Isı ve Sıcaklık

ısı ve sıcaklık arasındaki fark,sıcaklık ve ısı nedir,sıcaklık ve ısı arasındaki ayrım,ısı ve sıcaklık kavramları

ISI VE SICAKLIK

Maddeyi oluşturan atom veya moleküller sürekli hareket halindedir
Bu hareket katı maddede denge konumu etrafındaki titreşimler , akıcı ve gazlarda ise keza titreme ayrıca de bir çok çarpışmalar sonucu kırık çizgiler halinde öteleme hareketleri şeklindedir bu nedenle maddenin her atom veya molekülünün kinetik enerjisi vardır

Bir maddenin sıcaklığı denilince maddeyi oluşturan atom veya moleküllerin yalnızca bir tanesinin ortalama kinetik enerjisi ile orantılı tanecilik anlaşılması mümkün

Bir maddenin ısısı denilince , maddeyi yaratıcı bütün taneciklerin kin
ahlak ve potansiyel enerjilerinin toplamıdır Q ile gösterilir

Bir maddenin ısısı tanımlanırken aşağıdaki sonuçlar dikkate alınmalıdır

Bir maddenin sıcaklığı kütleye bağlı değilken ısı kütle ile içten orantılıdır Mesela bir bardak kaynar suyun sıcaklığı ile bir tencere kaynar suyun sıcaklığı aynı ama kütlesi artı olan bir tencere suyun ısısı daha fazladır
Sıcaklık enerji değil , ısı bir enerji türüdür
Sıcaklık termometre ile ölçülebilir Isı her hangi bir araçla ölçülmez , ama kütlesi ve sıcaklığına tabi olarak hesaplanabilir

TERMOMETRELER

Cisimlerin sıcaklıklarını ölçen araçlara termometre denir
Yaygın olarak değişken (civalı veya alkollü) termometre kullanılır Katı ve sıvıların genleşme katsayılarının öbür oluşundan yararlanılarak yapılır
İyi bir sıvılı termometrede istikrarsız haznesinin büyük , kılcal borusunun fazla ince , genleşmesinin az olması , kullanılan sıvının genleşmesinin büyük olması gerekir

Termometreler bölmelendirilirken , suyun donma ve kaynama sıcaklıkları (1 ATM basıncı aşağıda) başlıca alınmıştır


CELCİUS: Suyun donma sıcaklığını 0C ,kaynama sıcaklığını 100
C olarak kabul eder Bu iki sıcaklık arası 100 eşit bölmeye ayrılmış ve her bir bölmeye 1 C denilmiştir
FAHRENHAYT: Suyun donma sıcaklığını 32 F , kaynama sıcaklığını 212 F olarak kabul eder Bu iki sıcaklık arası 180 eşit bölmeye ayrılmıştır ve her bir bölmeye 1F denmiştir
REOMÖR: Suyun donma sıcaklığını 0R , kaynama sıcaklığını 80 olarak kabul eder 80 eşdeğer bölmeye ayrılmıştır Her bir bölmeye 1 R denir
KELVİN: Saf suyun 273 K donduğunu 373 K kaynadığını kabul eden termometreye denir Bu termometrede tüm sıcaklıklar artı sayılarla ifade edilir
HERHANGİ BİR TERMOMETRE (X):Saf suyun donma noktasın A X , kaynama noktası da B X olarak ölçmüş olsun Bunlara göre tüm termometrelerin şeması aşağıdaki gibi olur
C R F32 T273 XA
¬¬¬
100 80 180 100 BA

MADDELERİN ISI ALIŞVERİŞİ

(CALORİMETRE) YASALARI

Enerjinin korunum yasasından yararlanılarak kalorimetre yasaları aşağıdaki gibi özetlenebilir

Isı alış verişi esnasında bir olayın gerçekleşmesi için harcanan ısı enerjisi,bu olayın tersi gerçekleşirken ortamdan alınan ısı enerjisine eşittir
Sıcaklıkları bambaşka maddeler bir araya getirilirse sıcaklıkları eşitleninceye dek aralarında ısı alış verişi yaparlar
Isıca yalıtılmış kapalı bir sistemde alınana ısı , bahşedilen ısıya eşittir veya ısıca yalıtılmış kapalı ortamlarda ısı değişimleri toplamı sıfırdır
Kütlesi m1 , özısısı C1 , sıcaklığı t1 ve kütlesi m2 , özısısı C2 , sıcaklığı t2
Olan iki madde ısıca yalıtılmış bir ortamda bir araya getirilsin Maddeler için t1 t2 ve denge sıcaklığı t ise

Q(alınan) Q(bahşedilen)

m1 C1 (tt1) + m2 C2 (tt2) O dır

ANEKDOT:Isı alış verişi yapan maddelerin ısı sığaları eşit ise , denge sıcaklığı maddenin birincil sıcaklıklarının aritmetik ortalamasıdır
M1 C1 m2 C2 t t1+t2

ISI MİKTARI VE HESAPLANMASI (CALORİMETRE)

Bir maddenin ısı enerjisindeki değişiklik ya sıcaklık ya da maddenin hal değişmesine neden olur Isısı değiştirilen madde hal değişmiyorsa , ısı değişimi ile dürüst orantılı olarak sıcaklık değişimi olur
ÖZGÜL ISI (ISINMA ISISI) :Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 C değiştiren ısı miktarıdır^^C^^ ile gösterilir Birimi Calori C‘ dir

1 CALORİ : 1 gram saf suyun sıcaklığını 1C başkalaşmak için gereken ısı miktarıdır

ISI SIĞASI : m gram maddenin sıcaklığını 1 C başkalaşmak için zorunlu ısı miktarıdır Birimi Cal C ‘ dir

Isı sığası : mC

Öz ısı tanımını kullanarak m gram maddenin sıcaklığını t C değiştirmek için zorunlu ısı miktarını Q2 m C t bağıntısı ile buluruz
BİRİMLER : Q : Calori (cal)
M : gram
t : tson – tilk (C)
C : Cal g C
1 Cal : 4,18 joule

Maddeye aktarılan ısı maddenin yalnız sıcaklığını değiştiriyorsa bu metamorfoz doğru orantılıdır

Grafiğin eğimi : tg t

MADDELERİN FIZIKSEL HAL DEĞİŞTİRMELERİ

Hal değişimine uğramayan bir maddeye ısı enerjisi verilirse ;
Q mct bağıntısına göre cismin sıcaklığı artar
Madde katı ise muhakkak bir sıcaklık derecesine kadar sıcaklığı yükselir, sonra sıvı ayla geçer Madde akışkan ise belirli bir sıcaklıktan sonra kaynamaya başlar Katı sıvılaşırken ( erirken ) , erime bitinceye dek , değişken buharlaşırken değişken bitinceye değin her zaman sıcaklık değişmez kalır Yani madde hal değiştirirken sıcaklık ve kütle değişmeyen O anda verilen ısı enerjisi hal değişimin sağlar Yani maddenin molekülleri arasındaki bağları çözmeye harcanır

ERİME : Bir katı maddenin ısı enerjisi alarak katı halden sıvı hale geçmesi olayıdır

ERİME NOKTASI (DONMA NOKTASI ) : Kayıtlı bir basınç aşağıda katı maddenin erimeye başladığı sıcaklık derecesine denir te ile gösterilir Buz için 0 C dir

ERİME ISISI ( Le ) : 1 atmosfer basınç aşağı ve erime noktasında bulunan katı haldeki 1 gram arı maddeyi aynı sıcaklıkta değişken haline dönüştüren ısı miktarına o maddenin erime ısısı denir 0 C deki buz için
Le 80 calori Gram


DONMA : Bir akışkan maddenin ısı kaybederek sıvı halden katı ülkü geçmesi olayıdır

Saf bir maddenin erime noktası , donma noktasına , erime ısısı donma ısısına eşittir

M gram maddenin erimesi için zorunlu ısı Q m Le ile bulunur
Madde hal değiştirirken hacmi değişir hacimleri değişir Bazılarının hacimleri küçülür Bazılarınınki büyür Mesela : Buz eriyince hacmi küçülür Su donunca hacmi büyür

Erime ve Katılaşmada Basıncın Etkisi : Erime sırasında cismin hacmi küçülüyorsa bunun üstüne etki eden basınç arttırılırsa erime noktası düşer Erimede cismin hacmi büyürse basınç artarsa erime noktası yükselir

Aşırı Erime Ya Da Donmadaki Geç Kalma : Bir sıvının donma noktasından daha düşük sıcaklığa dek soğutulduğu halde donmaması olayına denir Donmadaki gecikme , sıvının moleküllerine ast bir durum olağandışı bir durumdur Bu durumdaki bir sıvıya sıvısının kristalinden ufak bir parça atılırsa ya da sarsılırsa , sıvının bir kısmı hemencecik donar sıcaklığı da donma noktasına yükselir

Eğer su aşırı ergirmiş ise ; kristali atılınca donacak suyun kütlesi (x)

X m t bağıntısından bulunur Burada ;
L +c t
M fazla erimiş suyun kütlesi ; L Buzun erime ısısı ( 80 cal gr )
C buzun ısınma ısısı ( C buz 0,5 cal gr C ) , t fazla erimiş suyun sıcaklığı ( ) olduğu halde bunun mutlak değeri alınır

ERİME KANUNLARI

Plastik maddeler hariç almak üzere kristal yapılı her katı maddenin sabit bir basınç aşağı bir erime noktası vardır
Erime süresinde maddenin sıcaklığı sabit kalır

Acilen bir katı maddenin erimesi olayını sıcaklığının zaman tarafından değişim grafiği ile gösterelim

Katı maddenin birincil sıcaklığını ( t1 ) , erime sıcaklığı te ise ;

Grafiğin;

1 bölgesinde katı erime sıcaklığına dek
ısınmıştır Madde katı haldedir
2 Bölgede bahşedilen ısı katı maddenin molekülleri aralarında
fakat bağı çözmek için harcamış olup ; madde katıdeğişken karışımı
haldedir
3 Bölgede ise maddenin erimesi bitmiştir , madde tama
men akıcı haldedir

DONMA KANUNLARI :

Katısı kristal yapılı olan her sıvını basınç aşağıda emin bir donma noktası vardır
Katılaşma boyunca maddenin sıcaklığı değişmez

Ilk sıcaklığı t1 , donma noktası td olan bir değişken maddenin
donma grafiği

Bu iki grafiğin zaman ekseni , aynı zamanda maddenin
aldığı verdiği ısının , sıcaklığa bağlı metamorfoz eksenidir
Bu grafiklerin bölgelerine göre , cismi verilen gereken
Isı miktarını hesaplayalım

UÇUP GITME

Bir değişken maddenin ısı enerjisi alarak akışkan halden gaz ayla geçmesidir Erime belirli bir sıcaklık derecesinde olduğu halde buharlaşma her sıcaklık derecesinde olur Eğer böyle olmasaydı ıslanan bir gövde suyun kaynama noktasına değin ısıtılırdı

BUHARLAŞMA ISISI (Lb) : 1 atmosfer basınç altında belli bir sıcaklıkta 1 gram sıvıyı benzer sıcaklıkta buhar haline dönüştüren ısı miktarına
uçup gitme ısısı denir
100 C de su için Lb 540 calg
Uçup Gitme ısısı ; sıvının buharlaştığı sıcaklık derecesine bağlıdır Yani sıvını sıcaklığı artarsa Lb küçülür
Kütlesi M olan maddeyi sıvı halden gaz haline getirmek için Q M Lb enerjisi verilmelidir

UYARI : Uçucu değişken çevresinden ısı alır Onun için elimize kolonya dökünce serinlik hissederiz Hem terimiz ya da ıslak çamaşırlarımız üzerimizde kurursa hasta oluruz Bunun da sebebi vücudumuzun ısı kaybetmesidir

YOĞUNLAŞMA

Gaz (buhar) halinde bulunan bir maddenin ısı vererek istikrarsız ayla geçme olayına denir Sıvı madde buharlaşırken aldığı ısıyı, yoğunlaşırken tıpkı geri verir Bir sıvının belirli bir
sıcaklık derecesinde buharlaşma ısısı, yoğunlaşma ısısına eşittir

KAYNAMA

Isıtılan bir sıvının iç buhar basıncının dış basınca eşdeğer olduğu anına kaynama denir Kaynamanın oluştuğu sıcaklık derecesine kaynama noktası denir

Kaynama Kanunları:

Her akışkan maddenin değişmez bir basınç aşağı kaynama sıcaklığı (Kaynama Noktası) vardır
Sabit bir basınçta kaynama boyunca sıvının sıcaklığı değişmeyen

UYARILAR:
Bir sıvının içine tanıdık olmayan maddeler katılırsa kaynama noktası yükselir
Kaynama noktası basınç ile içten orantılıdır Yani basınç artarsa kaynama noktası da artar Basınç düşerse kaynama noktası da düşer
Saf su deniz seviyesinde100 C kaynadığı halde denizden yüksekte olan Ankara ’da 8798 C de kaynar

SÜBLİMLEŞME

Bir katı maddenin ısı enerjisi alarak akıcı ışık halkası gelmeden doğrudan doğruya buhar haline geçmesi olayına denir
Acilen bir katı maddenin belli bir sıcaklıktan itibaren gaz haline gelinceye dek , hal başkalaşım grafiğini çizelim
Bu grafik kütlesi M , ısınma ısısı ( Ck ) ,
erime ısısı ( Le ) , buharlaşma ısısı ( Lb ) olan
bir maddeye ait olsun Her aralık için ısı
denklemlerini yazalım

1 ARALIK : Cismin sıcaklığını t1 C den
erime noktasına değin arttırmak için verilen ısı:
Q1 M CK ( te – t1 )

2 ARALIK : Maddenin katıhalden , akışkan ayla geçtiği aralık olup ,
Q Q2 Q1 M Le ısısını almıştır

3 ARALIK : Sıvılaşan katı maddenin kaynama noktasına kadar ısıtıldığı aralık olup , bahşedilen ısı Q3 – Q2 M Csıvı ( tk – te ) ile bulunur

4 ARALIK : Kaynama noktasına kadar ısınan sıvının ayrıntılarıyla gaz
haline geçebilmesi için ısıtıldığı aralık olup Q Q4 – Q3 M Lb ısısını almıştır

AÇIK HAVADA BUHARLAŞMA HIZINA ETKI EDEN FAKTÖRLER

DIŞTAN uçup gitme hızı , havanın sıcaklığı ile içten orantılıdır Sıcak havada uçup gitme hızlı olur
Uçup Gitme hızı buharlaşacak sıvının havaya açık yüzeyinin büyüklüğü ile dürüst orantılıdır Yüzey geniş ise buharlaşma süratli olur
Uçup Gitme hızı , buharlaşacak sıvının havadaki buharları ile ters orantılıdır Buharlar havada çok ise uçup gitme yavaş olur
Buharlaşma hızı rüzgarlı havada hızlı olur
Uçup Gitme hızı basınç ile ters orantılıdır
Buharlaşma hızı sıvının cinsine bağlıdır

ISININ YAYILMASI

ISININ İLETKENLİK (İLETİM) YOLU İLE YAYILMASI

Sıcaklıkları ayrı cisimler birbirlerine dokundurulduklarında ısı alışverişi yaparlar Bu alışveriş (atomlar) tanecikler arasında olur Her elementin ısı iletkenliği farklıdır Onun içi ısı iletkenliği maddenin ayırt edici özelliklerinden biridir En iyi ısı iletkenleri metallerdir Metallerden sonra diğer katılar , sıvılar ve gazlar sıralanır

KONVEKSİYON YOLU İLE ISI YAYILMASI

Isı enerjisinin fiziksel bir ortam yardımı ile yayılmasına denir Isı enerjisi maddelerin moleküllerinin hareketi ile iletilir Akıcı ve gazlarda görülür Bir kaptaki suyu ısıtırken önce alttaki moleküller ısınır Isınan molekülün hacmi büyür ve yoğunluğu küçülür Minik yoğunluklu moleküller yüzeye doğru harekete geçerler , bu durumda soğuk moleküllerde dibe çöker Bu hareketler değişken içinde bir molekül akımı oluştururlar Aynı durum bir odanın ısınmasında hava moleküllerinin hareketinde de görülür

IŞIMA YOLU İLE ISI YAYILMASI

Tüm ısı kaynakları , boşlukta ve bedensel ortamlarda dağılım özelliğine sahip ısı ve ışık dalgaları yayarlar Bu olaya ışıma denir
Isı enerjisi içeren dalgaları soğuran maddeler onların enerjilerini alarak ısınırlar
Güneşin dünyamızı ısıtması ışıma yolu ile ısının yayılması sonucu gerçekleşir *