📄 9. Sınıf Fizik: Isıl Denge Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Bir maddenin aldığı veya verdiği ısı miktarını hesaplamak için \( Q = mc\Delta T \) formülü kullanılır.

Verilenler:

Kütle (\( m \)) = \( 200 \text{ g} \)

Öz ısı (\( c \)) = \( 0.45 \text{ J/(g} \cdot \text{ } ^\circ C) \)

Başlangıç sıcaklığı (\( T_i \)) = \( 20 \text{ } ^\circ C \)

Son sıcaklık (\( T_f \)) = \( 70 \text{ } ^\circ C \)



Sıcaklık değişimi (\( \Delta T \)) = \( T_f - T_i = 70 \text{ } ^\circ C - 20 \text{ } ^\circ C = 50 \text{ } ^\circ C \)



Şimdi formülde yerine koyalım:

\( Q = (200 \text{ g}) \times (0.45 \text{ J/(g} \cdot \text{ } ^\circ C)) \times (50 \text{ } ^\circ C) \)

\( Q = 200 \times 0.45 \times 50 \)

\( Q = 90 \times 50 \)

\( Q = 4500 \text{ J} \)



Demir parçası \( 4500 \text{ J} \) ısı almıştır.

💡 Çözüm Adımları:

Isı yalıtılmış bir kapta ısı alışverişi sadece su ve metal arasında gerçekleşir. Isıl dengeye ulaşıldığında, suyun verdiği ısı metalin aldığı ısıya eşit olacaktır (\( Q_{verilen} = Q_{alınan} \)).



Su için:

Kütle (\( m_s \)) = \( 100 \text{ g} \)

Öz ısı (\( c_s \)) = \( 4.18 \text{ J/(g} \cdot \text{ } ^\circ C) \)

Başlangıç sıcaklığı (\( T_{si} \)) = \( 80 \text{ } ^\circ C \)

Son sıcaklık (\( T_{denge} \)) = \( 70 \text{ } ^\circ C \)

Sıcaklık değişimi (\( \Delta T_s \)) = \( T_{si} - T_{denge} = 80 \text{ } ^\circ C - 70 \text{ } ^\circ C = 10 \text{ } ^\circ C \)

Suyun verdiği ısı (\( Q_s \)) = \( m_s c_s \Delta T_s = 100 \text{ g} \times 4.18 \text{ J/(g} \cdot \text{ } ^\circ C) \times 10 \text{ } ^\circ C = 4180 \text{ J} \)



Metal için:

Kütle (\( m_m \)) = \( 50 \text{ g} \)

Öz ısı (\( c_m \)) = ?

Başlangıç sıcaklığı (\( T_{mi} \)) = \( 20 \text{ } ^\circ C \)

Son sıcaklık (\( T_{denge} \)) = \( 70 \text{ } ^\circ C \)

Sıcaklık değişimi (\( \Delta T_m \)) = \( T_{denge} - T_{mi} = 70 \text{ } ^\circ C - 20 \text{ } ^\circ C = 50 \text{ } ^\circ C \)

Metalin aldığı ısı (\( Q_m \)) = \( m_m c_m \Delta T_m = 50 \text{ g} \times c_m \times 50 \text{ } ^\circ C = 2500 \times c_m \)



Isıl denge durumunda \( Q_s = Q_m \) olduğundan:

\( 4180 \text{ J} = 2500 \times c_m \)

\( c_m = \frac{4180}{2500} \)

\( c_m = 1.672 \text{ J/(g} \cdot \text{ } ^\circ C) \)



Metalin öz ısısı \( 1.672 \text{ J/(g} \cdot \text{ } ^\circ C) \) dir.

💡 Çözüm Adımları:

Isı Sığası (Isı Kapasitesi): Bir maddenin sıcaklığını \( 1 \text{ } ^\circ C \) (veya \( 1 \text{ K} \)) değiştirmek için maddeye verilmesi veya maddeden alınması gereken ısı miktarıdır. Formülü \( C = m \cdot c \) şeklindedir, burada \( m \) kütle, \( c \) ise öz ısıdır. Birimi genellikle \( \text{J/} ^\circ C \) veya \( \text{cal/} ^\circ C \) dir.



Öz Isıdan Farkı:

* Öz ısı (\( c \)): Maddenin türüne bağlı ayırt edici bir özelliktir. Birim kütledeki (genellikle 1 gram veya 1 kg) maddenin sıcaklığını \( 1 \text{ } ^\circ C \) değiştirmek için gerekli ısı miktarıdır. Her saf maddenin belirli bir öz ısısı vardır.

* Isı sığası (\( C \)): Maddenin hem türüne (öz ısıya) hem de kütlesine bağlıdır. Aynı türden farklı kütlelerdeki maddelerin ısı sığaları farklı olabilir. Isı sığası, bir cismin ısı depolama kapasitesini gösterir.



Isı Sığası Nelere Bağlıdır?

Isı sığası, \( C = m \cdot c \) formülünden de anlaşılacağı üzere iki temel faktöre bağlıdır:

1. Maddenin Kütlesi (\( m \)): Kütle arttıkça ısı sığası da artar. Daha büyük bir madde parçasının sıcaklığını aynı miktarda değiştirmek için daha fazla ısı gerekir.

2. Maddenin Öz Isısı (\( c \)): Maddenin türüne bağlı olan öz ısı arttıkça, ısı sığası da artar. Yüksek öz ısılı maddelerin sıcaklığını değiştirmek daha zordur, dolayısıyla ısı sığaları da yüksektir.