🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Isı, öz ısı, ısı sığası ve sıcaklık farkı arasındaki ilişkiler Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Isı, öz ısı, ısı sığası ve sıcaklık farkı arasındaki ilişkiler Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir miktar suyun sıcaklığını 10°C artırmak için 4200 Joule ısı verilmesi gerekiyor. Suyun kütlesi 0.1 kg olduğuna göre, suyun öz ısısı kaç J/kg°C'dir? 💡
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için temel ısı formülünü kullanacağız: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \).
- Verilenler:
- Isı (\( Q \)): 4200 J
- Kütle (\( m \)): 0.1 kg
- Sıcaklık değişimi (\( \Delta T \)): 10°C
- İstenen:
- Öz ısı (\( c \))
- Çözüm Adımları:
- Formülü hatırlayalım: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Formülde verilen değerleri yerine koyalım: \( 4200 \, \text{J} = 0.1 \, \text{kg} \cdot c \cdot 10^\circ\text{C} \)
- Denklemi \( c \) için çözelim: \( 4200 = 1 \cdot c \)
- Sonuç: \( c = 4200 \, \text{J/kg}^\circ\text{C} \)
Örnek 2:
200 gram demirin sıcaklığını 20°C artırmak için ne kadar ısı gerekir? Demir'in öz ısısı \( 460 \, \text{J/kg}^\circ\text{C} \) olarak verilmiştir. 🌡️
Çözüm:
Bu soruda da \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) formülünü kullanacağız.
- Verilenler:
- Kütle (\( m \)): 200 gram = 0.2 kg (birimi kg'a çevirmeyi unutmayalım!)
- Öz ısı (\( c \)): \( 460 \, \text{J/kg}^\circ\text{C} \)
- Sıcaklık değişimi (\( \Delta T \)): 20°C
- İstenen:
- Gereken ısı (\( Q \))
- Çözüm Adımları:
- Formülü yazalım: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Değerleri yerine koyalım: \( Q = 0.2 \, \text{kg} \cdot 460 \, \text{J/kg}^\circ\text{C} \cdot 20^\circ\text{C} \)
- Hesaplamayı yapalım: \( Q = 0.2 \cdot 460 \cdot 20 \)
- Sonuç: \( Q = 18400 \, \text{J} \)
Örnek 3:
Bir kapta bulunan 2 kg'lık suyun sıcaklığını 5°C artırmak için kaç kalori ısı gerekir? (Suyun öz ısısı \( 1 \, \text{kalori/g}^\circ\text{C} \) olarak kabul edilebilir.) 💧
Çözüm:
Bu soruda kalori birimini kullanacağız. Yine \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) formülünü uygulayacağız.
- Verilenler:
- Kütle (\( m \)): 2 kg = 2000 gram (birimi grama çevirmeliyiz!)
- Öz ısı (\( c \)): \( 1 \, \text{kalori/g}^\circ\text{C} \)
- Sıcaklık değişimi (\( \Delta T \)): 5°C
- İstenen:
- Gereken ısı (\( Q \))
- Çözüm Adımları:
- Formülü hatırlayalım: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Değerleri yerine koyalım: \( Q = 2000 \, \text{g} \cdot 1 \, \text{kalori/g}^\circ\text{C} \cdot 5^\circ\text{C} \)
- Hesaplamayı yapalım: \( Q = 2000 \cdot 1 \cdot 5 \)
- Sonuç: \( Q = 10000 \, \text{kalori} \)
Örnek 4:
Kütleleri ve ilk sıcaklıkları aynı olan X ve Y cisimlerine eşit miktarda ısı verildiğinde, X cisminin sıcaklığı 20°C, Y cisminin sıcaklığı ise 40°C artıyor. Buna göre, X ve Y cisimlerinin öz ısıları arasındaki ilişki nedir? 🤔
Çözüm:
Bu soruda ısı sığası kavramına yakın bir ilişkiyi sorguluyoruz. Eşit ısı verildiğinde sıcaklık değişiminin farklı olması, öz ısıların farklı olduğunu gösterir.
- Verilenler:
- Kütleler eşit: \( m_X = m_Y \)
- İlk sıcaklıklar eşit: \( T_{ilk, X} = T_{ilk, Y} \)
- Verilen ısılar eşit: \( Q_X = Q_Y \)
- Sıcaklık değişimleri: \( \Delta T_X = 20^\circ\text{C} \), \( \Delta T_Y = 40^\circ\text{C} \)
- İstenen:
- Öz ısıları arasındaki ilişki: \( c_X \) ve \( c_Y \)
- Çözüm Adımları:
- Her iki cisim için ısı formülünü yazalım:
- \( Q_X = m_X \cdot c_X \cdot \Delta T_X \)
- \( Q_Y = m_Y \cdot c_Y \cdot \Delta T_Y \)
- Verilen eşitlikleri kullanalım: \( Q_X = Q_Y \) ve \( m_X = m_Y \). Bu durumda: \( m_X \cdot c_X \cdot \Delta T_X = m_Y \cdot c_Y \cdot \Delta T_Y \)
- Kütleler eşit olduğu için \( m_X = m_Y \) sadeleşir: \( c_X \cdot \Delta T_X = c_Y \cdot \Delta T_Y \)
- Sıcaklık değişimlerini yerine koyalım: \( c_X \cdot 20^\circ\text{C} = c_Y \cdot 40^\circ\text{C} \)
- \( c_X \) ve \( c_Y \) arasındaki ilişkiyi bulalım: \( c_X = \frac{40}{20} c_Y \)
- Sonuç: \( c_X = 2 c_Y \)
Örnek 5:
Aynı miktarda su ve zeytinyağının sıcaklıklarını aynı derece artırmak istediğimizde, neden zeytinyağının daha çabuk ısındığını hissediyoruz? 🍳
Çözüm:
Bu durum, su ve zeytinyağının farklı öz ısı değerlerine sahip olmasından kaynaklanır.
- Açıklama:
- Öz ısı, bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1°C artırmak için gereken ısı miktarıdır.
- Suyun öz ısısı yaklaşık \( 4.18 \, \text{J/g}^\circ\text{C} \) veya \( 1 \, \text{kalori/g}^\circ\text{C} \) iken, zeytinyağının öz ısısı yaklaşık \( 1.9 \, \text{J/g}^\circ\text{C} \) civarındadır.
- Bu demektir ki, aynı kütledeki zeytinyağının sıcaklığını 1°C artırmak için suya göre daha az ısı gerekir.
- Bu nedenle, aynı miktarda ısı verildiğinde zeytinyağının sıcaklığı sudan daha fazla artar ve daha çabuk ısınır.
Örnek 6:
Bir öğrenci, özdeş ısıtıcılarla (her biri birim zamanda eşit miktarda ısı verir) 500 gram su ve 500 gram alkolü ısıtıyor. Su'yun sıcaklığı 10°C artarken, alkolün sıcaklığı 30°C artıyor. Alkolün öz ısısı \( 2.4 \, \text{J/g}^\circ\text{C} \) olduğuna göre, suyun öz ısısı kaç \( \text{J/g}^\circ\text{C} \) olur? 🧪
Çözüm:
Bu soruda, eşit sürede ısıtıcıların verdiği ısıların eşit olduğunu varsayacağız.
- Verilenler:
- Kütleler eşit: \( m_{su} = m_{alkol} = 500 \, \text{g} \)
- Sıcaklık değişimleri: \( \Delta T_{su} = 10^\circ\text{C} \), \( \Delta T_{alkol} = 30^\circ\text{C} \)
- Alkolün öz ısısı: \( c_{alkol} = 2.4 \, \text{J/g}^\circ\text{C} \)
- İstenen:
- Suyun öz ısısı: \( c_{su} \)
- Çözüm Adımları:
- Isıtıcılar özdeş olduğu için, eşit sürede verdikleri ısılar eşittir: \( Q_{su} = Q_{alkol} \)
- Isı formülünü her iki madde için yazalım:
- \( Q_{su} = m_{su} \cdot c_{su} \cdot \Delta T_{su} \)
- \( Q_{alkol} = m_{alkol} \cdot c_{alkol} \cdot \Delta T_{alkol} \)
- Eşitliği kuralım: \( m_{su} \cdot c_{su} \cdot \Delta T_{su} = m_{alkol} \cdot c_{alkol} \cdot \Delta T_{alkol} \)
- Kütleler eşit olduğu için \( m_{su} = m_{alkol} \) sadeleşir: \( c_{su} \cdot \Delta T_{su} = c_{alkol} \cdot \Delta T_{alkol} \)
- Verilen değerleri yerine koyalım: \( c_{su} \cdot 10^\circ\text{C} = 2.4 \, \text{J/g}^\circ\text{C} \cdot 30^\circ\text{C} \)
- Hesaplamayı yapalım: \( c_{su} \cdot 10 = 72 \)
- Suyun öz ısısını bulalım: \( c_{su} = \frac{72}{10} \)
- Sonuç: \( c_{su} = 7.2 \, \text{J/g}^\circ\text{C} \)
Örnek 7:
5 kg'lık bir demir çubuğun ısı sığası kaç \( \text{J/}^\circ\text{C} \) olur? Demir'in öz ısısı \( 460 \, \text{J/kg}^\circ\text{C} \) olarak verilmiştir. 🧱
Çözüm:
Isı sığası, bir cismin tamamının sıcaklığını 1°C artırmak için gereken ısı miktarıdır. Isı sığası, kütle ile öz ısının çarpımına eşittir.
- Verilenler:
- Kütle (\( m \)): 5 kg
- Öz ısı (\( c \)): \( 460 \, \text{J/kg}^\circ\text{C} \)
- İstenen:
- Isı sığası (\( C \))
- Çözüm Adımları:
- Isı sığası formülünü hatırlayalım: \( C = m \cdot c \)
- Verilen değerleri formülde yerine koyalım: \( C = 5 \, \text{kg} \cdot 460 \, \text{J/kg}^\circ\text{C} \)
- Hesaplamayı yapalım: \( C = 5 \cdot 460 \)
- Sonuç: \( C = 2300 \, \text{J/}^\circ\text{C} \)
Örnek 8:
Yazın arabaların direksiyonlarının neden daha çabuk ısındığını hiç düşündünüz mü? 🤔
Çözüm:
Bu durum, araba direksiyonunun yapıldığı malzemenin öz ısısı ile ilgilidir.
- Açıklama:
- Genellikle araba direksiyonları, ısıyı iyi ileten ve sıcaklıkları çabuk artan malzemelerden yapılır. Bu malzemelerin öz ısıları genellikle düşüktür.
- Düşük öz ısı demek, birim kütlesinin sıcaklığını 1°C artırmak için daha az ısı gerektirmesi demektir.
- Güneşten gelen ısı enerjisi, düşük öz ısıya sahip direksiyon malzemesi tarafından kolayca emilir ve malzemenin sıcaklığı hızla yükselir.
- Aynı şekilde, içindeki hava veya koltuk döşemeleri gibi malzemelerin öz ısıları da farklı olduğu için, direksiyonun sıcaklık artışı daha belirgin olur.
Örnek 9:
Kütlesi 2 kg olan bir cismin sıcaklığını 30°C artırmak için 6000 Joule ısı verilmiştir. Bu cismin ısı sığası kaç \( \text{J/}^\circ\text{C} \) ve öz ısısı kaç \( \text{J/kg}^\circ\text{C} \) olur? 🧐
Çözüm:
Bu soruda hem ısı sığasını hem de öz ısısını bulmamız gerekiyor.
- Verilenler:
- Kütle (\( m \)): 2 kg
- Sıcaklık değişimi (\( \Delta T \)): 30°C
- Verilen ısı (\( Q \)): 6000 J
- İstenen:
- Isı sığası (\( C \))
- Öz ısı (\( c \))
- Çözüm Adımları:
- Isı Sığasını Bulma:
- Isı sığası, \( Q = C \cdot \Delta T \) formülü ile bulunur.
- Değerleri yerine koyalım: \( 6000 \, \text{J} = C \cdot 30^\circ\text{C} \)
- \( C \) için çözelim: \( C = \frac{6000 \, \text{J}}{30^\circ\text{C}} \)
- Sonuç: \( C = 200 \, \text{J/}^\circ\text{C} \)
- Öz Isıyı Bulma:
- Isı sığası aynı zamanda \( C = m \cdot c \) formülü ile de bulunur.
- Bulduğumuz ısı sığası ve verilen kütleyi kullanalım: \( 200 \, \text{J/}^\circ\text{C} = 2 \, \text{kg} \cdot c \)
- \( c \) için çözelim: \( c = \frac{200 \, \text{J/}^\circ\text{C}}{2 \, \text{kg}} \)
- Sonuç: \( c = 100 \, \text{J/kg}^\circ\text{C} \)
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-isi-oz-isi-isi-sigasi-ve-sicaklik-farki-arasindaki-iliskiler/sorular