Isi ve sicaklik




Yüklə 76.09 Kb.
tarix03.04.2016
ölçüsü76.09 Kb.
  1. ISI ve SICAKLIK


ISI: Bir maddenin bütün moleküllerinin sahip olduğu çekim,potansiyel enejileri ile kinetik enerjilerinin toplamına ısı denir.Isı bir enerji türüdür.Başka enerjilere dönüşebileceği gibi başka enerjilerden de elde edilebilir.

SICAKLIK: Bir maddenin moleküllerinin ortalama kinetik enejilerinin bir ölüsüdür.Sıcaklık bir enerji değildir.

Not: Farklı iki maddenin sıcaklıklarının aynı olması ısılarının da aynı olacağı anlamına gelmez. Ayrıca birinin diğerine göre sıcaklığının fazla olması, ısısının da fazla olacağ anlamına gelmez.

Isı kalorimetre kabı, Sıcaklık termometre ile ölçülür. Termometreler sıvıların sıcaklık etkisinde genleşme özelliğinden yararlanılarak yapılır. Termometrenin daha iyi(hassas) olabilmesi için;



*Haznesi geniş olmalı.

*Genleşmenin olacağı kılcal boru ince olmalı.

*Sıvının hacimce genleşme katsayısı çok büyük, kabın hacimce genleşme katsayısı çok küçük olmalı.

*Borunun üst kısmına hava kaçmamış olmalı.

Termometreler 1 atmosfer basınç altında, suyun donma ve kaynama noktaları alınıp bu iki nokta arası eşit bölmelere ayrılır.



TERMOMETRE ÇEŞİTLERİ:

*Celcius Termometresi (ºC):Suyun donma noktası 0ºC, kaynama noktası 100ºC olarak kabul edilir.

*Fahrenheit Termometresi (ºF):Suyun donma noktası 32ºF, kaynama noktası 212ºF olarak kabul edilir.

*Kelvin Termometresi (ºK):Suyun donma noktası 273ºK, kaynama noktası 373ºK olarak kabul edilir.

*Reaumur Termometresi (ºR):Suyun donma noktasını 0ºR, kaynama noktası 80ºR olarak kabul edilir.



ISI MİKTARI ve ÖLÇÜLMESİ

Isı enerjisi alan cisimlerin sıcaklıkları veya halleri değişir.Bir maddenin taşıdığı ısı enerjisi maddenin kütlesine, cinsine, ve sıcaklığına bağlı olup bunlarla doğru orantılıdır.



Isınma Isısı (Özgül Isı): Her hangi bir cismin 1 gramının sıcaklığını 1ºC arttıran ısı miktarına o cismin ısınma ısısı denir.Isınma ısısı “c” harfi ile gösterilir.Birimi Cal/gr.ºC dir. Ayırtedici bir özelliktir.

Isı Sıhası: Bir cismin tüm kütlesinin sıcaklığını 1ºC değiştirmek için gerekli olan ısıya o cismin ısı sığası denir.Cismin kütlesi ile özısısının çarpımına eşittir.Ayırtedici bir özellik değildir.(m.c)



Isı Alışverişi: Birbiriyle temas halinde bulunan sıcaklıkları farklı iki madde arasında ısı alışverişi olur.Sıcak madde ısı vererek soğurken, soğuk madde de bu ısıyı alarak sıcaklığı artar. Bu olay sıcaklıklar eşitleninceye kadar devam eder. Böyle bir olayda;

Alınan ısı = Verilen ısı

Qalınan = Qverilen

Eğer hal değiştirme olayı yoksa;



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

HAL DEĞİŞTİRME

Maddeler katı, sıvı, gaz halinde bulunurlar.Maddelerin bulunduğu halden başka bir hale geçmesine hal değiştirme denir.



Erime: Katı haldeki maddelerin ısı alarak sıvı hale geçmesine erime denir.Bu olayın tersine de donma denir. Bir maddenin erimeye başladığı andaki sıcaklık derecesine o maddenin, o koşullardaki erime sıcaklığı noktası denir.

Erime Isısı: Erime sıcaklığındaki 1 gram katının 1 gram sıvı hale gelmesi için verilmesi gereken ısı miktarına erime ısısı denir. “LE” ile gösterilir.

LE = Calori / Gram Q = m.LE

Buharlaşma: Sıvı haldeki maddelerin ısı alarak buhar hale geçmesine buharlaşma denir.

Buharlaşma ısısı: 1 gram sıvıyı bulunduğu sıcaklıkta buhar haline dönüştüren ısı miktarına buharlaşma ısısı denir. “LB” ile gösterilir.

Q = m.LB

Kaynama: Belli bir basınç altında, belli bir sıcaktaki sıvının ısı enerjisi alarak sıvı halden gaz hale geçmesine kaynama denir.

Not: Kaynama anında sıvının buharlaşma hızı en üst noktaya ulaşır.

Not: Kaynama sıvının her yerinde gerçekleşir.Fakat buharlaşma sadece sıvının yüzeyinde gerçekleşir.

Kaynama Kanunları

1. Her sıvının belli bir basınç altında belli bir kaynama noktası vardır.

2. Kaynama süresince sıcaklık sabit kalır.

3. Kaynamakta olan bir sıvının içine başka bir madde atılırsa kaynama noktası değişir.

4. Kaynama sıcaklığındaki sıvı buhar basıncı sıvı yüzeyine etki eden basınca eşittir. Sıvı yüzeyindeki basınç artarsa kaynama noktası yükselir.

Süblimleşme: Katı haldeki bir maddenin sıvı hale geçmeden buhar haline geçmesine süblimleşme denir. Ör: Naftalin

Hal Değiştirme İle İlgili Özellikler

1. Hal değiştirme süresince sıcaklık sabit kalır.

2. Erime sırasında hacmi artan maddelerde donma noktası basıncın artmasıyla artar.Erime sırasında hacmi azalan maddelerin donma noktası basıncın artmasıyla azalır.Yani daha düşük sıcaklıklarda donar.

3. Isı çoğaldıkça buharlaşma kolaylaşır.

4. Hava akımı buharlaşmayı kolaylaştırır.

5. Sıvı yüzeyi genişledikçe buharlaşma kolaylaşır.

6. Erime, donma, kaynama, yoğunlaşma sıcaklıkları, özısı, hal değiştirme ısıları maddenin ayırtedici özelliklerindendir.



--Bir Maddenin Hal Değiştirme Grafiği--


  1. ISININ YAYILMASI


Isı kaynağından çevreye doğru yayılır.Bu yayılma 3 yolla gerçekleşir.

1.İletim Yoluyla Yayılma: Sıcak cisimlerin molekülleri hızlı hareket ederler.Bu cisimlere soğuk bir cisim temas ettirildiğinde sıcak cismin molekülleri, soğuk cismin yavaş olan moleküllerini titreşimleriyle hızlandırırlar.Bu hızlanma soğuk cismin diğer ucuna kadar sürer. Böylece soğuk olan cisim ısınmış olur.Genellikle elektriği iyi iletenler ısıyı da iyi iletirler.

Not: Isı iletkenliği metaller için ayırtedici bir özelliktir.

2.Konveksiyon Yoluyla Yayılma: Bu tür yayılma, ısınan gaz ve sıvı moleküllerinin diğer moleküllerle yer değiştirmesiyle olur.

3.Işıma Yolu İle Yayılma: Isının etrafa enerji dalgaları şeklinde yayılmasıdır (Işık gibi). Bunun için maddesel bir ortam gerekmez, yani ısı bu şekilde boşlukta da yayılabilir. Güneşin dünyayı ısıtması buna örnektir.Isı parlak ve açık renkli yüzeyler tarafından yansıtılırken, mat ve koyu renkli yüzeyler tarafından soğurulur.


  1. GENLEŞME


Isıtılan bir cismin uzunluğunun, kesitinin veya hacminin artmasına genleşme denir.Genleşme sıvı ve katılar için ayırtedici bir özelliktir.Fakat gazlar için ayırtedici değildir.

1.KATILARIN GENLEŞMESİ

Katılarda genleşme boyca, yüzeyce ve hacimce olmak üzere üç biçimde gerçekleşebilir.Katılar soğutulduklarında küçülür.



a)Boyca Uzama:

Uzama Katsayısı:Bir katının 1 metresinin sıcaklığının 1ºC arttırılmasıyla meydana gelen boyca uzamadır. “” biçiminde gösterilir.Birimi 1/ºC dir.Ayırtedici bir özelliktir.







NOT:İki cisim ısıtıldığında uzama katsayısı büyük olan küçük olandan daha fazla uzar.Fakat soğutulduklarında uzama katsayısı büyük olan cisim küçük olandan daha fazla kısalır.

b)Yüzeyce Uzama:

Yüzeyce uzama katsayısı:Bir katının 1m² sinin sıcaklığının 1ºC arttırılmasıyla meydana gelen yüzeyce uzamadır. “” biçiminde gösterilir.

c)Hacimce Uzama:

Hacimce uzama katsayısı:Bir katının 1m³ ünün sıcaklığının 1ºC arttırılmasıyla meydana gelen hacimce uzamadır. “” biçiminde gösterilir.

1.SIVILARIN GENLEŞMESİ

Isıtılan bir sıvı sadece hacimce genleşebilir.Genleşme sıvılar için de ayırtedicidir. Sıvının hacmi değişirken içinde bulunduğu kap da genleşir.Sıvının gerçek genleşme miktarı, sıvının görünen genleşme miktarı ile kabın genleşme miktarının toplanmasıyla bulunabilir.



NOT:Suyun özel bir durumu vardır.+4ºC de suyun hacmi minimumdur.Yani suyun sıcaklığı 0ºC den +4ºC ye arttırıldığında hacminde azalma gözlenirken +4ºC den sonra hacminde önce yavaş sonra hızlı bir artış gözlenir.



--Suyun hacminin ve özkütlesinin sıcaklıkla değişim grafikleri--



1.GAZLARIN GENLEŞMESİ

Gazların da genleşmesi sadece hacimce olur.Genleşme katsayısı bütün gazlarda aynıdır.Bütün gazların sıcaklıkları 1ºC arttırldığında hacimlerinin ü kadar genleşirler.Bu nedenle genleşme gazlar için ayırtedici bir özellik değildir.



KONU İLE İLGİLİ SORULAR

1. Bir termometre suyun donma noktasını -160º , suyun kaynama noktasını +140º gösteriyor. Bu termometre 50º sıcaklığı gösterdiği anda Celsius termometresi kaç ºC’yi gösterir?

2. Suyun kaynama noktasını 80º ,suyun donma noktasını -10º gösteren S termometresi bulunmaktadır. Celcius termometresi oda sıcaklığını 25ºC olarak gösteriyorsa S termometresi kaç ºS gösterir?

3.

Isıca yalıtılmış bir kaba ,birim zamanda S musluğundan akan su miktarı, L musluğundan akan su miktarının 2 katıdır. Musluklar aynı anda açılarak kap doldurulduğunda suyun son sıcaklığı ne olur?



4. 0ºC’de bir buz kalıbı içine açılan bir oyuğa 100ºC’de 167 gram su dökülüyor.Isı dengesi kurulduğunda oyukta kaç gram su olur?(Csu=4,18 J/g ºC, Lbuz=334 J/g)

5.


Termometre

Suyun D.N

Suyun K.N

S

-40

160

L

0

100
Şekilde S ve L termometrelerinin 1 atm basınç altında suyun kaynamaya ve donmaya başladığı anda gösterdiği değerler verilmiştir. S termometresi 0ºS’yi gösterdiği anda L termometresi kaçı gösterir?

6. Kütleleri 2m, 3m ve özısıları sırasıyla 3c ve c olan iki sıvının ilk sıcaklıkları 10ºC ve 20ºC’dir. Bu sıvılar karıştırıldıklarında, karışımın son sıcaklığı kaç ºC olur?

7. 40ºC’de 200 gram su ile 70°C’de 100 gram su karıştırılırsa, denge sıcaklığı kaç °C olur?

8. 10ºC ve 40ºC’deki sulardan eşit kütleler alınarak yapılan karışımın denge sıcaklığı kaç ºC olur?

9.

Isı-sıcaklık grafikleri şekildeki gibi olan S ve L sıvıları veriliyor.40ºC’deki S ile 80ºC’deki L’nin karışımı yapılırsa denge sıcaklığı kaç ºC olur?





10. Şekildeki S,L,N kaplarında m, 2m, 3m kütlesinde su bulunuyor.S ve N kaplarındaki suların sıcaklıkları sırasıyla 60ºC ve ºC’dir S’deki su l’ye dökülürse denge sıcaklığı 40ºC oluyor. L’deki su N’ye dökülseydi, denge sıcaklığı kaç ºC olurdu?



11.Şekildeki kaplar ısıca yalıtılmışlardır. Hangi kaplardaki maddelerin karıştırılmasında ısı alışverişi olmaz?

12. 2m kütleli bir katı cisme Q kalorilik ısı verildiğinde sıcaklığı t artıyor. m kütleli aynı katı maddeye 2Q kalorilik ısı verilirse sıcaklığı kaç t kadar artardı?



13.Kaplardaki suların hepsi toplandığında denge sıcaklığı 3t oluyor. Buna göre S kabındaki suyun sıcaklığı kaç t’dir?

14. Sıcaklıkları sırasıyla 0ºC, 20ºC ve 80ºC olan K, L ve M kapları vardır. K kabından 1 bardak, L ve M kaplarından 2’şer bardak su alınıp karıştırılırsa karışımın son sıcaklığı ne olur?

15. Isı sığası önemsenmeyen kap içinde, sıcaklığı 30ºC kütlesi M gram olan su bulunmaktadır. Suya 0ºC’de m gram buz atılınca buzun’i eridiği gözleniyor. oranı kaçtır?(Buzun erime ısısı:80 cal/g, Suyun öz ısısı:1cal/g ºC)

16. m gram kütleli sıcak suya m gram kütleli 0ºC’deki buz parçası bırakılıyor. Su, buzu ancak tam olarak eritebildiğine göre suyun ilk sıcaklığı kaç ºC’dir?(csu=4,18 J/g ºC, Lbuz=334,4 J/g)

17. 0ºC’deki 20 gram buz, 20ºC’deki suya atılıyor. Buzun hepsi eriyerek denge sıcaklığı 0ºC oluyor. Buna göre, suyun kütlesi kaç gramdır?(Kabın ısı sığası önemsenmiyor.) (csu= 1 cal/g ºC, Lbuz= 80 cal/g)

18. Sıcaklığı 0ºC’de olan 10 gram buz ile 20 gram su karışımının üzerine sıcaklığı 100 ºC olan sudan kaç gram dökülürse denge sıcaklığı 60ºC olur? (Kabın ısı sığası önemsenmiyor.) (csu=1 cal/g ºC, Lbuz=80 cal/g)

19. 0ºC sıcaklığında 100 gram buz ve 100 gram su bulunan bir karışım dakikada 16720 Joule ısı veren bir ısıtıcı ile 4 dakika ısıtılıyor. Buna göre karışımın son sıcaklığı kaç ºC olur?(csu=4,18 J/g ºC, Lbuz=334 J/g)

20. –10ºC 20 gram buzun sıcaklığını 50ºC’ye getirmek için verilmesi gereken ısı miktarı Q kadardır. Buna göre sıcaklığı 90ºC olan 40 gram sudan Q kadar ısı alındığında suyun son sıcaklığı kaç ºC olur?(csu=1 cal/g ºC, Lbuz=80 cal/g, cbuz=0,5 cal/g ºC)

21.

Şekilde sıcaklık-ısı grafikleri verilen G cisminin kütlesi S cisminin kütlesinin iki katıdır. Erime ısıları oranı kaçtır?



22. 10ºC’deki 4 gram su donarak –20ºC’de buz oluyor. Bu kütlenin verdiği ısı kaç kaloridir?(cbuz=0,5 cal/g ºC- csu=1 cal/g ºC, Lbuz=80 cal/g)

23.

Erime ısısı 15 cal/g olan bir katı maddenin sıcaklık-ısı grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, katı maddenin öz ısısı kaç cal/g ºC’dir?





24. Bir maddenin, dakikada 200 kalori veren ısıtıcı ile ısıtılması halinde sıcaklık değişimi grafikteki gibidir.0ºC’de katı olan 100 gramlık bu maddenin sıvı haldeki öz ısısı kaç cal/g ºC’dir?

25. 20ºC’deki boyları 1m olan bakır ve demirden yapılmış iki çubuğun sıcaklıkları 80ºC’ye çıkarılırsa boyları arasındaki fark kaç cm olur?( 1/ºC, 1/ ºC)

26. Uzama katsayısı 2.10-5 1/ ºC olan bir metal çubuk, sıcaklığı 100ºC değişecek şekilde ısıtılıyor. Uzama miktarının çubuğu ilk boyuna oranı nedir?

27. 0ºC’deki boyları 1 metre olan iki metal çubuk kaç ºC’ye kadar ısıtılırsa boyları arasındaki fark 10 mm olur? ( 1/ ºC, 1/ ºC)

28. Boyları oranı olan S ve N metal telleri alınarak N telinin sıcaklığı 100ºC arttırılıyor. S telinin sıcaklığı kaç ºC arttırılmalı ki her ikisinde de aynı uzama olsun?()

29.

S,L,N çubuklarının boy-sıcaklık grafiği şekildeki gibidir. Buna göre cisimlerin uzama katsayıları arasındaki ilişki nasıl olmalıdır?



30. Bir şişe 1000 cm3 gliserinle tam olarak doludur. Sistemin sıcaklığı 50ºC arttırılırsa kaç cm3 gliserin taşar?( 1/ ºC, 1/ ºC)



31.Yukarıdaki şekilde bulunan taban alanları 3A ve A olan silindir biçimindeki kaplara eşit yükseklikte aynı sıvı konulmuştur. Sıvıların hacimce genleşme miktarları ve sıvıların yükselme miktarları ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur? (Kapların aldıkları ısı önemsenmiyor.)

A) B) C) D)

E)
SORULARIN ÇÖZÜMLERİ

1. bağıntısı uygulanır.

bulunur.

2.

olarak bulunur.

3. Qverilen = Qalınan

bulunur.

4. Sonuçta buz kaldığı bilindiğine ve dengeye erişildiğine göre su ve buzun sıcaklıkları ortak ve 0ºC’dir.

Qverilen = Qalınan 167.4,18.(100-0) = m.334



bulunur.

5. eşitliği yazılabilir.

bulunur.

6. Qverilen = Qalınan

ºC bulunur.

7. Qverilen = Qalınan

bulunur.

8. Karışan suların ısı sığaları eşittir.Bu durumda denge sıcaklığı bulunur.
9. Sıvıların ısı sığaları M olarak alırsak:

Qverilen = Qalınan



bulunur.

10. Qalınan = Qverilen

bulunur.

11. Karışan maddeler arasında ısı alış-verişi olmaması için ilk sıcaklıklarının aynı ol-ması gerekir.Buna uyanlar N ve Y kaplarındaki maddelerdir.

12. bulunur.

13. Denge sıcaklığı 3t olduğundan L’deki suyun sıcaklığı değişmemektedir.Bu durum-da ısı alış-verişi S ve N kaplarındaki sular arasında olmaktadır.

Qverilen = Qalınan



bulunur.

14. Karışımdan K ve L kaplarındaki sular ısı alır.M kabındaki su ısı verir.

Qverilen = Qalınan



bulunur.

15. Suyun 0ºC’ye kadar soğurken verdiği ısı,

Buzun erirken aldığı ısı, Qalınan



bulunur.

16. Qverilen = Qalınan bulunur.

17. Qverilen = Qalınan

bulunur
18. 100ºC’deki suyun sıcaklığı 60ºC’ye düştüğünde verdiği ısı, 0ºC’deki 10g buzu eri-tip, 0ºC’de oluşan 30g suyun sıcaklığını 60ºC’ye çıkarır.

Qverilen = Qalınan



bulunur.

19. Karışıma verilen ısı, Joule’dir.Bu ısının bir kısmı buzu eritmeye geri kalan kısmı 0ºC’deki suyun sıcaklığını yükseltmeye gider.



bulunur.

20.

bu kadar ısı 90ºC’deki sudan alındığında



bulunur.

21. formülünü iki cisim için ayrı ayrı yazıp, oranlayalım.

bulunur.

22. Su kütlesinin verdiği ısı sırasıyla sıcaklığı 10ºC’den 0ºC’ye düşerken, sonra donar-ken, daha sonra 0ºC’deki buzun sıcaklığı –20ºC’ye düşerken şeklindedir.



bulunur.

23. bulunur.

elde edilir.

24. Sıvı halde iken aldığı ısı cal’dir.

bulunur.
25. Boyları arasındaki fark, uzama miktarları arasındaki farka eşittir.



bulunbur.

26. bulunur.

27.

bulunur.

28. bulunur.

29. Boy-sıcaklık grafikleri birbirine paralel olan çubukların uzama miktarları aynıdır.



üçü için de aynıdır.Bu durumda ilk boyu küçük olanın uzama kat sayısı büyük olmalıdır.

olmalıdır.

30.

bulunur.


31. elde edilir.

S kabındaki sıvının hacimce genleşme miktarı L kabındaki sıvının 3 katıdır Fakat S kabının taban alanı da L kabının taban alanının 3 katı olduğu için aynı miktarda yükse-lirler.



Buna göre, Yanıt:D


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azrefs.org 2016
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə