7. BÖLÜM. Isı Sıcaklık ve Genleşme TERMOM ETREL ER ISI ENERJİSİ C 100

(1)

Maddelerin atom ve moleküllerden oluştuğunu biliyoruz.

Moleküller sürekli titreşim halindedir. Dolayısıyla mole- küllerin bir hızı (kinetik enerjileri) vardır. Sıcaklık, bu hızla ilgili maddenin fiziksel bir özelliğidir.

SICAKLIK: Madde moleküllerinin ortalama kinetik ener- jileriyle doğru orantılı bir niceliktir. T ile gösterilir.

Sıcaklığın artması demek, madde moleküllerinin hareket (kinetik) enerjilerinin artması demektir.

ISI: Bir maddenin bütün moleküllerinin hareket (kinetik) enerjilerinin toplamıdır. Bu nedenle ısı, madde miktarı ile doğru orantılıdır.

Buna göre

– Isı bir enerji çeşididir. Sıcaklık ise enerji değildir.

– Isı kalorimetre ile sıcaklık ise termometre ile ölçülür.

– Isı birimi kalori veya joule’dür. Sıcaklık birimi ise derecedir.

TERMOMETRELER

Sıcaklığı ölçmek için kullanılan araçlara termometre denir. Termometreler, sıvıların sıcaklık etkisinde gen- leşme özelliğinden yararlanarak yapılmıştır.

Termometrelerde, 76 cm-Hg basıncında sabit iki sıcaklık değeri seçilir. Biri buzun erime sıcaklığı, diğeri de suyun kaynama sıcaklığıdır.

Bazı bilim adamları sıcaklık ölçümü konusunda değişik ölçekler önermişlerdir.

1. CELCİUS (Santigrad C): Buzun erime sıcaklığını 0C, suyun kaynama sıcaklığını 100C olarak kabul etmiştir.

2. FAHRENHEİT (F): Buzun erime sıcaklığını 32F, suyun kaynama sıcaklığını 212F olarak kabul et- miştir.

3. REOMÜR (R): Buzun erime sıcaklığını 0R, suyun kaynama sıcaklığını 80R olarak kabul etmiştir.

4. KELVİN (K): Buzun erime noktasını 273K, suyun kaynama sıcaklığını 373K olarak kabul etmiştir.

100 bölme

0 100

C

32 212

F

180 bölme F–32

0 80

R

80 bölme R

273 373

K

100 bölme K–273

B A

X

(A – B) bölme X – B

Suyun kaynama

sıcaklığı

Ölçülecek herhangi bir sıcaklık

Buzun erime sıcaklığı

Ölçülen herhangi bir ortam sıcaklığı termometrelerde farklı sayılara karşılık gelecektir.

Termometrelerdeki sıcaklık dönüşümlerinde Thales Teoremi kullanılır.

Paralel doğrular arasında kalan bölme sayıları birbirle- riyle orantılıdır.























B A

B X 100

273 K 80

R 180

32 F 100

C

Termometrelerde sıvı olarak cıva kullanılır, su kullanılmaz. Bunun sebebi:

1. +4C taki suyun sıcaklığı artsa da azalsa da hacmi artar.

2. Su 0C ta donar, hacmi artar, boru ve haz- neyi çatlatır.

3. 100C ta su kaynamaya başlar ve sıcaklık sabit kalır ve tamamı buharlaşır.

İyi bir termometre için,

1. Haznesi mümkün olduğu kadar büyük olanı 2. Borusu mümkün olduğu kadar ince olanı

3. İçindeki sıvının mümkün olduğu kadar çok genleşen olanı

4. Sıvının bulunduğu kabın, mümkün olduğu kadar az genleşeni tercih edilmelidir.

ISI ENERJİSİ

Bir cismin sıcaklığını artırmak veya azaltmak için veril- mesi veya alınması gereken enerji çeşidine ısı enerjisi denir.

Isı, enerji olduğundan birimi de Joule veya kalori (cal) dir.



¹^cal⁴^,¹⁸^joule



^dür^.

Isı genellikle Q ile gösterilir.

Isı – Sıcaklık ve Genleşme

7. ^BÖLÜM

(2)

1 kalori ( 1 cal): 1 g suyun sıcaklığını 1C artırmak için verilmesi gereken ısı miktarına denir.

Isı alıp veren maddelerde;

A. Sıcaklık değişimi B. Hal değişimi

C. Boyut değişimi (Genleşme)

olmak üzere üç türlü değişiklik gözlenebilir.

A. SICAKLIK DEĞİŞİMİ

 Maddenin alacağı (soğuyorsa vereceği) ısı miktarı, cismin kütlesiyle doğru orantılıdır.

 Maddenin alacağı ya da vereceği ısı miktarı, sıcaklık değişimi ile doğru orantılıdır.

 Maddenin alacağı veya vereceği ısı miktarı, maddenin türüne bağlıdır.

Maddenin türünü belirleyen değere o maddenin ısınma ısısı veya özısı denir. Özısı c ile gösterilir.

ÖZISI (c): Bir cismin 1 gramının sıcaklığını 1C artırmak için verilmesi gereken ısı miktarına denir.

Özısı her madde için farklı farklıdır. Bu yüzden özısı ayırt edici özelliktir.

Sonuç olarak; bir cismin m gramının sıcaklığını T kadar artırmak (T kadar azaltmak) için verilmesi (alın- ması) gerekli ısı miktarı

T m.c Q . bağıntısı ile bulunur.

m: Cismin kütlesi c: Cismin özısısı

T: Sıcaklık değişimi (daima pozitif alınır)

(m.c) ifadesine maddenin ısı sığası ya da ısı kapasitesi denir. Isı sığası kütleye de bağlı olduğundan ayırt edici bir özellik değildir.

Özısısı küçük olan maddeler kolay ısınır, kolay soğur. Özısısı büyük olan maddeler zor ısınır, geç soğur.

Denizlerin karalara göre zor ısınıp geç soğu- ması bu yüzdendir.

ISI ALIŞVERİŞİ

Sıcaklıkları farklı iki madde ısıca yalıtılmış bir ortamda bir araya getirildiğinde sıcaklığı yüksek olan madde, sıcaklığı düşük olan maddeye ısı verir. Bu ısı alışverişi maddeler ortak bir sıcaklıkta dengeye gelinceye kadar devam eder.

Bu ısı alışverişi sırasında alınan ısı verilen ısıya daima eşittir.



QalınanQverilen



Sıcaklıkları Tx ve Ty olan x ve y cisimleri şekildeki gibi birbirine dokundurulsun.

my

y mx x

Tx > Ty olduğu varsayılırsa x ten y ye ısı geçişi olur.

Cisimlerin tson sıcaklığı Qalınan = Qverilen

) T (T c m ) T (T c

m_y _y _son _y  _x _x _x _son bağıntısından bulunur.

1. Isı alışverişinin olabilmesi için bir araya getirilen cisimlerin(sıvıların) sıcaklıklarının farklı olması gerekir. Sıcaklıkları eşit olan maddeler arasında ısı alış verişi olmaz 2. Sıcaklıkları t1 < t2 olan cisimler bir araya

getirildiğinde son sıcaklık, t1 < tson < t2 aralı- ğında olur.

3. Bir araya getirilen iki cismin ısı sığası (m.c)

eşit ise kısaca 







 

 2

t

t_son t¹ ² bağıntısı kul-

lanılabilir. Ayrıca ısı sığaları eşit olan iki cismin sıcaklık değişimleri de her zaman e- şit olur.

4. tson sıcaklığı daima ısı sığası büyük olan cismin (sıvının) sıcaklığına daha yakın olur.

5. İki veya daha fazla cisim veya sıvı bir araya getirilirse tson sıcaklığı için















 

...

c m c m c m

...

t c m t c m t c t m

3 3 2 2 1 1

3 3 3 2 2 2 1 1 1 son

bağıntısı kullanılabilir.

B. HAL DEĞİŞİMİ

Maddeler katı, sıvı ve gaz hallerinde bulunurlar. Katı bir madde ısıtılırsa sırasıyla sıvı ve gaz haline geçerken sürekli ısı alarak hal değiştirir.

Gaz halindeki maddeler ise ısı vererek önce sıvı sonra da katı hale geçer.

Sıcaklık (C)

Isı (cal) V

IV III II I

Q1=mct Q2=mLe Q3=mct Q4=mLb Q5=mct Katı+Sıvı

Sıvı+Gaz Y.N = K.N

D.N = E.N

(3)

Katı haldeki maddeye (I aralığı) ısı verildiğinde sıcaklık artışı



Q₁m.c.t



bağıntısıyla hesap edilir.

Sıcaklığın sabit kaldığı ( II aralığı) hal değişimi sırasında alınan ya da verilen ısı



Q 2 m.Le



bağıntısından bulunur.

Burada L maddenin cinsine bağlı bir büyüklük olup, hal değiştirme ısısıdır.

Katı bir maddenin ısı alarak sıvı hale geçmesine erime denir.

Erime Isısı (Le): Erime sıcaklığına gelmiş bir katının 1 gramının erimesi için gerekli ısıya denir. Örneğin buz için Le = 80 cal/g dir.

Donma Isısı (Ld): Donma sıcaklığına gelmiş bir katının 1 gramının donması için dışarıya vermesi gereken ısıya denir.

Bir maddenin erime sıcaklığı, donma sıcaklığına (E.N = D.N), erime ısısı da donma ısısına (Le = Ld) eşit- tir.

Erime sıcaklığı ve erime ısısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

BASINCIN ERİME ve DONMA NOKTASINA ETKİSİ

Erime sırasında hacmi azalan maddelerde (buz) basın- cın artması erimeyi kolaylaştırır. Böylece maddenin erime sıcaklığı düşer. Tersi durumda da yükselir. Nor- mal şartlarda 0C de eriyen buz, üzerine basınç uygu- landığında –1 C, –2 C gibi sıcaklıklarda eriyebilir.

Kışın araçların yoğun olarak geçtiği caddelerde karın daha çabuk erimesi bu yüzdendir.

Erime sırasında hacmi artan maddelerde basıncın art- ması erimeyi zorlaştırır. Böylece erime sıcaklığı yükselir.

Tersi durumda da düşer.

SAFSIZLIĞIN ERİME ve DONMA NOKTALARINA ETKİSİ

Saf olmayan maddelerin erime ve donma sıcaklığı deği- şir. Buzun içine tuz karıştırılması erime sıcaklığını düşü- rür. Kışın kar yağdığında yollara tuz dökülmesi bu yüz- dendir.

Suyun içine antifiriz denen maddenin katılması suyun donma sıcaklığını 0C nin altına düşürür.

Maddenin tamamı sıvı hale geçtikten sonra cisme ısı verilmeye devam edilirse sıvının sıcaklığı artar ve bu sıcaklık artışı



Q₃m.c.t



bağıntısından bulunur.

Sıcaklık öyle bir noktaya gelir ki ısı verilmesine rağmen sıcaklık değişmez. Sıcaklığın sabit kaldığı bu aralıkta (III) sıvı gaz haline geçiyordur.

Kaynama sırasında verilen ısı miktarı



Q 3 m.Lb



ba- ğıntısından bulunur.

Buharlaşma Isısı (Lb): Kaynama sıcaklığına gelmiş 1 g sıvının kaynayarak 1 g buhar haline gelmesi için gerekli ısıya denir. Bu değer saf su için 540 cal/g dır.

Yoğunlaşma Isısı (Ly): Yoğunlaşma sıcaklığına gelmiş 1 g buharın aynı sıcaklıkta 1 g sıvı haline gelmesi için dışarıya vermesi gereken ısıya denir.

Bir maddenin kaynama sıcaklığı, yoğunlaşma sıcaklığı- na (K.N=Y.N), buharlaşma ısısı da yoğunlaşma ısısına (Lb=Ly) eşittir.

Kaynama sıcaklığı ve buharlaşma ısısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

BASINCIN KAYNAMAYA ETKİSİ

Kaynama olayının gerçekleşmesi için sıvının buhar basıncının atmosfer basıncına eşit olması gerekir. Bu yüzden sıvının üzerine etki eden basınç artarsa kaynama noktası yükselir.

Sıvının üzerine etki eden basınç azalırsa, kaynama noktası düşer. Deniz seviyesinden yükseldikçe, açık hava basıncı azalacağından suyun kaynama noktası 100C nin altına düşer. Örneğin; saf su Erzurum’da 94C de, Everest Dağının tepesinde 75C de kaynar.

SAFSIZLIĞIN KAYNAMAYA ETKİSİ

Yabancı maddeler, sıvının kaynama sıcaklığını değişti- rir. Suyun içine tuz ya da şeker karıştırılıp eritilirse, kaynama sıcaklığı 100C nin üstünde olur.

BUHARLAŞMA

Sıvıların gaz haline geçmesi olayına buharlaşma denir.

Sıvı ısıtıldığında moleküllerin hızı artar. Hızla sıvı yüze- yine ulaşan molekül, moleküller arası çekim kuvvetini yenerek sıvıyı terk eder ve buharlaşma gerçekleşir.

Buharlaşma her sıcaklıkta olabilir.

Sıvı yüzeyinin geniş olması buharlaşma hızını arttırır.

Buharlaşma sıcaklıkla da doğru orantılıdır.

Buharlaşma ısı soğurmayı gerektirir. Bütün soğutma sistemlerinde (buzdolaplarında) özel bir sıvı buharlaştırı- larak soğuma sağlanır.

Testinin içindeki suyun soğuması da buharlaşmanın sonucudur. Testinin dışına sızan su buharlaşır. Buhar- laşma için gerekli ısının bir kısmı içerideki sudan alınır ve ısı veren su soğur.

Basıncın artması buharlaşmayı zorlaştırır. Azalması ise, buharlaşmayı kolaylaştırır. Rüzgarlı havalarda ça- maşırların kolay kurumasının sebebi, akışkanın hızının

(4)

arttığı yerde basıncın azalması ve buharlaşmanın kolay- laşmasıdır.

BUZUN HAL DEĞİŞTİRME GRAFİĞİ:

–T1 C deki buz T₂C de su buharı haline gelmiş olsun.

Sıcaklık (C)

Isı (cal) Q1

Su + Buhar 100 C

Buhar

Buz Buz+Su

Q2

Q3

Q4

Q5

Su T2

–T₁

–T1 C taki buza verilen ısının sıcaklığa göre değişim grafiği şekildeki gibidir.

–T1 C taki buzu T2 C de buhar haline getirmek için gerekli toplam ısı her aralıkta verilmesi gereken ısıların toplamı kadardır.

[Q_ToplamQ₁_Q₂Q₃Q₄Q₅]

Grafikte sıcaklığın değişmediği (yatay çizgiler) yerlerde madde hal değiştirmektedir.

Madde, ısıtma hızı değişmeyen bir kaynak ile ısıtılıyor- sa, grafiklerde ısı ekseni yerine zaman ekseni alınabilir.

Maddenin kütlesinin değişmesi, erime ve kaynama sıcaklığını, erime ve buharlaşma ısısını etkilemez. Küt- lenin değişmesi zamanı ve dolayısıyla verilecek (alına- cak) ısı miktarını etkiler.

C. GENLEŞME

Birkaç madde dışında ısıtılan bütün maddeler genleşir, soğutulunca büzüşür. Bu nedenle elektrik telleri yazın sarkık, kışın gergin durur. Demir yollarında raylar aralıklı olarak döşenir. Petrol borularında esneme dirsekleri kullanılır. Demir köprülerin bir ucu makaralar üzerine oturtulur.

GENLEŞME: Isıtılan maddelerin boyutlarında meydana gelen artışa genleşme denir.

Genleşme olayının tersi büzülmedir. Dışarıya ısı vermesi sağlanan bir maddenin boyutlarında meydana gelen küçülmeye büzülme denir.

Isı alan bir maddenin hacminde meydana gelen artış, aynı ısıyı geri vermesiyle hacminde meydana gelen azalışa eşittir.

Maddelerin genleşme (ya da büzülme) miktarı üç niceli- ğe bağlıdır.

1. Maddenin ilk hacmi ile doğru orantılıdır.

2. Maddenin cinsine bağlıdır. Katı ve sıvılarda madde- nin cinsini genleşme katsayısı belirler. Genleşme katsayısı büyük olan madde eşit şartlarda daha fazla genleşir veya büzülür.

3. Sıcaklık artışı veya azalışı ile doğru orantılıdır. Sı- caklık ne kadar fazla arttırılırsa (azaltılırsa) genleş- me (büzülme) o kadar fazla olur.

1. KATILARDA GENLEŞME

Cisimler, çubuk şeklinde ise, boyca genleşme, levha şeklinde ise yüzeyce genleşme, bunların dışında bir şekle sahip ise, hacimce genleşme dikkate alınır.

Aslında bütün cisimler hacimce genleşir. Ama çubuk şeklindeki bir cismin kesitindeki artış boyundaki artış yanında çok küçük kaldığı için dikkate alınmaz. Aynı şekilde, levha şeklindeki cismin kalınlığındaki artış, yüzeyindeki artış yanında çok küçük kaldığı için dikkate alınmaz.

A. BOYCA GENLEŞME (BÜZÜLME)

L0 boyundaki çubuğun sıcaklığı T kadar arttırılırsa (veya azaltılırsa), boyundaki L artış (veya azalış) mik- tarı;

L = L0 + L

L L0

ΔT

L

ΔL ₀ bağıntısından bulunur.

L: Çubuğun son boyu

: Boyca uzama katsayısı

Bir çubuğun, 1 cm lik uzunluğunun, 1 C lık sıcaklık değişiminde, boyunda meydana gelen değişim miktarına boyca uzama katsayısı () denir.

Her katı için  farklı olduğundan, katılar için ayırt edici bir özelliktir.

İlk boyları eşit olan çubukların sıcaklık deği- şimleri (T) eşit ise boyca uzama katsayısı büyük olanın boyundaki değişim (L) daha fazla olur.

İlk boyları eşit olan çubukların ısı değişimleri (Q) eşit ise, Q = m.c.T bağıntısı yardımı ile çubukların sıcaklık değişimleri (T) bulunarak, boylarındaki değişim (L) yorumlanır.

X

Y

Şekil (a)

Aynı sıcaklıkta ve eşit uzunluktaki farklı metallerden oluşmuş iki şerit Şekil (a) daki gibi yan yana konulup birbirine perçinlenirse oluşan sisteme metal çift denir.

Metal çift ısıtıldığında veya soğutulduğunda birbirini bırakmadıkları için bükülürler.

(5)

X

Y

Şekil (b)

Şekil (a) daki metal çift ısıtıldığında Şekil (b) deki biçimi alıyorsa, X metalinin boyca uzama katsayısı Y ninkinden büyüktür. (X > Y)

X

Y

Şekil (c)

Eğer Şekil (a) daki çift soğutulmuş ve Şekil (b) deki biçimi almış ise Y > X tir, soğutulduğunda Şekil (c) deki biçimi almış ise X > Y dir.

Metal çift ısıtıldığında, boyca uzama katsayısı büyük olan çok uzar, soğutulduğunda ise boyca uzama katsayısı büyük olan çok kısalır.

B. YÜZEYCE GENLEŞME (BÜZÜLME)

Kalınlığı ihmal edilen, ilk yüzey alanı S0 olan bir levhanın sıcaklığı T kadar arttırılırsa (veya azaltılırsa) yüzey alanındaki S artış (veya azalış) miktarı;

ΔT 2 S ΔS ₀  bağıntısından bulunur.

Tek boyutta genleşme katsayısı  ise, iki boyuttaki genleşme katsa- yısı da 2 dır.

S S0

1. İçinde çeşitli geometrik şekillerde boşluk

bulunan bir madde ısıtıldığında boşluk aynı maddeyle doluymuş gibi içten dışa doğru genleşir. Madde soğutulursa boşluk aynı maddeyle doluymuş gibi büzülür.

İçerisinde dikdörtgen ve daire şeklinde boşluk oluşturulan levha soğutulursa x, y ve r uzunlukları kısalır.

y

x r

2. Yüzük şeklindeki cisimler ısıtıldığında hem iç çap hem dış çap büyür. Soğutulursa her ikisi de küçülür.

C. HACİMCE GENLEŞME (BÜZÜLME) İlk hacmi V0 olan bir cismin

sıcaklığı T kadar arttırılırsa (veya azaltılırsa) hacmindeki V artış (veya azalış) miktarı

ΔT 3 V ΔV ₀  bağıntısından bulunur.

3: Hacimce genleşme katsayısı

r V0

V

Eğer kürenin yarıçapındaki artış (veya azalış) sorulursa, yarıçap doğrultusundaki artış (veya azalış) tek boyutlu olduğundan yarıçaptaki değişim miktarı r,

ΔT r

Δr  bağıntısından bulunur.

Cisimlerin içinin dolu ya da boş olması genleş- menin sonucunu etkilemez. Meselâ, aynı maddeden yapılmış r yarıçaplı halka, daire levha ve içi boş (veya dolu) kürenin sıcaklıkları eşit miktarda arttırılırsa, yarıçapları da eşit miktarda artar.

2. SIVILARDA GENLEŞME

İlk hacmi V0 olan bir sıvının sıcaklığı T kadar artırıldı- ğında (veya azaltıldığında) sıvının hacmindeki Vsıvı

artış (veya azalış) miktarı ΔT a V

ΔV_sıvı ₀  bağıntısından bulunur.

a: sıvının genleşme katsayısıdır. Genleşme katsayısı sıvılar için ayırt edici özelliktir.

Bir sıvı, kap içine konularak tamamen doldurulursa, kap ve sıvının her ikisi de genleşir. Sıvıların genleşmesi katıların genleşmesinden daha fazla olduğundan sıvı taşar. Biz kabın genleşmesiyle, sıvının genleşmesi arasındaki farkı görürüz.

Vkap = Vkap . 3 . t

Vsıvı = Vsıvı . a . t [ Vgörünen = Vsıvı – Vkap ] [ Vgörünen = Taşan sıvı hacmi ] Genleşmesi önemsenmeyen düzgün geometrik biçimli, prizma, silindir, küp gibi kaplardaki sıvıların yükselme miktarı h;

sıvının ilk yüksekliği h, sıvının genleşme katsayısı a ve sıvının sıcaklık değişimi T ye bağlıdır.

Vsıvı h

h

[ h = h . a . T ]

Genleşmesi önemsenmeyen düzgün geometrik biçimli, prizma, silindir, küp gibi kaplarda aynı yükseklikte, aynı cins sıvı bulunsun. Sıvıların sıcaklıkları eşit miktarda arttırılırsa, kapların kesit alanları ne olursa olsun yük- selme miktarları eşit olur.

a

S

a a

h

h

3S

2S

 Su dışında tüm sıvıların sıcaklığı arttırılırsa hacmi artar, azaltılırsa hacmi azalır.

Su ise farklı özellik gösterir. Suyun 1 Atm basınç altında +4 C de hacmi minimum, özkütlesi maksimumdur. +4

(6)

C nin altındaki ve üstündeki sıcaklıklarda suyun hacmi artar, özkütlesi azalır. Suyun hacim-sıcaklık ve özkütle- sıcaklık grafiği şekildeki gibidir.

+4 +8 Sıcaklık (C) Hacim

+4 +8 Sıcaklık (C) Özkütle

1

Suyun bu özelliği olmasaydı, sular üstten değil dipten donardı. Dolayısıyla denizlerde ve göllerde hayat ol- mazdı. Oysa su üstten donup suyun yüzeyinde buz tabakası oluşsa da, dipteki suyun sıcaklığı +4 C civa- rındadır. Çünkü özkütlesi büyük olan sıvı dipte olur.

–15 C

0 C su

+1 C +4 C

Örneğin; hava sıcaklığının –15 C olduğu ortamda buzun üst yüzeyinin sıcaklığı –15 C, alt yüzeyinin sı- caklığı 0 C, suyun alt kısmının sıcaklığı da +4 C dolay- larındadır.

Su hariç, katı ve sıvıların hacimleri sıcaklıkla doğru orantılıdır. Soğuyan cisimlerin hacminin küçülmesine rağmen bu durum buz için farklı- dır. Su, donarak buz haline geldiğinde hacmi artar.

ISININ YAYILMASI

Evlerin sıcak ve soğuktan korunması için ısı yalıtımının yapılması, pencerelerin çift cam yapılması, kuşların tüylerini kabartması, su borularının izocamla sarılması gibi olaylar ısının yalıtımı ile ilgilidir

Isının yayılması üç değişik yolla olmaktadır.

1. İletim yoluyla

2. Konveksiyon (Taşıma) yoluyla 3. Işıma (Radyasyon) yoluyla

1. İLETİM YOLUYLA

Isının bu yolla yayılması katılarda olur. Isıyı alan katı moleküllerinin hareket enerjileri artar. Bu moleküllerin titreşimleri artacak ve çevrelerindeki diğer molekülleri titreşime zorlayarak enerjilerini moleküllere aktaracak- lardır. Böylece ısı enerjisi molekülden moleküle iletilerek katının her tarafına iletilecektir.

Katı maddeler, ısıyı bu yolla iletirler ama bütün katılar ısıyı aynı hızda iletmezler. Yani katıların ısı iletkenlikleri farklı farklıdır. Isı iletkenliği katılar için ayırt edici bir özelliktir.

Sıvı ve gazların molekülleri arasındaki mesafe katınınki- ne göre daha büyük olduğundan ısıyı bu yolla yayamaz- lar.

Genel olarak metaller iyi iletkendirler. Sıvılar kötü ilet- kendir, gazlar ise yalıtkandırlar.

2. KONVEKSİYON (TAŞIMA) YOLUYLA

Sıvı ve gazlar kolay hareket edebilen akışkan madde- lerdir. Isınan maddelerin hacmi artar ve özkütlesi azalır.

Özkütlesi azalan maddeler yukarı doğru çıkar. Yukarıya hareket ederken yolları üzerindeki diğer soğuk molekül- lere çarparak enerjilerinin bir kısmını onlara aktarırlar ve kendileri de soğurlar.

Soğuyan moleküllerin tekrar özkütlesi artar ve dibe çökerler. Bu durum tekrarlanarak ısı, kaynağından uzak- lara taşınır. Buna en iyi örnek, soba ve kaloriferli odala- rın ısınmasıdır. Soba veya kalorifer peteğinden ısınan hava molekülleri, ısıyı beraberinde taşıyarak odayı ısıtır.

Isının bu yolla yayılması yalnız sıvı ve gazlarda müm- kündür.

3. IŞIMA (RADYASYON) YOLUYLA

Isı kaynağından çıkan ısı enerjisinin, enerji dalgaları şeklinde yayılmasıyla gerçekleşir. Sıcak cisimden yayı- lan elektromagnetik dalgalar enerji taşırlar. Bu dalgaları soğuran maddeler ısınırlar. Dolayısıyla ısı bir yerden başka bir yere ışıma yoluyla yayılmış olur. Isının güneş- ten dünyamıza gelmesi bu yolla olur.

Isı, ışık gibi davranır, yani boşlukta yayılır. Isı da ışık gibi parlak (beyaz) yüzeyler tarafından yansıtılır, mat (siyah) yüzeyler tarafından soğurulur. Kışın koyu renk giysileri, yazın da açık renk giysileri tercih etmemiz bu yüzdendir.

Termosun parlatılması ısının ışıma yoluyla kaybını azaltmak içindir.

Isının iletim ve konveksiyon yoluyla yayılması için maddesel bir ortama ihtiyaç vardır.

Isının ışıma yoluyla yayılması için maddesel bir ortama ihtiyacı yoktur. Boşlukta da yayılabilir.

(7)

1. Bir sıcaklık ölçer (termometre) normal koşullarda ölçeklenirken, suyun donma noktası 40 X, suyun kaynama noktası da 180 X olarak işaretlenmiştir.

Bu sıcaklık ölçer ile ölçülen 110 X kaç C tır?

A) 80 B) 70 C) 60 D) 50 E) 40

2. Öz ısıları 2c, 3c ve kütleleri 3m, m olan K, L cisimlerinin sıcaklıkları T1 dir. Bu cisimler t süre ısıtıldı- ğında sıcaklıkları T2 oluyor.

Bu sürede K cisminin aldığı ısı Q olduğuna göre, L ninki kaç Q olur?

A) 3

1 B)

2

1 C) 1 D) 2 E) 3

3. Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan X, Y sıvıları- nın sıcaklık - zaman grafikleri şekildeki gibidir.

Sıcaklık

Zaman t 2t 3t T

2T 3T

X Y

X sıvısının kütlesi 2m özısısı Cx, Y sıvısının kütlesi m özısısı CY olduğuna göre,

Y X

C

C oranı

kaçtır?

A) 9

2 B)

2

1 C)

3

2 D)

4

3 E)

2 3

4. Farklı sıcaklıktaki X ve Y katı cisimleri birbirine değecek biçimde yerleştiriliyor. Cisimler arasında ısı dengesi kurulduğunda cisimlerin sıcaklık deği- şimlerinin eşit olduğu gözleniyor.

Buna göre cisimlerin, I. Isı sığaları II. Öz ısıları

III. Isı enerjisi değişimleri

niceliklerinden hangileri kesinlikle eşittir?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I ve III

5.

Erime noktası Kaynama noktası

X –10C +80C

Y –30C +60C

Z +5C +120C

X, Y, Z maddelerinin erime ve kaynama noktaları şekildeki tabloda verilmiştir.

–20C ta bulunan X, Y, Z maddeleri +100C ta kadar ısıtılırsa hangileri iki defa hal değiştirir?

A) Yalnız X B) Yalnız Y C) X veY D) Y ve Z E) X, Y ve Z

6.

K L

II I

TK < TL

sıvısı sıvısı

Şekildeki I kabında sıcaklığı TK olan K sıvısı, II kabında da sıcaklığı TL olan L sıvısı vardır. TK < TL

ve kaplar çevreden ısıca yalıtılmıştır.

Kaplar arasında ısı iletimi olduğuna göre, ısı dengesi kuruluncaya kadar geçen sürede,

I. K ısınır, L katılaşır.

II. K kaynar, L soğur.

III. K soğur, L kaynar.

olaylarından hangileri gerçekleşebilir?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) II ve III E) I ve II

7. Isıca yalıtılmış bir kapta bulunan 60C taki suyun içine bir parça buz konuyor. Isı dengesi sağlandı- ğında sıcaklık 0C oluyor.

Buna göre,

I. Olay sırasında buzun tamamı erimiştir.

II. Kapta su - buz karışımı vardır.

III. Başlangıçta buzun kütlesi suyunkinden bü- yüktür.

yargılarından hangileri doğru olabilir?

(csu = 1 cal/g.C, cbuz = 0,5 cal/g.C, Lbuz = 80 cal/g)

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

Ç Ö Z Ü M L Ü T E S T

(8)

8.

Kütle

Zaman m2

m1

t1 t2 t3

I II III

Isıca yalıtılmış bir kaptaki suyun içerisine bir buz parçası atılıyor. Kaptaki suyun kütle - zaman grafi- ği şekildeki gibi oluyor.

Buna göre,

I. I. bölgede buzun sıcaklığı 0 C tan küçüktür.

II. II. bölgede suyun sıcaklığı sıfırın üstündedir.

III. III. bölgede kapta su - buz karşımı vardır.

yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur?

9.

Kütle

Zaman t

m 3m

2t 3t

Bir kaptaki su - buz karışımı ısıtıldığında suyun kütle - zaman grafiği şekildeki gibi elde ediliyor.

Buna göre,

I. Başlangıçta kaptaki buzun kütlesi 2m dir.

II. (0 - t) aralığında buzun sıcaklığı 0 C tan küçüktür.

III. 3t anında kapta su - buz karışımı vardır.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III

10. Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan K, L, M maddelerine ait sıcaklık - zaman grafikleri şekildeki gibidir.

Sıcaklık (C)

Zaman (s) K

L

t 2t 3t T

2T 3T

M

Maddelerin, özısıları CK, CL, CM ve kütleleri mK, mL, mM olduğuna göre,

I. CK = CM < CL

II. mK > mL > mM

III. mK.CK = mM.CM > mL.CL

11.

K

40 C 10 C L

Şekildeki boş kabı K musluğu t sürede, L musluğu 2t sürede doldurmaktadır. Kap boş iken iki musluk aynı anda açılarak, kabın yarısı dolduğunda L musluğu kapatılıyor.

K den 40 C, L den 10 C su aktığına göre, kap dolduğunda kaptaki suyun son sıcaklığı kaç C olur?

A) 15 B) 20 C) 25 D) 30 E) 35

12.

X

Y

Şekil I Z X

Y

Z

Şekil II Şekil III

X-Y ve Y-Z metal şeritleri oda sıcaklığında Şekil I deki gibi perçinlenmiştir. X-Y çifti ısıtıldığında Şe- kil II deki, Y-Z çifti soğutulduğunda Şekil III teki bi- çimi almaktadırlar.

Buna göre metallerin uzama katsayıları X, Y

ve Z arasındaki ilişki nedir?

A) X > Y > Z B) Y > X > Z

C) X > Z > Y D) Z > X > Y

E) Z > Y > X

13.

S 2S

Y X

2L L

Kesit alanları S, 2S, boyları 2L, L olan X, Y metal çubuklarının sıcaklıkları eşit miktarda artırılıyor.

Çubukların boyları eşit miktarda arttığına göre çubukların genleşme katsayıları oranı

Y X



kaçtır?

A) 1 B) 4

3 C)

3

2 D)

2

1 E)

4 1

(9)

14. X ve Y metal şeritleri Şekil I deki gibi birbirine değdiriliyor. Bir süre sonra metal çubukların Şekil II deki görünümü aldı- ğı gözleniyor.

X

Y X Y

Şekil I Şekil II Buna göre,

I. X in ilk sıcaklığı son sıcaklığından büyüktür.

II. Çubukların ısı enerjisi değişimleri eşittir.

III. X in genleşme katsayısı Y ninkinden küçüktür.

A) Yalnız I B) I ve II C) II ve III D) I ve III E) I, II ve III

15.

X

Y

Z Z

X

h1 h2 h3

Eşit boydaki X, Y, Z çubukları aynı sıcaklıkta şe- kildeki gibi yapıştırılıyor. Çubukların sıcaklıkları e- şit miktarda arttırıldığında boylarındaki artış mik- tarları h1, h2, h3 oluyor.

Çubukların uzama katsayıları arasında

X > Z > Y ilişkisi olduğuna göre h1, h2 ve

h3 arasındaki ilişki nedir?

A) h1 > h2 > h3 B) h3 > h1 > h2

C) h3 > h2 > h1 D) h2 > h1 >h3

E) h2 > h3 > h1

16.

X Y Y Z

Z X

T1 sıcaklığında boyları birbirine eşit olan X, Y ve Z çubukları şekildeki gibi birleştirilerek XY, YZ, ZX çubukları elde ediliyor. Bu çubuklar T2 sıcaklığına kadar soğutulduğunda boyları LXY, LYZ, LZX oluyor.

Çubukların uzama katsayıları arasındaki ilişki

Y > X > Z olduğuna göre LXY, LYZ, LZX arasın- daki ilişki nedir?

A) LXY > LYZ >LZX B) LXY > LZX >LYZ

C) LZX > LYZ >LXY D) LZX > LXY >LYZ

E) LXY > LYZ =LZX

1. KN DN

DN X DN KN

DN C









40 180

40 110 100

C



 

   C = 50

Cevap D’dir.

2. (Q = m . c. T) K cismi için

 Q = 3m.2c.(T2 – T1) ise L cismi için  m.3c.(T2 – T1) =

2

Q olmalıdır.

Cevap B’dir.

3. Q = m.c.t

Isıtıcılar t sürede Q kadar ısı veriyor olsun.

X için  2Q = 2m.CX.3T Y için  3Q = m.CY .2T denklemler oranlanırsa

9 2 C C

Y

X  bulunur.

Cevap A’dır.

4. Qverilen = Qalınan

Isı enerjisi değişimi daima eşittir.

mX.cX.TX = mY.cY.TY

TX = TY eşit olduğundan mX.cX = mY.cY dir.

Isı sığaları kesin eşittir.

Kütleler bilinmediğinden özısıları için yorum yapı- lamaz.

Cevap E’dir.

5. –20C ta X katı haldedir. Isıtılırken –10C ta sıvıla- şır, +80C ta gaz haline geçer.

İki defa hal değiştiren sadece X tir.

Cevap A’dır.

6. TK < TL olduğundan L sıvısı ısı verirken K sıvısı ısı alacaktır.

Bu yüzden;

K ısınırken, L katılaşabilir, K kaynarken, L soğuyabilir,

K soğumuş olamaz. Çünkü K nın ısı alması gerekir. Çünkü L ısı verecektir.

Cevap E’dir.

Ç Ö Z Ü M L E R

(10)

7. Son sıcaklığın 0C olduğu söyleniyor. Suyun ve buzun kütleleri belli olmadığından üç yargıda doğ- ru olabilir.

Cevap E’dir.

8. I. bölgede suyun kütlesi sabittir. Bu durum buzun erimediğini gösterir. Bu yüzden I. bölgede buzun sıcaklığı 0 C tan küçüktür. I. yargı kesin doğrudur.

II. bölgede suyun kütlesi artmaktadır. Bu durum buzun eridiğini gösterir. Buzun erimesi için ısı al- ması gerekir. Bu yüzden II. bölgede suyun sıcaklı- ğı sıfırın üstündedir. II. yargı kesin doğrudur.

III. bölgede kapta su-buz karışımı da olabilir, yal- nızca su da olabilir.

Cevap D’dir.

9. Başlangıçta suyun kütlesi m iken, 2t süresi sonun- da 3m olmuş. Demek ki 2m kütleli buz su olmuş- tur. I. yargı doğrudur.

(0 - t) aralığında suyun kütlesi değişmemekte, buzun sıcaklığı 0 C tan küçük, suyunki bu aralıkta 0 C tan büyüktür. II. yargı doğrudur.

2t anında kapta buz kalmamıştır. 3t anında kapta sadece su vardır. III. yargı yanlıştır.

Cevap D’dir.

10. K için  2Q = mK . cK . (3T – 2T) mK . cK =

T Q 2

L için  Q = mL . cL . (2T – T) mL . cL =

T Q

M için  2Q = mM . cM . (T – 0) mM . cM =

T Q 2

mK . cK = mM . cM > mL . cL

III. yargı kesin doğrudur.

Cevap C’dir.

11. K kabı t sürede, L kabı 2t sürede doldurduğuna göre;

birim zamanda K 2m, L ise m kütleli su boşaltır.

Tson = m 6

10 . m 40 . m

5 

Tson = 35 C

3m 40 C

m 10 C 2m 40 C h

h

Cevap E’dir.

12. Metal çiftler ısıtıldığında uzama katsayısı büyük olan dışta bulunur. Bu yüzden X > Y dir.

Metal çiftler soğutulduğunda uzama katsayısı büyük olan içte bulunur.

Bu yüzden Y > Z dir.

X > Y > Z olur.

Cevap A’dır.

13. Boyca genleşme miktarı

L = L0 .  . t bağıntısından bulunur.

Eşit sıcaklık artışında boyları eşit arttığına göre, 2L . X . t = L . Y . t

2 1

Y X 



Cevap D’dir.

14. Şekil I de X in boyu Y den uzun iken Şekil II de boyları eşitlenmiştir. X in boyu kısalmış, Y uzamış- tır. Buna göre X ısı vermiştir, sıcaklığı azalmıştır. I.

yargı kesin doğrudur.

X ve Y nin ısı değişimleri eşittir. II. yargı kesin doğrudur.

III. yargı için kesin bir şey söylenemez.

Cevap B’dir.

15. Çubukların sıcaklıklarının eşit miktarda arttığı ve

X > Z > Y olduğu söyleniyor.

X-Y ve Y-Z çiftlerinde Y ler ortak ve X > Z oldu- ğundan h1 > h2 olacaktır.

X-Y ve X-Z çifterinde X ler ortak ve Z > y oldu- ğundan h3 > h1 olacaktır.

h3 > h1 > h2 olur.

Cevap B’dir.

16. Çubuklar soğutulduğunda uzama katsayısı büyük olan daha çok kısalacaktır.

Y > X > Z

XY çubuğunun boyu en çok kısalacak, ZX çubuğunun boyu en az kısalacak ve LZX > LYZ > LXY olacaktır.

Cevap C’dir.

(11)

1. Bir sıcaklık ölçer (termometre) normal koşullarda ölçeklenirken, buzun erime noktası –20 X, suyun kaynama noktası da 180 X olarak işaretlenmiştir.

60 C sıcaklığındaki bir sıvının sıcaklığını bu sıcaklık ölçer kaç X gösterir?

A) 40 B) 60 C) 80 D) 100 E) 120

2. Sıcak günlerde sık sık yerleri sularsak, çevre serinler.

Bu olayla,

I. Bir testinin çevresine ıslak bez sararsak su daha iyi soğur.

II. Sıcak bir günde içinde soğuk su bulunan bardağın dışı buğulanır.

III. Ele dökülen kolonya eli serinletir.

olaylarından hangileri aynı ilkeyle açıklanabi- lir?

A) Yalnız I B) Yalnız Il C) I ve II D) II ve III E) I ve III

3. Eşit kütleli X, Y, Z cisimlerine ait sıcak- lık - verilen ısı grafik- leri şekildeki gibidir.

Sıcaklık

Verilen ısı

X Z

Y

Cisimlerin öz ısıları CX, CY, CZ arasındaki ilişki nedir?

A) CY > CZ > CX B) CX > CZ > CY

C) CY > CX > CZ D) CZ > CY > CX

E) CX > CY > CZ

4. Sıcaklıkları farklı iki saf madde ısıca yalıtılmış bir kaba konuluyor.

Bu maddeler arasında ısı alışverişinin gerçek- leşmesi sürecinde maddelerin sıcaklık - zaman grafikleri aşağıdakilerden hangileri olabilir?

Zaman (s) Sıcaklık (C)

I

II

III

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III

5. –20 C taki 10 g buzu, 50 C ta su haline getir- mek için kaç kalori ısı gerekir?

(Cbuz = 0,5 C g

cal

 , Lbuz = 80 g

cal, Csu = 1 C g

cal

 )

A) 500 B) 600 C) 800

D) 900 E) 1400

6.

Sıcaklık

Zaman

2T X

t

Sıcaklık

Zaman

2T Y

t T

2t T

Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan saf haldeki K ve L sıvıla- rının sıcaklık-zaman grafikleri şeklideki gibidir.

Buna göre X ve Y sıvılarının;

I. Isı sığaları II. Öz ısıları

III. Kaynama noktaları

niceliklerinden hangileri kesinlikle aynıdır?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve III E) I, II ve III

K O N U T E K R A R T E S T İ

(12)

7.

T

–20

50 550 Verilen ısı (cal) Sıcaklık (C)

Deniz seviyesinde, –20 C taki M kütleli buz par- çasına ısı verildiğinde buzun sıcaklık - verilen ısı grafiği şekildeki gibi elde ediliyor.

Buna göre, M kütlesi ve T sıcaklığı kaçtır?

(Cbuz = 0,5 C g

cal

 , Csu = 1 C g

cal

 , Lbuz = 80 g cal)

M T

A) 5 g 20 C

B) 2 g 40 C

C) 5 g 10 C

D) 1 g 20 C

E) 10 g 10 C

8. ^Sıcaklık

Zaman 4T

3T 2T T

4t 3t 2t t

K L

Birim zamanda eşit ısı veren özdeş ısıtıcılarla ısıtılan K ve L sıvılarının sıcaklık - zaman grafikleri şekildeki gibidir.

Buna göre;

I. L nin özısısı K ninkinden büyüktür.

II. K nin ısı sığası L ninkinden küçüktür.

III. 4t sürede sıvılar eşit ısı almıştır.

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III

9. 20 C taki 40 g suyun içerisine 0 C taki 20 g buz atılıyor.

Kapta ısıl denge sağlandığında kapta ne bulu- nur? (Csu = 1

C g

cal

 , Lbuz = 80 g cal)

A) 0 C ta, 5 g buz, 55 g su B) 10 C ta, 60 g su

C) 0 C ta, 10 g buz, 50 g su D) 5 C ta, 60 g su

E) 0 C ta, 15 g buz, 45 g su

10. Sıcaklık (C)

Zaman (s) t

2T X

Sıcaklık (C)

Zaman (s) t

2T Y

T

Sıcaklık (C)

Zaman (s) t

Z

2t T

2T

Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan aynı maddeden yapılmış X, Y, Z cisimlerinin sıcaklık - zaman grafikleri şe- kildeki gibidir.

Bu cisimlerin kütleleri mX, mY, mZ olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir?

A) mX = mY = mZ B) mX = mZ > mY C) mX > mY > mZ D) mY > mX = mZ

E) mX > mZ > mY

11. I. Erime sırasında hacmi azalan maddelerde basıncın artması, erime sıcaklığını düşürür.

II. Yükseklere doğru çıkıldıkça kaynama noktası yükselir.

III. Katı bir maddenin kütlesi azalırsa, erime sıcaklığı düşer.

yargılarından hangileri yanlıştır?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III

12.

Sıvı kütlesi

Zaman t1 t2 t3

m1

m2

0

Bir kaptaki sıvı, eşit zaman aralıklarında eşit enerji veren bir ısıtıcı ile 0 - t3 zaman aralığında ısıtılıyor.

Bu sürede sıvı kütlesi - zaman grafiği şekildeki gi- bidir.

Buna göre,

I. Başlangıçta sıvı bir karışımdır.

II. (0 - t1) aralığında sıvının özkütlesi artmıştır.

III. (t1 - t2) aralığında sıvının sıcaklığı değişme- miştir.

yargılarından hangileri doğrudur?