🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Isı alışverişi Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Isı alışverişi Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir bardak soğuk suyun içine sıcak bir kaşık konulduğunda ne olur? 💧🥄
Kaşığın sıcaklığı neye göre değişir?
Kaşığın sıcaklığı neye göre değişir?
Çözüm:
- Başlangıçta kaşık sıcak, su ise soğuktur.
- Kaşık suya konulduğunda, kaşıktan suya doğru bir ısı akışı başlar.
- Bu olay, sıcaklıkları farklı iki cisim arasında gerçekleşen ısı alışverişidir.
- Kaşık, ısı vererek soğur ve suyu ısıtarak ısınır.
- Amaç, iki cismin de aynı sıcaklığa ulaşmasıdır. Bu duruma ısıl denge denir.
- Kaşığın son sıcaklığı ilk sıcaklığından düşük, suyun son sıcaklığı ise ilk sıcaklığından yüksek olacaktır.
Örnek 2:
Sıcak bir çaydanlığın metal sapı neden bazen elimizi yakar? ☕🔥
Bu durum, hangi fiziksel ilkeyle açıklanır?
Bu durum, hangi fiziksel ilkeyle açıklanır?
Çözüm:
- Çaydanlığın içindeki sıcak su, çaydanlığın metal gövdesini ve dolayısıyla metal sapını da ısıtır.
- Metaller, ısıyı iyi ileten iyi iletken malzemelerdir.
- Metal sap, çaydanlığın içindeki ısıyı iletim yoluyla dışarıya, yani sapın en ucuna kadar taşır.
- Sapın en dış kısmına temas ettiğimizde, elimiz bu ısıyı alır ve elimiz yanar.
Örnek 3:
200 gram su, 20°C'den 50°C'ye ısıtılıyor. Suyun öz ısısı \( c_{su} = 4.18 \, J/(g \cdot ^\circ C) \) olduğuna göre, suya ne kadar ısı enerjisi verilmiştir? 🌡️💧
Hesaplamayı yapalım.
Hesaplamayı yapalım.
Çözüm:
- Verilen ısı enerjisi (Q), kütle (m), öz ısı (c) ve sıcaklık değişimi (\( \Delta T \)) ile doğru orantılıdır.
- Formülümüz: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Kütle \( m = 200 \, g \)
- Öz ısı \( c = 4.18 \, J/(g \cdot ^\circ C) \)
- Sıcaklık değişimi \( \Delta T = T_{son} - T_{ilk} = 50^\circ C - 20^\circ C = 30^\circ C \)
- Şimdi değerleri formülde yerine koyalım:
- \( Q = 200 \, g \cdot 4.18 \, J/(g \cdot ^\circ C) \cdot 30^\circ C \)
- \( Q = 200 \cdot 4.18 \cdot 30 \, J \)
- \( Q = 25080 \, J \)
Örnek 4:
100 gram demir, 100 gram suya göre daha hızlı ısınır. Bunun sebebi nedir? 🌡️⚖️
Bu durum, hangi fiziksel özelliğe bağlanır?
Bu durum, hangi fiziksel özelliğe bağlanır?
Çözüm:
- Her maddenin kendine özgü bir öz ısı değeri vardır.
- Öz ısı, bir maddenin bir gramının sıcaklığını bir derece Celsius artırmak için gereken ısı miktarıdır.
- Suyun öz ısısı oldukça yüksektir (yaklaşık \( 4.18 \, J/(g \cdot ^\circ C) \)), demirin öz ısısı ise daha düşüktür (yaklaşık \( 0.45 \, J/(g \cdot ^\circ C) \)).
- Daha düşük öz ısıya sahip demir, aynı miktarda ısı verildiğinde sıcaklığı daha çok artar. Bu yüzden demir daha hızlı ısınır.
Örnek 5:
Bir öğrenci, özdeş ısıtıcılarla bir miktar su ve bir miktar alkolü ısıtıyor. Isıtıcılar aynı anda çalıştırılıyor ve belirli bir süre sonra suyun sıcaklığı 10°C artarken, alkolün sıcaklığı 20°C artıyor. 🧪🔥
Bu deneyden yola çıkarak, su ve alkolün öz ısıları hakkında ne söylenebilir?
Bu deneyden yola çıkarak, su ve alkolün öz ısıları hakkında ne söylenebilir?
Çözüm:
- Öğrenci, özdeş ısıtıcılar kullandığı için her iki sıvıya da eşit süre boyunca eşit miktarda ısı enerjisi vermiştir.
- Aynı miktarda ısı enerjisi verildiğinde, sıcaklık değişimi daha az olan maddenin öz ısısı daha yüksektir.
- Bu deneyde, suyun sıcaklığı daha az arttığına göre, suyun öz ısısı alkolün öz ısısından daha büyüktür.
- Alkolün sıcaklığı daha çok arttığına göre, alkolün öz ısısı suyun öz ısısından daha küçüktür.
Örnek 6:
Kışın metal bir banka oturduğumuzda neden üşürüz, tahta bir banka oturduğumuzda ise o kadar üşümeyiz? 🥶🌳
Bu durumun fiziksel açıklaması nedir?
Bu durumun fiziksel açıklaması nedir?
Çözüm:
- Hem metal hem de tahta bank, çevresindeki havanın sıcaklığına yakın bir sıcaklıktadır.
- Ancak, metaller ısıyı çok iyi iletirken, tahta ısıyı iyi iletmez (yani iyi bir yalıtkandır).
- Metal banka oturduğumuzda, vücudumuzdaki ısı metale doğru çok hızlı bir şekilde iletilir. Bu ani ısı kaybı bize daha soğuk hissettirir.
- Tahta banka oturduğumuzda ise, tahtanın ısıyı az iletmesi nedeniyle vücudumuzdan ısı kaybı daha yavaş gerçekleşir. Bu yüzden daha az üşürüz.
Örnek 7:
500 gram su, 30°C'de iken 100 gram buz, 0°C'de iken suya ekleniyor. Buzun tamamının erimesi için suya ne kadar ısı verilmesi gerektiğini ve buzun erimesi sırasında suyun sıcaklığının nasıl değişeceğini hesaplayınız. (Suyun öz ısısı \( c_{su} = 4.18 \, J/(g \cdot ^\circ C) \), buzun erime ısısı \( L_e = 334 \, J/g \)) 🧊💧
Bu karmaşık süreci adım adım inceleyelim.
Bu karmaşık süreci adım adım inceleyelim.
Çözüm:
- Adım 1: Buzun erimesi için gereken ısıyı hesaplama
- Buzun tamamının erimesi için gereken ısı (Q_erime), buzun kütlesi (m_buz) ve buzun erime ısısı (L_e) ile bulunur.
- \( Q_{erime} = m_{buz} \cdot L_e \)
- \( Q_{erime} = 100 \, g \cdot 334 \, J/g \)
- \( Q_{erime} = 33400 \, J \)
- Bu, buzun erimesi için gereken minimum ısıdır.
- Adım 2: Suyun verebileceği maksimum ısıyı hesaplama
- Buzun tamamının erimesi için gereken ısıyı suyun verebilmesi için, suyun sıcaklığının bir miktar düşmesi gerekir.
- Eğer su, buzun erimesi için gereken ısıyı verebilirse, suyun sıcaklığı düşer.
- Bu senaryoda, buzun tamamı eridiğinde, sistem 0°C'de su ve buz karışımı olacaktır (eğer su yeterli ısıyı verebilirse).
- Eğer suyun sıcaklığı 0°C'ye düşerse vereceği ısı:
- \( \Delta T_{su} = 30^\circ C - 0^\circ C = 30^\circ C \)
- \( Q_{su \to 0^\circ C} = m_{su} \cdot c_{su} \cdot \Delta T_{su} \)
- \( Q_{su \to 0^\circ C} = 500 \, g \cdot 4.18 \, J/(g \cdot ^\circ C) \cdot 30^\circ C \)
- \( Q_{su \to 0^\circ C} = 62700 \, J \)
- Adım 3: Sonucu yorumlama
- Suyun verebileceği ısı (62700 J), buzun erimesi için gereken ısıdan (33400 J) daha fazladır.
- Bu demektir ki, buzun tamamı eriyecek ve suyun sıcaklığı 0°C'nin üzerine çıkacaktır.
- Buzun tamamı eridikten sonra, sistem 0°C'de 500 g su ve 100 g erimiş buz (toplam 600 g su) olacaktır.
- Kalan ısı (62700 J - 33400 J = 29300 J) bu 600 g suyun sıcaklığını artırmak için kullanılacaktır.
- Bu durumda, buzun tamamının erimesi için suya 33400 J ısı verilmesi gerekmektedir.
- Buzun tamamı eridiğinde, suyun sıcaklığı 0°C'den biraz daha yükseğe çıkacaktır.
Örnek 8:
Yazın kavurucu sıcaklarında serinlemek için neden ıslak havlu kullanırız? ☀️💦
Bu durumun arkasındaki fiziksel prensip nedir?
Bu durumun arkasındaki fiziksel prensip nedir?
Çözüm:
- Islak havlu kullanmamızın temel nedeni, buharlaşma yoluyla serinlemektir.
- Suyun buharlaşması için ısı enerjisine ihtiyacı vardır.
- Islak havludaki su, çevreden (vücudumuzdan ve havadan) ısı alarak buharlaşır.
- Bu ısı alma işlemi sırasında, havlu ve temas ettiği yüzey (cildimiz) soğur.
- Bu sayede, vücudumuzun sıcaklığı düşer ve serinleriz.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-isi-alisverisi/sorular