Günlük hayatta ısı ve sıcaklık kavramları genellikle karıştırılan
ve birbirleri yerine kullanılan niceliklerdir.

Fizikte ısı ve sıcaklık kavramları birbirinden farklıdır. Sıcaklık maddeyi sıcak ya da soğuk hissetmemizi sağlayan kavramdır. Duyu organlarımızla maddenin sıcaklığını hissedebiliriz.



Ancak sıcaklıklığı ifade etmede duyularımız yeterli değildir.

Sıcaklıkları farklı hissetmemizin sebebi maddelerin ısı iletkenliğinin farklı olmasıdır.



Hareket halinde olan su molekülleri hareketlerinden dolayı kinetik enerjiye sahiptir.

Sıcaklık, maddeyi oluşturan moleküllerin ortalama kinetik enerjisi ile doğru orantılı bir kavramdır.

  • Sıcaklık bir ölçümdür.
  • Sıcaklık T ile gösterilir.
  • Sıcaklık termometreyle ölçülür.
  • Sıcaklığın Uluslararası Birim Sisteminde (Si) birimi Kelvin (K)’dir.
  • Şu an için bildiğimiz termodinamik kanunlarına göre hiçbir maddenin sıcaklığı 0 Kelvin (-273°C) olamaz. 0 Kelvin’den daha düşük de olamaz. 0 Kelvin yani -273°C’ye mutlak sıcaklık denilir.

Maddelerin sıcaklığı yüksek ise taneciklerin kinetik enerjisi fazla, sıcaklık düşük ise taneciklerin kinetik enerjisi azdır.



İç Enerji:

Bir maddeyi oluşturan taneciklerin kinetik, titreşim, dönme, potansiyel, bağ enerjilerinin toplamı o maddenin iç enerjisidir. Maddenin iç enerjisi ölçülemez. Ancak karşılaştırma yapılabilir. Yani biri diğerinden daha büyük ya da daha küçük denilebilir.

  • Bir madde ısı alırsa iç enerjisi artar. Madde ısı verirse iç enerjisi azalır.



  • Maddeler arasında ısı alışverişi olursa maddelerin iç enerjileri değişir.

ISI:

Farklı sıcaklıktaki iki madde de yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa doğru aktarılan enerjiye ısı denir. Isı, alınan ya da verilen enerjidir yani transfer edilen enerjidir.

  • Isı maddenin iç enerjisindeki değişimdir.
  • Isı O sembolü ile gösterilir.
  • Isının uluslararası sistemdeki (Si) birimi joule’dür.
  • Kalori (cal) de ısı birimi olarak kullanılmaktadır.

Bir maddenin ya da sistemin ısısından bahsedemeyiz. Isı alınıp verilen, transfer edilen enerji olduğu için verilen ısının ölçümü yapılabilir.



Kalorimetre kabı, bir reaksiyondaki yanma ısısını ölçmek için kullanılır. Yakıtı tutuşturmak için elektrik enerjisi kullanılır, yakıtın yanmasıyla birlikte etrafındaki havayı ısıtır. Hava tüpün dışındaki suyu ısıtır. Suyun sıcaklığındaki artış miktarı yakıtın kalorisini hesaplamamıza yardımcı olur.



 

Sıcaklığın Ölçülmesi:

Bir maddenin sıcak ya da soğuk olduğunu duyu organlarımızla hissedebiliriz.



 

Maddenin gerçek sıcaklık değerini termometre yardımıyla ölçeriz. Termometreler dereceli silindir ve içinde sıcaklık değişimi karşısında genleşme ya da büzülme özelliği gösteren sıvılardan oluşur. Günlük hayatta kullandığımız termometrelerin içinde civa ya da alkol vardır.

Kullanım Amaçlarına Göre Termometreler:

Termometreler ortamın sıcaklığına ve maddenin ölçülmek istenilen hassaslık değerine göre seçilir.



Sıvılı termometreler:

  • Civa yüksek sıcaklıkları alkol düşük sıcaklıkları ölçmede tercih edilir.
  • Küçük sıcaklık değişimlerini ölçen termometrelerin duyarlılığı yüksektir.

Termometrelerin duyarlılığı için;
– Sıvı haznesi büyük olmalı
– Kılcai borunun kesit alanı küçük olmalı
– Kılcal borunun genleşme katsayısı küçük olmalı
– Sıvının genleşme katsayısı büyük olmalı
– Termometrenin bölme sayısı fazla olmalıdır.



 

Kaynayan suyun sıcaklığını ölçmek istediğimizde civalı termometre kullanırız. Suyun kaynama noktası 100°C olduğu için civa bu sıcaklık değerini çok rahat ölçer. Çünkü civanın kaynama noktası 357°C’dir. Alkollü termometreyle kaynayan suyun sıcaklığını ölçemeyiz. Alkolün kaynama noktası 78°C’dir ve 100°C olan suyun kaynama sıcaklığına dayanamaz, termometre çatlar.

Çok soğuk yerlerde alkollü termometreyle ölçüm yapılır. Alkolün donma noktası -117°C’dir. Kutuplarda ise civalı termometreyi kullanamayız. Civanın ölçebileceği en küçük değer -39°C’dir ve civa kutuplarda donar.

 

Sıvılı Termometrelerin Çalışma Prensibi:



 

Termometre suyun içine konulduğunda, sudan kılcal borunun haznesine ısı geçişi olur. Hazneden içindeki sıvı maddeye (civa ya da alkol) ısı geçişi olur ve sıvı genleşir. Civa ya da alkolün genleşmesi ısı alışverişi bitene kadar devam eder. Haznedeki sıvının yüksekliğinin sabit olduğu durumda suyun sıcaklığı termometrenin gösterdiği değerdir.

Gazlı Termometreler

Metal Termometreler



Termometre Çeşitleri:

Termometreler (Kelvin termometresi hariç) suyun donma ve kaynama sıcaklığına göre derecelendirilmiştir. Sıcaklığı ölçmek için bilim insanları farklı termometreler tasarlamışlardır. Suyun donma ve kaynama sıcaklığı farklı rakamlar ile gösterilerek birbirinden farklı ölçekli termometreler yapmışlardır.



Celcius Termometresi

Kelvin Termometresi

Fahrenheit Termometresi





Isı Miktarının Ölçülmesi



Isı Sığası (c)





Isı ve Sıcaklık Arasındaki Farklar



Hal Değişimi

Hal Değişimi Şeması

Erime:

Donma:

Buharlaşma:

Yoğuşma:

Maddenin gaz halindeyken ısı vererek sıvı haline geçmesi yoğuşmadır. Yoğuşma olayında gaz halindeki madde çevreye ısı verir. Yoğuşma ve buharlaşma olayları birbirinin tersidir.

Süblimleşme:

Maddenin katı haldeyken ısı alarak gaz haline geçmesi süblimieşmedir. Süblimleşme olayında katı madde çevreden ısı alır. Kuru buz ve naftalin ısı alarak sıvı hale geçmeden doğrudan gaz haline geçer.

Kırağılaşma:

Süblimleşmenin tersi kırağılaşmadır. Gaz halinin sıvı hale geçmeden katı hale geçmesi kırağılaşmadır.

İyonizasyon:

Maddenin gaz halindeyken plazma haline geçmesine iyonizasyon denir. Mum alevinin etrafındaki hava tabakası sıcaklık yüzünden iyonlaşır. Floresan lambaların içerisindeki gaza elektrik verince gazın iyonlaşması iyonizasyona örnektir.

Deiyonizasyon:

Maddenin plazma halinden gaz haline geçmesine deiyonizasyon denir.

  • Maddelerin fiziksel hallerini değiştirmeye başladığı sıcaklık, hal değişim sıcaklığıdır.

Maddelerin hal değiştirebiimesi için belli bir sıcaklığa ulaşmaları gereklidir. Su 0°C sıcaklık değerine ulaştığında hala ısı kaybediyorsa hal değiştirir ve donar. Donma esnasında su sıcaklığı sabit ve 0°C’dir. Donan kısım buzdur. Buz sıcaklığı eksi derecelere düşebilir. Ama su 0°C’dir.

Buzun ısı alarak su (sıvı) haline geçtiği sıcaklığa erime sıcaklığı denir. Katı haldeki madde ısı alarak hangi sıcaklık değerinde sıvı hale geçiyorsa maddeden ısı alınmaya başlandığında da aynı sıcaklık değerinde katı hale geçer. Suyun ısı vererek buz (katı) haline geçtiği sıcaklığa donma sıcaklığı denir. Aynı madde için erime sıcaklığı donma sıcaklığına eşittir.

Hal değiştiren maddenin sıcaklığı sabittir.

Kaynama ve Buharlaşma Arasındaki Farklar

Kaynama ve buharlaşma farklı kavramlardır.

Kaynama:

Suyun Hal Değişim Grafiği

Isıl Denge

Enerji İletim Yolları ve Hızı

Katı Maddelerde Enerji İletim Hızı

Metaller iyi bir iletkendir. Metallerin ısı iletim hızları yüksek olduğu için tencereler, soba ve kalorifer petekleri metalden yapılmıştır. Isı yalıtımı; kışın ısınmak,yazında serinlemek amacıyla harcanılan enerjiyi azaltmak için yapılan uygulamalardır. Binaların yapımında yalıtım malzemesi olarak kullanılan strafor, köpük ve cam elyafın ısı iletkenlik katsayıları düşüktür. Isı iletkenliği düşük malzeme kullanılmasının nedeni de enerji kayıplarını azaltmaktır.

  • Isı iletim hızı maddenin kalınlığına bağlıdır.
  • Maddenin kalınlığı arttıkça ısının iletilme hızı yavaşlar.
  • Duvarın kalınlığı arttıkça ısının aktarılması azalır.
  • Kışın kalın kıyafetler giymemizin sebebi; vücut ısımızı korumak içindir.
  • Kutup hayvanlarının derilerinin kalın olmasında ve derilerinin altında bulunan yağ tabakası ısının yavaş iletilmesini sağlar ve vücut sıcaklığı korunmuş olur.

Kesit Alanı

Isının iletim hızı kesit alanı ile doğru orantılıdır. Maddenin kesit alanı arttıkça ısı iletim hızı artar.

Sıcaklık Farkı:

Maddenin iki ucu arasındaki sıcaklık farkı attıkça ısının iletilme hızı artar. İç kısımdaki havanın sıcaklığı ile dışarıdaki havanın sıcaklık farkı fazlaysa ısının iletilme hızı artar. Kışın soğuk havalarda evlerin içini ısıtmak zordur. Sıcaklık farkı fazla olduğu için ısının iletilmesi zorlaşır.

HİSSEDİLEN ve GERÇEK SICAKLIK

Hissedilen sıcaklık, termometrenin ölçtüğü sıcaklık değeri değil de insan vücudunun algıladığı, hissettiği sıcaklıktır. Hissedilen sıcaklık için havanın gerçek sıcaklığı ile nem oranının bilinmesi gerekir.

  • Hissedilen sıcaklık herkes tarafından farklı algılanır. Kişiden kişiye değişir. Giysiler, bedenin yapısı, nem ve rüzgar sıcaklığın farklı algılanmasına etkendir.
  • İnsanlar vücut sıcaklıklarını hep aynı tutmak zorundadır. Vücut sıcaklığımız havanın sıcaklığından fazla olduğundan vücut, sıcaklığın fazlasını vererek sıcaklığı aynı derecede tutmaya çalışır.

Gerçek Sıcaklık:

Ortamın sıcaklığını bilimsel yollarla (termometre) ölçülüp nicel olarak belirlenmesidir.

  • Havanın sıcaklığı gün içinde farklı değerler alır. Bu değerlerin ortalaması havanın gerçek sıcaklığıdır.
  • Gerçek sıcaklık değeri için termometreyle gölgeli ortamda ölçüm yapılır.
  • Termometreyle ölçülen sıcaklık ile insanın hissettiği sıcaklık aynı olmayabilir. Havadaki nem miktarı sıcaklığı arttırıp azalttığı için hissedilen sıcaklık farklı algılanır.

KÜRESEL ISINMA

Atmosfere bırakılan karbondioksit gibi sera etkisi yaratan gazların sebep olduğu denizlerin ve yer kabuğunun sıcaklık değerindeki artış küresel ısınmadır. Sanayinin ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte atmosferde biriken karbondioksit gazı ve sera gazlarının ışınları tutmasıyla yüzey sıcaklığında artış gözlenir. Enerji üretiminde kullanılan fosil yakıtlar ve yenilenemez enerji kaynaklarının atıklarının atmosferde birikmesiyle sera etkisinin artmasına ve havanın normalden fazla ısınmasına yol açar.

Küresel Isınmanın Sonuçları:

  • Dünya üzerinde iklimler arası farklılık görülür. Kuraklaşan bölgelerde yangın oluşumu artar.
  • Su kaynaklarının tükenmesine ve buna bağlı olarak da susuzluk ortaya çıkar.
  • Küresel ısınmanın sonucu olarak deniz suyunun ısısındaki artış buzulların erimesine yol açmaktadır. Buzulların erimsiyle denizlerdeki su seviyesi yükselecek ve kıyı kesimler su altında kalacaktır.

Küresel Isınmaya Karşı Alınabilecek Önlemler:

  • Sera gazının etkisini azaltabilecek önlemler alınabilir.
  • Tasarruflu ampuller kullanılarak, karbondioksit miktarı azaltılabilir.
  • Araç kullanımı minimum seviyeye indirilebilir ve araçların hava ve yakıt filtrelerinin temiz olması gerekir. Kirli filtreler yakıtın daha fazla tükenmesine neden olur.
  • Sıcak su tüketimi azaltılarak enerjiden tasarruf sağlanabilir. Isıtmada güneş enerjisi tercih edilmelidir.

Genleşme

Metal Çiftleri

Suyun Canlı Yaşamı İçin Önemi

Temel Yeterlilik Sınavı (TYT)
22 Haziran 2019 Cumartesi