ISI ALIŞ VERİŞİ VE SICAKLIK DEĞİŞİMİ (8.SINIF)

ISI ALIŞ VERİŞİ VE SICAKLIK DEĞİŞİMİ 
Günümüzde ısının bir enerji şekli olduğu bilinmektedir. Maddeler hangi halde (katı, sıvı, gaz) olursa olsun tanecikleri (molekülleri) hareket halindedir. Taneciklerin sahip oldukları bu enerjiye iç enerji denir. Tanecik hareketi;
  • Maddeyi ısıtarak hızlandırır.
  • Soğutarak yavaşlatır.
SICAKLIK
    Maddenin taneciklerinin hepsi aynı hızla hareket etmez. Bir maddenin taneciklerinin ortalama hareket enerjisinin ölçüsüne sıcaklık denir. Sıcaklık;
  • Enerji değildir.
  • Sıcaklık termometre ile ölçülür, birimi °C’dir.
  • Genel olarak sıcak ya da soğuk olarak ifade edilir.
ISI
    Bir maddenin bütün taneciklerinin sahip olduğu toplam hareket (kinetik) enerjisine ısı denir. Başka bir tanım olarak sıcak olan maddeden soğuk olan maddeye aktarılan enerjiye ısı denir.
  • Isı bir enerjidir.
  • Isı kalorimetre kabı ile ölçülür, birimi kalori (cal) veya Joule (J)’dir.
  • Sıcak ya da soğuk her maddenin bir ısı enerjisi vardır.
  • Sıcaklıkları farklı iki maddenin etkileşimi sonucu sıcaklığı yüksek olandan, düşük olana doğru bir enerji akışı gerçekleşir. Buna ısı enerjisi denir.
  • Bir maddenin sahip olduğu ısı miktarı; cinsine, sıcaklığına ve kütlesine bağlıdır.
A) Isı - Özısı İlişkisi
  • Isı ve özısı doğru orantılıdır.
  • Kütleleri aynı, özısıları farklı maddeleri aynı sıcaklığa getirebilmek için verilmesi geren ısılarda farklı olacaktır.
  • Özısısı fazla olan maddeye daha fazla ısı verilmesi gerekmektedir.
  • Özısısı yüksek olan maddelerin çevreye verebilecekleri ısı miktarı da fazla olacaktır.
  • Özısısı büyük olan maddeler soğurken daha çok ısı vermektedir. Çünkü bu maddeler ısıtılırken daha fazla ısı almaktadır.
Örnek: Aynı miktar ve sıcaklıktaki su ve alkolün, sıcaklık değişimlerinin aynı olması için verilmesi gereken ısı miktarları ne olmalıdır? (csu:4,18 calkol:2,54 )


Cevap: Suyun özısısı alkolün özısısından fazla olduğu için her iki sıvıyı da aynı sıcaklığa getirebilmek için suya daha fazla ısı vermek gerekir.

B) Isı - Kütle İlişkisi
  • Kütle ve ısı doğru orantılıdır.
  • Aynı sıcaklıkta, aynı türden yapılmış maddelerin kütlesi arttıkça içerisindeki ısı miktarı da artar.
  • Aynı sıcaklıkta bir bardak su ile bir sürahi suyu aynı sıcaklığa çıkarabilmek için, bir sürahi suya daha fazla ısı verilmelidir.
Örnek: Küçük su şişesine doldurulmuş ve büyük su şişesine doldurulmuş aynı sıcaklıkta suların bize verebileceği ısı miktarını karşılaştırınız?

Cevap: Aynı sıcaklıkta olmalarına rağmen, kütlesi fazla olan suyun içerisindeki ısı daha fazladır. Bu nedenle büyük şişe içerisindeki su bize daha fazla ısı verir.

Örnek: Sıcaklıkları 70 °C olan, 50 g ve 100 g suya buz parçaları atılmaktadır. Hangi kapta daha fazla buz erir.

Cevap: Madde miktarı (kütlesi) fazla olan suyun içerisinde bulunan ısı miktarı da fazla olacaktır. Bu nedenle 100 g su daha fazla buz eritir.

C) Isı - Sıcaklık İlişkisi
  • Isı ve sıcaklık doğru orantılıdır.
  • Bir maddeye ne kadar fazla ısı verilirse sıcaklığı da o kadar artar.
  • Madde ne kadar ısı verirse sıcaklığı da o kadar azalır.

Örnek: Bir çaydanlık su ısıtılınca suyun sıcaklığı 10 °C artıyorsa bu suyun, iki kat daha şiddetli yanan ocakta sıcaklığı 20 °C artmaktadır.

    Isının özısı, kütle ve sıcaklık değişimi ile olan değişimlerini birleştirdiğimizde aşağıdaki bağıntıyı elde ederiz. Özısısı c olan m kütleli bir cismin sıcaklığını Δt kadar artırmak için verilmesi gereken ısıyı (Q) bağıntısı ile hesaplayabiliriz.  

  1. m ve Q doğru orantılı
  2. m ve Δt ters orantılı
  3. m ve c ters orantılı
  4. Q ve c doğru orantılı
  5. c ve Δt ters orantılı
  6. Q ve Δt doğru orantılıdır

Örnek: 500 g kütlesinde ve 12 °C sıcaklığındaki su ile 1000 g kütlesinde ve 28 °C sıcaklıktaki sular özdeş ısıtıcılarla eşit sürede ısıtılmaktadır. 500 g’lık suyun sıcaklığı 22 °C’a ulaştığına göre 1000 g’lık suyun sıcaklığı kaç °C’a ulaşır?

Cevap:  1.Sıvı için
m = 500 g,            Q = m.c.Δt
t1  = 12 °C           Q = 500.4,18.10
t2  = 12 °C           Q = 20900 J
Csu = 4.18 J/g.°C
  Q =?

            2. sıvı için 
  Q = 20900,        Q = m.c.Δt                  Δt = t2 - t1
  m = 1.000 g       20900 = 1000.4,18.    Δt 5 = t2 -28
  t1 = 28 °C          Δt = 5 °C                  t2 = 28 + 5 = 33 ° C
  t2  =?

D) Isı Alışverişi
  • Sıcaklıkları farklı iki madde arasında ısı alış-verişi gerçekleşir.
  • Sıcaklığı fazla olan madde ısı verirken, sıcaklığı az olan madde ısı alır.
  • Isı alış-verişi son sıcaklıkların eşitleninceye kadar devam eder.
  • Sıcaklıkları aynı olan iki madde arasında ısı alış-verişi gerçekleşmez.
1. Bir maddenin ısı alış-verişi

Q: Isı
m: Kütle
c: Özısı
Δt: (t2-t1): Sıcaklık farkı

Formül Q=m.c.Δt
Isı = kütle x özısı x sıcaklık farkı

Örnek: 300 g suyun ilk sıcaklığı 30°C’dir. 25080 Joule ısı verildiğinde suyun son sıcaklığı ne olur? ( Csu:4,18 J/g.°C )

Çözüm:       Q = m . c . Δt
             25080 = 300. 4.18. (T2 -20 °C)
             = 1254 25080. (t2 -30)
    25080/1254 (= t2 -30)
                   t2 = 20+30
             30 + 20 = t 2
                    t2 = 50 °C olur.

2. İki maddenin ısı alış-verişi

Dışarıya verilen ısılar ihmal edildiğinde, sıcaklıkları farklı olan iki maddenin aldıkları ve verdikleri ısılar birbirine eşittir.
Q alınan  = Q verilen
tdenge = denge sıcaklığı (son sıcaklık)

Maddenin cinsi ve miktarları eşitse sıcaklıkların ortalaması alınır.

Örnek: 40°C 100 g su ile, 90°C 100 g su karıştırıldığında karışımın son sıcaklığı ne olur?

Cevap1: Son sıcaklık = (40 + 90)/2 = 65°C olur. 

Cevap2:        S Alınan  = m. c. (T Denge  - 40),
                    S Verilen  = m. c. (90  - T Denge )
                     Q alınan  = Q verilen
  m. c. (t denge  - 40), M =. c. (90  - t denge )
                t Denge  - 40 = 90  - t Denge
                    2.t esaret  = 130
                       t uygun  = 65

Maddenin cinsi aynı, sıcaklıkları ve miktarları farklı ise denge sıcaklığının bulunması

m1 kütleli, t1 sıcaklıklı  ve m2 kütleli, t2 sıcaklıklı iki maddenin son sıcaklıklarını bulak için; (t2 > t1)
               Q alınan  = Q verilen
              m2.c.Δt = m1.c.Δt (c’ler aynı olduğu için sadeleştirilebilir.)
  m2.(t2 - tdenge) =  m1.(tdenge - t1) olur.

Örnek: 50 g kütleli 40°C su ile 100 g kütleli 70 °C suyun karışımının son sıcaklığı ne olur?

Cevap:       m2 . (t2 - tdenge) =  m1 . (tdenge - t1)
                   100 (70-tdenge) = 50. (T Denge  - 40),
                 7000 - 100.t Denge  = 50.t Denge  - 2000
                          7000 + 2000 = 150.t esaret
                                      9000 = 150.t esaret
                                    t uygun  = 9000/150
                                    tdenge = 60 °C olur. 

Maddenin cinsi, sıcaklıkları ve miktarları farklı ise denge sıcaklığının bulunması

m1 kütleli, t1 sıcaklıklı, c1 özısılı  ve m2 kütleli, t2 sıcaklıklı, c2 özısılı iki maddenin son sıcaklıklarını bulak için; (t2 > t1)
              Q alınan  = Q verilen
 m2. c2 . (t2 - tdenge) =  m1. c1 . (tdenge - t1) olur.

Örnek: 50g 10 °C su ile, 100g 50 °C alkolün karışımının son sıcaklığı ne olur? (csu:4,18 calkol:2,54 )

Cevap:  m2. c2 . (t2 - tdenge) =  m1. c1 . (tdenge - t1)
                   100 2,54. (50-tdenge) = 50. 4.18. (T Denge  - 10)
                12700 - 254.t Denge  = 209.t Denge  - 2090
                            12700 + 2090 = 463.t bağımlılık
                                      14790 = 463.t esaret
                                    t uygun  = 14790/463
                                    tdenge = 31,94 °C olur.




Yorumlar

Yorum Gönder