🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Öz ısı ısı sığası ve sıcaklık değişimi Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Öz ısı ısı sığası ve sıcaklık değişimi Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
100 gram demirin sıcaklığını 20°C artırmak için kaç kalori ısı enerjisi gerekir? (Demirin öz ısısı 0.12 kalori/gram°C'dir.) 💡
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için gerekli ısı enerjisi formülünü kullanacağız:
- Q = m c ΔT
- Q = Gerekli ısı enerjisi (kalori)
- m = Cismin kütlesi (gram)
- c = Cismin öz ısısı (kalori/gram°C)
- ΔT = Sıcaklık değişimi (°C)
- m = 100 gram
- c = 0.12 kalori/gram°C
- ΔT = 20°C
- Q = 100 gram 0.12 kalori/gram°C 20°C
- Q = 100 0.12 20
- Q = 12 * 20
- Q = 240 kalori
Örnek 2:
200 gram suyun sıcaklığını 30°C artırmak için kaç joule ısı enerjisi gerekir? (Suyun öz ısısı 4.18 joule/gram°C'dir.) 💧
Çözüm:
Gerekli ısı enerjisini hesaplamak için yine aynı formülü kullanacağız:
- Q = m c ΔT
- m = 200 gram
- c = 4.18 joule/gram°C
- ΔT = 30°C
- Q = 200 gram 4.18 joule/gram°C 30°C
- Q = 200 4.18 30
- Q = 600 * 4.18
- Q = 2508 joule
Örnek 3:
500 gram demir ve 500 gram bakır aynı miktarda ısı aldıklarında hangisinin sıcaklık değişimi daha fazla olur? (Demirin öz ısısı 0.12 kalori/gram°C, bakırın öz ısısı 0.09 kalori/gram°C'dir.) 🤔
Çözüm:
Sıcaklık değişimini etkileyen faktörler kütle, öz ısı ve alınan ısıdır. Formülümüz:
- Q = m c ΔT
- ΔT = Q / (m * c)
- Demirin öz ısısı: c_demir = 0.12 kalori/gram°C
- Bakırın öz ısısı: c_bakır = 0.09 kalori/gram°C
- Sonuç: Bakırın sıcaklık değişimi daha fazla olur.
Örnek 4:
Kütlesi 200 gram olan bir cismin ilk sıcaklığı 10°C iken 4200 joule ısı verildiğinde son sıcaklığı 20°C oluyor. Bu cismin öz ısısı kaç joule/gram°C'dir? 📈
Çözüm:
Bu soruda cismin öz ısısını bulmamız isteniyor. Yine ısı enerjisi formülünü kullanacağız:
- Q = m c ΔT
- c = Q / (m * ΔT)
- Q = 4200 joule
- m = 200 gram
- İlk sıcaklık = 10°C
- Son sıcaklık = 20°C
- ΔT = Son sıcaklık - İlk sıcaklık = 20°C - 10°C = 10°C
- c = 4200 joule / (200 gram * 10°C)
- c = 4200 / 2000
- c = 2.1 joule/gram°C
Örnek 5:
Yazın plajda metal bir sandalyeye oturmak neden daha tehlikelidir? 🏖️
Çözüm:
Bu durum, metallerin öz ısılarının düşük olmasından kaynaklanır. Günlük hayattan örneklerle açıklayalım:
- Güneşlenme: Güneşten gelen ısı enerjisi, metal sandalyeye çarptığında, öz ısısı düşük olduğu için metal bu enerjiyi kolayca emer ve sıcaklığı hızla artar.
- Öz Isı Farkı: Kumun veya ahşabın öz ısısı metale göre daha yüksektir. Bu da aynı miktarda güneş enerjisi aldıklarında sıcaklıklarının metal kadar hızlı artmayacağı anlamına gelir.
- Yüksek Sıcaklık: Metal sandalyenin yüzey sıcaklığı, güneş altında çok yüksek seviyelere ulaşabilir.
- Tehlike: Bu yüksek sıcaklık, sandalyeye oturan kişinin cildinde yanıklara neden olabilir.
Örnek 6:
Birbirine karıştırılan K ve L cisimleri için aşağıdaki grafik verilmiştir. K cisminin öz ısısı \( c_K \), L cisminin öz ısısı \( c_L \) olduğuna göre, \( c_K \) ile \( c_L \) arasındaki ilişki nedir? (K ve L cisimlerinin kütleleri eşittir.) 📊
[TEXT]
(Grafik: Yatay eksende zaman (t), dikey eksende sıcaklık (T) gösterilmektedir. İki farklı renkli doğru bulunmaktadır. Yeşil renkli doğru K cismini, mavi renkli doğru ise L cismini temsil etmektedir. K cisminin sıcaklık değişimi, aynı zaman aralığında L cisminin sıcaklık değişiminden daha fazladır.)
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için ısı sığası ve öz ısı kavramlarını kullanacağız. Birbirine karıştırılan cisimler, denge sıcaklığına ulaşana kadar ısı alışverişi yaparlar. Eğer dışarıdan ısı alıp vermiyorlarsa, birinin verdiği ısı diğerinin aldığı ısıya eşittir.
- Isı Alışverişi: K cisminin sıcaklığı artarken L cisminin sıcaklığı azalmaktadır. Bu, K'nin ısı aldığı, L'nin ise ısı verdiği anlamına gelir.
- Grafik Yorumu: Grafikte, aynı zaman diliminde K cisminin sıcaklığının daha fazla arttığı görülmektedir. L cisminin sıcaklığı ise aynı zaman diliminde daha az azalmıştır.
- Kütleler Eşit: Soruda K ve L cisimlerinin kütlelerinin eşit olduğu belirtilmiş (m_K = m_L).
- Isı Sığası: Isı sığası (C) = kütle (m) öz ısı (c). Eğer kütleler eşitse, ısı sığası doğrudan öz ısı ile orantılıdır (C = m c).
- Sıcaklık Değişimi: Aynı miktarda ısı verildiğinde veya alındığında, sıcaklık değişimi (ΔT) = Isı (Q) / Isı Sığası (C) formülüyle bulunur.
- \( C_K < C_L \)
- \( m c_K < m c_L \)
- Bu durumda \( c_K < c_L \) olmalıdır.
Örnek 7:
300 gram suya 6300 kalori ısı enerjisi verildiğinde sıcaklığı 10°C artıyor. Buna göre, 500 gram suyun sıcaklığını 20°C artırmak için kaç kalori ısı enerjisi gerekir? 🌊
Çözüm:
Bu soruyu iki adımda çözeceğiz. İlk adımda suyun öz ısısını bulacağız, ikinci adımda ise istenen ısı miktarını hesaplayacağız.
Adım 1: Suyun Öz Isısını Bulma
Adım 2: İstenen Isı Enerjisini Hesaplama
Adım 1: Suyun Öz Isısını Bulma
- Formül: \( Q = m c ΔT \)
- Verilenler: Q = 6300 kalori, m = 300 gram, ΔT = 10°C
- Öz ısı (c) için formülü düzenleyelim: \( c = Q / (m * ΔT) \)
- \( c = 6300 \, \text{kalori} / (300 \, \text{gram} * 10°C) \)
- \( c = 6300 / 3000 \)
- \( c = 2.1 \, \text{kalori/gram°C} \)
Adım 2: İstenen Isı Enerjisini Hesaplama
- Şimdi 500 gram suyun sıcaklığını 20°C artırmak için gereken ısıyı hesaplayacağız.
- Formül: \( Q = m c ΔT \)
- Verilenler: m = 500 gram, c = 2.1 kalori/gram°C (ilk adımdan bulduğumuz öz ısı), ΔT = 20°C
- \( Q = 500 \, \text{gram} 2.1 \, \text{kalori/gram°C} 20°C \)
- \( Q = 500 2.1 20 \)
- \( Q = 1000 * 2.1 \)
- \( Q = 21000 \, \text{kalori} \)
Örnek 8:
Elif, elindeki iki farklı metal parçası olan A ve B'yi eşit miktarda ısıtıyor. A metalinin sıcaklığı 50°C artarken, B metalinin sıcaklığı 20°C artıyor. Eğer A metalinin kütlesi 100 gram ve B metalinin kütlesi 200 gram ise, A metalinin öz ısısı \( c_A \) ile B metalinin öz ısısı \( c_B \) arasındaki ilişki nedir? ⚖️
Çözüm:
Bu soruda, eşit ısı enerjisi verildiğinde farklı kütle ve sıcaklık değişimlerine sahip iki metalin öz ısılarını karşılaştıracağız.
- Eşit Isı Enerjisi: Soruda her iki metalin de eşit miktarda ısı enerjisi aldığı belirtilmiş. Bu nedenle \( Q_A = Q_B \) 'dir.
- Formül: Isı enerjisi formülümüz \( Q = m c ΔT \)
- A Metali İçin: \( Q_A = m_A c_A ΔT_A \)
- B Metali İçin: \( Q_B = m_B c_B ΔT_B \)
- \( m_A = 100 \) gram
- \( ΔT_A = 50°C \)
- \( m_B = 200 \) gram
- \( ΔT_B = 20°C \)
- \( m_A c_A ΔT_A = m_B c_B ΔT_B \)
- \( 100 \, \text{gram} c_A 50°C = 200 \, \text{gram} c_B 20°C \)
- \( 5000 c_A = 4000 c_B \)
- \( c_A / c_B = 4000 / 5000 \)
- \( c_A / c_B = 4 / 5 \)
- \( c_A = (4/5) * c_B \)
Örnek 9:
Aynı ortamda bulunan bir metal kaşık ve tahta kaşıkla çay karıştırıldığında, neden metal kaşığın daha sıcak hissedildiğini açıklar mısınız? ☕
Çözüm:
Bu durum, metallerin ve ahşabın ısıyı iletme kabiliyetlerindeki (ısı iletkenlikleri) ve öz ısılarındaki farklılıklardan kaynaklanır.
- Isı İletkenliği: Metaller, genellikle ahşaba göre çok daha iyi ısı iletkenleridir. Bu, ısıyı yüzeylerinden çevrelerine veya temas ettikleri yerlere daha hızlı aktarabildikleri anlamına gelir.
- Öz Isı: Metalin öz ısısı genellikle ahşabın öz ısısından daha düşüktür. Bu, aynı miktarda ısı enerjisi aldıklarında metallerin sıcaklıklarının daha hızlı artacağı anlamına gelir.
- Sıcak Çay Etkisi: Sıcak çay ile temas eden metal kaşık, hem çaydan aldığı ısıyı hızla emer (düşük öz ısı sayesinde sıcaklığı artar) hem de bu ısıyı elinize doğru çok hızlı iletir (yüksek ısı iletkenliği).
- Ahşap Kaşık: Ahşap kaşık ise ısıyı daha yavaş iletir ve öz ısısı daha yüksek olduğu için sıcaklığı metal kaşık kadar hızlı artmaz. Bu nedenle elinizde daha az sıcak hissedilir.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-oz-isi-isi-sigasi-ve-sicaklik-degisimi/sorular