💡 9. Sınıf Fizik: Hal değişim sıcaklığında bulunan saf bir maddenin hal değiştirmesi için alınan ya da verilen ısı miktarının bağlı olduğu değişiklikler hakkında bilimsel çıkarım yapma Çözümlü Örnekler

Hal değişimi sırasında sıcaklık sabit kalır ve gerekli ısı miktarı kütle ile hal değişim ısısının çarpımına eşittir.

• Adım 1: Verilen değerleri belirleyelim.
• Kütle \( m = 50 \) g
• Erime Isısı \( L = 80 \) cal/g
• Adım 2: Hal değişimi ısı formülünü yazalım.
\[ Q = m \times L \]
• Adım 3: Değerleri formülde yerine koyalım.
\[ Q = 50 \times 80 \]
• Adım 4: İşlemi tamamlayalım.
\( Q = 4000 \) cal

Bu durum, ısıl denge ve hal değişimi prensipleri ile açıklanır:

• Isı Alışverişi: İçecek, içine atılan buzdan daha sıcaktır. Isı, sıcak olan içecekten soğuk olan buza doğru akar.
• Hal Değişimi: Erime sıcaklığındaki buz, içecekten aldığı bu ısıyı hal değiştirmek (erimek) için kullanır.
• Enerji Transferi: Buz erirken içecekten ısı enerjisi çektiği için içeceğin iç enerjisi ve dolayısıyla sıcaklığı düşer.
• Sabit Sıcaklık: Buz tamamen eriyene kadar \( 0 \) santigrat derecede kalır ve bu süreç boyunca içeceği soğutmaya devam eder.

Hal değişimi için gereken ısı, maddenin kütlesi ile doğru orantılıdır.

• 1. Madde için: \( Q_1 = m \times L \)
• 2. Madde için: \( Q_2 = (3 \times m) \times L \)
• Oranlama:
\[ \frac{Q_1}{Q_2} = \frac{m \times L}{3 \times m \times L} \]
• Sadeleştirme: \( m \) ve \( L \) değerleri birbirini götürür.
\[ \frac{Q_1}{Q_2} = \frac{1}{3} \]

Buharlaşma ısısını bulmak için \( Q = m \times L \) formülünü kullanırız.

• Verilenler:
• Isı \( Q = 11000 \) J
• Kütle \( m = 5 \) g
• Formül:
\[ Q = m \times L \]
• İşlem:
\[ 11000 = 5 \times L \] \[ L = \frac{11000}{5} \]
• Sonuç:
\( L = 2200 \) J/g

Grafik ve formül analizi yapalım:

• Analiz: Hal değişimi formülü \( Q = m \times L \) şeklindedir.
• Kütleler Eşit: Soruda her iki maddenin kütlesinin (\( m \)) eşit olduğu belirtilmiştir.
• Isı Farkı: K maddesi hal değiştirirken daha fazla ısı (\( Q \)) aldığına göre, formüldeki \( L \) (hal değişim ısısı) değeri daha büyük olmalıdır.
• Yargı I: Doğrudur. \( Q_K > Q_L \) ve \( m_K = m_L \) ise \( L_K > L_L \) olur.
• Yargı II: Isıtıcılar özdeş olduğu için, daha az ısıya ihtiyaç duyan L maddesi daha kısa sürede (daha çabuk) erir. Doğrudur.
• Yargı III: Hal değişim ısısı (\( L \)) maddeler için ayırt edici bir özelliktir. \( L \) değerleri farklı olduğu için maddeler farklı cinstir. Doğrudur.

Bu olay suyun donarken dışarıya ısı vermesi prensibiyle ilgilidir:

• Hava sıcaklığı \( 0 \) santigrat derecenin altına düştüğünde, fıçılardaki su donmaya başlar.
• Isı Salınımı: Su sıvı halden katı hale (buz) geçerken çevresine donma ısısı verir.
• Koruma: Suyun dışarıya verdiği bu ısı, deponun sıcaklığının meyvelerin donma noktasına kadar düşmesini geciktirir.
• Böylece ortamdaki ısı dengelenir ve meyveler aşırı soğuktan korunmuş olur.

Isı miktarlarını birbirine eşitleyerek çözüme ulaşalım.

• X maddesi için: \( Q_x = 100 \times L_x \)
• Y maddesi için: \( Q_y = 200 \times L_y \)
• Eşitlik: Soruda \( Q_x = Q_y \) olduğu verilmiştir.
\[ 100 \times L_x = 200 \times L_y \]
• Oranlama:
\[ \frac{L_x}{L_y} = \frac{200}{100} \]
• Sonuç:
\[ \frac{L_x}{L_y} = 2 \]

Hal değişim ısısının (\( L \)) özelliklerini inceleyelim:

• Hal Değişim Isısı (\( L \)): Saf bir maddenin \( 1 \) gramının hal değiştirmesi için gereken ısıdır.
• Ayırt Edici Özellik: \( L \) değeri sadece maddenin cinsine bağlıdır.
• Kütle Etkisi: Maddenin kütlesi değiştikçe toplam gereken ısı (\( Q \)) değişir ancak birim kütle başına gereken ısı (\( L \)) değişmez.
• Isı Miktarı: Verilen ısı miktarı \( L \) değerini belirlemez, aksine \( L \) değeri ne kadar ısı verilmesi gerektiğini belirler.