🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Öz Isı Ve Isı Sığası Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Öz Isı Ve Isı Sığası Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Kütlesi 2 kg olan bir maddenin sıcaklığını 10 °C artırmak için 8000 J ısı enerjisi verilmiştir. Bu maddenin öz ısısı kaç \( \text{J/kg°C} \) 'dir? 🤔
Çözüm:
Bu soruda, verilen ısı enerjisi, kütle ve sıcaklık değişimini kullanarak öz ısıyı bulacağız.
Kullanacağımız temel formül: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
Kullanacağımız temel formül: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Verilenler:
- Isı enerjisi \( (Q) = 8000 \text{ J} \)
- Kütle \( (m) = 2 \text{ kg} \)
- Sıcaklık değişimi \( (\Delta T) = 10 \text{ °C} \)
- İstenen: Öz ısı \( (c) \)
- Çözüm Adımları:
- 👉 Formülü öz ısı \( (c) \) için yeniden düzenleyelim: \[ c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T} \]
- 👉 Şimdi verilen değerleri formülde yerine koyalım: \[ c = \frac{8000 \text{ J}}{2 \text{ kg} \cdot 10 \text{ °C}} \] \[ c = \frac{8000 \text{ J}}{20 \text{ kg°C}} \] \[ c = 400 \text{ J/kg°C} \]
- ✅ Bu maddenin öz ısısı 400 J/kg°C'dir.
Örnek 2:
Öz ısısı 2000 J/kg°C olan 3 kg kütleli bir sıvıya 30000 J ısı enerjisi verildiğinde, sıvının sıcaklığı kaç °C değişir? 🌡️
Çözüm:
Bu soruda, verilen ısı enerjisi, kütle ve öz ısıyı kullanarak sıcaklık değişimini bulacağız.
Kullanacağımız temel formül: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
Kullanacağımız temel formül: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Verilenler:
- Öz ısı \( (c) = 2000 \text{ J/kg°C} \)
- Kütle \( (m) = 3 \text{ kg} \)
- Isı enerjisi \( (Q) = 30000 \text{ J} \)
- İstenen: Sıcaklık değişimi \( (\Delta T) \)
- Çözüm Adımları:
- 👉 Formülü sıcaklık değişimi \( (\Delta T) \) için yeniden düzenleyelim: \[ \Delta T = \frac{Q}{m \cdot c} \]
- 👉 Şimdi verilen değerleri formülde yerine koyalım: \[ \Delta T = \frac{30000 \text{ J}}{3 \text{ kg} \cdot 2000 \text{ J/kg°C}} \] \[ \Delta T = \frac{30000 \text{ J}}{6000 \text{ J/°C}} \] \[ \Delta T = 5 \text{ °C} \]
- ✅ Sıvının sıcaklığı 5 °C değişir.
Örnek 3:
Isı sığası 500 J/°C olan bir cismin sıcaklığını 15 °C artırmak için ne kadar ısı enerjisi verilmelidir? 🔥
Çözüm:
Bu soruda, ısı sığası ve sıcaklık değişimini kullanarak gerekli ısı enerjisini bulacağız.
Kullanacağımız temel formül: \( Q = C \cdot \Delta T \)
Kullanacağımız temel formül: \( Q = C \cdot \Delta T \)
- Verilenler:
- Isı sığası \( (C) = 500 \text{ J/°C} \)
- Sıcaklık değişimi \( (\Delta T) = 15 \text{ °C} \)
- İstenen: Isı enerjisi \( (Q) \)
- Çözüm Adımları:
- 👉 Verilen değerleri formülde yerine koyalım: \[ Q = 500 \text{ J/°C} \cdot 15 \text{ °C} \] \[ Q = 7500 \text{ J} \]
- ✅ Cismin sıcaklığını 15 °C artırmak için 7500 J ısı enerjisi verilmelidir.
Örnek 4:
Öz ısısı 4200 J/kg°C olan suyun 1 kg'ının ısı sığası kaç J/°C'dir? 🤔 Bir de, 5 kg suyun ısı sığasını hesaplayalım.
Çözüm:
Bu soruda, öz ısı ve kütleyi kullanarak ısı sığasını bulacağız. Isı sığası, bir maddenin kütlesi ile öz ısısının çarpımına eşittir.
Kullanacağımız temel formül: \( C = m \cdot c \)
Kullanacağımız temel formül: \( C = m \cdot c \)
- Verilenler:
- Suyun öz ısısı \( (c) = 4200 \text{ J/kg°C} \)
- İstenen: Suyun farklı kütleleri için ısı sığası \( (C) \)
- Çözüm Adımları (1 kg su için):
- 👉 Kütle \( (m) = 1 \text{ kg} \) için ısı sığasını hesaplayalım: \[ C = 1 \text{ kg} \cdot 4200 \text{ J/kg°C} \] \[ C = 4200 \text{ J/°C} \]
- Çözüm Adımları (5 kg su için):
- 👉 Kütle \( (m) = 5 \text{ kg} \) için ısı sığasını hesaplayalım: \[ C = 5 \text{ kg} \cdot 4200 \text{ J/kg°C} \] \[ C = 21000 \text{ J/°C} \]
- ✅ 1 kg suyun ısı sığası 4200 J/°C, 5 kg suyun ısı sığası ise 21000 J/°C'dir. Gördüğümüz gibi, kütle arttıkça ısı sığası da artar! 💡
Örnek 5:
Kütlesi 500 g olan bir demir parçasının sıcaklığını 20 °C artırmak için 4500 J ısı enerjisi verilmiştir. Buna göre demirin öz ısısı kaç J/kg°C'dir? (Dikkat: Birimlere dikkat!) 🧐
Çözüm:
Bu soruda, demir parçasının öz ısısını bulacağız. Ancak kütle gram (g) olarak verildiği için, öz ısıyı J/kg°C cinsinden bulmak için kütleyi kilograma (kg) çevirmeyi unutmamalıyız.
Kullanacağımız temel formül: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
Kullanacağımız temel formül: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Verilenler:
- Kütle \( (m) = 500 \text{ g} \)
- Sıcaklık değişimi \( (\Delta T) = 20 \text{ °C} \)
- Isı enerjisi \( (Q) = 4500 \text{ J} \)
- İstenen: Öz ısı \( (c) \)
- Çözüm Adımları:
- 👉 İlk olarak kütleyi gramdan kilograma çevirelim: \[ 1 \text{ kg} = 1000 \text{ g} \] \[ m = 500 \text{ g} = \frac{500}{1000} \text{ kg} = 0.5 \text{ kg} \]
- 👉 Şimdi formülü öz ısı \( (c) \) için yeniden düzenleyelim: \[ c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T} \]
- 👉 Verilen değerleri formülde yerine koyalım: \[ c = \frac{4500 \text{ J}}{0.5 \text{ kg} \cdot 20 \text{ °C}} \] \[ c = \frac{4500 \text{ J}}{10 \text{ kg°C}} \] \[ c = 450 \text{ J/kg°C} \]
- ✅ Demirin öz ısısı 450 J/kg°C'dir.
Örnek 6:
Aynı sıcaklıkta ve eşit kütleli K ve L maddelerine eşit miktarda ısı enerjisi verilmiştir. Isı enerjisi verildikten sonra K maddesinin sıcaklığı 10 °C artarken, L maddesinin sıcaklığı 5 °C artmıştır.
Buna göre, K ve L maddelerinin öz ısıları \( c_K \) ve \( c_L \) arasındaki ilişki nedir? Nedenini açıklayınız. 🤔
Buna göre, K ve L maddelerinin öz ısıları \( c_K \) ve \( c_L \) arasındaki ilişki nedir? Nedenini açıklayınız. 🤔
Çözüm:
Bu soruda, eşit kütleli maddelere eşit ısı verildiğinde sıcaklık değişimlerinin farklı olmasının nedenini öz ısı kavramı üzerinden açıklayacağız.
Kullanacağımız temel formül: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
Kullanacağımız temel formül: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Verilenler:
- Kütleler eşit: \( m_K = m_L = m \)
- Verilen ısı enerjileri eşit: \( Q_K = Q_L = Q \)
- Sıcaklık değişimi: \( \Delta T_K = 10 \text{ °C} \)
- Sıcaklık değişimi: \( \Delta T_L = 5 \text{ °C} \)
- İstenen: Öz ısılar arası ilişki \( (c_K \text{ ve } c_L) \)
- Çözüm Adımları:
- 👉 Her iki madde için de ısı formülünü yazalım:
- K maddesi için: \( Q = m \cdot c_K \cdot \Delta T_K \)
- L maddesi için: \( Q = m \cdot c_L \cdot \Delta T_L \)
- 👉 Verilen değerleri yerine koyalım:
- K için: \( Q = m \cdot c_K \cdot 10 \)
- L için: \( Q = m \cdot c_L \cdot 5 \)
- 👉 Her iki denklemde de sol taraflar (Q) eşit olduğu için sağ tarafları eşitleyebiliriz: \[ m \cdot c_K \cdot 10 = m \cdot c_L \cdot 5 \]
- 👉 Kütleler \( (m) \) de eşit olduğu için denklemin her iki tarafındaki \( m \) 'leri sadeleştirebiliriz: \[ c_K \cdot 10 = c_L \cdot 5 \]
- 👉 Bu denklemi \( c_L \) cinsinden ifade edelim: \[ c_L = \frac{10}{5} \cdot c_K \] \[ c_L = 2 \cdot c_K \]
- Yorum:
- 📌 Bu sonuç bize L maddesinin öz ısısının K maddesinin öz ısısının 2 katı olduğunu gösterir.
- 💡 Aynı miktarda ısı verildiğinde, öz ısısı daha küçük olan madde daha çok ısınır (sıcaklık değişimi daha büyük olur). K maddesinin sıcaklığı daha çok arttığına göre, K'nın öz ısısı L'den daha küçüktür.
- ✅ Yani, \( c_L > c_K \) veya \( c_K = \frac{1}{2} c_L \).
Örnek 7:
Yaz aylarında sahilde yürürken, öğle vakti deniz suyu mu yoksa kum mu daha sıcak hissedilir? Bunun bilimsel açıklaması nedir? 🏖️
Çözüm:
Bu durum, maddelerin öz ısıları arasındaki farkla ilgilidir ve günlük hayatta sıkça karşılaştığımız bir fizik olayıdır.
- Gözlem:
- ☀️ Yaz aylarında, özellikle öğle saatlerinde, sahildeki kum ayaklarımızı yakacak kadar sıcak olurken, deniz suyu genellikle daha serin hissedilir.
- Bilimsel Açıklama:
- 📌 Öz Isı Farkı: Kumun öz ısısı, suyun öz ısısından çok daha küçüktür. Suyun öz ısısı yaklaşık olarak 4186 J/kg°C iken, kuru kumun öz ısısı yaklaşık 830 J/kg°C civarındadır.
- 🔥 Isınma Hızı: Öz ısısı küçük olan maddeler, aynı miktarda ısı enerjisi aldıklarında sıcaklıklarını daha hızlı ve daha çok artırırlar. Güneşten gelen eşit miktarda ısı enerjisi hem kumu hem de suyu ısıtır. Ancak kumun öz ısısı düşük olduğu için, aynı ısı enerjisiyle suyun sıcaklığından çok daha fazla artar.
- ❄️ Soğuma Hızı: Benzer şekilde, güneş battığında kum, öz ısısının düşük olması nedeniyle suyunkine göre çok daha hızlı soğur. Bu yüzden akşamları kum serinlerken, deniz suyu gündüz aldığı ısıyı daha yavaş kaybettiği için daha ılık kalır.
- ✅ Bu nedenle, öz ısının günlük hayattaki en güzel örneklerinden biri olan bu durumda, öğle vakti kum deniz suyundan çok daha sıcak hissedilir.
Örnek 8:
Yemek pişirirken kullandığımız tencere veya tavaların gövde kısımları genellikle metalden yapılırken, sapları neden plastikten veya ahşaptan yapılır? Bu durumun öz ısı ile ilişkisi nedir? 🍳
Çözüm:
Bu durum, mutfak eşyalarının tasarımında ısı iletimi ve öz ısı özelliklerinin pratik bir uygulamasıdır.
- Gözlem:
- 🥘 Tencere ve tavaların yemekle temas eden ana gövdesi alüminyum, çelik gibi metallerden yapılır.
- ✋ Sapları ise genellikle bakalit gibi ısıya dayanıklı plastiklerden veya ahşaptan yapılır.
- Bilimsel Açıklama:
- 📌 Metal Gövde ve Öz Isı: Metallerin öz ısısı genellikle düşüktür (örneğin alüminyumun öz ısısı yaklaşık 900 J/kg°C). Öz ısısı düşük olan maddeler, aynı miktarda ısı aldıklarında sıcaklıkları daha hızlı artar. Bu özellik, yemeğin hızlıca ısınmasını ve pişmesini sağlar. Ayrıca metaller iyi birer ısı iletkenidir.
- 📌 Plastik/Ahşap Sap ve Öz Isı: Plastik ve ahşap gibi malzemelerin öz ısısı metallere göre daha yüksektir. Ayrıca bu malzemeler kötü ısı iletkenidir (yani ısıyı iyi iletmezler). Tencere ısınırken, sap kısmının sıcaklığı çok fazla artmasın diye öz ısısı yüksek ve ısıyı kötü ileten bir malzeme seçilir.
- 💡 Güvenlik ve Konfor: Tencerenin gövdesi çok yüksek sıcaklıklara ulaşsa bile, sapın sıcaklığı daha yavaş artar ve daha düşük kalır. Bu sayede tencereyi rahatlıkla elle tutabilir, yanma riskini azaltırız.
- ✅ Bu durum, öz ısı ve ısı iletimi prensiplerinin günlük hayatta güvenli ve kullanışlı ürünler tasarlamak için nasıl kullanıldığının güzel bir örneğidir.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-oz-isi-ve-isi-sigasi/sorular