8. SINIF ISI VE SICAKLIK

8. Sınıf fen bilgisi dersi. Isı ve sıcaklık farkı. Isı – öz ısı ve ısı – kütle ilişkisi. Konu anlatımı ve çözümlü örnekler.


Isı Enerjisi

Isı bir enerji çeşididir. Isı enerjisi olmadan yeryüzünde bir hayat düşünülemez. Yeryüzünün temel enerji kaynağı güneştir. Güneş dünyayı ısıtır, güneşin dünyaya verdiği ısı sayesinde yeryüzünde bitkiler ve diğer canlı hayatı varlığını devam ettirir. Bitki ve hayvan kalıntılarının yeryüzü derinliklerinde basınç altında değişmesiyle kömür, doğalgaz ve petrol oluşur. Bunlardan da yakıt elde edilerek ısı enerjisi elde edilir ve elde edilen ısı enerjisi çeşitli alanlarda kullanılır. Güneşin yeryüzünü farklı ısıtması atmosfer olaylarının oluşmasına neden olur. Atmosfer olaylarından biri olan rüzgar, hareketi nedeniyle bir enerjiye sahiptir. Rüzgar da enerji kaynağı olarak kullanılır. Nükleer enerji dışındaki ısı enerjisi kaynaklarının tümünün temelinde güneş enerjisi vardır.

Araçların motorlarının çalışması, kalorifer peteklerinin evleri ısıtması, yemeklerimizi pişirebilmemiz ısı enerjisi sayesinde olur. Yine doğalgaz ve kömürle çalışan termik santraller ısı enerjisini kullanarak elektrik enerjisi üretir. Elektrik enerjisi günlük hayatın hemen her alanında kullanılır.

Isı - Sıcaklık Farkı ve Özısı

Gaz molekülleri her yöne serbest hareket edebilirken, su molekülleri birbirleri üzerinde kayarak hareket eder. Yani su moleküllerinin hareketi sınırlıdır. Katı maddelerin atom ve molekülleri ise bulundukları yerde titreşim hareketi yapar.

Bir cismin sahip olduğu ısı enerjisi, o cismi meydana getiren tüm moleküllerin sahip olduğu hareket enerjilerinin toplamıdır. Yani ısı bir enerji çeşididir.

Sıcaklık ise bir ölçümdür. Bir maddenin sıcaklığı, o maddenin moleküllerinin ne kadar hızlı titreştiğini gösteren bir ölçüdür. Bir maddenin sahip olduğu ısı enerjisi o maddenin moleküllerini ne kadar hızlı titreştirmektedir? Bunu, o cismin sıcaklığını ölçerek anlayabiliriz. Bir madde 100.000 Joule ısı enerjisine sahip olmasına rağmen bu madde soğuk olabilir. Başka bir madde 500 Joule ısı enerjisine sahip olmasına rağmen elimizi yakabilir. Demek ki sıcaklık moleküllerin ne kadar hızlı titreştiğini gösteriyor. Isı ise tüm moleküllerin sahip olduğu kinetik enerji toplamını ifade ediyor.

Sıcaklık bir maddenin tüm moleküllerinden ortalama hızla hareket eden bir tek molekülün hareket enerjisini verir. Maddenin sıcaklığını ya duyularımızla algılayarak çok sıcak, ılık, soğuk gibi kavramlarla anlatırız. Ya da bu ölçme işlemini hassas bir şekilde yaparak matematiksel olarak gösterecek araçlar yaparız. Bu araçlara termometre adı verilir

Şimdi ısı enerjisinin cisimler üzerinde nasıl etki yarattığını inceleyelim. Isı enerjisinin hedef maddede yapacağı değişiklik o maddenin sıcaklığını artırmaktır. Yani bir cisme ısı enerjisini cismin sıcaklığını yükseltmek için veririz. Bir cisme ısı verilince cismi meydana getiren atom ve moleküllerin hareket enerjisi artar. Bu atom ve moleküller ne kadar hızlı hareket ediyorsa veya titreşiyorsa cisim o kadar sıcak olur. Titreşme bir noktadan sonra dokununca elimizi yakmaya başlar.

Peki cismin sıcaklığını belirli bir miktar yükseltmek için ne kadar ısı vermemiz gerekir. İşte burada ısı enerjisi miktarı, ısıtacağımız maddenin kütlesi ve ısı enerjisine ne kadar duyarlı olduğu önem kazanır.

Isı bir enerji çeşididir. Isı enerjisini ölçmek için genellikle calori (kalori) birimi kullanılır. Kalorinin kısaltılmışı “cal” şeklindedir. 1 kalori, 1 gram saf suyun sıcaklığını 15 dereceden 16 dereceye çıkarmak için gerekli olan ısı miktarıdır. 

Isı enerjisi olarak kullanılan diğer bir birim joule (jul) dür. Joule ile kalori arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir.

1 kalori = 4,18 joule

Aynı ısı enerjisi miktarıyla bir maddenin sıcaklığını ne kadar artırabileceğimiz, o maddenin kütlesine ve özısısına bağlıdır. Kütlenin madde miktarı olduğunu biliyorsunuz.

Özısıya gelince, yukarıda da belirttiğimiz gibi cismin ısıya olan duyarlılığının bir ölçüsüdür. Yani duyarlılıktan maksat cisme belli bir ısı enerjisi verilince cismin ne kadar ısınacağıdır. Maddelerin her birinin ısı enerjisine gösterdiği duyarlılık farklıdır. Özısı her madde için ayırt edici bir özelliktir. Yani 1 kalori ısı enerjisi kütleleri eşit olan her maddenin sıcaklığını farklı miktarda artıracaktır, bir maddenin sıcaklığını 1 derece artırırken başka bir maddenin sıcaklığını 3 derece artırabilir.

Kütleleri eşit iken aynı miktar ısı enerjisi ile sıcaklıkları farklı miktarda artan maddelerin, sıcaklıklarının farklı miktarda artmasının sebebi maddelerin özısılarının farklı olmasıdır.


Özısı

Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 derece artırmak için gerekli olan ısı miktarına özısı denir. Özısının birimi J/g°C dır.

Kütleleri eşit olan farklı maddelerin ısınırken ne kadar ısı alacakları ve soğurken ne kadar ısı verecekleri bu maddelerin özısılarına bağlıdır.

Bir cisim, sıcaklığının 1 °C artması için ne kadar ısı almışsa, 1 °C soğurken de aynı miktar ısıyı çevreye verir.

Küçük bir odaya bir kazan kaynar su getirseniz kaynar su odayı ısıtacaktır. Bunun nedeni oda ile su arasında ısı alışverişi olur. Odanın havası su moleküllerine temas ederek ısınırken, su molekülleri de ısılarını odanın havasına vererek soğuyacaktır. Sonuçta odada ki hava ile suyun sıcaklığı eşit olacaktır.


Isı ve Kütle İlişkisi

Bir maddenin miktarı ne kadar çok olursa ısınması için gerekli ısı enerjisi miktarı da o kadar fazla olur. 1 kg su ile 100 kg suyu kaynatmak için gerekli olan ısı enerjisi miktarları çok farklı olacaktır. Yine evinizde çaydandaki su ile dolu bir tenceredeki suyun kaynama süreleri farklı olacaktır. İşte bir maddenin kütlesi ne kadar fazla olursa o maddenin sıcaklığını artırmak için gerekli ısı miktarı da artar.

Isı Enerjisi Formülü

Bir maddenin kütlesi, özısısı ve sıcaklığının kaç derece arttığı biliniyorsa, o maddeye verilen ısı enerjisi hesaplanabilir. Veya kütlesi, ilk sıcaklığı ve özısı bilinen bir maddenin sıcaklığını t °C artırmak için gerekli ısı miktarı hesaplanabilir.

Q = m.c.∆t


 Q: Isı enerjisi miktarı

m: Kütle

c: Özısı

∆t: İlk sıcaklık ve son sıcaklık arasındaki fark


Örnek:

Sıcaklığı 15 °C olan 200 g suyun sıcaklığını 30 °C ye çıkarmak için kaç joule ısı enerjisi gerekir. Bu ısı enerjisi kaç kaloriye denktir?

(suyun özısısı 4,18 J/g °C)

Çözüm:

Q = m.c.∆t

Q = 200 . 4,18 . (30 – 15)

Q = 200 . 4,18 . 15

Q = 12540 joule ısı gerekir.

1 kalori 4,18 j olduğuna göre

12540 = 3000 kalori ısı enerjisine denktir.
4,18





Örnek:

Suyun özısısı 4,18 J/g °C dir. 300 g suyun sıcaklığını 12 °C den 36°C ye çıkarmak için gerekli ısı miktarı, 400 g suyun sıcaklığını 30 °C den kaç °C ye çıkarır.


Çözüm:

Önce suyun sıcaklığını 12 °C den 36°C ye çıkarmak için gerekli ısı miktarını bulalım.

Q = m.c.∆t

Q = 300 . 4,18 . (36 – 12) 

Q = 30096 J

Şimdi bu enerjinin 500 g alkolün sıcaklığını kaç °C ye kadar yükselteceğini bulalım.

Q = m.c.∆t

30096 = 400.4,18 . (t2 – 30)

30096 = 400(t2 – 30)
4,18



7200 = 400(t2 – 30)

7200 = (t2 – 30)
400



18 = t2 – 30

t2= 48 °C


Isı ve Özısı İle İlgili Çözümlü Test Soruları

Isı ve Özısı Çözümlü Sorular



SANATSAL BİLGİ

23/03/2017

  • YORUM YAZ
  • ADI SOYADI(veya nick)
  • YORUM
COPYRIGHT© HER HAKKI SAKLIDIR
Sitede Yer Alan Bilgi Belge Ve Materyallerin İzinsiz olarak Kopyalanması ve Alıntılanması Yasaktır

SANATSAL BILGI