Fizik laboratuvarı
Olayı gözünde canlandır, büyüklükleri ve birimleri takip et.
10 bölüm · ~18 dk · 17 etkileşim
Isı, Sıcaklık ve Genleşme, 9. sınıf fizik müfredatının "Isı ve Sıcaklık" ünitesidir. Günlük dilde çoğu zaman aynı anlamda kullanılan ısı ve sıcaklık, fizikte birbirinden farklı iki kavramdır. Bu ünitede ısı ile sıcaklık arasındaki fark, sıcaklık ölçekleri arasındaki dönüşümler, maddenin aldığı ya da verdiği ısının hesaplanması, hâl değişimi, ısıl denge, ısının yayılma yolları ve genleşme incelenir.
TYT'de bu konudan genellikle 1 soru gelir. En sık sorulan kalıplar; sıcaklık ölçekleri dönüşümü, Q = m · c · ΔT ile ısı ve öz ısı hesabı, karışımın denge sıcaklığı ve genleşmenin günlük hayattaki örnekleridir.
1Isı ve sıcaklık: aynı şey değil
İlk bölüm! Temeli burada atıyoruz, acele etme.
Bir bardak sıcak çayı düşün. Termometrenin gösterdiği değer sıcaklıktır; çaydan eline geçen enerji ise ısıdır. Kartın önündeki soruyu kendin cevapla, sonra çevir.
2Sıcaklık ölçekleri arasında geçiş
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Her termometre suyun donma ve kaynama noktalarını referans alır: Celsius 0 ve 100, Fahrenheit 32 ve 212, Kelvin 273 ve 373.
| Ölçek | Donma noktası | Kaynama noktası |
|---|---|---|
| Celsius (°C) | 0 | 100 |
| Fahrenheit (°F) | 32 | 212 |
| Kelvin (K) | 273 | 373 |
Bir odanın sıcaklığı 30 °C'tur. Bu sıcaklık kaç K ve kaç °F'tır? Ateşi 104 °F ölçülen bir hastanın sıcaklığı kaç °C'tur?
Dikkat, değer mi fark mı? Sıcaklık farkını dönüştürürken 273 ya da 32 eklenmez. 30 °C'luk artış 30 K'lik artıştır; fahrenhayt ölçeğinde ise 1,8 · 30 = 54 °F'lık artıştır, 86 °F'lık değil.
Bir X termometresi, deniz seviyesinde suyun donma noktasını 10 °X, kaynama noktasını 210 °X olarak gösteriyor.
Buna göre 30 °C sıcaklık bu termometrede kaç °X olarak okunur?
3Öz ısı, ısı sığası ve ısı miktarı
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
Aynı ocakta ısıtılan bir tencere su ile bir tava neden farklı hızda ısınır? Cevap öz ısıda saklı.
| Öz ısı (c) | Isı sığası (m · c) | |
|---|---|---|
| Tanım | 1 g maddenin sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken ısı | Bir cismin tamamının sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken ısı |
| Ayırt edici mi? | Saf maddeler için ayırt edicidir | Kütleye bağlı olduğu için ayırt edici değildir |
Suyun öz ısısı 1 cal/g·°C'tur; bu değer oldukça büyüktür, bu yüzden denizler karalardan daha geç ısınır ve daha geç soğur.
Alınan ya da verilen ısı Q = m · c · ΔT bağıntısıyla bulunur. Burada ΔT sıcaklık değişimidir, son sıcaklık değil.
20 °C'taki 200 g suyu 70 °C'a çıkarmak için kaç kalori ısı gerekir? (c_su = 1 cal/g·°C)
Örnek 4 (Öz ısı): Öz ısısı 0,4 J/g·°C olan 500 g kütleli bir metale 2000 J ısı veriliyor. Metalin sıcaklığı kaç °C artar? Çözüm: ΔT = Q / (m · c) = 2000 / (500 · 0,4) = 2000 / 200 = 10 °C.
4Hâl değişimi: ısı var, sıcaklık artışı yok
Bunu bir arkadaşına anlatabilir misin? Kafanda bir dene.
Saf bir madde erirken, donarken, kaynarken ya da yoğuşurken aldığı veya verdiği ısı taneciklerin arasındaki bağları değiştirmeye harcanır; bu sırada sıcaklık sabit kalır.
0 °C'taki 50 g buzu tamamen eritip 30 °C'ta su hâline getirmek için kaç kalori ısı gerekir? (L_erime = 80 cal/g, c_su = 1 cal/g·°C)
Örnek 5'in sıcaklık-ısı grafiği: erime boyunca (ilk 4000 cal) sıcaklık 0 °C'ta sabit kalır, sonraki 1500 cal suyu 30 °C'a çıkarır.
5Isıl denge ve karışımın sıcaklığı
Arada küçük sorular var, atlamadan çöz.
Isı kaybı yoksa verilen ısı = alınan ısı olur. Aynı maddeden iki kütle karıştırılırsa denge sıcaklığı Td = (m₁ · T₁ + m₂ · T₂) / (m₁ + m₂) olur.
60 °C'taki 300 g su ile 20 °C'taki 100 g su karıştırılıyor. Isı kaybı olmadığına göre denge sıcaklığı kaç °C'tur?
6Isının yayılma yolları
Yarıyı geçtin, harika gidiyorsun! 4 bölüm kaldı.
Isı üç yolla yayılır. İletim taneciklerin çarpışmasıyla, özellikle katılarda gerçekleşir. Konveksiyon (taşıma) sıvı ve gazlarda akışkanın kendisinin hareketiyle olur. Işıma ise madde gerektirmez. Her yolu kendi örneğiyle eşleştir:
Soldan birini, sonra sağdan eşini seç.
Kışın sobanın yandığı bir odada, sobanın yakınında ısınan hava yükselir, tavana yakın soğuyan hava ise aşağı iner. Bu hava hareketi sayesinde odanın tamamı ısınır.
Odanın bu şekilde ısınması, ısının hangi yayılma yoluyla gerçekleşir?
7Genleşme ve suyun sıra dışı davranışı
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Genleşme, maddelerin ısıtıldığında hacminin artması, soğutulduğunda azalmasıdır (büzülme). Katılar boyca, yüzeyce ve hacimce genleşir. Katılarda ve sıvılarda genleşme katsayısı ayırt edicidir; gazlar ise aynı basınç altında aynı oranda genleştiği için gazlarda ayırt edici değildir. Boyca genleşme ΔL = L₀ · λ · ΔT bağıntısıyla bulunur (λ: boyca genleşme katsayısı).
Boyu 100 cm olan bir metal çubuğun sıcaklığı 50 °C artırılıyor. Genleşme katsayısı 2 · 10⁻⁵ 1/°C ise çubuk kaç cm uzar?
Suyun düzensiz genleşmesi: Su 0 °C'tan 4 °C'a kadar ısıtılırken hacmi azalır, özkütlesi artar. Suyun özkütlesi 4 °C'ta en büyüktür. Bu yüzden göller yüzeyden donar, dipteki su 4 °C civarında kalır ve canlılar yaşamını sürdürür.
Genleşmenin günlük hayattaki sonuçları:
- Demiryolu raylarında ve köprülerde boşluk (derz) bırakılır.
- Elektrik telleri yazın daha sarkıktır.
- Sıkışan metal kavanoz kapağı sıcak suya tutulunca kolay açılır.
- Termostatlarda farklı genleşen iki metalden oluşan bimetal şerit kullanılır.
8Sık yapılan hatalar
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
Aşağıdaki yargılar öğrencilerin en sık düştüğü yanılgılardan derlendi. Doğru mu, yanlış mı?
Isı ile sıcaklık aynı şeydir.
Q = m · c · ΔT formülünde son sıcaklık kullanılır.
Hâl değişimi sırasında sıcaklık artar.
Denge sıcaklığı her zaman aritmetik ortalamadır.
Isı sığası ayırt edicidir.
Soğuk bir cisimden sıcak cisme soğukluk aktarılır.
9ÖSYM'de nasıl soruluyor
Bunu bir arkadaşına anlatabilir misin? Kafanda bir dene.
- Kavram soruları: Isı ile sıcaklık arasındaki farklar, ayırt edici özellikler ve ısının yayılma yolları I, II, III öncüllü sorularla ölçülür.
- Ölçek dönüşümü: Celsius, Fahrenheit, Kelvin ya da soruda tanımlanan özel bir X termometresi arasındaki dönüşüm sorulur.
- Isı alışverişi: Q = m · c · ΔT ile öz ısı, kütle ya da sıcaklık değişimi bulunur; iki maddenin karışımında denge sıcaklığı hesaplanır.
- Genleşme: Ray boşlukları, bimetal şeritler, suyun düzensiz genleşmesi gibi günlük hayat örnekleri yorumlanır. Sayısal genleşme hesabı ise daha seyrek sorulur.
Bir cismin sıcaklığı 30 °C artırılıyor.
Bu sıcaklık artışı kelvin ve fahrenhayt ölçeklerinde sırasıyla kaçtır?
10Kısa tekrar
Son bölüm! Biraz kaldı, bitirmek üzeresin.
Sıcaklık göstergesi, ısı . T(K) = t(°C) + ; F = ; ΔK = ΔC, ΔF = . Q = ; hâl değişiminde Q = ve sıcaklık . ayırt edici, ayırt edici değil. Isıl dengede verilen ısı = . Isı; iletim, ve yayılır. ΔL = ; suyun özkütlesi 'ta en büyüktür.