ISI : Bir madde moleküllerinin sahip olduğu potansiyel enerjileri ile kinetik enerjilerinin toplamıdır.

ISI : Bir madde moleküllerinin sahip olduğu potansiyel enerjileri ile kinetik enerjilerinin toplamıdır.
Isı bir enerjidir.

SICAKLIK : Bir maddenin moleküllerinin ortalama kinetik enerjisidir. Enerji değildir. aralarındaki farklar aşağıdaki gibidir.

ISI
Enerjidir. Kalorimetre kabıyla ölçülür. Birimi Cal, Joule'dur.
SICAKLIK Enerji değildir. Termometre ile ölçülür. Birimi, 0C,0K veya 0F'dır.

Termometre çeşitleri ve Özellikleri:

Celcius(0C) Fahrenheit(0F) Kelvin(0K)
Suyun Donma Noktası 0 32 273
Suyun Kaynama Noktası 100 212 373


Isı ile sıcaklık arasında doğru orantı şeklinde bir ilişki vardır. Yani; madde ısı alıyorsa sıcaklığı artıyor, ısı veriyorsa sıcaklığı azalıyor demektir. Maddenin ısı ile sıcaklık değişimi arasında ;

Q=mcΔt

bağıntısı vardır. Bağıntıda m maddenin kütlesini gr veya kg cinsinden, c maddenin özısısını, Q ısıyı cal veya Joule cinsinden ve ∆t ise sıcaklık farkını 0C cinsinden belirtir.

Peki Özısı(c) nedir? Maddenin birim kütlesinin (örneğin 1 gr.) sıcaklığını 1°C değiştirmek için maddeye verilmesi veya maddeden alınması gereken ısı miktarıdır. Maddelerin ayırdedici özelliğidir. Biri sıcak diğeri soğuk olan iki maddeyi yanyana, kapalı bir ortamda koyarsak, aralarında ısı alışverişi gerçekleşir. Bu olaya ısı alışverişi adı verilir. Sıcak bir fincan sütü, soğuk bir bardağa boşaltırsak, süt bir miktar ısı kaybederken, bu ısıyı bardağa iletir ve bardak ısınır. Bardağın ısısı ve sütün ısısı eşitlenince ısı alışverişi durur. Bu söylediklerimizi formülize edersek; Alınan ısı=Verilen ısı QALINAN=QVERİLEN m1c1(t1-t0)=m2c2(t0-t2) Denklemde t1 sütün ilk sıcaklığını, t2 bardağın sıcaklığını ve t0 denge sıcaklığını göstermektedir.

HAL DEĞİŞTİRME: Maddeler üç halde bulunabilirler. Katı, sıvı, gaz. Maddelerin bir halden diğerine geçmesine hal değiştirme denir.

Erime: Bir katının sıvı hale geçmesine denir. Erimenin meydana geldiği sıcaklığa erime sıcaklığı denir. Erime sıcaklığı ayırdedici bir özelliktir. Donma: Sıvı bir maddenin katı hale geçmesine denir. Donmanın meydana geldiği sıcaklığa donma sıcaklığı denir. Donma sıcaklığı ayırdedici bir özelliktir.
Kaynama: Bir sıvının gaz hale geçmesine denir. Kaynamanın meydana geldiği sıcaklığa kaynama sıcaklığı denir. Kaynama sıcaklığı ayırdedici bir özelliktir. Sürekli birbirine karıştırılan kaynama ile buharlaşma aynı şey değildir. Buharlaşma her sıcaklıkta gerçekleşir. Kaynama ise her sıcaklıkta gerçekleşmez.
Yoğunlaşma: Bir gazın sıvı hale geçmesine denir. Yoğunlaşmanın meydana geldiği sıcaklığa yoğunlaşma sıcaklığı denir.
Süblimleşme: Bir katının sıvı hale geçmeden gaz hale geçmesine denir. Naftalin buna örnektir. Haldeğiştirmede bilmemiz gereken en önemli özellik, madde hal değiştirirken sıcaklığının değişmemesidir. Maddenin sıcaklığı ancak maddenin tamamı hal değiştiğinde değişir. Örneğin bir parça buz, erimeye başladığında, oluşan suyun sıcaklığı buzun tamamı eriyinceye kadar 0 0C'dir.

Bir maddenin erime sıcaklığı( veya ısısı) ile donma sıcaklığı( veya ısısı); kaynama sıcaklığı(veya ısısı) ile yoğunlaşma sıcaklığı(veya ısısı) birbirine eşittir. Bu da Q=mL ile verilir.

Konuyla ilgili örnekler:

1. ñ40 C°ídeki 20 gram buzun tamamını su haline dönüştürmek için buza kaç Jíluk ısı verilmelidir? (cbuz=2090 J/kg.C°, Le= 334400 J/kg)

Çözüm: Soru buzu sadece eritmemizi istemektedir. Yapmamız gereken ilk iş buzu eritme sıcaklığına kadar ısıtmak olmalıdır. Bu da 0 C'dir. Sonra da 0 C'deki buzu hal değiştirerek suya dönüştereceğiz. Buzun kütlesi 20 gr=20.10-3 kg alınmalıdır.

Q1=mcbuz∆t= 20.10-3 .2090.(0-(-40))=1672 J Buzun sıcaklığını 0 C'ye yükseltmek için gerekli enerji

Q2=mLe=20.10-3.334400=6688 J Buzun erimesi için gerekli ısı

Toplam verilen ısı=Q=1672+6688=8360 J


2. 100 °Cí de 10 gr su buharı soğutularak 0 °Cíde su haline getirmek için buhardan ne kadar ısı almak gerekir? (Lbuhar=540 cal/gr, Csu=1 cal/gr.°C)


Çözüm: Buhar zaten kaynama sıcaklığında olduğundan önce yoğunlaştırılarak 100 C'de su haline değiştirilecek. Sonra suyun sıcaklığı 0 C'ye düşürülecek.

Q1=mLb=10.540=5400 cal Elimizde şimde 100 C'de fokurdayan 10 gr su var.

Q2=mcsu∆t=10.1.(100-0)=1000 cal Bitti. Suyu susturduk. Artık su sakin ve = C'de.

Bu iş için toplam aldığımız ısı=Q=6400 cal.


3. 0 °Cí de 1 gr suyu ısıtarak 120 °Cíde su buharı haline getirmek için suya ne kadar ısı almak gerekir? (Lbuhar=540 cal/gr, Csu=1 cal/gr.°C, Cbuhar=0,46 cal/gr.0C)


Çözüm: Bu soru yukarıdaki sorunun benzeri. Ama işlemi tersten yapacağız. Suyu buhar haine getirdikten sonra buharın sıcaklığını 120 C'ye getireceğiz. Aynen şöyle:

Q1=mcsu∆t1=1.1.(100-0)=100 cal Su 100 C.

Q2=mLb=1.540=540 cal Elimizde 100 C buhar var.

Q3=mcbuhar∆t2= 1.0,46.(120-100)=9,2 cal Mutlu sona bir basamak var.

Toplam=Q=100+540+9,2=649,2 cal.


4. 10 C°ídeki 3000 gr su ile 70 C°ídeki 2 kg su karıştırılırsa, karışımın son sıcaklığı kaç C° olur? (Suyun özısısı 4180 J/kg.C°)


Çözüm: Farklı bir soruyla karşı karşıyayız. Bu soruda şunu bilmemiz gerekli: Alınan ısı=Verilen ısı

Soruyu çözerken kütle birimlerine dikkat etmeliyiz.

Q1=Q2 ; m1csu∆t1=m2csu∆t2 3.(t-10)=2.(70-t) t=34 C0 bulunur.


5. Madde Erime sıcaklığı Kaynama sıcaklığı

X -20 C° 80 C°

Y -5 C° 60 C°

Z 20 C° 100 C°

T 20 C° 40 C°

X,Y,Z,T maddelerinin kaynama ve erime sıcaklıkları verilmiştir. Bu maddelerin sıcaklığı -10 C°íden 70 C°íye çıkarılırsa, hangi maddeler katı iken önce sıvı, sonra gaz haline gelir?


Çözüm: Bir yorum sorusu. Ama gayet kolay. Telaşa gerek yok kanısındayım. Öncelikle bize verdiği ilk sıcaklık değeri olan -10 C'ye bakalım. Bu sıcaklıkta hangi maddelerin katı halde bulunacağını saptamak gerekli. Sadece X sıvı halde bulunur. Çünkü X -20 C'de erimeye başlıyor.

Geldik ikinci aşamaya: 70 C'de hangi maddeler gaz halinde bulunur? Y 60 C'de kaynamaya başladığı için Y sorunun koşullarına uyuyor. Z ise 100 C'de kaynıyor. O halde Z 70 C'de sıvıdır. T ise 40 C'de kaynıyor. Cevap Y ve T olacaktır.