💡 9. Sınıf Fizik: Hal değişimi ve sıcaklık değişimi gereken ısı hesaplama Çözümlü Örnekler

Bir maddenin sıcaklığını değiştirmek için gereken ısı miktarını hesaplamak için \( Q = m \cdot c \cdot \Delta t \) formülünü kullanırız.

• Verilenler:
• Kütle (\( m \)) = \( 200 \) g
• Öz ısı (\( c \)) = \( 1 \) cal/g°C
• Sıcaklık değişimi (\( \Delta t \)) = \( t_2 - t_1 = 50 - 20 = 30 \) °C

Hesaplama:

• \( Q = 200 \cdot 1 \cdot 30 \)
• \( Q = 6000 \) cal

✅ Suyun sıcaklığını artırmak için sisteme 6000 kalori ısı verilmelidir.

Hal değişimi sırasında sıcaklık sabit kalır ve gereken ısı \( Q = m \cdot L \) formülü ile hesaplanır.

• Verilenler:
• Kütle (\( m \)) = \( 50 \) g
• Erime Isısı (\( L \)) = \( 80 \) cal/g

Hesaplama:

• \( Q = m \cdot L \)
• \( Q = 50 \cdot 80 \)
• \( Q = 4000 \) cal

✅ 50 gram buzu eritmek için 4000 kalori ısı gereklidir.

Bu süreç iki aşamadan oluşur:

1. 1. Aşama: Buzun sıcaklığını \( -10 \) °C'den \( 0 \) °C'ye çıkarmak.
2. 2. Aşama: \( 0 \) °C'deki buzu eritmek.

1. Aşama Hesaplaması (\( Q_1 \)):

• \( Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta t \)
• \( Q_1 = 100 \cdot 0.5 \cdot (0 - (-10)) \)
• \( Q_1 = 100 \cdot 0.5 \cdot 10 = 500 \) cal

2. Aşama Hesaplaması (\( Q_2 \)):

• \( Q_2 = m \cdot L \)
• \( Q_2 = 100 \cdot 80 = 8000 \) cal

Toplam Isı (\( Q_x \)):

• \( Q_x = Q_1 + Q_2 \)
• \( Q_x = 500 + 8000 = 8500 \) cal

✅ Toplamda 8500 kalori ısı verilmelidir.

Bu durum buharlaşma ve hal değişimi ile ilgilidir:

• Kişi denizden çıktığında vücudunun üzerinde su tabakası bulunur. 💧
• Bu suyun buharlaşabilmesi için dışarıdan ısı alması gerekir.
• Su, buharlaşmak için gerekli olan bu ısıyı (buharlaşma ısısı) doğrudan kişinin vücudundan çeker. 🌡️
• Vücut ısı kaybettiği için kişinin sıcaklığı anlık olarak düşer ve bu durum üşüme hissi olarak algılanır.

💡 Benzer Örnekler: Elimize kolonya döküldüğünde serinlik hissetmemiz veya karpuzun kesilip güneşe konulduğunda soğuması da aynı ilkeye dayanır.

Isıca yalıtılmış bir ortamda alınan ısı verilen ısıya eşittir (\( Q_1 = Q_2 \)).

• Kütleler eşit (\( m_1 = m_2 = 100 \) g)
• Öz ısılar aynı (ikisi de su, \( c_1 = c_2 \))

Pratik Bilgi: Eğer aynı cins iki sıvıdan eşit kütlede karıştırılırsa, denge sıcaklığı (\( t_x \)) aritmetik ortalama ile bulunur.

• \( t_x = \frac{t_1 + t_2}{2} \)
• \( t_x = \frac{20 + 80}{2} \)
• \( t_x = \frac{100}{2} = 50 \) °C

✅ Karışımın denge sıcaklığı 50 °C olur.

Sıcaklık-Isı grafiklerinde yatay çizgiler (sıcaklığın değişmediği yerler) çok kritiktir:

• Hal Değişimi: Saf maddeler hal değiştirirken (erime, kaynama gibi) dışarıdan ısı almalarına rağmen sıcaklıkları sabit kalır. 🧊 ➡️ 💧
• Potansiyel Enerji: Bu bölgelerde alınan ısı, tanecikler arası bağları koparmak veya zayıflatmak için kullanılır. Bu nedenle maddenin potansiyel enerjisi artar, ancak kinetik enerjisi (sıcaklık) değişmez.
• Ayırt Edici Özellik: Grafikteki bu sabit sıcaklık değerleri, o maddenin erime veya kaynama noktasıdır ve maddeyi tanımamıza yardımcı olur.

📌 Özetle; sıcaklık sabitse madde hal değiştirmektedir.

Isı hesaplama formülünü kullanarak bilinmeyen öz ısıyı çekebiliriz.

• Verilenler:
• Isı (\( Q \)) = \( 2000 \) cal
• Kütle (\( m \)) = \( 400 \) g
• Sıcaklık değişimi (\( \Delta t \)) = \( 60 - 10 = 50 \) °C

Formül: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta t \)

Hesaplama:

• \( 2000 = 400 \cdot c \cdot 50 \)
• \( 2000 = 20000 \cdot c \)
• \( c = \frac{2000}{20000} \)
• \( c = 0.1 \) cal/g°C

✅ Metalin öz ısısı 0.1 cal/g°C olarak bulunur.

Analiz edelim:

• Sıcaklık Değişimi: Özdeş ısıtıcılar eşit sürede eşit ısı (\( Q \)) verir.
• \( Q = m \cdot c \cdot \Delta t \) formülüne göre, \( Q \) ve \( m \) aynı iken \( \Delta t \) ile \( c \) ters orantılıdır.
• X'in sıcaklığı daha hızlı artıyorsa (\( \Delta t \) büyükse), öz ısısı (\( c \)) daha küçüktür. (1. öncül doğru) ✅
• Isı Sığası (\( C = m \cdot c \)): Kütleler eşit olduğuna göre, öz ısısı büyük olanın ısı sığası da büyüktür. Y'nin öz ısısı daha büyük olduğu için ısı sığası da daha büyüktür. (2. öncül doğru) ✅
• Ayırt Edici Özellik: Öz ısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Öz ısıları farklı olduğu için bunlar farklı maddelerdir. (3. öncül doğru) ✅

👉 Sonuç: 1, 2 ve 3 numaralı yargıların tamamı doğrudur.