09 05 2007

Madde ve ısı nedir?

madde:boşlukta yer kaplayan, eylemsizliği, ağırlığı ve kütlesi olan tüm varlıklara denir.

Isı nedir? Sıcaklık nedir? Isının ve sıcaklığın birimi nedir? Öz ısı nedir?

 

 

Isı ve sıcaklık günlük yaşantıda sık sık kullanılan terimlerdir. Peki ama bunlar ne anlam gelir?Sıcak bir ortama bırakılan buz parçası belli bir müddet sonra erimeye başlar ve tamamen su haline dönüşür. Yanmakta olan ocağın üstünde bulunan su ısı gittikçe ısınır ve sonunda kaynamaya başlar. Yazın ısınan elektrik tellerinin boyu uzar ve teller sarkık bir hal alırlar. Kışın soğuyan tellerin boyu kısalır ve gergin durur. Kısacası ısı maddelerin halinde ve sıcaklığında bir değişmeye neden olur. ISI : Bir maddenin bütün moleküllerinin sahip olduğu çekim potansiyel enerjileri ile kinetik enerjilerinin toplamına ısı denir. Isı bir enerji türüdür, diğer enerjilere dönüşebilir.Q=mcΔt Q= ısı ,m= kütle ,c= öz ısı, Δt= sıcaklık değişimi

SICAKLIK : Bir maddenin moleküllerinin ortalama kinetik enerjilerinin bir ölçüsüdür. Enerji değildir.Isı ile sıcaklık arasındaki ilişki, potansiyel enerji ile yükseklik arasındaki ilişkiye benzetilebilir. Nasıl ki Ep=mgh bağıntısındaki h enerji değilse; Q=mcΔt bağıntısındaki sıcaklığı ifade eden Δt de enerji değildir.Isı kalorimetre kabı, sıcaklık termometre ile ölçülür. Sıcaklık birimi günülük hayatta °C, teknikte °K dir.


Cevaplayan: Bay Bilge

Madde ve Isı

Maddeye dışarıdan ısı verilir yada alınırsa maddenin sıcaklığı değişir. Dışarıdan ısı alan maddenin Kinetik Enerjisi dolayısıyla taneciklerinin titreşim hızı artar. Tanecikleri bir arada tutan kuvvetler yenilerek birbirinden uzaklaşmaya başlar. Buna genleşme denir.
Maddenin ısı kaybetmesi durumunda taneciklerinin Kinetik Enerjisi azalır. Madde soğur ve tanecikler birbirine yaklaşır.
Sıcak bir cisim ile soğuk bir cisim birbirine değdirildiğinde aralarında ısı alışverişi yaparak ısısal dengeye ulaşırlar ve sonunda karalı bir durumda kalırlar.
     
Isı ve Sıcaklık

Isı : Maddeleri oluşturan molekül ve atomların hareket veya Kinetik ve Potansiyel enerjilerinin toplamına ısı denir.
Isı Q ile gösterilir. Isı bir enerji şeklidir. Isı birimi kalori (cal. ) veya Joule (J) dir.
1 Cal = 4,18 J       veya            1j=0,24 Cal.            1kCal = 1000Cal
Kalori: Bir gram saf suyun sıcaklığını 1 atm basınç altında 1oC ( 14,5 oC den 15,5 oC ye ) yükselten ısı miktarıdır.
Sıcaklık : Bir maddenin  yapısındaki molekül veya atomların ortalama Kinetik enerjilerinin ölçümüne sıcaklık denir.
Sıcaklık t veya  T ile gösterilir. Sıcaklık termometre ile ölçülür. Bazı termometreler şunlardır : Celsius (oC) , Fahrenheit ( oF )   Kelvin ( oK )  ve Reomor ( oR )  gibi.
          

Celsius ve Kelvin Termometreler Arası Dönüştürme

K = C + 273
Örnek :  50 oC  kaç oK dir ?                Çözüm :    K=C + 273 =50 + 273 =323
Örnek :  300 oK  kaç  oC dir ?             Çözüm :    C=K – 273 =300 – 273 =27

 0oK  veya    -273 oC     ye  Mutlak Sıfır  denir.

Celsius  ve Fahrenheit Termometreler Arası Dönüştürme

  F = 1,8 . C +  32

Isı Miktarı  Ve Ölçülmesi

Aynı miktar ısı eşit kütleli farklı maddelere verildiğinde sıcaklıklarındaki değişmeler farklı olur. Isı miktarının ölçülmesinde Kalorimetre Kabı kullanılır.
Öz Isı ( c ) : Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1oC yükseltmek için gerekli ısı miktarına öz ısı veya Isınma  ısısı denir.
Öz ısı  c ile gösterilir. Öz ısı birimi Cal. / g.oC     dir.  Öz ısı ile kütlenin çarpımına (m . cIsı Sığası  veya Isı kapasitesi denir. Isı sığası ayırt edici özellik değildir. Öz ısı maddeler için ayırt edici özelliktir.
       Maddeler birbirine dokundurulduğunda ve karıştırıldığında aralarında ısı alışverişi olur. Sıcaklığı yüksek olan madde sıcaklığı düşük olan maddeye ısı verir. Isı alışverişi maddelerin sıcaklığı eşit oluncaya kadar sürer. Bu sıcaklığa denge sıcaklığı denir.
       NOT :   Isı alışverişinde cisimlerden birinin aldığı ısı miktarı diğer cismin verdiği ısı miktarına eşittir.
 Alınan ısı = Verilen ısı                           QAlınan = QVerilen

Sıcaklık Değişmelerinde Isı formülü

Q = m . c . Δt              Δt = t2 – t1             Q = ısı     m= kütle       c = öz ısı         Δt = sıcaklık farkı
Örnek : 100 gram cıvanın sıcaklığını 20 oC  den 30 oC ye çıkarmak için ne kadar ısı gerekir. ( ccıva = 0,033 )
Çözüm :
                Q = m . c . Δt  =100 . 0,033 . (30 – 20) =3,3 . 10 = 33  cal.
Örnek : 10 gr suyun sıcaklığını 30 oC den 50 oC ye çıkarmak için   (csu =1 )
               a ) Kaç kalori ısı gerekir.
               b ) Kaç Joule ısı gerekir.   ( 1J = 4,18 Cal )
Çözüm :

  • Q = m . c . Δt  =10  . 1 . (50 – 30 ) = 10 . 20  = 200  cal.

                  b)     1   cal.           4,18   J ise                              X =200 . 4,18 = 836 J
                        200 cal               X     J’dir                    
Örnek :  20 gram buzun sıcaklığını  - 70ºC  den   - 20ºC  ye çıkarmak için ne kadar ısı gerekir. ( cbuz = 0,5 )
Çözüm :
                  Q =m . c . Δt = 20 . 0,5 . [ -20 – ( - 70 ) ] =10 . ( - 20 + 70 ) =10 . 50 =500 Cal.
Örnek : 90oC deki 30 gram su ile 10 gr soğuk su  karıştırıldığında karışımın son sıcaklığı 
              72,5oC  olduğuna göre soğuk suyun karışımdan önceki sıcaklığı kaç oC dir.  (csu = 1)
Çözüm :
                  Alınan ısı = Verilen ısı          QAlınan = QVerilen
      m1 . csu . ( t – t1 ) =m2 . csu . ( t2 – t )
    10. 1 . ( 72,5 – t1 ) =30 . 1 . ( 90 – 72,5 )
       10 . ( 72,5 – t1 )  =30 . 17,5
        725 – 10 . t1 =525                      725 – 525 = 10 . t1           t1 =200 / 10 = 20oC

Isının Yayılması

1-İletim Yolu ile Yayılma :Isının madde içinden fakat onun hareketi ile ilgili olmadan yayılmasıdır. Katılarda moleküller birbirlerine çok  yakın olduklarından sıvılara göre daha iyi iletkendir. Gaz molekülleri birbirlerinden çok uzakta olduklarından iletim yolu ile ısıyı iyi iletmezler.
2- Madde Taşınması ( Konveksiyon ) ile Yayılma :Isının harekette bulunan madde parçacıkları ile yayılmasıdır. Gaz molekülleri çok hareketli olduğundan ısıyı taşıyarak yayarlar.
3- Işıma ( Radyasyon ) ile yayılma :Isının arada herhangi bir madde olmaksızın yayılmasıdır. Ör: Güneş enerjisi

Erime ve Donma

       Isı etkisi ile maddenin fiziksel yapısında değişiklikler oluşur. Bir maddenin katı , sıvı veya gaz fazında yada durumunda  oluşuna o maddenin hali denir. Bir halden diğer bir hale geçmesine de hal değiştirme denir.
Erime : Katı bir maddenin ısı alarak sıvı hale geçmesine erime denir.
Donma : Sıvı bir maddenin ısı vererek katı hale geçmesine donma veya katılaşma denir.
Erime Sıcaklığı : Katı bir maddenin sıvı hale geçtiği sıcaklık derecesine erime noktası veya erime sıcaklığı  denir. Ör : buz 0ºC erir.
      Saf bir maddenin sabit basınç altında belli bir erime sıcaklığı vardır. Aynı maddenin erime ve donma sıcaklıkları aynıdır.Erime ve donma süresince sıcaklık sabit kalır. Erime ve donma sıcaklığı madde miktarına bağlı değildir. Erime veya donma noktası maddeler için ayırt edici özelliktir.
Endotermik : Dışarıdan ısı alarak gerçekleşen olaylara denir.
Ekzotermik : Dışarıya ısı vererek gerçekleşen olaylara denir.
Erime Isısı (Le ) : Erime sıcaklığındaki katı bir maddenin birim kütlesinin ( 1 gr ) sıvı hale geçmesi için gereken ısı miktarıdır.
         Erime ısısı Le  ile gösterilir. Birimi Cal / g      dır.       Q = m . Le
Örnek : Erime sıcaklığındaki 10 g buzun tamamen erimesi için ne kadar ısı gerekir. ( Le( buz ) = 80 cal./g.C)   
Çözüm :
                 Q = m . Le = 10 . 80 = 800 cal.             

Kaynama , Buharlaşma ve Süblimleşme

 

Buharlaşma : Sıvı bir maddenin ısı alarak gaz haline geçmesine buharlaşma denir.
Buharlaşma sıvının yüzeyinde gerçekleşir ve genelde her sıcaklıkta olur.
Yoğunlaşma : Gaz halindeki bir maddenin ısı vererek sıvı hale geçmesine yoğunlaşma denir.
Kaynama : Sıvı bir maddenin kabarcıklar çıkararak gaz haline geçmesine kaynama denir.
Kaynama Sıcaklığı : Her sıvının belli bir basınç altında kaynadığı sıcaklığa  kaynama noktası veya kaynama  sıcaklığı denir. Ör : Su 100ºC  de kaynar.  
Kaynama sıcaklığı maddeler için ayırt edici özelliktir. Saf bir sıvı belli bir basınçta belirli bir sıcaklıkta kaynar.Sıvının kaynaması süresince sıcaklık sabit kalır. Kaynama sıcaklığındaki sıvının buhar basıncı sıvı üzerine etkiyen dış basınca eşittir.
Buharlaşma Isısı ( Lb ) : Kaynama sıcaklığındaki bir sıvının birim kütlesinin (1 g) tamamen gaz haline geçmesi için gereken ısıya buharlaşma ısısı denir.    
    Buharlaşma ısısı   Lb ile gösterilir. Birimi   Cal / g  dir.              Q = m . Lb
Örnek :Kaynama sıcaklığındaki 10 g suyun tamamen gaz haline geçmesi için ne kadar ısı gerekir. (Lb(buhar)=540)
Çözüm :
                 Q = m . Lb = 10 . 540 =5400 cal.
         
        Erime ve buharlaşma ısılarına hal değiştirme ısısı denir. Hal değiştirme ısıları ayırt edici özelliktir. Erime ve kaynama noktaları maddelerin türüne , saf yada karışım halinde olmasına  ortamın açık hava basıncına bağlıdır. Saf maddelerin erime ve kaynamaları süresince sıcaklık sabit kalırken karışımların erime ve kaynamaları süresince sıcaklık değişimi devam eder.
        Saf sıvılar üzerine etkiyen dış basınç azaldıkça kaynama noktası düşer. Dış basınç artıkça da kaynama noktası yükselir.
        Bir sıvının donma noktası üzerine etkiyen basınçla değişir. Donma sırasında büzülen veya sıkışan sıvılar için basıncın artması donma noktasını yükseltir. Su gibi donma sırasında genleşen sıvılar için basıncın artması donma noktasını düşürür.
      Buharlaşan su üzerinde hava  vardır. Havada bulunan gazların molekülleri su üzerine basınç yapar. Bu arada suyun buharlaşarak gaz haline geçen molekülleri de hava ile birlikte sıvı üzerine azda olsa basınç yapar.
Buhar Basıncı : gaz halinde bulunan su moleküllerinin su üzerine yaptığı basınca buhar  basıncı denir.
Açık Hava Basıncı : Hava tabakasını yaptığı basınca açık hava basıncı denir.
Süblimleşme : Katı bir maddenin sıvı hale geçmeksizin doğrudan doğruya gaz haline geçmesine süblimleşme denir. Ör : naftalin verilebilir.

849
0
0
Yorum Yaz
müjde ar