C = F-32 = K-273 = X-A B-A. ( Cx1,8)+32= F

Transkript

1 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;

2 C = F-32 = K-273 = X-A B-A ( Cx)+32= F F-32 = C 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 1) C = F F = C = = 18 =10 10 C 2)104 F =? K 2) F-32 = K F = K = K = K = K-273 K = 313 3)Hava sıcaklığının 77 F olduğu 3) 77 F =? C bir yerde, bu sıcaklık kaç C'dir? C= = 45 = 25 4)Sıcaklığı 80 C olan bir sıvının 4)80 C =? K sıcaklığı kaç K'dir? C = K = K-273

3 K =353 5)Hangi sıcaklıkta F termomet- 5) F-32 = C. 2 resinde okunan değer C termo metresinde okunan değerin 2 2x-32 = x katıdır? x-3200= 180x 20x= 3200 x=160 6)Hangi sıcaklıkta F ve C termo- 6) x = x-32 metrelerini aynı sayıyı gösterir? x = 100x x = x = -40 7)Suyun donma sıcaklığını -12, 7) C = x-a kaynama noktasını 128 olarak 100 B-A gösteren termometre, sıcaklığı 60 = x C olan suya daldırılıyor. Bu termometredeki sıvı -12 bölmesin = 10.(x+12) den itibaren kaç bölme yükselir? 84 = x+12. x = =84 bölme 8)Hangi sıcaklıkta fahrenheit 8) C = F-32 termometresinde okunan değer celcius termometresinde okunan C = (4C-1)-32 değerin 4 katından 1 eksiktir? C = 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.

4 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;

5 1)Bakırın öz ısısı 0,09 kal g C dir. 1)Cbakır = 0,09 kal g C 100 g bakırın sıcaklığını 1 arttıran mbakır =100 g ısı miktarı kaç g suyun sıcaklığını 1 t = 1 C arttırır? Q = m.c. t 9 g maddenin sıcaklığını = 100.0,09.1 = 9 kal Csu = 1 kal g C msu =? tsu = 1 C Q = m.c. t 9 = m.1.1 m = 9 g 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 2) m.c=20 Q=40.0,5.60 kapta 15 de 40 g su vardır. Suyun m=40 =1200 kal ısı sıcaklığını 75 ye çıkarmak için da- t=60 gerekir. kikada 300 kal ısı yayan bir ocakta c=0, =4 dk. kaç dakika tutmak gerekir? 3)Kütlesi 500 g, öz ısısı 0,8 kal g C 3)m=500 Q=500.0,8.60 olan bir cisim dakikada 3000 kal yiti- c=0,8 =24000 kal rerek soğuyor. Bu cismin sıcaklığının t= =8 dk.60 düşmesi kaç dakika alır? 4) 80 ' de 600 g suyun sıcaklığını 4) m.c.(t-tson) = m.c.(tson-t) 40 'ye düşürmek için 20 'deki (80-40)=m.1.(40-20) sudan kaç g karıştırılmalıdır? =m =m.20 m=1200 g 5)Sıcaklığı t olan m g su ile sıcaklığı 5) m.t + 3m.5t 5t olan 3m g su karıştırılıyor. Karışı- 3m+m mın denge sıcaklığı kaç t'dir?(ısı = m.(t + 15t) kayıpları önemsizdir.) 4m = 16 t = 4t 4 NOT: Farklı hacimde ya da kütlede aynı cins sıvılar karıştırıldığında karışımın denge sıcaklığı şu formülle hesaplanır;

6 m1.t1+m2.t2+...+mn.tn m1+m2+...+mn 6)300 g suyun sıcaklığını 20 C'den 6) Q=m.c. t 60 C' ye çıkarmak için gereken ısı =300.1.(60-20) ne kadardır? (Csu=1 cal/g C) = =12000 cal 7)Öz ısıları sırasıyla c, 2c kütleleri 7) m.c.(t2-t1) =Q m, 2m olan x ve y cisimlerinin sıcak- 2m.2c.(t2-t1) =xq lıkları t1 dir. Bu cisimler t süre ısıtıl- 4mc.(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 8)m.c. t=m.c. t 300 g su karıştırılırsa karışımın sı (80-tson)=300.1.(tson-20) caklığı kaç C olur? t=300t =300t+100t 14000=400t tson=35 C 9)iki cisme eşit miktarda ısı verildi- 9)Hal değişimi yoksa bir cisme veğinde,herikisinin de sıcaklığının eşit rilen ısı miktarı, Q=m.c. t bağınmiktarda arttığı gözleniyor. tısından bulunur. iki cisme eşit Bu iki sıvıya ait; miktarda Q kadar ısı verildiğinde 1. öz ısı eşit miktar t sıcaklık artışı olu- 2. kütle yorsa, yukarıdaki bağıntıya göre 3. ısı sığası her iki cisim için m.c değeri keniceliklerinden hangileri kesinlikle sinlikle eşit olmalıdır. Bu m.c ise eşittir? cismin ısı sığasıdır. bu cisimlea) Yalnız 1 b) Yalnız 3 c) 1 ve 2 rin ayrı ayrı kütleleri ya da öz ısıd)1 ve 3 e)2 ve 3 ları da eşit olabilirdi. Fakat bu kesin doğru olmadığı için yalnız 3'tür. 10) sıcaklık 10) Tabloda ısı, kütle ve sıcaklık deısı kütle değişimi ğerleri verildiğine göre, cisimle-

7 rin öz ısıları karşılaştırılabilir. Öz K 2Q 2m 3 t ısı ayırt edici bir özellik olduğu L Q 3m t için maddelerin aynı olup olma- M 3Q m 9 t dığını anlayabiliriz. Q=m.c. t den K,L ve M cisimlerinin ısı, kütle ve sı- ck= 2Q = Q caklık değişimleri tablodaki gibidir. 2m. 3 t 3m. t Cisimler için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir? cl= Q a) Üçü de aynı madde olabilir. 3m. t b) Üçü de farklı madde olabilir. c) K ve L aynı madde olabilir, M cm= 3Q = Q farklı bir maddedir. m.9 t 3m. t d) K ve M aynı madde olabilir, L ck=cl=cm olduğundan üçü de farklı bir maddedir. aynı madde olabilir. 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 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

8 m.c=gr. Cal =cal gr. C C 12) Q=3600J m=2000 gr t=60 c=? 3600=2000.c.60 c= 3 = 0,03 j/gr.c ) 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