🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Isıl denge ve sıcaklık Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Isıl denge ve sıcaklık Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir bardak suyun sıcaklığı 25°C iken, içine 80°C'lik bir metal kaşık konuluyor. Bir süre sonra metal kaşık ve suyun son sıcaklıklarının ne olmasını beklersiniz? 🌡️
Çözüm:
Bu durum, ısıl denge prensibini açıklar.
- Başlangıçta, su ve kaşık farklı sıcaklıklardadır.
- Sıcak cisim (kaşık) ısı kaybederken, soğuk cisim (su) ısı kazanır.
- Bu ısı alışverişi, iki cismin de aynı son sıcaklığa ulaşana kadar devam eder.
- Bu son sıcaklığa denge sıcaklığı denir.
- Son durumda, hem kaşığın hem de suyun sıcaklığı başlangıçtaki değerleri arasında bir değer olacaktır.
Örnek 2:
Bir odada bulunan bir demir çubuk ve aynı odada bulunan tahta bir sandalye arasındaki sıcaklık farkı nedir? 🚪
Çözüm:
Bu örnek, farklı maddelerin ısı iletimi konusunu vurgular.
- Her iki cisim de aynı ortamda bulunduğundan, teorik olarak aynı sıcaklıkta olmalıdırlar.
- Ancak, dokunduğumuzda demir çubuğun daha soğuk, tahta sandalyenin ise daha sıcak hissedilmesinin nedeni, ısı iletkenlikleridir.
- Demir, ısıyı tahtaya göre daha iyi ilettiği için elimizdeki ısıyı daha hızlı alır ve bu da bize daha soğuk hissettirir.
- Tahta ise ısıyı iyi iletmeyen bir malzemedir (yalıtkandır), bu yüzden elimizdeki ısıyı daha yavaş alır ve daha sıcak hissettirir.
Örnek 3:
Kütlesi 200 gram olan bir demir parçası, 20°C'de iken 500 gramlık bir suya daldırılıyor. Suyun ilk sıcaklığı 80°C olduğuna göre, denge sıcaklığı kaç °C olur? (Demirin öz ısısı \( c_{demir} = 0.46 \, J/g^\circ C \), Suyun öz ısısı \( c_{su} = 4.18 \, J/g^\circ C \)) 💧🔥
Çözüm:
Bu soruda ısıl denge prensibini kullanarak denge sıcaklığını hesaplayacağız. Isı alışverişi sırasında, alınan ısı verilen ısıya eşittir.
- Demirin aldığı ısı (Q_demir) = Suyun verdiği ısı (Q_su)
- Formülümüz: \( m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Demirin aldığı ısı: \( m_{demir} \cdot c_{demir} \cdot (T_{denge} - T_{ilk, demir}) \)
- Suyun verdiği ısı: \( m_{su} \cdot c_{su} \cdot (T_{ilk, su} - T_{denge}) \)
- Verilen değerler: \( m_{demir} = 200 \, g \), \( c_{demir} = 0.46 \, J/g^\circ C \), \( T_{ilk, demir} = 20^\circ C \), \( m_{su} = 500 \, g \), \( c_{su} = 4.18 \, J/g^\circ C \), \( T_{ilk, su} = 80^\circ C \)
- Denklemimiz: \( 200 \cdot 0.46 \cdot (T_{denge} - 20) = 500 \cdot 4.18 \cdot (80 - T_{denge}) \)
- Denklemi çözersek: \( 92 \cdot (T_{denge} - 20) = 2090 \cdot (80 - T_{denge}) \)
- \( 92 T_{denge} - 1840 = 167200 - 2090 T_{denge} \)
- \( 92 T_{denge} + 2090 T_{denge} = 167200 + 1840 \)
- \( 2182 T_{denge} = 169040 \)
- \( T_{denge} = \frac{169040}{2182} \approx 77.47^\circ C \)
Örnek 4:
Bir öğrenci, elindeki iki farklı metal parçası olan A ve B'yi, birer uçlarından aynı anda ısıtmaya başlıyor. Bir süre sonra, A metalinin diğer ucunun daha çabuk ısındığını gözlemliyor. Bu durum, A ve B metalleri için aşağıdakilerden hangisini ifade eder?
A) A'nın öz ısısı B'den daha büyüktür.
B) B'nin ısı iletkenliği A'dan daha fazladır.
C) A'nın ısı iletkenliği B'den daha fazladır.
D) A'nın kütlesi B'den daha azdır. 🔬
Çözüm:
Bu soru, ısı iletkenliği kavramını anlamayı gerektiriyor.
- Soruda belirtilen durum, bir metalin diğerine göre ısıyı daha hızlı ilettiğini gösteriyor.
- Isının bir noktadan başka bir noktaya ne kadar hızlı yayıldığını belirleyen özellik, ısı iletkenliğidir.
- A metalinin diğer ucunun daha çabuk ısınması, ısının A metali içinde daha hızlı yayıldığı anlamına gelir.
- Bu da A metalinin ısı iletkenliğinin B metalinden daha fazla olduğunu gösterir.
Örnek 5:
Kış aylarında dışarıda bırakılan metal bir kapı kolu ile ahşap bir kapı kolunun dokunma hissi neden farklıdır? 🥶
Çözüm:
Bu durum, ısı iletkenliği ve algıladığımız sıcaklık arasındaki ilişkiyi gösterir.
- Hem metal hem de ahşap kapı kolu, bulundukları ortamın (dışarısı) sıcaklığına ulaşmıştır. Yani, mutlak sıcaklıkları aynıdır.
- Ancak, metal ısıyı çok iyi ileten bir malzemedir. Elimize dokunduğumuzda, elimizdeki ısıyı hızla metal kapı koluna iletir. Bu hızlı ısı kaybı, bize kapı kolunun daha soğuk olduğunu hissettirir.
- Ahşap ise ısıyı iyi iletmeyen bir malzemedir (yalıtkandır). Elimizdeki ısıyı metal kadar hızlı iletemez. Bu nedenle, elimizden ısı kaybı daha az olur ve ahşap kapı kolu bize daha sıcak hissettirir.
Örnek 6:
Kütlesi 500 gram olan bir bakır küre, 100°C'de iken, kütlesi 1 kg olan 20°C'deki bir su dolu kaba konuluyor. Denge sıcaklığı kaç °C olur? (Bakırın öz ısısı \( c_{bakır} = 0.38 \, J/g^\circ C \), Suyun öz ısısı \( c_{su} = 4.18 \, J/g^\circ C \)) ⚖️
Çözüm:
Bu soruyu da ısıl denge prensibini kullanarak çözeceğiz. Alınan ısı, verilen ısıya eşittir.
- Bakır kürenin aldığı ısı (Q_bakır) = Suyun verdiği ısı (Q_su)
- Formül: \( m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Bakırın aldığı ısı: \( m_{bakır} \cdot c_{bakır} \cdot (T_{denge} - T_{ilk, bakır}) \)
- Suyun verdiği ısı: \( m_{su} \cdot c_{su} \cdot (T_{ilk, su} - T_{denge}) \)
- Verilen değerler: \( m_{bakır} = 500 \, g \), \( c_{bakır} = 0.38 \, J/g^\circ C \), \( T_{ilk, bakır} = 100^\circ C \), \( m_{su} = 1000 \, g \) (1 kg = 1000 g), \( c_{su} = 4.18 \, J/g^\circ C \), \( T_{ilk, su} = 20^\circ C \)
- Denklemimiz: \( 500 \cdot 0.38 \cdot (T_{denge} - 100) = 1000 \cdot 4.18 \cdot (20 - T_{denge}) \)
- \( 190 \cdot (T_{denge} - 100) = 4180 \cdot (20 - T_{denge}) \)
- \( 190 T_{denge} - 19000 = 83600 - 4180 T_{denge} \)
- \( 190 T_{denge} + 4180 T_{denge} = 83600 + 19000 \)
- \( 4370 T_{denge} = 102600 \)
- \( T_{denge} = \frac{102600}{4370} \approx 23.48^\circ C \)
Örnek 7:
Yazın güneşli bir günde, aynı ortamda bulunan metal bir sandalye ile tahta bir banktan hangisi daha çok ısınır ve neden? ☀️
Çözüm:
Bu durum, güneş ışınlarının enerjisi ve malzemelerin ısıyı emme ve iletme yetenekleriyle ilgilidir.
- Her iki nesne de aynı güneş ışınlarına maruz kalır ve aynı ortam sıcaklığındadır.
- Metal, güneş ışınlarını daha iyi soğurur ve ısıyı daha hızlı iletir. Bu nedenle, metal sandalye daha fazla güneş enerjisi alıp bu enerjiyi kendi içinde daha verimli dağıtarak daha yüksek bir sıcaklığa ulaşacaktır.
- Tahta ise ısıyı metale göre daha az soğurur ve daha yavaş iletir. Bu yüzden tahta bank, metal sandalye kadar ısınmayacaktır.
Örnek 8:
Bir termosa sıcak çay koyduğumuzda, termosa dokunduğumuzda dışarıdan hafif bir sıcaklık hissederiz. Ancak birkaç saat sonra termosa dokunduğumuzda aynı sıcaklığı hissetmeyiz. Bu durum, termonun hangi özelliğinden kaynaklanır?
A) Termosun içindeki çayın sıcaklığının azalması.
B) Termosun içindeki çayın ısı iletkenliğinin artması.
C) Termosun ısıyı iyi iletmesi.
D) Termosun ısıyı iyi yalıtması. ☕
Çözüm:
Bu soru, ısı yalıtımı prensibini anlamayı gerektirir.
- Termosların temel amacı, içindeki sıcak maddelerin ısısını dışarıya kaçırmasını veya dışarıdaki soğukluğun içeri girmesini engellemektir. Yani, iyi bir ısı yalıtkanı olmaları beklenir.
- Başlangıçta termosa dokunduğumuzda hissettiğimiz hafif sıcaklık, termosun mükemmel bir yalıtkan olmadığını ve bir miktar ısının dışarı sızdığını gösterir.
- Ancak, birkaç saat sonra aynı sıcaklığı hissetmememiz, termosun içindeki çayın ısısının büyük ölçüde korunmuş olduğunu ve dışarıya çok az ısı kaçtığını gösterir.
- Bu durum, termosun ısıyı iyi yalıtması sayesinde gerçekleşir.
Örnek 9:
Bir odadaki hava ve bir metal para aynı sıcaklıkta iken, metal paraya dokunmak neden daha soğuk hissettirir? 🥶
Çözüm:
Bu durum, ısı iletkenliği ile ilgilidir.
- Hem hava hem de metal para, odadaki havanın sıcaklığına ulaşmıştır. Yani, mutlak sıcaklıkları aynıdır.
- Ancak, metal ısıyı havadan çok daha iyi iletir.
- Metal paraya dokunduğunuzda, elinizdeki ısıyı metal paraya hızla iletirsiniz. Bu hızlı ısı kaybı, paranın size daha soğuk hissettirmesine neden olur.
- Hava ise ısıyı iyi iletmeyen bir malzemedir. Elinizdeki ısıyı havaya çok yavaş iletirsiniz, bu yüzden sıcaklık farkını pek hissetmezsiniz.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-isil-denge-ve-sicaklik/sorular