• Öz Isı: 1 gram maddenin sıcaklığını 1°C ya da 1 K artırmak için gereken ısı miktarına öz ısı denir. Öz ısı, “c” sembolü ile gösterilir ve birimi cal/g°C‘dir. Öz ısısı “c” olan bir maddenin sıcaklığını “ΔT” kadar değiştirmek için gereken ısı miktarı Q = m·c·ΔT formülü ile hesaplanır. Öz ısı, maddeler için ayırt edici bir özelliktir çünkü farklı maddelerin öz ısıları farklıdır. Örneğin, denizler karalara göre geç ısınır ve geç soğur. Bunun nedeni, suyun öz ısısının karanınkinden büyük olmasıdır.
• Isı Sığası: m kütleli bir cismin sıcaklığını 1°C artırmak için gerekli ısı miktarına ısı sığası denir. Isı sığası, C = m·c formülü ile bulunur. Isı sığası maddenin kütlesine bağlı olduğu için maddeler için ayırt edici bir özellik değildir.

• Q = m·c·ΔT = C·ΔT olduğundan C = Q / ΔT formülü ile bulunur.
• Şekildeki grafiğin eğimi, maddenin ısı sığasını verir.
• Eğim = C = ΔQ / ΔT‘dir.

Bu formül, bir maddenin sıcaklık değişimi (ΔT) ile aldığı ya da verdiği ısı miktarı (Q) arasındaki ilişkiyi gösterir ve eğim ısı sığasını (C) verir.

İki deney tüpünden birine su, diğerine kütlesi suyunkine eşit olan zeytin yağı konulup özdeş ısıtıcılarla eşit süreler ısıtıldığında zeytin yağının sıcaklığının daha çok arttığı görülür. Eşit kütleli su ile zeytin yağına eşit ısılar verilmesine karşılık zeytin yağının sıcaklığı, suyunkinden daha çok artar. Benzer şekilde bir tencere su ile koca bir kazan su özdeş ısıtıcılarla ısıtıldığında her ikisinin de sıcaklığının aynı miktar artması için kazandaki suyun daha uzun süre ısıtılması ve daha çok ısı verilmesi gerekir.

Eşit kütleli iki maddenin sıcaklığını belirli bir miktarda yükseltmek için gereken enerji maddenin cinsine göre değişir. Aynı cins iki maddenin sıcaklığını aynı miktar yükseltmek için gereken enerji maddenin kütlesi ile doğru orantılıdır.

Eşit kütleli iki maddenin sıcaklığını belirli bir miktarda yükseltmek için gereken enerji maddenin cinsine göre değişir. Aynı cins iki maddenin sıcaklığını aynı miktar yükseltmek için gereken enerji maddenin kütlesi ile doğru orantılıdır.

Bir maddenin sıcaklığını 1°C yükseltmek için gereken enerjiye “ısı sığası” ya da “ısı kapasitesi” denir. C harfi ile gösterilir. Buna göre bir maddeye Q kadar ısı verildiğinde sıcaklığı Δt kadar artar. O halde,

Herhangi bir maddenin birim kütlesinin sıcaklığını 1°C artırmak için gereken enerjiye “öz ısı, özgül ısı” ya da “ısınma ısısı” denir ve c ile gösterilir. Kütlesi m olan bir maddeye Q kadar ısı verildiğinde maddenin sıcaklığı A1 kadar değişiyorsa maddenin özgül ısısı;

Maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Öz ısı, bir maddenin, bu maddeye verilen enerjiye karşı ısıl duyarlılığının bir ölçüsüdür. Bir maddenin özgül ısısı ne kadar büyükse, belirli sıcaklık değişimini sağlamak için maddeye o kadar çok enerji verilmesi gerekir. m kütleli bir madde ile bu maddenin çevresi arasındaki ısı enerjisi transferi Q, maddenin sıcaklığındaki değişme miktarı Δt ise;

Bir maddeye ısı verildiğinde madde hal değiştirmemek koşuluyla maddenin sıcaklığı artar ve maddeye enerji akışı olur. Madde soğuyorsa sıcaklığı azalır ve maddeden dışarıya enerji transferi olur.

Özgül ısı, sıcaklıkla değişir. Ancak sıcaklık aralığı çok büyük değilse özgül ısıdaki değişme önemsenmez ve sabit kabul edilebilir. Tablo 2 ye dikkat edildiyse özgül ısısı en büyük olan madde su dur. Bu nedenle su geç ısınır, geç soğur. Yazın karaların denizlerden sıcak, kışın denizlerin karalardan sıcak olmasının nedeni budur.

Öz Isı ve Isı Sığası – Çözümlü Örnek Sorular

Örnek 1:

Soru: 500 gram bakırın sıcaklığını 20°C’den 80°C’ye çıkarmak için ne kadar ısı gerekir? Bakırın öz ısısı 0.385 J/g°C’dir.

Çözüm:

• Kütle (m): 500 g
• Sıcaklık farkı (ΔT): 80°C – 20°C = 60°C
• Öz ısı (c): 0.385 J/g°C

Isı miktarı formülü: Q = m * c * ΔT

Q = 500 g * 0.385 J/g°C * 60°C

Q = 11550 J

500 gram bakırın sıcaklığını 20°C’den 80°C’ye çıkarmak için 11550 joule ısı gerekmektedir.

Örnek 2:

Soru: 2 kg suyun sıcaklığını 30°C’den 90°C’ye çıkarmak için ne kadar ısı gerekir? Suyun öz ısısı 4.18 J/g°C’dir.

Çözüm:

• Kütle (m): 2 kg = 2000 g
• Sıcaklık farkı (ΔT): 90°C – 30°C = 60°C
• Öz ısı (c): 4.18 J/g°C

Isı miktarı formülü: Q = m * c * ΔT

Q = 2000 g * 4.18 J/g°C * 60°C

Q = 501600 J

2 kg suyun sıcaklığını 30°C’den 90°C’ye çıkarmak için 501600 joule ısı gerekir.

Örnek 3:

Soru: 300 gram alüminyum parçası 100°C sıcaklıktadır. Bu parçayı 25°C’ye soğutmak için kaç joule ısı gerekir? Alüminyumun öz ısısı 0.900 J/g°C’dir.

Çözüm:

• Kütle (m): 300 g
• Sıcaklık farkı (ΔT): 100°C – 25°C = 75°C
• Öz ısı (c): 0.900 J/g°C

Isı miktarı formülü: Q = m * c * ΔT

Q = 300 g * 0.900 J/g°C * 75°C

Q = 20250 J

300 gram alüminyum parçasını 100°C’den 25°C’ye soğutmak için 20250 joule ısı gerekmektedir.

Örnek 4:

Soru: 1500 gram bir demir parçası ısınarak 80°C’den 150°C’ye çıkıyor. Bu parça ısınırken kaç joule ısı almıştır? Demirin öz ısısı 0.450 J/g°C’dir.

Çözüm:

• Kütle (m): 1500 g
• Sıcaklık farkı (ΔT): 150°C – 80°C = 70°C
• Öz ısı (c): 0.450 J/g°C

Isı miktarı formülü: Q = m * c * ΔT

Q = 1500 g * 0.450 J/g°C * 70°C

Q = 47250 J

1500 gram demir parçasının sıcaklığını 80°C’den 150°C’ye çıkarmak için 47250 joule ısı gerekmektedir.

Örnek 5:

Soru: 600 gram buz, -10°C’den eriyip suya dönerek 0°C’ye ulaşmıştır. Buzu eriyene kadar ısıtmak için kaç joule ısı gerekir? Buzun öz ısısı 2.1 J/g°C ve erime ısısı 334 J/g’dir.

Çözüm:

Buzun 0°C’ye gelmesi için önce ısıtılması, sonra erimesi gerekir. Öncelikle, buzun -10°C’den 0°C’ye ısıtılması için gereken ısıyı bulalım:

• Kütle (m): 600 g
• Sıcaklık farkı (ΔT): 0°C – (-10°C) = 10°C
• Öz ısı (c): 2.1 J/g°C

Isı miktarı formülü: Q1 = m * c * ΔT

Q1 = 600 g * 2.1 J/g°C * 10°C

Q1 = 12600 J

Şimdi buzun erimesi için gereken ısıyı hesaplayalım:

Q2 = m * Le

Q2 = 600 g * 334 J/g

Q2 = 200400 J

Toplam ısı:

Qtoplam = Q1 + Q2

Qtoplam = 12600 J + 200400 J

Qtoplam = 213000 J

600 gram buzu -10°C’den 0°C’ye kadar ısıtıp tamamen eritebilmek için toplam 213000 joule ısı gerekmektedir.