💡 9. Sınıf Fizik: Isı, sıcaklık, öz ısı Çözümlü Örnekler

Isı ve sıcaklık kavramlarını temel özelliklerine göre inceleyelim: 🔍

• I. Yanlış: Sıcaklık bir enerji değildir, moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin bir göstergesidir.
• II. Yanlış: Isı, kalorimetre kabı ile hesaplanır; termometre ile ölçülen sıcaklıktır.
• III. Doğru: Isı, sistemler arasındaki sıcaklık farkı nedeniyle transfer edilen enerjidir. ✅
• IV. Doğru: SI (Uluslararası Birim Sistemi) birim sisteminde sıcaklık birimi Kelvin \( (K) \)'dir. ✅

Cevap: III ve IV doğrudur.

Isı miktarını hesaplamak için temel ısı formülünü kullanalım: 📝

Verilenler:

• Kütle \( m = 200 \) g
• Öz ısı \( c = 0.5 \) cal/g°C
• Sıcaklık değişimi \( \Delta t = 40 - 10 = 30 \) °C

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

Hesaplama adımları:

• \( Q = 200 \cdot 0.5 \cdot 30 \)
• \( Q = 100 \cdot 30 \)
• \( Q = 3000 \) cal

Sonuç: Maddeye verilmesi gereken ısı miktarı 3000 kaloridir. ✅

Öz ısı kavramının özelliklerini adım adım değerlendirelim: 💡

• I. Doğru: Öz ısı her madde için farklıdır ve maddeleri tanımamıza yardımcı olan ayırt edici bir özelliktir. ✅
• II. Yanlış: Öz ısı, maddenin cinsine bağlıdır ancak madde miktarına bağlı değildir. 1 gram suyun da 100 gram suyun da öz ısısı aynıdır.
• III. Doğru: Öz ısı birimi enerji bölü kütle çarpı sıcaklık değişimi şeklinde ifade edilir. ✅

Cevap: I ve III doğrudur.

Bu durumun temel sebebi su ve kumun öz ısılarının (c) farklı olmasıdır: 🌊

• Suyun öz ısısı, kumun öz ısısından çok daha büyüktür. \( c_{su} > c_{kum} \)
• Öz ısısı büyük olan maddeler (su), geç ısınır ve geç soğur. ⏳
• Öz ısısı küçük olan maddeler (kum), çabuk ısınır ve çabuk soğur. 🚀
• Aynı miktar ısı \( Q \) verildiğinde, \( Q = m \cdot c \cdot \Delta t \) formülüne göre öz ısısı küçük olan kumun sıcaklık değişimi \( \Delta t \) daha büyük olur.

Özetle: Bu farkın sebebi suyun öz ısısının kumun öz ısısından büyük olmasıdır. ✅

Sıvılara eşit süre ısı verilmesi, aldıkları ısı miktarlarının \( Q \) eşit olduğu anlamına gelir. ⚖️

• X sıvısı için: \( Q = m \cdot c_x \cdot \Delta t \)
• Y sıvısı için: \( Q = 2m \cdot c_y \cdot \Delta t \)

Isılar eşit olduğu için denklemleri birbirine eşitleyelim:

\( m \cdot c_x \cdot \Delta t = 2m \cdot c_y \cdot \Delta t \)

• Denklemin her iki tarafındaki \( m \) ve \( \Delta t \) değerlerini sadeleştirelim.
• \( c_x = 2 \cdot c_y \)
• Buradan \( \frac{c_x}{c_y} = 2 \) bulunur.

Cevap: Öz ısılar oranı 2'dir. ✅

Isı sığası \( C \) ile öz ısı \( c \) arasındaki ilişkiyi kullanalım: 📐

Formül: \( C = m \cdot c \)

Verilenler:

• Isı sığası \( C = 150 \) cal/°C
• Kütle \( m = 500 \) g

İşlem:

• \( 150 = 500 \cdot c \)
• \( c = \frac{150}{500} \)
• \( c = \frac{15}{50} \)
• \( c = 0.3 \) cal/g°C

Sonuç: Metalin öz ısısı 0.3 cal/g°C'dir. ✅

Bu tasarımın iki temel fiziksel nedeni vardır: 💡

• İletkenlik: Tencerenin gövdesi ısıyı yemeğe hızlı iletmesi için ısı iletkeni olan metallerden yapılır. Saplar ise elin yanmaması için ısı yalıtkanı malzemelerden seçilir.
• Öz Isı Farkı: Metallerin öz ısısı genellikle küçüktür, bu sayede az bir ısı ile sıcaklıkları hemen yükselir ve yemek pişer. 🥘
• Plastik veya ahşap sapların öz ısısı ve yalıtım özelliği yüksektir, bu da sapın sıcaklığının yavaş artmasını sağlayarak güvenli tutuş imkanı sunar. ✋

Özetle: Gövdede düşük öz ısı ve yüksek iletkenlik, sapta ise yüksek yalıtım hedeflenir. ✅

Isı alışverişinde alınan ısı, verilen ısıya eşittir: \( Q_{alinan} = Q_{verilen} \) ⚖️

• Soğuk su ısı alır: \( Q_1 = 100 \cdot 1 \cdot (t - 20) \)
• Sıcak su ısı verir: \( Q_2 = 200 \cdot 1 \cdot (80 - t) \)

Denklemi kuralım:

\( 100 \cdot (t - 20) = 200 \cdot (80 - t) \)

• Sadeleştirme yapalım (her iki tarafı 100'e bölelim):
• \( t - 20 = 2 \cdot (80 - t) \)
• \( t - 20 = 160 - 2t \)
• \( 3t = 180 \)
• \( t = 60 \) °C

Sonuç: Karışımın denge sıcaklığı 60 °C olur. ✅