SICAKLIK ve ISI
İÇ ENERJİ
SICAKLIK
Sıcaklık, madde taneciği başına düşen ortalama kinetik enerjinin ölçüsü olan bir büyüklüktür.
Bütün maddeler atom ya da molekül denilen
taneciklerden oluşur. Bu tanecikler madde içerisinde
durağan olmayıp daima hareket halindedirler. Katı maddelerin tanecikleri sadece titreşim, sıvı madde tanecikleri
titreşim ve öteleme, gaz maddelerinin tanecikleri ise
öteleme ve dönme hareketi yapmaktadırlar.
 Sıcaklık bir enerji değildir.
 Madde miktarına bağlı değildir.
 Termometre ile ölçülür.
 T ile gösterilir.
 Birimi 0C, 0F, 0K, 0R, ... gibi değişir.
Maddeleri sıcak veya soğuk olma durumlarını
madde moleküllerinin titreşim hızları belirler. Madde hangi
halde olursa olsun molekülleri titreşim hareketi yapar.
Ancak sıcak maddelerin molekülleri daha hızlı titreşim
hareketi yapar. Bu da sıcak maddelerin moleküllerinin daha
fazla kinetik enerjiye sahip olduğunu gösterir.
SICAKLIĞIN ÖLÇÜLMESİ
Termometreler, genleşmeleri ve büzülmeleri sıcaklıkla doğru orantılı olarak değişen katı, sıvı ya da gaz maddeler kullanılarak yapılır.
Maddenin tanecikli yapısının modeli
Yapıldıkları maddeye göre metal, gazlı ve sıvılı
olmak üzere üç çeşit termometre vardır.
Maddelerin taneciklerinin hareketli oluşu onların
bir kinetik enerjiye sahip olmaları demektir. Ancak taneciklerin enerjisi sadece kinetik türden değildir. Tanecikleri bir
arada tutan yapışma kuvvetleri nedeniyle bir de potansiyel
enerjileri vardır. Dolayısıyla maddesel her cisim, içi enerjiyle dolu bir kutu gibidir. Kutuyu dolduran bu enerji de
taneciklerin kinetik enerjileri + tanecikler sisteminin potansiyel enerjisi toplamına eşit bir enerjidir. Bu toplam enerjiye maddenin iç enerjisi ya da ısıl enerji denilir.
1. Metal Termometreler
Uzun bir metal
şeridin helezon şeklinde
kıvrılmasıyla oluşan termometrelere metal termometre denir. Helezonun
içteki ucu sabitlenmiş, dıştaki ucu ise sıcaklığı
gösteren bir ibreye bağlanmıştır. Sıcaklık yükseldikçe helezon uzar ve ibreyi
döndürür. Metal termometreler ile hassas ölçüm yapılamaz.
Fakat kullanıldıkları sıcaklık aralığı çok geniştir. -200 0C den
1600 0C ye kadar ölçüm yapabilirler. Sanayide, çok yüksek
sıcaklık gerektiren yerlerde, fırınlarda, elektrik ocaklarında,
su ısıtma kazanlarında, arabalarda hararet göstergesi
olarak yaygın biçimde kullanılmaktadır.
Metal termometrelerin hassaslığı için metalin genleşme katsayısı büyük olmalıdır.
Bir maddenin iç enerjisi sıcaklığı ve madde miktarı ile doğru orantılıdır.
Sıcaklıkları eşit olan iki cisimden kütlesi büyük
olanın iç enerjisi daha fazladır. Çünkü kütlesi büyük olan
cismin tanecik sayısı daha fazladır.
Bir maddeye dışarıdan ısı enerjisi verildiğinde
madde moleküllerinin hareket hızı artar. Bu durumda
maddenin sıcaklığı dolayısıyla iç enerjisi artar.
İç enerjideki değişme yalnızca sıcaklık değişimi
ile olmaz. Sıcaklığı sabit olan bir maddenin de iç enerjisi
değişebilir. Çünkü sıcaklık yalnızca kinetik enerji ile ilgili
bir göstergedir. Oysa iç enerji hem kinetik hem de potansiyel enerjiden oluşur. O hâlde, taneciklerin potansiyel
enerjilerinde meydana gelen değişimler de iç enerjiyi
değiştirebilir. Örneğin kaynamakta olan bir maddenin
sıcaklığı sabit kaldığı hâlde, aldığı ısıdan dolayı iç enerjisi
artar. Bu sırada kazanılan enerji taneciklerin potansiyel
enerjilerini artırır.
2. Gazlı Termometreler
Gazlar, sıvılara göre, sıvılarda da katı maddelere
göre sıcaklığa karşı daha duyarlıdır.Bu nedenle gazlı termometreler çok hassas sıcaklık ölçümlerinde kullanılır.
Sıcaklık değişimine bağlı
olarak tüp içindeki gazın gerek
hacminin gerekse basıncının artması veya azalması sonucunda
sıcaklık değerini ölçmesi prensibine dayalı termometredir.
Metal küre biçimli gaz haznesi, sıcaklığı ölçülecek
ortama sokulur. Gazın basınç artışı, sıcaklığa çevrilmiş
olarak göstergeden okunur.
1
ÖRNEK 1 :
3. Sıvılı Termometreler
Sıvılı termometrelerde
hazne ve kılcal borudan oluşmuştur. Hazne içine cıva ya da
renklendirilmiş alkol konur.
Hazne ısıtılırsa içindeki sıvı, kılcal boru içinde yükselir.
Soğuduğu zaman büzülerek
yeniden hazneye döner. Sıvı
seviyesinin karşısındaki sayılar
ölçülen sıcaklığı gösterir.


 00  00
 00 00
a. Alkollü termometre
b. Cıvalı termometre
Sıvılı termometreler ölçeklendirilirken, termometrenin haznesi, normal şartlar altında (deniz seviyesinde
1 Atmosfer (76 cmHg) basınç altında) erimekte olan buza
temas ettirilir. Sıvının alçalmasının durduğu yer suyun
donma noktası olarak işaretlenir. Termometre buzdan
çıkartılıp biraz bekletildikten sonra kaynamakta olan saf
suya daldırılır ve sıvı yükselmesinin durduğu yer suyun
kaynama noktası olarak işaretlenir. İki işaret arasındaki
aralık şekildeki gibi Celcius ve Kelvin termometrelerinde
100 eşit bölmeye, Fahrenheit termometresinde ise 180
eşit bölmeye ayrılır.
0
0
0
0
a) 298 K b) 47 C c) 68 F d) 303 K
Bilim adamları 76 cm-Hg basıncı altında suyun
donma ve kaynama noktalarını esas alarak çeşitli termometreler teklif etmişlerdir. Bunlar;
0
1. Celcius Termometresi ( C): Suyun donma nok0
tasını 0 C, kaynama noktasını ise 100 0C olarak kabul etmiş
ve bu iki değer arasını 100 eşit bölmeye ayırmıştır.
0
2. Fahrenheit Termometresi ( F): Suyun donma
noktasını 32 0F, kaynama noktasını ise 212 0F olarak kabul
etmiş ve bu iki değer arasını 180 eşit bölmeye ayırmıştır.
 Labaratuvar, duvar ve hasta termometreleri
sıvılı termometrelerdir. Labaratuvar termometreleri
deneylerde, duvar termometresi oda sıcaklığının
ölçülmünde, hasta termometresi ise vücut sıcaklığının
ölçümünde kullanılır.
0
3. Kelvin Termometresi ( K): Suyun donma noktasını 273 0K, kaynama noktasını ise 373 0K olarak kabul
etmiş ve bu iki değer arasını 100 eşit bölmeye ayırmıştır.
Suyun
(K.N.)
o
100 C
o
212 F
100
bölme
Suyun
(D.N.)
100
bölme
C
=
F-32
180
=
K-273
100
=
A
273 K
Celcius Fahrenheit Kelvin
100
B-A
bölme
o
32 F
X-A
B-A
=
Bir termometre ile ölçülebilecek en yüksek
sıcaklık değeri ile en düşük sıcaklık değeri, o termometrenin haznesinde bulunan maddenin cinsine göre değişir.
Bazı maddeler çok düşük sıcaklıkta hâl değiştirirken,
bazıları da yüksek sıcaklıklarda hâl değiştirir.
Termometrelerde kullanılacak madde için, maddenin hâl
değiştirme sıcaklıkları olan erime sıcaklığı ile kaynama
sıcaklığı dikkate alınır.
B
373 K
180
bölme
o
o
0C
o
 Sıvılı termometrelerde termometre içindeki
sıvının donma noktasının altındaki ya da kaynama noktasının üstündeki sıcaklıklar ölçülemez.
Civa -39 0C de donduğu için çok soğuk kış günlerinde cıvalı termometreler kullanılmaz. Bunun yerine
donma sıcaklığı -115 0C olan alkollü termometreler kullanılır.
X
Deniz seviyesinde kaynamakta olan suyun sıcaklığı alkollü termometre ile ölçülemez. Çünkü deniz
seviyesinde su 100 0C'de kaynar. Alkolün kaynama noktası 78 0C olduğundan yeterli olmaz. Kaynamakta olan
suyun sıcaklığı ise kaynama noktası 357 0C olan cıvalı
termometre ile ölçülebilir.
Sembol - D.N.
Bölme sayısı
2
Mutlak Sıfır Sıcaklığı
Sıvılı termometrelerde hassaslık için;
a) Haznesi büyük olmalı.
b) Kullanılan cam kabın genleşme katsayısı küçük
olmalıdır.
c) İçinde kullanılan kılcal boru çok ince olmalıdır.
d) Kullanılan sıvı ısıya çok duyarlı (genleşme katsayısı büyük) olmalı.
e) Kılcal boru üzerindeki bölme sayısı fazla olmalı.
Bir atom ya da molekülün hiç kinetik enerjisinin kalmadığı durumdaki sıcaklığı mutlak sıfır
sıcaklık derecesi olarak isimlendirilir. Bu sıcaklık
Kelvin ölçeğine göre sıfır olarak isimlendirilmiştir. 0 Kelvin
sıcaklığının celcius termometresindeki karşılığı ise
-273 0C tur. Laboratuvar şartlarında bu sıcaklığa çok yaklaşıldığı hâlde tam olarak mutlak sıfır noktasına ulaşmak
mümkün değildir.
 Uzunluk, hacim, kütle, ağırlık ölçümlerinde bu
büyüklükler cinsinden bir birim seçilir ve bu birimle oranlanarak yapılırken, sıcaklık ölçümleri için belirli bir aralık
bölmelendirilerek ölçüm yapılır. Oran ölçeklerinde negatif
değerler olmaz. Sıfır “yok” anlamına gelir. Diğer bir deyişle
oran ölçeğinde 0 kg elmadan bahsediyorsak ortada hiç
elma yoktur denebilir. Dolayısıyla oran ölçeği kullanarak
ölçülen 2 kg kütleli elmanın kütlesi, 1 kg elmanın iki katıdır
denebilir.
Fransız
kimyacılardan
Joseph Gay-Lussac 1802 yılında
şöyle bir deneysel keşif yaptı: Sabit
basınç altında ısıtılan her gazın
hacmi, sıcaklığın her 1 0C luk
artışında ilk hacminin 273,16' da biri
kadar artmaktadır. Buna göre, 0 0C
taki hacmi V0 olan gazın T 0C taki V
hacmi;
Ancak aralık ölçeğinin kullanıldığı sıcaklık ölçümlerinde 0 dereceden bahsediliyorsa ve sıcaklık da
0
moleküler hareketin bir ölçüsüyse “0 C de hiç moleküler
0
hareket yoktur.” denemez. Buna bağlı olarak da “40 C
0
sıcaklık,
20 C sıcaklığın iki katıdır.” denemez.
Çünkü
0
0
20 C sıcaklık Kelvin termometresinde 293 K ye karşılık
gelmektedir. Dolayısıyla Celcius termometresinde iki kat
olan değer diğer termometrelerde aynı sonucu vermez.
Çünkü sıcaklık ölçümleri, aralık ölçekleri kullanılarak
yapılır.
VT = V0 ( 1+
)
bağıntısıyla hesaplanır.
Soğutulan bir gazın hacmi ise küçülür.
V
Gaz 1
0


ÖRNEK 2 :
0
T
273,16
Joseph Louis
Gay-Lussac
(1778-1850)
Gaz 2
0
20 C sıcaklığın iki katı sıcaklık değeri kaç C dir?
0
(313 C)
Gaz 3
0
T ( C)
-273
0
100
Gazlar için hacim-sıcaklık grafiği
Eğer gaz soğutulup sıcaklık -273,16 0C' a
düşürülebilirse gazın hacmi sıfır olacaktır. Bu ise
olanaksızdır. Çünkü hacmin sıfır olması, maddenin yok
olmasıdır. Kaldı ki hacmi sürekli küçülen gaz, bir yerden
sonra sıvılaşır, hacmi artık küçülmez. Öyleyse -273,16 0C
luk sıcaklığa hiçbir zaman erişilemeyecektir.
ÖRNEK 3 :
0
Kelvin'in hareket noktası bu gerçektir ve Kelvin
buna dayanarak şöyle der:
0
-33 C sıcaklığındaki bir maddenin sıcaklığı 127 C olursa
sıcaklığı kaç katına çıkmış olur?
"Mademki -273,16 0C luk sıcaklığa erişilemiyor,
öyleyse sıcaklıklar için bu değer bir alt sınır olmalıdır. Bu
değeri sıcaklıklar için başlangıç, yani sıfır olarak alırsak
tüm sıcaklıklar için başlangıç, yani sıfır olarak alırsak tüm
sıcaklıklar artık pozitif sayılarla ifade edilmiş olur. Öte yandan, -273,16 0C tan daha düşük sıcaklık olmadığına göre
bu değere karşılık gelecek sıfır, sıcaklıklar için mutlak sıfır
olacaktır."
(5/3)
Kelvin ölçeği bu düşünce üzerine inşa edilmiştir
ve K ile ifade edilen sıcaklıklara mutlak sıcaklık
denilmektedir.
Sıcaklığın üst sınırı yoktur. Yapılan gözlemlerde
yıldızların merkezlerindeki sıcaklıkların 100.000.000 0K
olabildiği anlaşılmıştır. Güneşin yüzey sıcaklığı 6000 0K
dir.
3
Resimdeki gibi bardaktaki
meyve suyuna atılan buz parçaları
erirken içecek de soğur. Bu olayda
eriyen buzun ve soğuyan içeceğin iç
enerjisi değişmiştir. Ancak bu
değişme, fiziksel bir iş yapılmaksızın
gerçekleşmiştir. Dolayısıyla içeceklerin buzla soğutulması olaylarında
alınıp verilen enerjiler ısı türündendir.
ISI ENERJİSİ
Sıcak ve soğuk iki madde birbiriyle temasa
geçtiğinde, başlangıçta sıcak olan soğurken, başlangıçta
soğuk olan da ısınır. Bu olay, sıcak olan maddeden soğuk
olana enerji aktarımı ile gerçekleşir. Bu şekilde, fiziksel
bir iş yapılmaksızın maddeler arasında sadece sıcaklık farkından dolayı alınıp verilen enerjiye ısı enerjisi
ya da kısaca ısı denir ve Q ile gösterilir.
SI birim sisteminde ısı birimi olarak joule (J) kullanılır. Isının yaygın olarak kullanılan diğer bir birimi de
kalori (cal) dir. Kalori ile joule birimleri arasında,
Sıcaklık İle Isının Karşılaştırılması
Isı ile sıcaklık çoğu kez birbirine karıştırılan iki
kavramdır. Bu da sık sık kavram yanılgılarına neden olmaktadır. Bizim da aynı yanılgılara düşmememiz için ısı ile
sıcaklığın farklılıklarını iyi bilmemiz gerekir.
1 cal = 4,186 joule
1 joule = 0,24 cal
ilişkisi vardır.
0
Isı bir enerji biçimidir, sıcaklık ise enerji biçimi
0
1 calori : 1 g suyun sıcaklığını 14,5 C den 15,5 C ye
çıkarmak için gerekli ısı enerjisidir.
değildir.
Isı, maddeler arasında alınıp verilebilir ama
sıcaklık, maddeler arasında alınıp verilebilen bir büyüklük
değildir.
Isıyı doğrudan ölçen bir alet
yoktur; ancak ısıyı hesaplama yoluyla
ölçmeye yarayan ve kalorimetre kabı
denilen düzenekler vardır.
Isı ile sıcaklık, ölçme yönünden de farklıdır.
Sıcaklık termometre denilen araçlarla ölçülebilirken ısıyı
doğrudan ölçen bir alet yoktur; ancak ısıyı hesaplama yoluyla ölçmeye yarayan ve kalorimetre denilen düzenekler
vardır.
Bir maddenin sıcaklığı artıyorsa taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi artıyor demektir. Taneciklerin ortalama
kinetik enerjisi artınca toplam kinetik enerji de artar. Bu ise
maddenin iç enerjisinin artması demektir. Öyleyse ısı alan
sabit hacimli bir maddenin iç enerjisinin arttığını söyleyebiliriz. Sıcaklığı düşen maddeler için de bunun tersi
söylenebilir. Buna göre şu genellemeyi yapabiliriz:
Isı miktarının ölçülmesinde oransal ölçekli birimler kullanılırken sıcaklıkların ölçülmesi, aralık ölçekli birimlerle yapılır. Bu nedenle örneğin 60 kalorilik ısı, 30 kalorilik
ısının 2 katıdır ama 40 °C'luk sıcaklık, 20 "C'luk sıcaklığın 2
katı değildir. 60 kalorilik ısı ile ile 30 kalorilik ısının toplamı 90
kalorilik ısıdır, ancak 40 °C'luk sıcaklık ile 20 °C'luk sıcaklığın toplamı 60 "C'luk sıcaklık demek değildir.
Sabit hacimli bir madde ısı alırsa iç enerjisi
artar, ısı verirse iç enerjisi azalır.
Bir maddeye ısı verildikçe maddenin sıcaklığı
yükselebildiği gibi sıcaklığının değişmediği durumlar da
vardır. Örneğin bir ocakta ısıtılan bir cezve su, kaynayınca
kadar sıcaklığı sürekli yükselir, fakat kaynama başladıktan
sonra sürekli ısıtılsa bile, kaynama süresince, sıcaklığı
değişmez.
Görülüyor ki ısı, maddelerin iç enerjisi değil, iç
enerjideki değişmedir. Dolayısıyla bir cismin ya da maddenin, ısısı olmaz, iç enerjisi olur. Isıdan bahsedilebilmesi için cisimler veya cismin bölgeleri arasında mutlaka sıcaklık farkına bağlı olarak enerji aktarımı olması gerekir.
Bir cisme dokunduğumuzda sıcak, ılık ya da
soğuk diye algladığımız şey ısı değil sıcaklıktır.
Isı alış verişinde bulunan maddelerin iç enerjileri mutlaka değişir. Ancak her iç enerji
değişikliği ısı alış verişi demek
değildir. Örneğin bisiklet tekerine şekildeki gibi hava
basarken tekerin ve pompa
gövdesinin oldukça ısınıdığı
gözlenir. Bu olayda insan bedeninin ve pompanın iç enerjisi
değişmiştir ama bu değişiklik ısı alış verişiyle değil, fiziksel iş
yapılmasıyla oluşmuştur. Çünkü pompalamayı yapan elin
kuvveti, tekere sıkışan havanın basınç kuvvetine karşı iş
yapmıştır. Ayrıca pompanın pistonu ile gövdesi arasındaki
sürtünme kuvvetine karşı da iş yapılmıştır.
Isı, bir maddeyi oluşturan taneciklerin hepsinin
toplam enerjisindeki değişmenin; sıcaklık ise o maddede
tanecik başına düşen ortalama kinetik enerjinin ölçüsüdür.
"Havanın ısısı bu gün 40 dereceyi buldu." ifadesi
yanlıştır. Doğrusu, "Havanın sıcaklığı bu gün 40 dereceyi
buldu." şeklindedir.
4
ISI ALIŞ-VERİŞİ
ISI MİKTARI ve ÖLÇÜLMESİ
Sıcaklıkları farklı iki madde bir araya getirildiğinde
bu iki madde arasında ısı alış-verişi olur. Sıcak olan
madde ısı verir, soğuk olan madde ise verilen bu ısıyı alır.
Bu ısı alış-verişi her iki maddenin sıcaklıkları birbirine eşit
oluncaya kadar yani sıcaklık dengesi (termik denge)
sağlanıncaya kadar devam eder. Isı kayıpları önemsiz ise
bu esnada sıcak olan cismin verdiği ısı miktarı soğuk olan
cismin aldığı ısı miktarına eşittir.
Bir maddenin sıcaklık değişimi; maddeye verilen
ısı enerjisine, maddenin miktarına ve maddenin cinsine
bağlıdır.
0
Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 C değiştirmek için alınması veya verilmesi gereken ısı miktarına öz ısı (ısınma ısısı) denir. c harfi ile gösterilir.
0
Birimi cal/g C ya da J/kg.K dir. Farklı maddelerin öz ısıları
da farklıdır. Bu nedenle öz ısı maddeler için ayırt edici bir
özelliktir.

Kütlesi m1, öz ısısı c1,

sıcaklığı T1 olan A sıvısı ile
kütlesi m2, öz ısısı c2, sıcaklığı
T2 olan B sıvısı karıştırıldığın- 
da ( T1>T2 olması durumunda ) karışımın son sıcaklığı;

Öz ıs sı küçük olan maddeler kolay ısınır, çabuk
soğur. Öz ısısı büyük olan maddeler ise zor ısınır, geç soğur.
Kütlesi m gram, öz ısısı c olan bir maddenin
0
sıcaklığını t C değiştirmek için verilmesi veya alınması
gereken ısı miktarı aşağıdaki eşitlikle bulunur.




Q = m . c . T
Qverilen = Qalınan
Q : Alınan veya verilen ısı (cal) (J)
m : Kütle (g) (kg)
0
c : Öz ısı (cal/g C) (J/kg.K)
0
T : Sıcaklık değişimi ( C) (K) (T = Tson-Tilk)
m1.c1.T1 = m2.c2.T2
m1.c1.( T1 - Tson ) = m2.c2.( Tson- T2 )
Bir maddenin sıcaklığını 1 C değiştirmek için
alınması veya verilmesi gereken ısı miktarına ısı
sığası denir.
 ile ifade edilir. Tanım bağıntısı = m.c dir.
0
Birimi cal/ C ya da J/K dir
eşitliği ile bulunur.
Son sıcaklık daima karıştırılan maddelerin ilk sıcaklıkları arasında bir değer alır.
Sıcaklıkları eşit olan maddeler, ısı alışverişi yapamaz.
Isı sığası, kütleye bağlı olduğu için ayırt edici
özellik değildir. Sıcaklığı eşit miktarda artırılan maddeler
arasında hangisinin daha çok ısı alacağını ısı sığası belirler. Tersine, sıcaklığı eşit miktarda düşürülen maddelerden hangisinin daha çok ısı yitireceğini yine ısı sığasına
bakarak söyleyebiliriz.
Sıcaklıkları farklı, aynı cins maddelerden eşit kütlede
alınarak karıştırılırsa karışımın son sıcaklığı, karıştırılan
maddelerin ilk sıcaklıklarının aritmetik ortalamasıdır.
0
Tson =
T1 + T2 + ..... +Tn
n
Karıştırılan sıvılar aynı türde ve farklı kütlelerde ise
son sıcaklık,
ÖRNEK 4:
Bir sıvının 0,1 kg’ının sıcaklığını 40 0C artırmak için 3000 J
lük enerji gerektiğine göre, bu sıvının öz ısısı kaç J/kg.K
dir?
Tson =
m1.T1 + m2.T2 + ...
m1 + m2 + ...
formülü ile hesaplanır.
ÖRNEK 6 :
20 0C ta 200 g su ile, 80 0C ta 600 g su karıştırılıyor.
Karışımın denge sıcaklığı kaç 0C olur? (csu = 1 cal/g0C)
(750 J/kg.K)
ÖRNEK 5:
Sıcaklığı 20 0C arttığında 360 J lük ısı alan bir maddenin
ısı sığası kaç J/K dir?
(18 J/K)
5
ÖRNEK 7 :
Sıcaklıkları 20 0C ve 56 0C olan iki ayrı kaptaki su, ısıca
yalıtılmış bir kapta karıştırıldığında denge sıcaklığı 38 0C
oluyor.
Isı alışverişi sadece sular arasında olduğuna göre,
karıştırılan suların kütlelerinin oranı kaçtır?
(1)
ÖRNEK 8 :
0

2m
X
Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan 50
2m ve 3m kütleli X ve Y 40
cisimlerinin sıcaklık-zaman
grafikleri şekildeki gibidir.
zaman (s)
0
Bu cisimlerin öz ısıları oranı,
ÖRNEK 9 :
m ve 3m kütleli K ve L saf
sıvılarının sıcaklık-ısı grafikleri şekildeki gibidir.
Isıca yalıtılmış bir kapta,
60°C taki m kütleli K sıvısı
ile 10°C taki 2m kütleli L
sıvısı karıştırılırsa karışımın
denge sıcaklığı kaç °C olur?
3m
Y
t
cX
cY
kaçtır?
0

K
4T
3T
L
2T
T

0
Q
2Q 3Q
6
 Sıvı hâldeki bir maddenin ısı alarak gaz
hâline geçmesine buharlaşma, gaz hâldeki maddenin
ısı kaybederek sıvı hâle geçmesine ise yoğuşma
denir.
Yoğuşma ve buharlaşma her sıcaklıkta gerçekleşir. Sıvının sıcaklığı artarsa buharlaşma hızı da artar.
Sıvının buhar basıncı, sıvının yüzeyine etki eden dış
basınca eşit olduğu an sıvı kaynamaya başlar.
Sabit atmosfer basıncında bütün sıvı maddelerin, buhar basınçlarının atmosfer basıncına eşit
olduğu bir sıcaklık noktası vardır. Bu sıcaklık noktasına
kaynama noktası denir. Saf bir sıvının kaynama
süresince sıcaklığı sabit kalır.
Kaynama noktası madde miktarına bağlı
değildir.
Buharlaşma olayı sıvının yüzeyinden olur. Sıvı
yüzeyinin alanı artarsa buharlaşma hızı artar.
Rüzgarlı ortamlarda sıvılar daha hızlı buharlaşır. Ayrıca buharlaşma hızı sıvının cinsine de bağlıdır.
Buharlaşma sırasında kinetik enerjisi yüksek
olan tanecikler sıvıdan ayrılmak için diğer taneciklerden
enerji alır. Bu nedenle geriye kalan sıvının sıcaklığı düşer.
Toprak testilerde bulunan gözeneklerden buharlaşma
gerçekleşebildiği için toprak testiler suyu daha serin tutar.
Karpuz kesik olarak bırakıldığında buharlaşmadan dolayı
soğur.Elimize kolonya döktüğümüzde buharlaşma
sayesinde serinlik hissederiz.
Kaynama noktası sıvı maddeler için ayırt edici
bir özelliktir. 1 atmosfer basınçta su 100 0C de kaynar. Bu
sıcaklık noktası açık hava basıncına bağlıdır. Su üzerine
etki eden basınç düşürülürse, su 100 0C den daha düşük
bir sıcaklıkta kaynar. Basınç artırılacak olursa kaynama
sıcaklığı yükselir. Düdüklü tencereler buna örnek olarak
verilebilir.
HAL DEĞİŞİMİ
Maddeler doğada katı, sıvı ve gaz hâlinde
bulunurlar. Maddelerin ısı alarak veya ısı vererek bu
hallerden birinden diğerine geçmasi olayına hâl
değiştirme denir.
Katı hâldeki bir maddeye verilen ısı, maddenin
sıcaklığının artmasına neden olur. Bu sıcaklık artışı sürekli değildir. Eğer maddenin sıcaklığı erime sıcaklığına
ulaşmışsa katı eriyene kadar sıcaklık sabit kalır. Bu anda
madde hâl değiştirmektedir. Madde hâl değiştirirken hâl
değiştirme ısısı Q = m . L formülünden hesaplanır.
Formüldeki L, katılar için erime ısısı, sıvılar için kaynama
anındaki buharlaşma ısısıdır. Birimi cal/g dır. Maddeler
için ayırt edici bir niteliktir. Sıcaklığın değiştiği bölümlerde
ise ısı Q = m . c . t ile hesaplanır.
o














 Naftalin, iyot gibi bazı katı maddelerin ısı
alarak sıvılaşmadan katı hâlden gaz hâline geçmesine
süblimleşme denir. Maddelerin gaz hâlinden, sıvılaşmadan katı hâle geçmesine ise kırağılaşma denir.

Katı hâlden gaz haline dönüşen bir maddenin hâl değişim grafiği.

Erime
Erime ve Kaynama Noktalarını Etkileyen
Faktörler:


Yabancı Madde Etkisi

Donma
Saf madddelere ilave edilen yabancı maddeler,
saf madeniin hâl değiştirme noktalarını değiştirir. Örneğin,
kış aylarında buzlu yollara tuz dökülerek, buzun daha
düşük sıcaklıkta erimesi sağlanır. 1 atmosfer basınçta saf
su 100 0C de kaynamasına rağmen, içine tuz atılırsa kaynama noktası yükselir.


 Katı hâldeki bir maddenin ısı alarak sıvı hâle
geçmesine erime, sıvı hâldeki maddenin ısı kaybederek katı hâle geçmesine de donma denir.
Basıncın Etkisi
Bir maddenin erimeye başladığı sıcaklığa
erime noktası, katılaşmaya başladığı sıcaklığa da
donma noktası denir.
Bir madde için donma noktası erime noktasına
eşittir.
Erime ve donma noktaları madde miktarına
bağlı değildir.
Basınç değişmesi maddelerin hâl değiştirme sıcaklığını etkiler. Örneğin, su, deniz seviyesinde 1 atmosfer
basınçta 100 0C de kaynar. Ancak deniz seviyesinden
yukarı doğru çıkıldıkça basınç düşeceğinden kaynama
noktası da düşer.
Benzer şekilde kar yağdığında yol kenarındaki
karlar erimediği halde, yolun ortasındaki karlar erir. Bunun
sebebi araçların yolun ortasındaki karlara basınç uygulayarak buzun erime sıcaklığını düşürmesidir.
7
Download

Sıcaklık Ve Isı