Ünite: 4. Isıtılan aynı cins maddelerdeki sıcaklık değişimi; ısıtılma süresine, madde miktarına, ısıtıcı gücüne veya ısıtıcı sayısına bağlıdır.

Transkript

1 5. FÖY FE BİİERİ madde ve EDÜSTRİ GS eler Öğreneceğiz? 2 Ders Saati ÖZ ISI Isı--ütle İlişkisi Öz Isı Isı--ütle İlişkisi Isıtılan aynı cins maddelerdeki sıcaklık değişimi; ısıtılma süresine, madde miktarına, ısıtıcı gücüne veya ısıtıcı sayısına bağlıdır. 1. Isıtılma Süresi: Eşit kütlede özdeş ısıtıcılarla ısıtlan aynı cins maddenin ısıtılma süresi arttıkça, sıcaklık artışı artar. Aşağıda verilen özdeş ısıtıcılarla ısıtlan eşit kütlelerdeki sulardan daha uzun süre ısıtılan suyun sıcaklığı daha fazla artmıştır. I I adde Isıtılma süresi İlk sıcaklık Son sıcaklık I 5 dakika 40 o C II 10 dakika 60 o C 2. Isıtıcı gücü veya ısıtıcı sayısı: Bir maddeyi ısıtan ısıtıcı sayısı arttıkça, sıcaklık artışı artar. Aşağıda verilen eşit kütlelerdeki sulardan iki ısıtıcı ile ısıtılan suyun sıcaklığı daha fazla artmıştır. I II adde Isıtıcı sayısı İlk sıcaklık Son sıcaklık I 1 ısıtıcı 40 o C II 2 ısıtıcı 60 o C 3. adde miktarı: Aynı maddenin farklı kütlelerdeki örneklerine eşit ısı verildiğinde kütlesi az olan örneğin sıcaklığı daha fazla artar. Aşağıda verilen farklı kütlelerdeki sulardan kütlesi az olan suyun sıcaklığı daha fazla artmıştır. I 50 g II adde ütle İlk sıcaklık Son sıcaklık I 50 g 60 o C II 40 o C 1

2 ISI-SICAI-ÜTE İİŞİSİ 1 3 Isıca yalıtılmış ortamda ısıtılan aşağıdaki sular 5 dakika ısıtılıyor. 40 o C 30 o C İçerisinde zeytinyağı bulunan özdeş kaplar özdeş ısıtıcılarla ısıtılıyor. Isıtılma sürecinde kaplarda haldeğişimi gözlemlenmiyor. 30 o C 30 o C 30 o C I II III İlk sıcaklıkları verilen sular özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtıldıklarında sıcaklık değişimleri ilişkisi nasıl olur?... İlk sıcaklıkları verilen sular özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtıldıklarında son sıcaklıkları ilişkisi nasıl olur?... I II III Aynı cins maddelerdeki sıcaklık değişiminin madde miktarına bağlı olduğunu göstermek için hangi düzenekler seçilmelidir?... Aynı cins maddelerdeki sıcaklık değişiminin ısıtıcı gücüne bağlı olduğunu göstermek için hangi düzenekler seçilmelidir? Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan, aynı sıvıya ait farklı kütlelerdeki üç örnek ile aşağıda verilen sıcaklık-zaman grafiklerini eşleştiriniz. 0 o C 0 o C 0 o C 40 o C 1 a 200 g 2 b 3 c 40 o C 40 o C 2 dk 4 dk Zaman Zaman Zaman 6 dk ÖRE SORU Özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtılan, ve kaplarındaki aynı cins sıvıların ilk sıcaklıkları ve kütleleri aşağıdaki gibi verilmiştir. 150 g 20 o C 20 o C 20 o C 50 g Buna göre, aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur? A) ve kaplarındaki sıcaklık artışları eşit olur. B) En az sıcaklık artışı kabında olur. C) ve kaplarındaki sıcaklık artışları eşit olur. D)aplardaki sıcaklık artışlarının eşit olması için kapların ısıtılma süreleri arasında >> ilişkisi vardır.

3 ISI AIŞ-VERİŞİ VE SICAI DEĞİŞİİ Öz Isı Şimdiye kadar ısı ve sıcaklık kavramlarını aynı cins maddeler üzerinde inceledik. Isıtılan aynı cins maddelerdeki sıcaklık değişiminin ısıtılma süresine, madde miktarına, ısıtıcı gücüne veya ısıtıcı sayısına bağlı olduğunu öğrendik. Farklı cins maddelerdeki sıcaklık değişimini incelemek için öz ısı kavramını öğrenmeliyiz. addeyi oluşturan taneciklerin hareket enerjilerinin toplamına ısı denir. Isı bir enerji türüdür ve J (joule) ya da Cal (kalori) birimleri ile ifade edilir. 1 cal = 4,18 J Öz ısı ise 1 g maddenin sıcaklığını 1 o C artırmak için o maddeye verilmesi gereken enerji miktarı olarak tanımlanır. Öz ısının birimi J/g o C veya cal/g o C dir. Örneğin 10 o C deki 1 gram suyun sıcaklığını 1 o C artırmak için, suya 4,18 J enerji verilir. 4,18 J/g o C suyun öz ısısıdır. 10 o C 11 o C 4,18 J 1g 1g Aşağıdaki tabloda farklı maddelerin öz ısı değerleri verilmiştir. adde Öz ısı(j/g o C) 4,18 Alkol 2,54 1,96 Civa 0,12 adde Öz ısı(j/g o C) Alüminyum 0,91 Demir 0,46 Bakır 0,37 urşun 0,13 Yukarıda verilen tabloda da görüldüğü gibi bütün saf maddelerin öz ısıları birbirinden farklıdır. Bu sebeple öz ısı saf maddeler için ayırt edici özelliktir. Alkol Eşit kütlede ve başlangıç sıcaklıkları aynı olan su, zeytinyağı ve alkole eşit miktarda ısı verdiğimizde farklı sıcaklıklara ulaşmasının sebebi bu sıvıların öz ısılarının farklı olmasıdır. 3

4 ÖZ ISI 4 ları ve kütleleri eşit olan, ve cisimleri özdeş ısıtıcılarla 2 dk ısıtılıyor. 25 o C 25 o C 25 o C 70 g 70 g 70 g Emir ve ustafa özdeş ısıtıcılar kullanarak aşağıda verilen düzenekleri hazırlıyor. ustafa aşağıda verilen kaplardaki sıvıları eşit süre ısıtıyor. 150 g ÖRE SORU adde Son sıcaklık 30 o C 80 o C 50 o C İlk sıcaklıkları aynı olan maddelerin son sıcaklıklarının farklı olmasının sebebini kısaca açıklayınız. Sıvıların son sıcaklıkları aşağıdaki gibi oluyor. 50 o C 80 o C 150 g Emir de ustafa gibi aşağıda verilen kaplardaki sıvıları eşit süre ısıtıyor o C sıcaklıktaki 1 gram nikel ve çinkoya bir miktar ısı verilerek, maddelerde sıcaklık artışı sağlanmıştır. 25 o C 26 o C 1 g ikel 1 g ikel 0,45 J Sıvıların son sıcaklıkları aşağıdaki gibi oluyor. 30 o C 42 o C 25 o C 26 o C 1 g Çinko 1 g Çinko 0,39 J 1 gram nikel ve çinkonun sıcaklığını 1 o C artırmak için verilmesi gereken ısı değerlerinin farklı olmasının sebebini kısaca açıklayınız. Buna göre hangi öğrenci kurduğu düzenekle maddelerdeki sıcaklık değişiminin sıvının özısısına bağlı olduğunu göstermeyi amaçlamaktadır?... 4

5 ÖZ ISI Öz Isı Eşit kütledeki farklı maddelere eşit ısı verildiğinde öz ısısı büyük olan madde diğerine göre geç ısınır. Aşağıda verilen düzeneklerde deki,100 er gram su ve zeytinyağı özdeş ısıtıcılarla 5 dk ısıtılıyor. Süre sonunda suyun sıcaklığı 30 o C, zeytinyağı ise 42 o C oluyor. yun sıcaklığının zeytinyağının sıcaklığına göre daha az artmasının sebebi suyun öz ısısının (4,18 J/g o C) zeytinyağın öz ısısından (1,96 J/g o C) büyük olmasıdır. 42 o C o o C C 5 dakika sonra Eşit kütledeki farklı maddeler, soğumaya bırakıldığında öz ısısı büyük olan madde daha geç soğur. Aşağıda verilen düzeneklerde 50 o C deki,100 er gram su ve zeytinyağı sıcaklığı olan ortamda soğumaya bırakılıyor. 5 dakika sonra suyun sıcaklığı 40 o C, zeytinyağı ise 30 o C oluyor. yun sıcaklığının zeytinyağının sıcaklığına göre daha az azalmasının sebebi suyun öz ısısının (4,18 J/g o C) zeytinyağın öz ısısından (1,96 J/g o C) büyük olmasıdır. 20 I o C de hava ortamı 25 o C 50 o C 50 o C 40 o C 5 dakika sonra 30 o C Eşit kütlede ve aynı sıcaklıktaki farklı maddelerden öz ısısı büyük olan madde çevreye daha çok ısı aktarır. Aşağıda verilen düzeneklerde 50 o C deki,100 er gram su ve zeytinyağı, sıcaklığı olan ortamda ısı alışverişi tamamlanana kadar soğumaya bırakılıyor. Süre sonunda su bulunan ortam sıcaklığı 30 o C olurken, zeytinyağının bulunduğu ortam 25 o C oluyor. yun bulunduğu ortamın zeytinyağının bulunduğu ortamdan sıcak olmasının sebebi suyun öz ısısının, zeytinyağının öz ısısından büyük olmasıdır. Böylece su, ortama daha çok ısı aktarır. 30 o C 25 o C 50 o C 50 o C Isı alışverişi 30 o C 25 o C tamamlandıktan sonra 5

6 ÖZ ISI 6 9 Aşağıda verilen düzeneklerde başlangıç sıcaklıkları eşit olan, 50 şer gram ve sıvıları özdeş ısıtıcılarla 2 dk ısıtılıyor. 2 dk sonra son sıcaklıkları t > t olduğuna göre sıvıların öz ısılarının büyüklüklerini karşılaştırınız. P, R ve S sıvılarının öz ısıları aşağıdaki tabloda verilmiştir. adde Öz ısı(j/g o C) P 3,22 50g 50g...>... R 1,54 S 2,86 Buna göre, özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtılan P, R ve S sıvılarının son sıcaklıkları T P, T R ve T S büyüklüklerini karşılaştırınız. 7 Aşağıda verilen düzeneklerde başlangıç sıcaklıkları sırasıyla ve 30 o C olan 100 er gram X ve Y sıvıları özdeş ısıtıcılarla 5 dk ısıtılıyor. 5 dk sonra sıvıların son sıcaklıkları eşit olduğuna göre, sıvıların öz ısılarının büyüklüklerini karşılaştırınız. 30 o C 30 o C 30 o C P R S 100g 30 o C 100g...>...>... X Y...> Eşit kütledeki, özdeş ısıtıcılarla ısıtılan A, B ve C maddelerine ait sıcaklık değişimleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. Buna göre, bu maddelerin öz ısılarının büyüklüklerini karşılaştırınız. Eşit kütledeki ve sıvılarına ait ısı-sıcaklık grafiği verilmiştir. Buna göre, bu maddelerin öz ısılarının büyüklüklerini karşılaştırınız. adde 1. dk 2. dk 3. dk 4. dk 5. dk A 10 o C 30 o C 40 o C 50 o C B 10 o C 15 o C 25 o C 30 o C 0 o C 0 o C 20J Isı 30J Isı C 10 o C 12 o C 14 o C 16 o C 18 o C...>...>......>... 6

7 ÖZ ISI Eşit kütledeki, özdeş ısıtıcılarla ısıtılan, ve sıvılarına ait sıcaklık-zaman grafiği verilmiştir. Buna göre, bu maddelerin öz ısılarının büyüklüklerini karşılaştırınız. Aşağıda X, Y ve Z sıvılarının öz ısıları sütun grafiğinde verilmiştir. Öz ısı 30 o C 30 o C 30 o C X Y Z adde t Zaman 3t Zaman 2t Zaman...>...>... Aşağıdaki düzeneklerde başlangıç sıcaklıkları eşit, 100 er gram X, Y ve Z sıvıları özdeş ısıtıcılarla sırasıyla t X, t Y ve t Z dk ısıtılıyor. Sıvıların son sıcaklıkları eşit olduğuna göre sıvıların ısınma süreleri olan t X, t Y ve t Z büyüklüklerini karşılaştırınız. t X t Y t Z X Y Z 12 Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan eşit kütledeki ve sıvılarına ait sıcaklık zaman grafiği verilmiştir. Buna göre, bu sıvıların öz ısılarının büyüklüklerini karşılaştırınız....>...> g 50g Aşağıda verilen 0 o C sıcaklıktaki,, ve maddeleri 50 o C sıcaklıktaki su içerisinde kısa bir süre bekletilip çıkarılıyor. Son sıcaklıkları 10 o C 5 o C 15 o C t Zaman t Zaman,, ve maddelerinin son sıcaklıkları yukarıdaki gibi olduğuna göre, bu maddelerin öz ısılarını büyükten küçüğe sıralayınız....>......>...>...>... 7

8 ÖZ ISI ÇIIŞ SORU 15 Aşağıda bazı maddelerin öz ısıları verilmiştir. İSA 2016 TEOG SIAVI Başlangıç sıcaklıkları ve miktarları aynı olan saf,, sıvıları özdeş kaplara konularak özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtılıyor. Aynı ortamdaki bu adde Öz ısı(j/g o C) 4,18 Alkol 2,54 Bilgi 1,96 Cıva 0,12 Eşit kütledeki farklı maddelere eşit ısı verildiğinde öz ısısı büyük olan madde geç ısınır, geç soğur. Yukarıdaki bilgilere göre aşağıdaki ifadelerden doğru olanın karşısına (D), yanlış olanın karşısına (Y) yazınız. 1- Başlangıç sıcaklıkları ve kütleleri aynı olan sıvılar özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtılırsa sıcaklığı en yüksek olan cıva olur. 2- artışlarının eşit olması için, aynı kütledeki alkole zeytinyağından daha çok ısı verilmesi gerekir. ÇÖZÜ: değişimleri >> olduğunda öz ısıları >> dir. Öz ısıları farklı olan maddeler farklı olup kaynama noktaları da farklıdır. CEVAP C ÖRE SORU Sıvılar Buna göre aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur? A) Sıvıların kaynama noktaları aynıdır. B),, aynı maddelerdir. C) nin öz ısısı den azdır. D) Öz ısısı en az olan dir. ve sıvıları özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtılıyor. Isıtılma sürecinde sıvılar hal değiştirmiyor. 3- Başlangıç sıcaklıkları ve kütleleri aynı olan sıvılar özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtılırsa sıcaklığı en düşük olan cıva olur. 4- Eşit sıcaklık ve kütledeki sıvılar soğuk ortamda soğumaya bırakıldığında, kısa bir süre sonra sıcaklığı en yüksek olan sıvı sudur o C sıcaklıktaki 100 kg alkol ve cıva, 10 o C sıcaklığındaki özdeş odalara konulup ısı alışverişi tamamlana kadar beklendiğinde cıva olan kabın bulunduğu oda daha sıcak olur. 6- Başlangıç sıcaklıkları ve kütleleri aynı olan su ve cıvanın sıcaklıklarını, özdeş ısıtıcılarla 10 o C artırmak için geçen süre cıvada daha fazladır. Sıvıların son sıcaklıkları eşit olduğuna göre; I. sıvısının öz ısısı sıvısının öz ısısından büyüktür. II. ve sıvılarına verilen ısı miktarları eşittir. III. sıvısının sıcaklık artışı sıvısının sıcaklık artışından fazla olur. ifadelerinden hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III 8

9 TEST azanım Ölçme Testi 5 ÖZ ISI 1. Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan, aynı sıvıya ait farklı kütlelerdeki üç örneğin son sıcaklıkları eşit oluyor. 4. Aşağıda verilen 10 o C sıcaklıktaki eşit kütleli,, ve maddeleri 70 o C sıcaklıktaki su içerisine bırakılarak ısı alışverişi tamamlanınca alnıp buz kalıbı üzerine bırakılıyor. Buna göre, sıvıların ilk sıcaklıkları T I, T II ve T III büyüklükleri aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak sıralanmıştır? 2. A) T I > T II > T III B) T II > T I > T III C) T III > T II > T I D) T II > T III > T I 15 o C 16 o C 2,54 J 1g Alkol 1g Alkol Yukarıda verilen 1 g alkolün, sıcaklığını 1 derece artırmak için verilen 2,54 J değerli alkolü diğer maddelerden ayırt eden hangi özelliktir? A) Öz ısı B) Isı C) Enerji D) Erime ısısı 0 o C deki buz kalıbı üzerine bırakılan,, ve maddelerinin son konumları şekildeki gibi olduğuna göre, aşağıdakilerden hangisi doğrudur? A) Öz ısısı en büyük olan maddesidir. B) içerisinde en az nin sıcaklığı artmıştır. C) nin öz ısısı den büyüktür. D) Öz ısısı en küçük olan maddesidir. 3. adde Öz ısı(j/g. o C) 4,18 1,96 Cıva 0,12 buharı 2,0 Yukarıdaki tabloya göre aşağıda verilenlerden hangisi yanlıştır? A) Tüm maddelerin öz ısıları birbirinden farklıdır. B) Cıva diğer verilen maddelere göre, daha kolay ısınır. C), tablodaki en geç ısınan ve soğuyan maddedir. D) Bir maddenin farklı fiziksel hâllerinin öz ısısı aynıdır. 5. X, Y ve Z maddelerine ilişkin ısı-sıcaklık grafiği verilmiştir. I II III V X Y Z Eşit kütledeki X, Y ve Z maddelerinin öz ısılarının büyüklük sıralaması aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? A) X > Y > Z B) Y > X > Z C) Z > X > Y D) Z > Y > X Isı 9

10 ÖZ ISI 6. Bilgi Öz ısısı büyük olan madde geç ısınır, geç soğur. 8. Eşit kütledeki, özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtılan X, Y ve Z maddelerinin ilk ve son sıcaklıkları aşağıdaki tabloda verilmiştir. Yukarıdaki bilgiyi doğrulamak için aşağıda verilen örneklerden hangisi uygun değildir? A) Fırından çıktıktan kısa bir süre sonra yenilen patatesli böreğin peynirli börekten daha sıcak olması B) Elektrikli radyatörlerde su yerine yağ kullanılması C) ütlesi fazla olan suyun az olan suya göre sıcaklığının daha geç artması D) Sıcak su torbalarında alkol yerine su kullanılması adde İlk sıcaklık Son sıcaklık A 10 o C a B 10 o C b C 10 o C c A maddesinin öz ısısının en büyük, B maddesinin öz ısısının ise en küçük olduğu bilindiğine göre; a, b ve c aşağıdakilerden hangisi olabilir? a b c A) 15 o C 30 o C B) 25 o C 40 o C C) 12 o C 15 o C D) 30 o C 40 o C 9. Deniz suyu ve kumsalda yer alan kumun sıcaklığı gece ve gündüz ölçülerek aşağıdaki tabloya kaydediliyor. 7. Eşit kütledeki, ve sıvıları özdeş ısıtıcılarla ısıtılıyor. 10 o C 10 o C 10 o C Gece Gündüz Deniz suyu sıcaklığı 25 o C 30 o C um sıcaklığı 15 o C 45 o C Deniz suyu ve kumun sıcaklık değişimlerinin farklı şekillerde gerçekleşmesinin sebebi aşağıdakilerden hangisidir? 10 dakika sonra sıvısının sıcaklığı en büyük, sıvısının sıcaklığı ise en küçük oluyor. Buna göre, bu maddelerin öz ısılarının büyüklükleri ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) > B) > C) > > D) > A) Güneş ışınlarının deniz ve kuma farklı açılarla gelmesi B) umun öz ısısının deniz suyunun öz ısısından büyük olması C) umsalın, denize göre daha çok rüzgârlı olması D) Deniz suyunun öz ısısının kumun öz ısısından büyük olması 10