HAL DEĞİŞİMLERİ. Kimya Ders Notu

Transkript

1 HAL DEĞİŞİMLERİ Kimya Ders Notu

2 HAL DEĞİŞİMLERİ Farklı maddelerin aynı koşullarda farklı fiziksel hallerde bulunmasının nedeni, madde tanecikleri arasındaki çekim kuvvetlerinin maddeden maddeye değişmesidir. Tanecikleri arasındaki çekim kuvvetleri fazla olan maddeler oda koşullarında katı haldedir. Madde tanecikleri arasındaki çekim kuvvetleri zayıfladıkça madde sıvı ya da gaz hale geçer. İstenildiğinde ortam koşulları değiştirilerek madde bulunduğu fiziksel halden diğerine dönüştürülebilir.

3 Sıcaklık ve basınç koşullarına bağlı olarak maddenin fiziksel halini değiştirmesine hal değişimi denir.

4 * Hal değişimi fiziksel bir olay olduğundan, maddenin sadece fiziksel özelliklerini değiştirir. Hal değişimi sırasında maddenin tanecikleri arasındaki uzaklık, tanecikleri arasındaki çekim kuvveti, enerji kapsamı, düzensizlik, hacim, özkütle, özısı gibi nicelikleri değişir. * Hal değişimi sırasında maddenin moleküler yapı, kimyasal formül, kütle gibi nicelikleri değişmez. * Saf maddelerin hal değişimleri sırasında sıcaklıkları sabit kalır.

5 * Karışımların hal değişimleri sırasında sıcaklıkları sabit kalmaz, ayrıca belirli bir erime ve kaynama noktaları yoktur. UYARI: Katı - sıvı çözeltilerinin kaynamaya başlama sıcaklığı saf çözücüsününkinden yüksek, donmaya başlama sıcaklığı ise saf çözücüsününkinden düşüktür.

6 * Sıvı - sıvı çözeltileri ayrımsal damıtma ile bileşenlerine ayrılırken, her bir sıvı için kaynama sıcaklığına ulaşıldığında sıcaklık sabit kalır. Her sıvı kendi kaynama sıcaklığında kaynar.

7 ÖRNEK 1: Aşağıdaki hal değişim tepkimelerinden hangisi yanlış isimlendirilmiştir?

8 ÇÖZÜM 1: Bir sıvının katı hale geçmesine donma, bir gazın sıvı hale geçmesine yoğunlaşma, bir katının sıvı hale geçmesine erime ve bir katının gaz hale geçmesine süblimleşme denir. Buharlaşma bir sıvının gaz hale geçmesidir. Verilen örnekte gaz katı hale geçmiştir. YANIT E

9 ÖRNEK 2: Yanda saf bir maddenin hal değişimleri belirtilmiştir. Buna göre, aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) 2 ısı alan, 5 ısı verendir. B) 1 erimeyi, 4 yoğunlaşmayı gösterir. C) 6 süblimleşmeyi gösterir. D) 2 buharlaşmayı gösterir. E) 6 ısı alan, 3 ısı verendir.

10 ÇÖZÜM 2: Verilen grafikte; 1. Erime 2. Buharlaşma 3. Kırağılaşma 4. Donma 5. Yoğunlaşma 6. Süblimleşmedir. Erime (1), buharlaşma (2)ve süblimleşme (6) ısı alan, donma (4), yoğun aşma (5) ve kırağılaşma (3) ısı veren olaylardır. 4 numara yoğunlaşmayı değil donmayı gösterir. YANIT B

11 Sabit dış basınçta, saf maddelerin hal değişim sıcaklıkları belirli sabit değerlerdir ve madde miktarına bağlı olarak değişmezler. Grafikte; yönündeki hal değişimleri endotermik (ısı alan) olaylardır. yönündeki hal değişimleri ekzotermik (ısı veren) olaylardır.

12 * Grafiğin l., lll. ve V. bölgelerinde madde aldığı ısıyı, sıcaklığını artırmak için kullanır. Bu bölgelerde maddenin kinetik enerjisi artar. Madde bu bölgelerde tek fazlı olduğundan homojen görünümlüdür. * Grafiğin ll. ve lv. bölgelerinde madde aldığı ısıyı, hal değişimi için kullanır. Bu bölgelerde maddenin potansiyel enerjisi artar. Madde bu bölgelerde çift fazlı olduğundan heterojen görünümlüdür * Saf bir maddenin erime ve donma sıcaklığı birbirine eşiltir. Aynı zamanda kaynama ve yoğunlaşma sıcaklığı da birbirine eşittir. * Saf bir maddenin erime ve donma sıcaklığı birbirine eşiltir. Aynı zamanda kaynama ve yoğunlaşma sıcaklığı da birbirine eşittir. * Bir maddenin buharlaşma ısısı aynı basınçtaki erime ısısından büyüktür. L b > L e * Bir maddenin erime ısısı (L e ) ile donma ısısı (L d ) birbirine sayıca eşittir. Ayrıca buharlaşma ısısı (L b ) ile yoğunlaşma ısısı (L y ) da birbirine sayıca eşittir.

13 * Erimenin olduğu ortam soğur, donmanın olduğu ortam ısınır. Örneğin: Karlar erirken ortam daha da soğur. * Buharlaşmanın olduğu ortam soğur, yoğuşmanın olduğu ortam ısınır. Örneğin: Sıcak havalarda yerlerin sulanmasindan bir süre sonra ortam serinler. * Erimenin olduğu ortam soğur, donmanın olduğu ortam ısınır. Örneğin: Karlar erirken ortam daha da soğur. * Buharlaşmanın olduğu ortam soğur, yoğuşmanın olduğu ortam ısınır. Örneğin: Sıcak havalarda yerlerin sulanmasindan bir süre sonra ortam serinler.

14 ÖRNEK 3: Saf bir X maddesinin sıcaklık - ısı grafiği yukarıdaki gibidir. Buna göre, aşağıdaki yargılardan hangisi yaniışlır? A) X maddesi 2 kez hal değiştirmiştir. B) l. bölgede X maddesi katı haldedir. C) X maddesinin yoğunlaşma sıcaklığı t 3 0 C'dir. D) t 1 0 C de, X maddesi erimektedir. E) lv. bölgede X maddesi heterojen görünümlüdür.

15 ÇÖZÜM 3: Saf X maddesinin sıcaklık-ısı grafiğinde 2 tane sabit sıcaklık noktası olduğuna göre X maddesi 2 kere hal değiştirmiştir. t 1 0 C X maddesinin erime ve donma sıcaklığı, t 2 0 C kaynama ve yoğunlaşma sıcaklığıdır. 1. bölgede X erime sıcaklığının altında olduğundan katı haldedir. X maddesi t 2 0 C de kaynamaya başlar. O halde lv. bölgede bir kısmı sıvı bir kısmı gaz haldedir. Heterojendir. YANIT C

16 ÖRNEK 4: Yukarıda normal erime ve kaynama noktaları verilen X, Y ve Z maddeleri için aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) Oda koşullarında üç madde de farklı fiziksel haldedir. B) Z'nin erime sıcaklığında X sıvı, Y gaz haldedir. C) O 0 C'de genleşme katsayısı Y için ayırt edici değildir. D) C de X heterojen görünümlü olabilir, Y ve Z ise homojen görünümlüdür. E) Normal basınçta moleküller arası çekim kuvveti en büyük olan Y'dir.

17 ÇÖZÜM 4: Oda koşullarında sıcaklık 25 o C dir. Bu sıcaklık X'in erime ve kaynama sıcaklıkları arasında olduğundan X sıvı halde, Y'nin kaynama sıcaklığından yüksek olduğundan Y gaz halde, Z'nin erime sıcaklığından düşük olduğundan Z katı haldedir. Z nin erime sıcaklığı 40 o C dir. Bu sıcaklık X in erime ve kaynama sıcaklıkları arasında olduğundan X sıvı, Y'nin kaynama sıcaklığından yüksek olduğundan Y gaz haldedir. 0 o C Y'nin kaynama sıcaklığından yüksek olduğundan Y maddesi 0 o C de gaz haldedir. Genleşme katsayısı gaz haldeki maddeler için ayırt edici olmadığından O o C de Y için ayırt edici değildir. 120 o C X'in kaynama sıcaklığına eşit olduğundan X bu sıcaklıkta kaynamaktadır. Bu nedenle 120 o C de hem gaz hem de sıvı halde bulunabilir. O halde heterojen görünümlü olabilir. 120 o C Y'nin kaynama sıcaklığından yüksek olduğundan Y gaz, Z'nin erime ve kaynama sıcaklıkları arasında olduğudan Z sıvıdır. Tek bir fiziksel halde olduklarından Y ve Z homojen görünümlüdür. Normal basınçta kaynama noktası en yüksek olan Z olduğundan Z'nin moleküller arası çekim kuvveti en büyüktür. YANIT E

18 FAZ DİYAGRAMI Bir maddenin bulunduğu basınç ve sıcaklık koşullarına göre fiziksel halini gösteren grafiklere laz diyagramı denir. Faz diyagramlarına bakarak herhangi bir maddenin verilen sıcaklık ve basınç koşullarında, hangi fiziksel halde olduğunu ya da verilen basınçtaki erime ve kaynama noktasını belirleyebiliriz. O noktası: Madde bu noktadaki sıcaklık ve basınçta katı, sıvı ve gaz halinde bulunabilir. Bu noktaya üçlü nokta denir.

19 * Suyun faz diyagramı diğer maddelerinkinden farklıdır. * Su, donarken hacmi artan bir maddedir ve katısı sıvısında yüzer. Bu nedenle su üstten donar. * Dış basınç arttığında suyun donma noktası düşer, kaynama noktası artar. Erime ve donma noktasına etki eden etkenler: 1. Maddenin cinsi 2. Dış basınç: Dış basınç arttıkça erime ve donma noktası yükselir. Sadece su için düşer. 3. Safsızlık: Yabancı tanecik oranı arttıkça erime ve donma noktası düşer.

20 SIVILARDA BUHARLAŞMA, BUHAR BASINCI ve KAYNAMA NOKTASI ARASINDAKİ İLİŞKİ Buharlaşma: Buharlaşma sıvı tanecikleri sürekli hareket halindedir ve birbirleri ile çarpışırlar. Bu çarpışmalar sonucu, sıvı yüzeyinde bulunan enerjisi yüksek sıvı taneciklerinin gaz hale geçmesine buharlaşma denir. Sıvılar kaynama noktalarından daha düşük sıcaklıklarda da buharlaşabilirler. Ancak bu buharlaşma sadece sıvı yüzeyinde gerçekleşir. * Buharlaşma maddenin sıvı olduğu her sıcaklıkta gerçekleşir. * Buharlaşma hızı, birim zamanda buharlaşan sıvı miktarıdır. Buharlaşma hızı, sıvının sıcaklığına, cinsine, saflığına, yüzey genişliğine ve dış basınca bağlı olarak değişir.

21 * Sıcaklık artırıldığında, buharlaşma hızı da artar. Örneğin: Yazın ıslak çamaşırların daha çabuk kuruması, yaz aylarındaki buharlaşmanın, kış aylarına göre daha hızlı olduğunu gösterir. * Uçucu olan sıvıların buharlaşma hızı, aynı koşullardaki uçuculuğu az olan sıvılarınkinden daha büyüktür. Örneğin: Aynı koşullarda bir bardakta aseton, diğerinde eşit miktarda su olsa birkaç saat sonra bardaktaki asetonun diğer bardaktaki suya göre daha çok azaldığını görürüz. Örneğin: Aynı koşullarda bir bardakta aseton, diğerinde eşit miktarda su olsa birkaç saat sonra bardaktaki asetonun diğer bardaktaki suya göre daha çok azaldığını görürüz. * Saf bir sıvıda, kendisinden daha uçucu bir madde çözünürse, uçuculuk ve buharlaşma hızı artar. Örneğin: Alkolün suda çözündüğü kolonya saf sudan daha uçucudur. * Saf bir sıvıda katı bir madde çözünürse, uçuculuk ve buharlaşma hızı azalır, Örneğin: Şekerli suyun uçucutuğu sudan azdır.

22 * Sıvının yüzey genişliği büyüdükçe buharlaşma hızı artar. Örneğin: Yere dökülen su, bardaktakinden daha hızlı buharlaşır. * Dış basınç artırılırsa, buharlaşma hızı azalır. Örneğin: Deniz kenarında buharlaşma daha yavaştır. * Havanın bağıl nemi buharlaşmayı etkiler. Kuru havada buharlaşma hızlanır. Örneğin: Nemli havalarda ıslak çamaşırlar zor kurur. * Rüzgar su buharının su yüzeyinden uzaklaşmasını sağladığı için buharlaşmayı hızlandırır. Örneğin: Rüzgar; havanın nemini uzaklaştırdığından rüzgarlı havalarda ıslak çamaşırlar daha hızlı kurur.

23 Buhar Basıncı Sıvı taneciklerinin buharlaşırken sıvı yüzeyine uyguladıkları basınca buhar basıncı denir. Buhar basıncı aynı sıcaklıktaki saf sıvılar için ayırt edici özellik olarak kullanılabilir. Ağzı açık bir kapta buharlaşan sıvının kütlesi zamanla azalır. Sabit hacimli kapalı bir kapta bulunan sabit sıcaklıktaki saf sıvı buharlaşırken buhar moleküllerinin sayısı arttıkça yoğuşma başlar. Bir süre sonra birim zamanda buharlaşan tanecik sayısı, birim zamanda yoğuşan tanecik sayısına eşit olduğunda sıvı - buhar dengesi kurulur. Sıvısı ile dengede bulunan buharın yaptığı basınca denge buhar basıncı denir.

24 Belirli bir sıcaklıktaki sıvının denge buhar basıncı, buharın başka gazlarla karışık olması halinde de aynıdır, değişmez. Buhar basıncı; sıvının cinsine, saflığına ve sıcaklığına bağlı olarak değişir. * Uçuculuğu fazla olan sıvıların buhar basıncı, aynı sıcaklıktaki uçuculuğu az olan sıvılarınkinden daha büyüktür. Örneğin: Aynı sıcaklıktaki aseton, alkolden daha uçucu olduğundan aynı sıcaklıkta asetonun buhar basıncı, alkolünkinden daha büyüktür. * Saf bir sıvıda, kendisinden daha uçucu bir madde çözünürse, uçucu uk ve buhar basıncı artar. Örneğin: Alkol suda çözündüğünde; karışımın buhar basıncı, suyunkinden daha yüksek olur. * Saf bir sıvıda, katı bir madde çözünürse, uçuculuk ve buhar basıncı azalır. Örneğin: Şeker suda çözündüğünde; karışımın buhar basıncı, saf suyunkinden daha düşük olur. * Sıvının sıcaklığı artırıldığında, buhar basıncı da artar. Örneğin: 4O o C deki alkolün buhar basıncı,20 o C deki alkolün buhar basıncından yüksektir.

25 * Aynı koşullarda bulunan sıvılardan kaynama noktası düşük olanın, buhar basıncı daha büyüktür. Örneğin: Aynı koşullarda bulunan alkol ile sudan alkolün kaynama noktası daha düşük, uçuculuğu ve buhar basıncı daha büyüktür. UYARI: Buhar basıncı; dış basınç, sıvı yüzeyi ve sıvı miktarına bağlı olarak değişmez. Sıvı saf kaldığı sürece sadece sıcaklıkla değişir.

26 ÖRNEK 5: Düzenli olarak ısıtılan x ve y sıvılarının sıcaklıklarının zamanla değişimini gösteren grafikler yukarıda verilmiştir. Buna göre, X ve Y sıvıları için aşağıdakilerden hangisi kesinlikle yanlıştır? A) X, şekerli su çözeltisi olabilir. B) X, basit damıtma ile bileşenlerine ayrılabilir. C) İkiside homojendir. D) X sabit basınç altında kaynarken, buhar basıncı değişmez. E) Y saf madde olabilir.

27 ÇÖZÜM 5: Karışımların hal değişimleri sırasında sıcaklıkları sabit kalmaz. Katı-sıvı çözeltilerinde ise kaynama başlasa bile çözelti doygun hale gelene kadar sıcaklık artmaya devam eder. O halde X bir katı-sıvı çözeltisidir. Şekerli su çözeltisi olabilir ve basit damıtma ile bileşenlerine ayrılabilir, Sıvı-sıvı çözeltileri ısıtıldıklarında her sıvı kendi kaynama sıcaklığında kaynar ve sıcaklık kaynama süresince sabit kalır o halde y sıvısı iki farklı sıvıdan o uşmuş bir karışımdır. Kesinlikle saf madde değildir. Çözeltiler homojendir. Sıvılar sabit basınç altında kaynarken kaynamaları süresince buhar basınçları dış basınca eşit olacağından buhar basınçları değişmez. YANIT E

28 Kaynama Noktası Saf sıvıların buhar basınçlarının, dış basınca eşit olduğu sıcaklıkta sıvılar kaynamaya başlar ve bu sıcaklığa sıvının kaynama noktası denir. Kaynama saf sıvılarda ancak belirli bir sıcaklıkta gerçekleşir. Kaynama sırasında buharlaşma sadece yüzeyde değil sıvının her yerinde olur. Sabit basınç altında kaynayan bir sıvının sıcaklığı tüm sıvı buharlaşana dek sabit kalır. Çünkü, bu arada verilen ısı, sıvı moleküllerinin gaz haline dönüşmesinde harcanır ve sıcaklık sabit kalır. lsı kaynağının şiddeti artırılırsa sadece buharlaşma hızlanır, sıcaklık değişmez. Sıvıların deniz seviyesinde (1 atm dış basınçta) ölçülen kaynama noktalarına normal kaynama noktası denir. Kaynama noktası ayırt edici bir özelliktir

29 Kaynama Noktasına Etki Eden Faktörler Kaynama noktası; sıvının cinsine, safsızlığına ve dış basınca bağlı olarak değişir. 1) Sıvının Cinsi: Aynı koşullarda, buhar basıncı yüksek olan uçucu sıvıların kaynama noktası düşük, buhar basıncı düşük olan sıvıların kaynama noktası ise yüksektir. Örneğin: Aynı ortamda (aynı dış basınçta) bulunan alkolün kaynama noktası, suyunkinden daha düşüktür. 2) Dış Basınç: Dış basınç arttıkça, sıvıların kaynama noktası yükselir. Dış basınç azaldıkça kaynama noklası düşer. Örneğin: Düdüklü tencere içindeki basınç, atmosfer basıncı ile buhar basıncının toplamına eşit olduğundan düdüklü tenceredeki su 1OO o C'nin üzerinde kaynar. Düdüklü tencerede sıcaklık 1O0 o C'nin üzerinde olduğundan yemekler daha çabuk pişer. * Deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça, dış basınç düşer, dolayısıyla sıvıların kaynama noktası da düşer. Örneğin: Deniz seviyesindeki saf suyun kaynama noktası, Uludağ'dakine göre daha yüksektir. * Aynı ortamda kaynayan sıvıların kaynama süresince buhar basınçları birbirine ve dış basınca eşittir.

30 3) Safsızlık: Saf bir sıvıda, kendisinden daha uçucu bir madde çözünürse buhar basıncı artar, kaynamaya başlama sıcaklığı düşer. Örneğin: Alkol suda çözündüğünde, karışımın kaynamaya başlama sıcaklığı saf suyunkinden daha düşük olur. Saf bir sıvıda, katı bir madde çözünürse; buhar basıncı düşer, kaynamaya başlama sıcaklığı yükselir. Örneğin: Tuz suda çözündüğünde, karışımın kaynamaya başlama sıcaklığı saf suyunkinden daha yüksek olur.

31 Kaynamaya Başlama Süresine Etki Eden Faktörler Kaynamaya başlama süresi; ısıtıcının gücüne, sıvı miktarına ve karıştırmaya bağlı olarak değişir. * Sıvı kütlesi sabiiken, ısıtıcının gücü artırıldıkça kaynama süresi kısalır. * lsıtıcı gücü sabitken, sıvı miktarı artırıldıkça kaynama süresi artar. * Sıvı karıştırıldıkça kaynama süresi kısalır. * Ayrıca kaynama noktasını etkileyen faktörler de kaynama süresini etkiler. UYARI: Aynı ortamda bulunan X, Y ve Z sıvılarının kaynamanoktaları arasındaki ilişki; X>Y>Z ise; Taneciklerarası çekim kuvvetleri; X > Y> Z dir. Buhar basınçlan; Z> Y > X dir. Uçuculukları; Z >Y> X dir.

32 ÖRNEK 6: Yandaki grafikte X, Y ve Z arı sıvılarının Deniz seviyesinde ısıtılmaları sırasındaki Buhar basıncı sıcaklık değişimi verilmiştir. Buna göre; l. Aynı sıcaklıkta tanecikler arası çekim kuvveti en büyük olan Y dir. ll. 1 atm dış basınçta kaynama noktaları arasındaki ilişki Y > X > Z dir. lll. Aynı sıcaklıkta uçuculuğu en fazla olan Z dir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız l B)Yalnız ll C) Yalnız lll D) lve lll E) l, llve lll

33 ÇÖZÜM 6: Aynı sıcaklıkta buhar basıncı küçük olan sıvıların tanecikler arası çekim kuvveti büyüktür. Grafiğe göre, aynı sıcaklıkta buhar basıncı en küçük olan Y'nin tanecikler arası çekim kuvvetinden büyüktür.. Sıvıların buhar basınçlarının dış basınca eşit olduğu sıcaklık sıvıların kaynama noktasıdır. Deniz seviyesinde dış basınç 1 atmosfere eşit olduğundan, 1 atm basınçta sıvıların kaynama noktaları arasındaki ilişki Y > X > Z dir.. Aynı sıcaklıkta buhar basıncı büyük olan sıvıların uçuculuğu da büyüktür. Grafiğe göre, aynı sıcaklıkta buhar basıncı en fazla olan Z'nin uçuculuğu da en fazladır. YANIT E

34 ISI HESAPLAMALARI Bir maddenin sıcaklığını değiştirmesi veya hal değiştirmesi sırasında aldığı ya da verdiği ısıyı hesaplamak için; iki formül kullanılır. 1- Maddenin sıcaklığı değişiyorsa Q = m. c. Δt formülü kullanılır. Q = Alınan veya verilen enerji (kal veya J) m = Maddenin kütlesi(g) c = Maddenin özısısı (kal/g o C veya J/g o C) Δt = Sıcaklık farkı ( o C)

35 Özısı (c) : Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 o C artırmak için verilmesi gereken ısı miktarıdır. Özısı maddeler için ayırt edici özelliktir. Aynı maddenin katı, sıvı ve gaz hallerinin özısıları farklıdır. (c k, c s, c g ) Isı Sığası (m. c) Bir cismin sıcaklığını 1 o C yükseltmek için gereken ısıdır ve değeri m.c ye eşittir. Birimi kal / o C veya J / o C dir

36 ÖRNEK 7: 10 o C deki 50 gram suya 350 kalori ısı verilirse son sıcaklığı kaç o C olur? (c su = 1 kal / C)

37 ÇÖZÜM 7: 10 o C 'deki suya ısı verildiğinde su 100 o C ye gelinceye kadar hal değiştirmez sadece sıcaklığını artırır. Eğer aldığı ısı fazla ise, 100 o C ye geldikten sonra hal değiştirmeye başlar. Sıcaklık değişimi olduğuna göre; Q = m.c.δt formülünden yararlanılır. Q = m.c su. Δt 350 = Δt Δt = 7 o C olur. O halde son sıcaklık, = 17 o C olur.

38 2- Maddenin hâl değiştiriyorsa Q = m. L formülü kullanılır. L = Hal değişim ısısı (kal/g veya J/g)

39 ÖRNEK 8: Erime sıcaklığındaki 2 gram demirin aynı sıcaklıkta tamamen sıvı hale geçmesi için alması gereken enerji kaç joule dir? (L e = 117 J / g)

40 ÇÖZÜM 8: Erime sıcaklığında bulunan saf bir katının aynı sıcaklıkta tamamen sıvı hale geçmesi için alması gereken ısı Q = m.l formülü ile hesaplanır. Q = Alınan ısı (joule) m = Eriyen maddenin kütlesi (gram) L e = Katının erime ısısı (joule/gram) Buna göre demir parçasının erimesi için alması gereken ısı: Q = = 234 joule olarak hesaplanır.

41 ÖRNEK 9: -20'C deki 50 gram buzu 110'C de buhar haline getirebilmek için verilmesi gereken ısı kaç kaloridir? ( c buz = 0,5 kal/g o C, c su = 1 kal/g o C ), c buhar = 0,5 kal/g o C L e = 80 kal/g, L b = 540 kcal/g )

42 ÇÖZÜM 9: Önce -2O o C deki buzun 110 o C de buhar olması sırasındaki ısı - sıcaklık grafiği çizilir. Sıcaklığın değiştiği bölgelerde Q = m. c. Δt formülü, sıcaklığın sabit kaldığı hâl değişimi bölgelerinde Q = m. L formülü kullanılır.

43 ÇÖZÜM 9_devamı : l.) -20 o C buz + Q 1 kal 0 o C buz Q 1 = m.c k.δt = 50.0,5.[0 - (-20)] = 50.0,5.20 = 500 kal IV.) 100 o C su + Q 4 kal 100 o C buhar Q 4 = m.l b = = kal ll.) 0 o C buz + Q 2 kal O o C su Q 2 = m.l e = = 4000 kal lll.) 0 o C su + Q 3 kal 100 o C su Q 3 = m.c s.δt = 50.1.(100-0) = = 5000 kal V.) 100 o C buhar + Q 5 kal 110'C buhar Q 5 = m.c g.δt = 50.0,5,( ) = 50.0,5.10 = 250 kal Toplam ısı her bir bölgede harcanması gereken ısıların toplamıdır. Q T =Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 Q T = = kal = 36,75 kkal

44 lsı Alışverişi Sıcaklıkları farklı maddeler bir araya getirilip dış ortamdan yalıtılırsa (dış ortamla ısı alışverişi önlenirse) aralarında ısı alışverişi olur. Sıcak olan madde ısı vererek soğur soğuk olan madde ısı alarak ısınır. Bu ısı alışverişi, son sıcaklıkları eşit olana kadar sürer. Sıcaklık dengesi sağlandıktan sonra ısı alışverişi durur. Q alınan = Q verilen

45 ÖRNEK 10: 1 atm dış basınçta ısıca yalıtılmış bir kapta oda sıcaklığındaki 400 gram su ile kaynama sıcaklığındaki 200 gram su karıştırılıyor. lsıl denge sağlandığında suyun son sıcaklığı kaç o C olur? (c su = 1 kal / g o C)

46 ÇÖZÜM 10: Oda sıcaklığındaki su 25 o C 'dedir. 1 atm'de kaynama sıcaklığındaki su 1OO o C 'dedir. İkisi karıştırıldığında aralarında ısı alışverişi olur. Alınan ısı verilen ısıya eşittir. Son sıcaklık 25 o C ile 100 o C arasında olmalıdır. Q alınan = Q verilen m 1.c su.δt 1 = m 2.c su.δt (t son - 25) = (100 - t son ) 2t son 50 = t son 3t son = 150 t son = 50 o C olur.ca

47 ÖRNEK 11: 60 o C'deki m gram su ile O o C'deki m gram buz ısıca yalıtılmış bir kapta karıştırılmaktadır. lsı alışverişi tamamlandıktan sonra kaptaki son durum ile ilgili; l. Son sıcaklık O o C'dir. ll. Su - buz karışımıdır. lll. Buzun kütlece %75 i erir. yargılarından hangileri doğrudur? (c su, = 1 kal/g o C, L e =80 kal/g) A) Yalnız l B) Yalnız ll C) lve ll D) llve lll E) I, llve lll

48 ÇÖZÜM 11: 60 o C'deki m gram suya O o C'de m gram buz eklendiğinde buz erime noktasında olduğu için aldığı ısı ile erimeye başlar. Erimesini tamamlaması için; Q = m. Le Q = m.80 Q = 80 m kal'lik ısıya ihtiyacı vardır. Su ise O o C ye soğurken Q = m.c su.δt Q = m.1.(60) O = 60 m kal'lik ısı verebilir. Bu nedenle buzun ancak bir bölümünü eritir. Son durum O o C'de su - buz karışımıdır ve buzun 0 m'de 60 m erir 100'de x x = % 75'i erir YANIT E

49 ÖRNEK 12: lsıca yalıtılmış bir kapta bulunan 8O"C'deki 200 gram suya, -1O o C'deki 100 gram buz ekleniyor. Bir süre beklendiğinde buz eriyip sıcaklık yükseliyior. lsıl denge sağiandığında son sıcaklık kaç o C olur? (c buz = 0,5 kal/g o C, L e = 80 kal/9, c su = 1 kal/g o C) A) 2 B) 10 C) 25 D) 40 E) 50

50 ÇÖZÜM 12: Q alınan =Q verilen olduğundan, Q 1 + Q 2 + Q 3 = Q 4 m 1. C buz. Δt 1 + m 1. L e + m 1. C su. Δt 2 = m 2. C su. Δt ,5.(10) (t son ) = (80-t son ) t son =160-2 t son 3 t son =75 t son =25 o C olur. YANIT E

51 Siteye gitmek için