📄 9. Sınıf Fizik: Öz ısı Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Öz ısı, maddelerin sıcaklık değişimlerine karşı gösterdiği direnci ifade eder ve günlük hayatta birçok alanda karşımıza çıkar. Örneğin:

1. Deniz ve Karaların Farklı Isınma/Soğuma Hızı: Suyun öz ısısı karaları oluşturan maddelerden (toprak, kayaçlar) çok daha yüksektir. Bu nedenle, yaz aylarında denizler karalara göre daha geç ısınır ve daha geç soğur. Bu durum, kıyı bölgelerinde ılıman iklimlerin oluşmasına katkıda bulunur.

2. Yemek Pişirme ve Saklama: Tencerelerin veya fırın kaplarının genellikle metalden (düşük öz ısı) yapılması, yemeklerin hızlı ısınmasını sağlar. Ancak yemeklerin sıcak kalması istendiğinde, yüksek öz ısılı malzemeler (örneğin, toprak kaplar veya bazı seramikler) daha uzun süre sıcaklığı koruyabilir. Su bazlı yemekler (çorba gibi) de yüksek öz ısıları sayesinde daha uzun süre sıcak kalır.

💡 Çözüm Adımları:

Isı miktarı \(Q\), kütle \(m\), öz ısı \(c\) ve sıcaklık değişimi \(\Delta T\) arasındaki ilişki \(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\) formülü ile ifade edilir.

Soruda verilen bilgilere göre:

* \(m_X = m_Y = m\) (eşit kütleli)

* \(Q_X = Q_Y = Q\) (eşit miktarda ısı verildiğinde)

* \(\Delta T_X = 20\text{°C}\)

* \(\Delta T_Y = 10\text{°C}\)



Formülü her iki sıvı için yazarsak:

\(Q = m \cdot c_X \cdot \Delta T_X \Rightarrow Q = m \cdot c_X \cdot 20\)

\(Q = m \cdot c_Y \cdot \Delta T_Y \Rightarrow Q = m \cdot c_Y \cdot 10\)



Bu iki denklemi birbirine eşitlediğimizde:

\(m \cdot c_X \cdot 20 = m \cdot c_Y \cdot 10\)

Kütleler \(m\) ve ısı \(Q\) eşit olduğundan, eşitliğin her iki tarafındaki \(m\) değerlerini sadeleştirebiliriz:

\(c_X \cdot 20 = c_Y \cdot 10\)

Buradan \(c_Y = 2 \cdot c_X\) sonucuna ulaşırız.

Bu durumda, Y sıvısının öz ısısı, X sıvısının öz ısısının 2 katıdır. Yani \(c_Y > c_X\).

Nedeni: Eşit kütleli maddelere eşit ısı verildiğinde, sıcaklık değişimi az olan maddenin öz ısısı daha büyüktür. Çünkü öz ısısı büyük olan madde, aynı sıcaklık değişimini sağlamak için daha fazla ısıya ihtiyaç duyar veya aynı ısı verildiğinde sıcaklığı daha az değişir.

💡 Çözüm Adımları:

Isı miktarı \(Q\), kütle \(m\), öz ısı \(c\) ve sıcaklık değişimi \(\Delta T\) arasındaki ilişki \(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\) formülü ile verilir. Sıcaklık değişimini bulmak için formülü \(\Delta T = \frac{Q}{m \cdot c}\) şeklinde düzenleyebiliriz.



Verilen değerler:

* \(Q = 2000 \text{ J}\) (her iki bilye için)

* \(m = 50 \text{ g} = 0.05 \text{ kg}\) (öz ısı birimi J/kg°C olduğu için kütleyi kilograma çevirdik)

* \(c_{demir} = 450 \text{ J/kg°C}\)

* \(c_{aluminyum} = 900 \text{ J/kg°C}\)



Demir bilye için sıcaklık değişimi (\(\Delta T_{demir}\)):

\(\Delta T_{demir} = \frac{2000 \text{ J}}{0.05 \text{ kg} \cdot 450 \text{ J/kg°C}} = \frac{2000}{22.5} \approx 88.89\text{°C}\)



Alüminyum bilye için sıcaklık değişimi (\(\Delta T_{aluminyum}\)):

\(\Delta T_{aluminyum} = \frac{2000 \text{ J}}{0.05 \text{ kg} \cdot 900 \text{ J/kg°C}} = \frac{2000}{45} \approx 44.44\text{°C}\)



Sonuç: Demir bilyenin sıcaklığı yaklaşık 88.89°C artarken, alüminyum bilyenin sıcaklığı yaklaşık 44.44°C artar. Buna göre, demir bilyenin sıcaklığı daha fazla artar.

Açıklama: Öz ısısı daha küçük olan demir, aynı kütle ve aynı ısı miktarı için sıcaklığını daha fazla artırır. Çünkü öz ısı, bir maddenin sıcaklığını değiştirmek için ne kadar ısı gerektiğini gösterir; öz ısısı küçük olan madde, aynı miktarda ısı aldığında sıcaklığını daha çok artırır.