🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Termometreler, ısı, iç enerji, öz ısı, ısı sığası Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Termometreler, ısı, iç enerji, öz ısı, ısı sığası Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Kışın dışarıda bırakılan metal bir kapı kolu ile ahşap bir kapı kolu arasındaki sıcaklık farkını nasıl hissederiz? 🥶
Çözüm:
- Bu durum, farklı maddelerin ısıyı iletme biçimlerinin farklı olmasından kaynaklanır.
- Metal, iyi bir ısı iletkenidir. Bu nedenle, dışarıdaki soğuk havayı hızla emer ve elinize daha soğuk gelir.
- Ahşap ise kötü bir ısı iletkenidir (iyi bir yalıtkandır). Bu yüzden, dışarıdaki soğuğu elinize iletmesi daha yavaştır ve daha az soğuk hissedilir.
- Aslında her ikisi de aynı ortam sıcaklığındadır, ancak hissedilen sıcaklık farklıdır. Bu, maddelerin öz ısı ve ısı iletkenliği özelliklerinden etkilenir. 👉
Örnek 2:
Bir bardak suya 100 J ısı enerjisi verildiğinde, suyun iç enerjisi nasıl değişir? 💧
Çözüm:
- Bir sisteme ısı enerjisi verildiğinde, bu enerji genellikle sistemin iç enerjisini artırır.
- İç enerji, bir maddenin moleküllerinin sahip olduğu kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamıdır.
- Isı enerjisi, moleküllerin hareketini hızlandırır ve dolayısıyla kinetik enerjilerini artırır. Bu da genel olarak iç enerjinin artmasına neden olur. ✅
- Bu durumda, 100 J ısı alan suyun iç enerjisi artar.
Örnek 3:
2 kg demirin sıcaklığını 10°C artırmak için ne kadar ısı enerjisi gerekir? (Demirin öz ısısı \( c_{demir} = 450 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \)) 🔥
Çözüm:
- Bu soruyu çözmek için ısı enerjisi formülünü kullanacağız: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Burada:
- \( Q \): Gerekli ısı enerjisi (Joule)
- \( m \): Maddenin kütlesi (kg)
- \( c \): Maddenin öz ısısı (J/(kg·°C))
- \( \Delta T \): Sıcaklık değişimi (°C)
- Verilen değerleri formülde yerine koyalım:
- \( m = 2 \, \text{kg} \)
- \( c_{demir} = 450 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \)
- \( \Delta T = 10^\circ\text{C} \)
- \( Q = 2 \, \text{kg} \cdot 450 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \cdot 10^\circ\text{C} \)
- \( Q = 9000 \, \text{J} \)
Örnek 4:
500 gram suyun sıcaklığını 20°C artırmak için kaç kalori ısı enerjisi gerekir? (Suyun öz ısısı \( c_{su} = 1 \, \text{kalori/(g} \cdot ^\circ\text{C)} \)) 🌡️
Çözüm:
- Yine ısı enerjisi formülünü kullanacağız: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Değerleri kontrol edelim:
- Kütle \( m = 500 \, \text{g} \) (Formülde gram kullanacağız çünkü öz ısı birimi gram cinsinden verilmiş.)
- Öz ısı \( c_{su} = 1 \, \text{kalori/(g} \cdot ^\circ\text{C)} \)
- Sıcaklık değişimi \( \Delta T = 20^\circ\text{C} \)
- Formülde yerine koyalım:
- \( Q = 500 \, \text{g} \cdot 1 \, \text{kalori/(g} \cdot ^\circ\text{C)} \cdot 20^\circ\text{C} \)
- \( Q = 10000 \, \text{kalori} \)
Örnek 5:
Bir termometre, bir cismin sıcaklığını ölçerken neyi temel alır? 🌡️
Çözüm:
- Termometreler, genellikle genleşme prensibine göre çalışır.
- Sıcaklık arttıkça, termometrenin içindeki sıvı (cıva veya alkol gibi) genleşir ve yükselir.
- Sıcaklık azaldıkça ise sıvı büzülür ve alçalır.
- Termometrenin üzerindeki ölçek, bu genleşme ve büzülme miktarlarına göre sıcaklık değerlerini gösterir. 👉
- Yani termometreler, sıcaklık değişimlerinin neden olduğu hacim değişimlerini ölçerek sıcaklığı belirler.
Örnek 6:
Bir öğrenci, elindeki 1 kg'lık alüminyum çubuğun sıcaklığını 30°C artırmak istiyor. Ancak elinde sadece 500 gram su bulunan bir kap var. Alüminyumun öz ısısı \( c_{alüminyum} = 900 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \), suyun öz ısısı ise \( c_{su} = 4200 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \) olarak veriliyor. Öğrenci, alüminyum çubuğa kaç J ısı vermeli ve bu ısıyı vermek için suyu kaç °C ısıtması gerekir? (Isı alışverişinin sadece bu iki madde arasında olduğunu varsayalım ve ısı kaybı olmadığını kabul edelim.) 🧐
Çözüm:
- Adım 1: Alüminyum çubuğa verilmesi gereken ısıyı hesaplama
- Formül: \( Q_{alüminyum} = m_{alüminyum} \cdot c_{alüminyum} \cdot \Delta T_{alüminyum} \)
- Değerler: \( m_{alüminyum} = 1 \, \text{kg} \), \( c_{alüminyum} = 900 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \), \( \Delta T_{alüminyum} = 30^\circ\text{C} \)
- Hesaplama: \( Q_{alüminyum} = 1 \, \text{kg} \cdot 900 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \cdot 30^\circ\text{C} = 27000 \, \text{J} \)
- Adım 2: Suyu ısıtmak için gereken ısıyı hesaplama
- Isı alışverişinde \( Q_{verilen} = Q_{alınan} \) prensibi geçerlidir. Bu durumda, alüminyumun aldığı ısı, suyun verdiği ısıya eşittir.
- Yani, \( Q_{su} = 27000 \, \text{J} \) olmalıdır.
- Adım 3: Suyu kaç derece ısıtmak gerektiğini hesaplama
- Formül: \( Q_{su} = m_{su} \cdot c_{su} \cdot \Delta T_{su} \)
- Değerler: \( Q_{su} = 27000 \, \text{J} \), \( m_{su} = 500 \, \text{g} = 0.5 \, \text{kg} \) (kg'a çevirmeyi unutmayalım!), \( c_{su} = 4200 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \)
- Hesaplama: \( 27000 \, \text{J} = 0.5 \, \text{kg} \cdot 4200 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \cdot \Delta T_{su} \)
- \( \Delta T_{su} = \frac{27000 \, \text{J}}{0.5 \, \text{kg} \cdot 4200 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)}} \)
- \( \Delta T_{su} = \frac{27000}{2100} \, ^\circ\text{C} \approx 12.86^\circ\text{C} \)
Örnek 7:
Bir tencerenin sapının plastik olması, tencerenin kendisinin metal olmasından ne gibi bir avantaj sağlar? 🍳
Çözüm:
- Bu durum, ısı yalıtımı prensibine dayanır.
- Tencerenin kendisi genellikle metalden yapılır çünkü metaller iyi ısı iletkenleridir ve ısıyı yiyeceğe hızla ileterek pişirme işlemini kolaylaştırırlar.
- Ancak, tencerenin sapı metalden yapılırsa, ısı tencereden sapına iletilir ve elimizi yakabilir. 🥵
- Bu nedenle, tencere sapları genellikle ısıyı iyi iletmeyen (yalıtkan) malzemelerden, örneğin plastikten yapılır.
- Plastik, ısıyı yavaş ilettiği için sapın daha soğuk kalmasını sağlar ve tencereyi güvenle tutmamıza olanak tanır. ✅
Örnek 8:
200 gram suyun sıcaklığını 50°C artırmak için kaç J ısı enerjisi gerekir? (Suyun öz ısısı \( c_{su} = 4200 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \)) 🌡️
Çözüm:
- Yine ısı enerjisi formülünü kullanacağız: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
- Verilen değerler:
- Kütle \( m = 200 \, \text{g} \). Bunu kilograma çevirmeliyiz: \( m = 0.2 \, \text{kg} \)
- Öz ısı \( c_{su} = 4200 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \)
- Sıcaklık değişimi \( \Delta T = 50^\circ\text{C} \)
- Formülde yerine koyalım:
- \( Q = 0.2 \, \text{kg} \cdot 4200 \, \text{J/(kg} \cdot ^\circ\text{C)} \cdot 50^\circ\text{C} \)
- \( Q = 100 \cdot 4200 \, \text{J} \)
- \( Q = 420000 \, \text{J} \)
Örnek 9:
İç enerjisi yüksek olan bir cismin sıcaklığı hakkında ne söylenebilir? 🌡️
Çözüm:
- Bir cismin iç enerjisi, moleküllerinin sahip olduğu kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamıdır.
- Moleküllerin kinetik enerjisi, onların hareketliliği ile ilgilidir. Daha hızlı hareket eden moleküller daha yüksek kinetik enerjiye sahiptir.
- Genellikle, bir cismin sıcaklığı arttıkça, moleküllerin ortalama kinetik enerjisi de artar.
- Bu nedenle, iç enerjisi yüksek olan bir cismin sıcaklığının da genellikle yüksek olması beklenir. 💡
- Ancak unutulmamalıdır ki, iç enerji sadece sıcaklığa değil, aynı zamanda maddenin türüne ve hal değişimlerine de bağlıdır.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-termometreler-isi-ic-enerji-oz-isi-isi-sigasi/sorular