🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Hal değişim grafiği Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Hal değişim grafiği Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Saf bir katı maddenin ısıtılmasına ait sıcaklık-zaman grafiğinde, sıcaklığın sabit kaldığı bölgelerde maddenin fiziksel durumu ve aldığı ısı hakkında ne söylenebilir? 🌡️
Çözüm:
Saf maddelerin hal değişim grafiklerini incelediğimizde şu sonuçlara ulaşırız:
- Hal Değişimi: Sıcaklığın sabit kaldığı bölgelerde madde hal değiştirmektedir. Katı bir madde için bu bölge erime olayını temsil eder.
- Potansiyel Enerji: Bu süreçte maddenin sıcaklığı değişmediği için kinetik enerjisi sabit kalır, ancak aldığı ısı tanecikler arası bağları koparmak için kullanıldığından potansiyel enerjisi artar. ✅
- Heterojen Görünüm: Hal değişimi sırasında kapta maddenin hem katı hem de sıvı hali birlikte bulunur, yani madde heterojen görünümlüdür.
Örnek 2:
Erime sıcaklığındaki \( 20 \) gram buzu tamamen eritmek için verilmesi gereken ısı miktarını hesaplayınız.
(Buzun erime ısısı: \( L = 80 \) cal/g) ❄️ ➡️ 💧
(Buzun erime ısısı: \( L = 80 \) cal/g) ❄️ ➡️ 💧
Çözüm:
Bir maddenin hal değiştirmesi için gerekli olan ısı miktarı \( Q = m \times L \) formülü ile hesaplanır.
Verilen değerleri formülde yerine koyalım:
- Kütle \( m = 20 \) g
- Erime Isısı \( L = 80 \) cal/g
Sonuç olarak, \( 20 \) gram buzu eritmek için sisteme 1600 kalori ısı verilmelidir. ✅
Örnek 3:
Sıcaklık-Isı grafiğinde eğimli (sıcaklığın arttığı) bölgelerde kullanılan \( Q = m \times c \times \Delta t \) formülündeki öz ısı (c) ve ısı sığası (m \times c) kavramları grafiğin eğimi hakkında ne söyler? 📈
Çözüm:
Sıcaklık-Isı grafiğinde doğrunun eğimi bize ısı sığası hakkında bilgi verir:
- Grafiğin denklemi \( Q = m \times c \times \Delta t \) şeklindedir.
- Buradan sıcaklık değişimini yalnız bırakırsak: \( \Delta t = Q \div (m \times c) \) elde edilir.
- Grafikteki eğim ne kadar fazlaysa, maddenin ısı sığası (m \times c) o kadar küçüktür. 💡
- Yani, ısı sığası küçük olan maddelerin sıcaklığı, verilen ısı ile daha hızlı yükselir.
Örnek 4:
Yaz aylarında sokaklara su dökülmesinin veya kesilmiş karpuzun güneşe konulduğunda soğumasının fiziksel açıklaması nedir? 🍉☀️
Çözüm:
Bu durumlar tamamen buharlaşma ve hal değişimi prensibi ile açıklanır:
- Isı Alımı: Sıvılar buharlaşırken çevrelerinden ısı alırlar.
- Karpuz Örneği: Kesilen karpuzun yüzeyindeki su buharlaşırken gereken ısıyı karpuzun kendisinden alır. Bu da karpuzun sıcaklığının bir miktar düşmesini sağlar. ❄️
- Sokak Örneği: Yere dökülen su buharlaşırken yerdeki ve havadaki ısıyı çeker, böylece ortamda bir serinleme hissedilir.
Örnek 5:
Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan saf K ve L sıvılarının sıcaklık-zaman grafiğinde, her iki sıvının da \( 80 \) derecede kaynamaya başladığı ancak L sıvısının kaynama süresinin K'den daha uzun sürdüğü gözleniyor. Bu durumun sebepleri neler olabilir? 🧪
Çözüm:
Grafiği analiz ettiğimizde şu yorumları yapabiliriz:
- Madde Cinsi: Her iki sıvı da aynı sıcaklıkta (\( 80 \) derece) kaynadığı için bu sıvılar aynı cins saf maddeler olabilir. 🔍
- Kütle Farkı: L sıvısının kaynama süresinin (hal değişim süresinin) daha uzun olması, L sıvısının kütlesinin (m) K sıvısından daha büyük olduğunu gösterir.
- Isı Miktarı: Hal değişimi için gereken ısı \( Q = m \times L \) olduğundan, kütlesi büyük olan L'nin tamamen buharlaşması için daha fazla ısı alması gerekmiştir.
Örnek 6:
\( -10 \) derecedeki \( 10 \) gram buzu, \( 20 \) derecede su haline getirmek için toplam kaç kalori ısı gereklidir?
(\( c_{buz} = 0.5 \) cal/g.C, \( c_{su} = 1 \) cal/g.C, \( L_{erime} = 80 \) cal/g) 🌡️
(\( c_{buz} = 0.5 \) cal/g.C, \( c_{su} = 1 \) cal/g.C, \( L_{erime} = 80 \) cal/g) 🌡️
Çözüm:
Bu işlem üç aşamada gerçekleşir. Her aşama için gereken ısıyı ayrı hesaplayıp toplamalıyız:
1. Aşama: Buzun sıcaklığını \( -10 \)'dan \( 0 \)'a çıkarmak: \[ Q_1 = m \times c_{buz} \times \Delta t \] \[ Q_1 = 10 \times 0.5 \times (0 - (-10)) = 10 \times 0.5 \times 10 = 50 \] cal
2. Aşama: \( 0 \) derecedeki buzu eritmek: \[ Q_2 = m \times L_{erime} \] \[ Q_2 = 10 \times 80 = 800 \] cal
3. Aşama: \( 0 \) derecedeki suyu \( 20 \) dereceye çıkarmak: \[ Q_3 = m \times c_{su} \times \Delta t \] \[ Q_3 = 10 \times 1 \times (20 - 0) = 200 \] cal
Toplam Isı: \[ Q_{toplam} = 50 + 800 + 200 = 1050 \] cal. ✅
Örnek 7:
Kışın kar yağarken havanın bir miktar ısınmasının, kar erirken ise havanın çok soğumasının nedeni fiziksel olarak nasıl açıklanır? 🌨️
Çözüm:
Bu olay suyun hal değiştirirken dış ortamla yaptığı ısı alışverişi ile ilgilidir:
- Kar Yağarken: Havadaki su buharı veya su damlacıkları donarak katı (kar) haline geçer. Donma olayı ekzotermik (dışarı ısı veren) bir olaydır. Su donarken dışarıya ısı verdiği için hava bir miktar ısınır. 🌡️
- Kar Erirken: Yerlerdeki kar erimek için çevresinden (havadan) ısı alır. Erime olayı endotermik (dışarıdan ısı alan) bir olaydır. Kar havadan ısı çektiği için havanın sıcaklığı düşer ve biz "ayaz" hissederiz. ❄️
Örnek 8:
Bir öğrenci, bir miktar saf sıvıyı ısıtarak sıcaklık-zaman grafiği çiziyor. Öğrenci sıvının miktarını iki katına çıkarıp ısıtıcı gücünü de iki katına çıkarırsa;
I. Kaynama sıcaklığı
II. Kaynamaya başlama süresi
III. Toplam buharlaşma ısısı
niceliklerinden hangileri değişir? 📊
I. Kaynama sıcaklığı
II. Kaynamaya başlama süresi
III. Toplam buharlaşma ısısı
niceliklerinden hangileri değişir? 📊
Çözüm:
Değişkenleri tek tek inceleyelim:
- I. Kaynama Sıcaklığı: Kaynama noktası saf maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Madde miktarına veya ısıtıcının gücüne bağlı değildir. Değişmez.
- II. Kaynamaya Başlama Süresi: Isı sığası (\( m \times c \)) iki katına çıkarken, birim zamanda verilen ısı (güç) de iki katına çıkmıştır. \( Q = m \times c \times \Delta t \) formülüne göre süre değişmez.
- III. Toplam Buharlaşma Isısı: Maddenin tamamını buharlaştırmak için gereken toplam ısı \( Q = m \times L \) formülüyle bulunur. Kütle (\( m \)) iki katına çıktığı için gereken toplam ısı da iki katına çıkar.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-hal-degisim-grafigi/sorular