💡 9. Sınıf Fizik: Özgül Isı Ve Termal Kapasite Çözümlü Örnekler

Bu soruyu çözmek için özgül ısı kavramını hatırlamalıyız. Özgül ısı, bir maddenin 1 kilogramının sıcaklığını 1 derece Celsius artırmak için gereken ısı miktarıdır. 💡

• Özgül ısısı düşük olan maddelerin sıcaklığı, eşit ısı verildiğinde daha çabuk artar.
• Demirin özgül ısısı \( 450 \, J/kg^\circ C \) iken, alüminyumun özgül ısısı \( 900 \, J/kg^\circ C \) olarak verilmiştir.
• Bu durumda, demirin özgül ısısı alüminyumunkinden daha düşüktür.
• Dolayısıyla, eşit kütleli ve eşit miktarda ısı alan demir çubuğun sıcaklığı, alüminyum çubuğun sıcaklığından daha çok artar. ✅

Bu soruda, bir maddenin sıcaklığını değiştirmek için gereken ısı miktarını hesaplayan formülü kullanacağız. Bu formül: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
Burada:

• \( Q \) : Gerekli ısı enerjisi (Joule)
• \( m \) : Maddenin kütlesi (kg)
• \( c \) : Maddenin özgül ısısı (\( J/kg^\circ C \))
• \( \Delta T \) : Sıcaklık değişimi (\( T_{son} - T_{ilk} \)) (\( ^\circ C \))

Şimdi verilen değerleri formülde yerine koyalım:

• \( m = 2 \, kg \)
• \( c_{su} = 4200 \, J/kg^\circ C \)
• \( \Delta T = 50^\circ C - 20^\circ C = 30^\circ C \)

Hesaplama:

• \( Q = 2 \, kg \cdot 4200 \, J/kg^\circ C \cdot 30^\circ C \)
• \( Q = 2 \cdot 4200 \cdot 30 \, J \)
• \( Q = 8400 \cdot 30 \, J \)
• \( Q = 252000 \, J \)

Sonuç olarak, 2 kg suyun sıcaklığını \( 20^\circ C \) den \( 50^\circ C \) ye çıkarmak için \( 252000 \, J \) ısı enerjisi gerekir. 💡

Bu soruda da yine sıcaklık değişimi için gereken ısı enerjisi formülünü kullanacağız: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \). Ancak bu sefer birimlere dikkat etmeliyiz. Kütle gram cinsinden verilmiş ve özgül ısı da \( kcal/g^\circ C \) olarak verilmiş. 📌
Verilenler:

• \( m = 500 \, g \)
• \( \Delta T = 30^\circ C \)
• \( c_{demir} = 0.11 \, kcal/g^\circ C \)

Formülde yerine koyalım:

• \( Q = 500 \, g \cdot 0.11 \, kcal/g^\circ C \cdot 30^\circ C \)
• \( Q = 500 \cdot 0.11 \cdot 30 \, kcal \)
• \( Q = 55 \cdot 30 \, kcal \)
• \( Q = 1650 \, kcal \)

Demirin sıcaklığını \( 30^\circ C \) artırmak için \( 1650 \, kcal \) ısı enerjisi gereklidir. ✅

Bu soruda, aynı madde (su) olduğu için özgül ısının sabit olduğunu biliyoruz. Sıcaklık değişimi için gereken ısı formülü \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) idi. 💡
İki durum için de bu formülü ayrı ayrı yazalım:
Durum 1: \( Q_1 = m_1 \cdot c_{su} \cdot \Delta T_1 \)
Durum 2: \( Q_2 = m_2 \cdot c_{su} \cdot \Delta T_2 \)
Verilen değerler:

• \( m_1 = 100 \, g \)
• \( \Delta T_1 = 10^\circ C \)
• \( m_2 = 200 \, g \)
• \( \Delta T_2 = 5^\circ C \)

Şimdi \( Q_1 \) ve \( Q_2 \) ifadelerini yazalım:

• \( Q_1 = 100 \cdot c_{su} \cdot 10 \)
• \( Q_2 = 200 \cdot c_{su} \cdot 5 \)

Bu iki ifadeyi sadeleştirelim:

• \( Q_1 = 1000 \cdot c_{su} \)
• \( Q_2 = 1000 \cdot c_{su} \)

Görüldüğü gibi, \( Q_1 \) ve \( Q_2 \) birbirine eşittir. 👉 \( Q_1 = Q_2 \). Bu, kütle ve sıcaklık değişiminin çarpımının aynı olması durumunda, gereken ısının da aynı olacağını gösterir. ✅

Kışın arabaların radyatörlerine antifriz konulmasının temel sebebi, suyun donma noktasını düşürmek ve kaynama noktasını yükseltmektir. Bu, özgül ısı ve donma/kaynama noktası değişimi prensipleriyle ilgilidir. ❄️🔥
Açıklaması şu şekildedir:

• Donma Noktasının Düşürülmesi: Saf suyun donma noktası \( 0^\circ C \) iken, içine antifriz (genellikle etilen glikol) karıştırıldığında, suyun donma noktası \( 0^\circ C \) 'nin altına düşer. Bu, soğuk havalarda radyatördeki suyun donup genleşerek motor bloğuna zarar vermesini engeller.
• Kaynama Noktasının Yükseltilmesi: Antifriz aynı zamanda suyun kaynama noktasını da yükseltir. Bu, özellikle yaz aylarında veya yoğun trafikte motorun aşırı ısınmasını (hararet yapmasını) önlemeye yardımcı olur.
• Özgül Isı Etkisi: Antifrizin özgül ısısı, suyun özgül ısısından daha düşüktür. Bu, radyatördeki toplam ısı depolama kapasitesini bir miktar azaltabilir, ancak donma ve kaynama noktası üzerindeki etkisi çok daha önemlidir.

Özetle, antifriz, suyun faz değişim sıcaklıklarını değiştirerek motorun her türlü hava koşulunda daha güvenli çalışmasını sağlar. 🚗👍

Bu soruyu çözmek için, ısıtıcıların özdeş olması nedeniyle her iki sıvıya da aynı miktarda ısı enerjisi verildiğini ve ısı enerjisi formülünü kullanacağız: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \). 💡
Her iki sıvı için de bu formülü ayrı ayrı yazıp, \( c \) (özgül ısı) değerlerini karşılaştıracağız.
Verilenler:

• Her iki durumda da \( Q = 100 \, J \)
• Her iki durumda da \( m = 100 \, g \)

Sıvılar için formülü yeniden düzenleyelim: \( c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T} \)
Su için:

• \( c_{su} = \frac{100 \, J}{100 \, g \cdot 2^\circ C} \)
• \( c_{su} = \frac{100}{200} \, J/g^\circ C \)
• \( c_{su} = 0.5 \, J/g^\circ C \)

Alkol için:

• \( c_{alkol} = \frac{100 \, J}{100 \, g \cdot 4^\circ C} \)
• \( c_{alkol} = \frac{100}{400} \, J/g^\circ C \)
• \( c_{alkol} = 0.25 \, J/g^\circ C \)

Şimdi özgül ısıları karşılaştıralım:

• \( c_{su} = 0.5 \, J/g^\circ C \)
• \( c_{alkol} = 0.25 \, J/g^\circ C \)

Bu durumda, suyun özgül ısısı alkolün özgül ısısının iki katıdır. 👉 \( c_{su} = 2 \cdot c_{alkol} \). ✅

Bu soruda, verilen ısı enerjisi, kütle ve sıcaklık değişimi ile metalin özgül ısısını hesaplayacağız. Formülümüz \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \). 💡
Öncelikle birimleri kontrol edelim. Kütle gram cinsinden verilmiş, ancak özgül ısıyı \( J/kg^\circ C \) olarak bulmamız isteniyor. Bu yüzden kütleyi kilograma çevirmeliyiz.
Verilenler:

• \( Q = 4600 \, J \)
• \( m = 200 \, g = 0.2 \, kg \) (Çünkü \( 1 \, kg = 1000 \, g \))
• \( \Delta T = 50^\circ C \)

Formülü özgül ısı \( c \) için yeniden düzenleyelim: \( c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T} \)
Şimdi değerleri yerine koyalım:

• \( c = \frac{4600 \, J}{0.2 \, kg \cdot 50^\circ C} \)
• \( c = \frac{4600}{10} \, J/kg^\circ C \)
• \( c = 460 \, J/kg^\circ C \)

Bu metalin özgül ısısı \( 460 \, J/kg^\circ C \) dir. ✅

Bu soruda, özgül ısı kavramının sıcaklık değişimi üzerindeki etkisini inceleyeceğiz. Özgül ısı, bir maddenin sıcaklığını bir derece artırmak için gereken ısı miktarıdır. 🌡️
Formülümüz \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) idi. Burada \( Q \) (alınan ısı) ve \( m \) (kütle) her iki çubuk için de aynıdır. Bu durumda, sıcaklık değişimi \( \Delta T \) ile özgül ısı \( c \) ters orantılıdır. 📏
Yani, özgül ısısı düşük olan maddenin sıcaklığı, eşit ısı verildiğinde daha çok artar.
Verilen özgül ısı değerleri:

• Demirin özgül ısısı: \( c_{demir} \approx 450 \, J/kg^\circ C \)
• Bakırın özgül ısısı: \( c_{bakır} \approx 390 \, J/kg^\circ C \)

Karşılaştırma yaparsak:

• \( c_{bakır} < c_{demir} \)

Bu demektir ki, bakırın özgül ısısı demirin özgül ısısından daha düşüktür. Dolayısıyla, eşit ısı verildiğinde bakır çubuğun sıcaklık değişimi, demir çubuğun sıcaklık değişiminden daha fazla olacaktır. 👉 Bakır çubuğun sıcaklığı daha çok artar. ✅