Isı, Sıcaklık ve Genleşme – Isı ve Sıcaklık Ders Notları

Konu çalışmalarını tamamladıktan sonra, zaman zaman notlarına ve formüllere bakmaya ihtiyaç duyabilirsin. Tekrar yaparken ya da soru çözerken notlara göz atmak ve gerekli ipuçlarını almak, öğrenme aşamasında sana epey yardımcı olacaktır. Kunduz ekibi olarak, alanında uzman eğitmenlerimizin de desteğiyle, her konuda mutlaka görmen gereken ipuçlarını, formülleri, özetleri ve ders notlarını senin için derliyoruz!? Bu yazımızda Isı, Sıcaklık ve Genleşme hakkında bilmen gerekenler ile Isı ve Sıcaklık soruları çözerken işine yarayacağını düşündüğümüz ipuçları yer alıyor. Umarız bu notlar sana yardımcı olur. İyi okumalar!

Isı ve Sıcaklık Arasındaki Fark

Isı

Isı (Q), madde moleküllerinin hareket enerjileri toplamıdır. Bir enerji çeşidi olan ısı kalorimetre kabı ile ölçülür. Birimi kalori (cal)dir.

• 1 kcal=1000 cal
• 1 cal= 4.18 joule

Enerji Transferi Yolları

Isının maddeler arası transferi üç yolla olur:

1. İletim Yolu: Isı parçacıktan parçacığa aktarılır. Bu sebeple özellikle katılarda gözlenir. Yemek yaparken tahta kaşık kullanılması, bankların oturum yerinin tahta olması tahtanın iletim katsayısının demirden daha düşük olmasıdır.
   • İletim yolu ile katarılan ısının iletim hızı formülü: Q/Δt = (k.A.ΔT)/ΔX. Q/Δt, ısının iletim hızı olarak ifade edilir. Birimi watt’dır.
   • A: kesit alanı
   • ΔX: kesit alanı farkı
   • ΔT: sıcaklık farkı
2. Taşıma (Konvensiyon) Yolu İle: Isınan maddenin öz kütlesinin azaması ile yükselmesi sonucu gerçekleşen ısı transferidir. Sıvı ve gazlarda oluşur. Sobanın odayı ısıtması, tenceredeki suyun ısıtması gibi.
3. Işıma (Radyasyon) Yolu İle: Her madde kızılötesi ışıma dediğimiz ışısal ışıma yapar. Kızgın demir, sıcak soba gibi cisimler ışıma yaparlar. Güneşin dünyamızı ısıtması bu yolla gerçekleşir. Termosların iç yüzeylerinin parlak metal olması, yapay uyduların dış yüzeylerinin metal yansıtıcı olması bu sebeplerdendir. Kızıl ötesi ışıma ile gerçekleşen ısı transferinin en önemli özelliği boşlukta da gerçekleşebilmesidir.

Isı alışverişi yapan maddelerde sıcaklık, hal ve boyut değişimi gözlemlenebilir.

Sıcaklık Değişimi – Isı Alışverişi

Öz Isı (Isınma Isısı)

Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1ᵒC değiştirmek için gereken ısı miktarıdır.

• Q = m.c.Δt formülünde Q kalori cinsinden ısıyı, m gram cinsinden kütleyi, Δt ise ᵒC cinsinden sıcaklık değişmini verir.

Isı Sığası

• m.c çarpımı maddenin ısı sığasını verir. Isı sığası maddenin ısı tutma kapasitesidir.

Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan maddeler için sıcaklık-zaman grafiğinde zaman ekseni yerine ısı ekseni yazılabilir.

sıcaklıkları farklı iki cisim ısısal etkileşim ortamına alınırsa, sıcak olan soğuk olana ısı aktarır. Bu işlem cisimlerin son sıcaklıkları eşit oluncaya kadar devam eder. Bu durumda alınan ısı verilen ısıya eşittir.

Sıcaklık

Sıcaklık (T), ısıya bağlı olarak değişen bir büyüklüktür. Ortalama hızla hareket eden br madde molekülünün kinetik enerjisinin ölçüsüdür. Sıcaklık termometre ile ölçülür. Birimi derecedir. Termometreler saf suyun 76 cm-hg basınçta donma ve kaynama noktaları baz alınarak yapılmıştır. Öne çıkan termometreler Celcius, Fahrenheit, Reomür ve Kelvin‘dir.

C/100 = (F-32)/100 = R/80 = (K-273)/100 = (X-A)/(B-A) olarak yazılır.

Küçük sıcaklık değişimlerinden etkilenebilen termometreler dahaduyarlıdır. Duyarlılığın artması için sıvı haznesindeki sıvı hcmi arttırılmalı, genleşme katsayısı büyük sıvı kullanılmalı ve kılcak boru dar olmalıdır. Termometre yer çekimsiz ortamda da çalışır.

Hal Değişimi

Bir maddeye ısı verilirken sıcaklığının sabit kalması ile beraber fiziksel durum değiştirmesine hal değişimi denir. Örneğin katı bir madde erime ve buharlaşma dediğimiz iki hal değişimine uğrar. Örneğin katı bir madde erime ve buharlaşma dediğimiz iki hal değişimine uğrar. Saf bir katının hal değişim grafiği:

Grafikte sıcaklığın değiştiği I, III, ve V bölgeleri için Q = m.c.Δt,; sıcaklığın değişmediği (hal değişimi) bölgeler olan II ve IV için ise Q=m.L denklemleri kullanılır. (L= hal değiştirme ısısı)

• Sıcaklığı değişen bir maddenin moleküllerinin kinetik enerjisi, hal değişimi esnasında ise potansiyel enerjisi değişir.
• Hal değiştiren maddenin öz kütlesi değişir.
• Hal değişimi esnasında maddenin sıcaklığı değişmediğinden kalan maddenin öz kütlesi değişmez.
• Erime ve kaynama zamanları madde miktarlarına bağlıdır.

Bir madde tek bir sıcaklık ve basınç değerinde, aynı ortamda katı, sıvı, gaz halinde olabilir. Bu notaya maddenin üçlü noktası denir. Suyun üçlü noktası yaklaşık 0.01ᵒC’de ve 4.58 mmHg basıncında oluşur.

???

Genleşme

Isınan maddelerin boyutunda meydana gelen artışa genleşme denir. Olayın tersi ise büzüşme olarak tanımlanır. Genleşme fotoğraf / fotokopi büyütmesine benzetilebilir.

Katılarda Genleşme

1. Boyca Genleşme: Boyu 1 birim olan bir çubuğun sıcaklığı 1ᵒC değiştirildiğinde boyda meydana gelen değişme miktarına uzama katsayısı denir ve  α ile gösterilir. Uzama katsayısı büyük olan ısıtıldığında en fazla uzayan, soğutulduğunda da en fazla kısalandır.
2. Yüzeyce Genleşme: Yüzey alanı S₀ olan bir atının sıcaklığı ΔT kadar değiştirildiğinde yüzey alanı da ΔS kadar değişir. Yüzeyce genleşme iki boyuta bir uzama olduğundan genleşme katsayısı olarak 2α kullanılır.
3. Hacimce Genleşme: Hacmi V₀ olan bir katının sıcaklığı ΔT değiştirildiğinde hacminde ΔV kadar bir değişme olur. Hacimce genleşme üç boyutta bir uzama olduğundan genleşme katsayısı olarak 3α kullanılır.

Sıvılarda Genleşme

Isıtılan bir sıvı hacimce genleşir. Bir şişede ısıtılan sıvı seviyesinin yükselmesi, soğutulduğunda ise düşmesi bu sebeplerdir. Tabi bir kaptaki sıvının ısıtılması halinde kabın kendisi de genleşir. Sıvının genleşmesi ile kabın genleşmesi arasındaki farka görünür genleşme denir.

Suyun Hacim ve Öz Kütle Grafiği

Su, +4ᵒC’ye kadar soğutulurken hacmi azalan, 0ᵒC’ye kadar ise hacmi artan özel bir yapıya sahiptir. Bu sebeple soğuk bölgelerde göllerin sadece yüzeyleri donar, gölde yaşam devam eder.

???

Şimdi Isı Sıcaklık ve Genleşme soru çözümlerine devam edebilirsin!

Isı ve Sıcaklık konusunda bolca soru çözerek pratik yapabilirsin. Isı ve Sıcaklık konusu, Fizik için ilk ve temel konulardan biri olduğu için iyice pekiştirmen önemli. Isı, Isının Transfer Yolları, Sıcaklık Birimleri, Hal Değişimleri, Termometreler, Genleşme, Katıların Genleşmesi, Sıvıların Genleşmesi gibi alt başlıklar pek çok bilgi ve kavram içeriyor. Bu da, bu konunun hem TYT’de hem de AYT’de daha çok soru tipini barındırdığı anlamına gelir. Bu konudan direkt soru gelebildiği gibi, ileriki farklı konuların da içinde sıkça geçtiğini görüyoruz. Bilgileri, tanımları, formülleri ve kuralları öğrendikten sonra, soruların içinde nasıl yer aldığını görmen gerekli. Fizik konu anlatımı yazımıza da göz attıktan sonra, kendi kaynaklarına ek olarak MEB tarafından yayınlanan Kazanım Testlerini de çözmeni tavsiye ediyoruz. Fizik netleri yükseltmedeki anahtar bolca soru çözmek ve yapılamayan soruların doğrusunu öğrenmek. Kunduz’da şu ana kadar, Isı ve Sıcaklık konulu binlerce soru alanında uzman Fizik eğitmenleri tarafından çözüldü. Daha fazla Isı ve Sıcaklık sorusu ve detaylı çözümlerini görmek istersen, aşağıdaki butona tıklayabilirsin! Uygulamamız içerisinden ücretsiz erişebileceğin soru ve detaylı çözümler ile, bu konudaki hakimiyetini arttırman mümkün!