ISI ALIŞVERİŞİ VE SICAKLIK DEĞİŞİMİ

Isı Alış-verişi ve Sıcaklık Değişimi

Sıcaklık nedir

Maddenin içerisindeki taneciklerin ortalama hareket enerjisine sıcaklık denir.
Sıcaklık enerji değildir, enerjinin göstergesidir.
Sıcaklık termometre ile ölçülür.
Sıcaklık birimi °C'dir.

Isı nedir

Maddenin taneciklerinin toplam hareket 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.
Isı birimi kalori (cal) veya Joule (J)'dir.

A-Kütle ve sıcaklık arasındaki ilişki (m ve Δt)

Kütle ve sıcaklık ters orantılıdır.
Madde cinsi, aldıkları ısı aynı olmak şartıyla kütlesi az olanın sıcaklığı fazla artacaktır.

Örnek: Özdeş ısıtıcılara beher içerisinde 50 g ve 100 g miktarında su koyalım. Eşit sürede ısıtalım. 50 g suyun sıcaklığı daha fazla artacaktır.

Kütle-sıcaklık değişimi

B-Kütle ve ısı arasındaki ilişki (m ve Q)

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?

Kütle arttıkça ısıda artar

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.

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

C-Isı ve özısı arasındaki ilişki (Q ve c)

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.

Örnek: 50 g su ve alkole, 10 °C den 50 °C ye getirebilmek için verilmesi gereken ısı miktarları ne olmalıdır? (c_su:4,18 c_alkol:2,54 )

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

D-Isı ve sıcaklık arasındaki ilişki (Q ve Δt)

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.



Özet:
Q: Isı
m: Kütle
c: Özısı
Δt: Sıcaklık farkı

Q=m.c.Δt (Kısaca kör mecit) formülüne göre ısı hepsi ile doğru orantılı, çarpım durumunda olanlar ters orantılıdır.

1. m ve Q doğru orantılı


2. m ve Δt ters orantılı


3. Q ve c doğru orantılı


4. c ve Δt ters orantılı


5. Q ve Δt doğru orantılıdır

E- Isı alış-verişi ile ilgili problemler

Isı alış-verişi nedir

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

Isı alış verişinde kullanılacak formül
Q: Isı
m: Kütle
c: Özısı
Δt (t2-t1): Sıcaklık farkı (Büyük olan sıcaktan küçük olanı çıkarılacak)

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

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)




A-Maddenin cinsi ve miktarları eşitse sıcaklıkların ortalaması alınır.




B-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; (t1>t2)

Q_Verilen = Q_Alınan
m1.c.Δt = m2.c.Δt (c'ler aynı olduğu için sadeleştirilebilir.)
m1.(t1-tdenge)= m2.(tdenge-t2) olur.








C-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; (t1>t2)

Q_Verilen = Q_Alınan
m1.c1.(t1-tdenge)= m2.c2.(tdenge-t2) olur.