🎓 10. Sınıf
📚 10. Sınıf Fizik
💡 10. Sınıf Fizik: Isı ve sıcaklık Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Fizik: Isı ve sıcaklık Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir metal çubuğun sıcaklığı \( 20^\circ C \) iken boyu \( 100 \) cm'dir. Çubuk \( 100^\circ C \) 'ye ısıtıldığında boyu \( 100.1 \) cm oluyor. Buna göre, metal çubuğun boyca genleşme katsayısı kaç \( /^\circ C \) 'dir? 💡
Çözüm:
- Genleşme miktarı \( \Delta L = L_0 \cdot \alpha \cdot \Delta T \) formülü ile bulunur.
- Burada \( L_0 \) ilk boy, \( \alpha \) boyca genleşme katsayısı ve \( \Delta T \) sıcaklık değişimidir.
- Verilenler: \( L_0 = 100 \) cm, \( \Delta L = 100.1 \) cm - \( 100 \) cm = \( 0.1 \) cm, \( \Delta T = 100^\circ C - 20^\circ C = 80^\circ C \).
- Formülde yerine koyarsak: \( 0.1 \text{ cm} = 100 \text{ cm} \cdot \alpha \cdot 80^\circ C \).
- \( \alpha \) 'yı yalnız bırakırsak: \( \alpha = \frac{0.1 \text{ cm}}{100 \text{ cm} \cdot 80^\circ C} = \frac{0.001}{80^\circ C} = \frac{1}{80000} /^\circ C \).
- Bu da \( 1.25 \times 10^{-5} /^\circ C \) olarak ifade edilebilir. ✅
Örnek 2:
Bir miktar su, \( 20^\circ C \) 'den \( 80^\circ C \) 'ye ısıtılıyor. Suyun kütlesi \( 500 \) gram olduğuna göre, suya ne kadar ısı enerjisi verilmiştir? (Suyun öz ısısı \( 4.18 \, \text{J/g}^\circ C \)) 💧
Çözüm:
- Isı enerjisi \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) formülü ile hesaplanır.
- Burada \( m \) kütle, \( c \) öz ısı ve \( \Delta T \) sıcaklık değişimidir.
- Verilenler: \( m = 500 \) g, \( c = 4.18 \, \text{J/g}^\circ C \), \( \Delta T = 80^\circ C - 20^\circ C = 60^\circ C \).
- Hesaplama: \( Q = 500 \text{ g} \cdot 4.18 \, \text{J/g}^\circ C \cdot 60^\circ C \).
- \( Q = 500 \cdot 4.18 \cdot 60 = 125400 \) J.
- Bu enerji yaklaşık \( 125.4 \) kJ'e eşittir. ⚡
Örnek 3:
Kışın arabaların camlarının buğulanmasının temel nedeni nedir? 🚗💨
Çözüm:
- Bu durum, sıcak ve nemli havanın soğuk yüzeylerle temas etmesi sonucu oluşur.
- Arabanın içindeki hava, dışarıdaki havadan daha sıcak ve nemlidir.
- Bu sıcak ve nemli hava, soğuk olan araba camlarının iç yüzeyine çarptığında, havadaki su buharı yoğuşarak su damlacıklarına dönüşür.
- Bu minik su damlacıkları da cam yüzeyinde birikerek buğulanmaya neden olur. 🌫️
- Buğuyu gidermek için genellikle cam ısıtılır veya havalandırma sistemi kullanılır. ✅
Örnek 4:
Bir öğrenci, özdeş ısıtıcılarla farklı kütlelerdeki iki farklı sıvıyı ısıtıyor. Birinci kaptaki sıvı \( m_1 \) kütleli ve öz ısısı \( c_1 \) iken, ikinci kaptaki sıvı \( m_2 \) kütleli ve öz ısısı \( c_2 \)'dir. İki ısıtıcı da aynı anda çalıştırıldığında, \( t \) süresi sonunda birinci kaptaki sıvının sıcaklığı \( \Delta T_1 \) kadar, ikinci kaptaki sıvının sıcaklığı ise \( \Delta T_2 \) kadar artıyor. Eğer \( m_1 = 2m_2 \) ve \( c_1 = c_2 \) ise, \( \Delta T_1 \) ile \( \Delta T_2 \) arasındaki ilişki nedir? 🌡️
Çözüm:
- Özdeş ısıtıcılar kullanıldığı için, aynı sürede her iki kaba da eşit miktarda ısı enerjisi verilir. Yani \( Q_1 = Q_2 \).
- Isı enerjisi formülü \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) idi.
- Bu durumda, \( m_1 \cdot c_1 \cdot \Delta T_1 = m_2 \cdot c_2 \cdot \Delta T_2 \) olur.
- Soruda \( m_1 = 2m_2 \) ve \( c_1 = c_2 \) olarak verilmiş.
- Bu değerleri denklemde yerine koyalım: \( (2m_2) \cdot c_2 \cdot \Delta T_1 = m_2 \cdot c_2 \cdot \Delta T_2 \).
- \( m_2 \) ve \( c_2 \) terimlerini sadeleştirirsek: \( 2 \cdot \Delta T_1 = \Delta T_2 \).
- Bu da \( \Delta T_1 = \frac{\Delta T_2}{2} \) anlamına gelir. Yani birinci sıvının sıcaklık artışı, ikinci sıvının sıcaklık artışının yarısı kadardır. 📉
Örnek 5:
Bir termometre, bir cismin sıcaklığını \( 30^\circ C \) olarak ölçüyor. Bu sıcaklık Fahrenheit (°F) cinsinden kaç derecedir? 🌡️
Çözüm:
- Santigrat (°C) ile Fahrenheit (°F) arasındaki dönüşüm formülü şöyledir: \( T_F = \frac{9}{5} T_C + 32 \).
- Burada \( T_C \) Santigrat cinsinden sıcaklık ve \( T_F \) Fahrenheit cinsinden sıcaklıktır.
- Verilen \( T_C = 30^\circ C \).
- Formülde yerine koyalım: \( T_F = \frac{9}{5} (30) + 32 \).
- Hesaplama: \( T_F = 9 \cdot 6 + 32 = 54 + 32 = 86 \).
- Yani, cismin sıcaklığı \( 86^\circ F \) 'dir. ✅
Örnek 6:
\( 200 \) gram buzun tamamının erimesi için kaç kalori ısı enerjisi gerekir? (Buzun erime ısısı \( 80 \, \text{kal/g} \)) 🧊
Çözüm:
- Hal değişimleri sırasında alınan veya verilen ısı miktarı \( Q = m \cdot L \) formülü ile hesaplanır.
- Burada \( m \) kütle ve \( L \) hal değişimi ısısıdır (erime ısısı, buharlaşma ısısı gibi).
- Verilenler: \( m = 200 \) g, \( L_{erime} = 80 \, \text{kal/g} \).
- Hesaplama: \( Q = 200 \text{ g} \cdot 80 \, \text{kal/g} \).
- \( Q = 16000 \) kalori.
- Bu enerji, \( 16 \) kilokaloriye eşittir. 💯
Örnek 7:
Termosların içindeki içeceklerin uzun süre sıcak veya soğuk kalmasını sağlayan temel fiziksel prensip nedir? ☕❄️
Çözüm:
- Termoslar, ısı transferini en aza indirmek için tasarlanmışlardır.
- Temel prensip, ısı iletimini, konveksiyonu ve ışıma yoluyla ısı kaybını engellemektir.
- Termosun çift cidarlı yapısı ve vakumlanmış boşluğu, ısı iletimini ve konveksiyonu büyük ölçüde engeller. Vakum, ısıyı taşıyacak bir ortamın olmamasını sağlar.
- Cidar yüzeylerinin gümüşle kaplı olması ise ışıma yoluyla ısı transferini azaltır. Gümüş yüzeyler, ısıyı yansıtarak içeride kalmasını veya dışarıdan girmesini zorlaştırır. ✨
- Bu sayede içecekler uzun süre ilk sıcaklıklarını korur. ✅
Örnek 8:
Bir demir çubuğun uzunluğu \( 10^\circ C \) 'de \( 2 \) metredir. Demir çubuğun boyca genleşme katsayısı \( 12 \times 10^{-6} /^\circ C \) olduğuna göre, \( 60^\circ C \) 'ye ısıtıldığında boyundaki uzama miktarı kaç milimetre olur? 📏
Çözüm:
- Boyca uzama miktarı \( \Delta L = L_0 \cdot \alpha \cdot \Delta T \) formülü ile bulunur.
- Burada \( L_0 \) ilk boy, \( \alpha \) boyca genleşme katsayısı ve \( \Delta T \) sıcaklık değişimidir.
- Verilenler: \( L_0 = 2 \) metre, \( \alpha = 12 \times 10^{-6} /^\circ C \), \( \Delta T = 60^\circ C - 10^\circ C = 50^\circ C \).
- Önce \( L_0 \) 'ı milimetreye çevirelim: \( L_0 = 2 \text{ m} = 2000 \) mm.
- Formülde yerine koyalım: \( \Delta L = 2000 \text{ mm} \cdot (12 \times 10^{-6} /^\circ C) \cdot 50^\circ C \).
- Hesaplama: \( \Delta L = 2000 \cdot 12 \times 10^{-6} \cdot 50 \).
- \( \Delta L = 100000 \cdot 12 \times 10^{-6} = 1200000 \times 10^{-6} = 1.2 \) mm.
- Demir çubuğun boyundaki uzama miktarı \( 1.2 \) milimetredir. 📈
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-fizik-isi-ve-sicaklik/sorular