerinde bulunan su dolu bir kap da ısı enerjisi sürekli olarak ısıtıcıdan suya aktarıldığından, suyun sıcaklığı sürekli değişir. Bu durumda ısıtıcı ile su arasındaki sıcaklık farkı, su içindeki ısı enerjisini hareketlendirir ve sonuçta, soğuk su alta geçer ve böylece suyun kendi içerisinde bir sıcaklık farkı oluşur.

13 Suyun sıcaklığının değişimi su içinde ısı enerjisi akışı bilgilerinden ve sudaki suya ait özelliklerden yararlanılarak açıklanabilir. Bir cismin sıcaklık değişimi için gerekli olan ısı miktarı, Q = mc T (2.8) denklemi ile verilmiştir. Burada Q = Cisimde T sıcaklığını oluşturabilmek için gerekli ısı miktarı, T =Cisimdeki sıcaklık değişimi ve c = maddelerin öz ısı olarak tanımlanan karekteristik bir sabitidir. Bu denklemde, kütle ile öz ısının çarpımı olan (mc) miktarı "ısı kapasitesi" olarak isimlendirilir. Tanım olarak ısı kapasitesi, cismin (m) kütlesinin sıcaklığını bir C değiştirmek için gerekli ısı miktarıdır. Öz ısı(c) ise, cismin bir gramının sıcaklığını bir C değiştirmek için gerekli ısı miktarıdır. Termal sistemlerde, ısı enerjisi sıcaklığı yüksek olan bölgelerden düşük sıcaklıktaki bölgelere doğru akar. Bu suretle maddeye transfer edilen ısı enerjisi, madde içindeki moleküllerin hareketini artırır. Farklı maddelerin temel özellikleri büyük oranda maddenin moleküler yapısına bağlıdır. Örnek olarak, suyun öz ısısı 1 cal/gr.c veya 1 Btu/lb.F 0 dir. Suyun öz ısısı diğer maddelerden büyük olduğundan, iklimlendirmede en ideal malzeme olarak kullanılmaktadır. SI birim sisteminde, ısı miktarı birimi Kalori(cal) veya kilokaloridir. Bir kalori bir gram suyun sıcaklığını bir C değiştirmek için gerekli olan ısı miktarıdır. Kalori küçük bir ölçü olduğundan, genellikle büyük miktarlar için kilokalori kullanılır. SI sistemi ile ingiliz birim sistemi arasındaki dönüşüm faktörleri;

14 Dönüşüm Faktörleri 1 Btu = 252 cal 1 kcal = 1000 cal 1 cal = 3,09 ft lb 1 Btu = 778 ft lb 1 cal = 4,18 joule Şeklindedir. Bazı önemli teknolojik maddelerin öz ısıları ise; Madde Hava Aliminyum Prinç Bakır Cam Çelik Taş ( ortalama ) Kalay Su Odun ( ortalama ) Öz ısı 0,24 0,22 0,091 0,093 0,21 0,115 0,192 0,055 1,00 0,42 şeklindedir.

15 Örnek 1: 250 kg su dolu bir tankın sıcaklığı 15 C dan 45 C a yükseltilmiştir. Herhangi bir ısı kaybı olmadığı kabul edilerek, bu sıcaklık değişimi için gerekli olan ısı miktarını hesaplayınız. Çözüm: Q = mc T = (45-15) = 7500 cal Örnek 2: 25 kg kütlesindeki pirinç bir top izole edilmiş bir su tankından 100 C dan 30 C'a soğutulmaktadır. Soğutulma sırasında suyun sıcaklığı da 10 C dan 30 C'a çıkmıştır. Bu durumda (ısı kaybı olmadığını kabul ederek); a) Pirinç topun bıraktığı ve suyun aldığı ısı miktarını hesaplayınız. b)tank içindeki suyun kütlesini bulunuz. Çözüm: a) Q = mc T b) m = = 25.0,09.( ) = kal = 159,3 KCal Q c T = = 7965 g = 7,965 kg 1, Hal Değiştirme: Bir maddeye ısı verildiği taktirde, iki tür değişiklik meydana gelebilir. Birinci değişiklik, cisim katı halden sıvı hale geçer; ikinci değişiklik ise cismin sıvı halden gaz haline geçmesidir. Her iki hal değiştirme sırasında cisme ısı enerjisi akışı sağlandığı halde sıcaklıklar sabit kalmaktadır. Bu durumda verilen ısı cismin hal değiştirmesine harcanmaktadır. Bu ısılara "gizil ısı" adı verilir. Erime gizil ısısı; erime noktasına kadar ısıtılan bir cismin tümü eriyinceye kadar verilen ısının toplamıdır. 0 C' daki 1 gram buzu yine 0 C'da 1 gram su

16 haline getirebilmek için 80 kaloriye gereksinim vardır. Buna buzun erime gizil ısısı denir. Buharlaşma gizil ısısı; buharlaşma noktasına kadar ısıtılan bir cismin tümü buhar (gaz) haline gelinceye kadar verilen ısının toplamıdır. 100 C' da 1 gram suyun yine aynı sıcaklıkta 1 g buhar haline gelmesi için 540 kaloriye gereksinim vardır. Buna ise suyun buharlaşma gizil ısısı denir. Sonuç olarak; gizil ısı maddelerin hal değiştirmeleri için kullanılan ısı miktarıdır. Hal değiştirme ile ilgili genel prensipler teknolojide önemli uygulama sahaları bulmuştur. İklimlendirme sistemleri, buzdolapları ve benzeri tüm soğutucu sistemler buna örnektir. 2.3.Özet Bir fiziksel sistemde yapılan iş, sistem içerisinde kuvvet benzeri etki nedeniyle meydana gelen değişiklik sonucu oluşmaktadır. Enerji iş yapabilme yeteneğidir ve kapalı bir sistem içinde enerji korunur. Sistem dengede olduğu zaman enerji tutulur ve iş yapılmaz; çünkü sistem içinde kuvvet benzeri etkinin oluşturduğu bir yer değiştirme vektörü yoktur. Sistemin dengesi bozulduğu zaman, kuvvet benzeri etkiler nedeniyle bir çeşit yer değiştirmeler oluşmaya başlar ve sistem içerisinden enerji dönüşümü sonucu bir iş yapılır. İş ve enerji eşittir ve aynı birimle ölçülürler. Aşağıdaki tabloda mekanik, akışkan ve elektriksel sistemlerdeki iş denklemleri verilmiştir. Ayrıca bir sıcaklık değişimi sonucu ortaya çıkan ısı enerjisi denklemi de tabloda gösterilmiştir.

17 Çeşitli sistemlerde iş denklemleri Enerji Sistemi İş = kuvvet benzeri etki x yerdeğiştirme miktarı Mekaniksel Öteleme Iş = kuvvet x yerdeğiştirme (kuvvet yönünde ) Dönme Iş = tork x açısal yerdeğiştirme Akışkanlar Iş = basınç farkı x hacim değişimi Elektriksel Iş = potansiyel farkı x transfer edilen yük Termal Isı enerjisi = sıcaklık farkı x ısı kapasitesi

18 2.8. Problemler l. İş ve enerjiyi tanımlayınız ve bu iki kavramın farklılıklarını, benzerliklerini belirtiniz. 2. Aşağıdaki terimleri tanımlayınız. a) Radyan b) Akım c) Öz ısı d) Isı kapasitesi N'luk bir kuvvet uygulanmasıyla bir cisim 500 m uzaklığa taşınmak istenmektedir. Bunun için ne kadarlık bir iş yapılır? 4.Bir cismi 10 m yüksekliğe kaldırmak için 500 Joule' lük bir iş yapılması gerektiğine göre, cismin ağırlığı kaç N'dur? NM' lik bir tork uygulanarak elde edilen iş 6 joule ise dönen cisim ne kadarlık açı süpürmüştür? (Radyan ve derece cinsinden) 6. Ortalama olarak 70 NM' lik tork uygulanmak suretiyle bir civata 4 1/2 devir sıkıştırabiliniyorsa, yapılan iş ne kadardır? 7. Sabit basınç altında 18 m 3 suyu pompalamak için joule1lük iş yapılıyorsa, suya uygulanan basınç ne kadardır? g kütlesinde bir bakır cismin sıcaklığını 29 C' dan 95 C a çıkarabilmek için kaç kaloriye gereksinim vardır? 9. Bir soğuk oda, 1 cm kalınlığında ve 4 m 2 alanında bir mantar tabakası ile izole edilmiştir. Normal uygulama koşullarında 20 C lik oda sıcaklığının 4 C a düşürülmesi amaçlanmaktadır. Bu sıcaklık farkı, soğutucu sistemin motorunun 1/4 zamanda çalıştırılması ile elde edilebiliniyorsa, motor çalışırken soğutma odasının içinden çekilen ısı enerjisi oranı ( Btu / hr ) ne kadardır? 10. Bir klima cihazı, 1/4 psi hava basıncında çalışabilme özelliğine sahiptir. 20 ft x 30 ft x 8 ft hacmindeki bir odayı iklimlendirebilmek için ne kadarlık bir enerji gereklidir?

19 Volt'luk doğru akımla çalışan bir soğutucu, yiyecekleri soğutmak için belirli bir zaman periyodunda 1800 joule enerji kullanmaktadır. Bu durumda transfer edilen elektrik yük miktarı ne kadardır? 12. Bir bardak su, 90 Btu ısı enerjisi kullanılmak suretiyle sıcaklığı 25 C dan 75 C' a çıkarılmaktadır. Isıtılan suyun kütlesini bulunuz? 13. Bir kişi, sürtünmesiz bir düzlem üzerinde bulunan 5 kg kütlesindeki bir cisme yatay doğrultuda bir kuvvet uygulayarak, yatay doğrultuda bir ivme kazandırmaktadır. Kişi, kütleyi 3 metre hareket ettirebilmek için 20 joule' lük bir iş yapıyor ise, cismin kazandığı ivme ne olacaktır? 14. Eğer dönmekte olan bir volanın yarıçapı 1 metre ve volanı bir tam turda durdurabilmek için 600 joule' lük enerjiye gereksinim var ise, bunun için gerekli fren kuvveti ne olmalıdır? 15. Belirli bir uzaklıktaki su deposundan pompalanan su ile bir tankı doldurabilmek için 5xl0 7 joule lük enerjiye gereksinim vardır. Eğer tankın hacmi 300 m 3 ise suyu depodan tanka pompalayabilmek için basınç farkı ne olmalıdır? dakikada ortalama 3,7 amper çekebilmek için 8000 joule enerji sarf etmesi gereken bir doğru akım elektrik motorunun uygulama gerilimi ne olmalıdır? gram kütleli bir cismin sıcaklığını 10 C artırabilmek için 1500 kalori gerekiyorsa, bu cismin öz ısısı ne kadardır? C' deki 10 gram buzun sıcaklığını 32 C' a çıkarabilmek için gerekli ısı miktarı nedir? (Isı kaybı olmadığı kabul edilecektir.) 19. Bir güç kaynağının gerilimini 0 V' dan 12 Volta çıkarabilmek için gerekli enerji joule1dür. Bataryayı yüklemek amacıyla 1 amperlik akım kullanılıyor ise, batarya ne kadar sürede dolacaktır?

20 20. 2 dev/s hızla dönen ve 1 m yarıçapında olan bir volan, dönmesini durdurmak amacıyla suya batırılmıştır. Bu şekilde su tarafından volana uygulanan kuvvet 100 N'dur, Volan tarafından kaybedilen bütün enerjinin suya transfer edildiği ve 200 gr olan suyun ilk sıcaklığının da 20 C olduğu ölçüldüğüne göre, suyun son sıcaklığı ne olacaktır? (Burada 1 kal = 4,184 joule olduğu hatırlanacaktır.) 21.Kalınlığı 5 inch ve alanı 60 ft 2 olan bir duvarın her iki tarafındaki sıcaklıklar 78 F ve 28 F dır. Isı enerjisi akış oranı 300 Btu/hr olduğuna göre, duvarın ısı iletkenliği sabiti nedir?