Isı alışverişi ve ısıl denge

Question

Bu konuyu anlamakta biraz zorlanıyorum. Isı alışverişinde sıcak olan madde neden soğuk olana ısı veriyor, ortak bir sıcaklıkta nasıl buluşuyorlar? Özellikle denge sıcaklığının nasıl hesaplandığını tam olarak kavrayamadım.

Answer 1

🔥 Isı Alışverişi ve Isıl Denge

Farklı sıcaklıklara sahip maddeler bir araya geldiğinde aralarında enerji alışverişi olur. Bu enerji alışverişine ısı alışverişi denir.

🎯 Isı Alışverişi Nedir?

Isı, sıcaklığı yüksek olan maddeden sıcaklığı düşük olan maddeye doğru akar. Bu, enerjinin korunumu yasasının bir sonucudur.

• ✅ Sıcak madde ısı verir (enerji kaybeder).
• ✅ Soğuk madde ısı alır (enerji kazanır).

⚖️ Isıl Dengeye Ulaşmak

Isı alışverişi, her iki maddenin de sıcaklığı eşit olana kadar devam eder. Bu noktaya ısıl denge denir.

Isıl denge durumunda:

• 🌡️ Maddelerin son sıcaklıkları eşittir.
• 🔄 Net ısı akışı sıfırdır (ısı alışverişi durur).

🧮 Temel Formül

Isı alışverişinde enerji korunur. Alınan ısı, verilen ısıya eşittir:

\( Q_{alınan} = Q_{verilen} \)

Burada \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) formülü kullanılır:

• \( m \): Kütle (kg veya g)
• \( c \): Özısı (J/g°C veya cal/g°C)
• \( \Delta T \): Sıcaklık değişimi (°C)

📝 Örnek Problem

50°C'de 200 g su ile 20°C'de 300 g su karıştırılıyor. Denge sıcaklığını bulalım (suyun özısısı: c = 1 cal/g°C).

Çözüm:

Sıcak su verdiği ısı: \( Q_{verilen} = 200 \cdot 1 \cdot (50 - T) \)

Soğuk su aldığı ısı: \( Q_{alınan} = 300 \cdot 1 \cdot (T - 20) \)

Denge denklemi: \( 200 \cdot (50 - T) = 300 \cdot (T - 20) \)

\( 10000 - 200T = 300T - 6000 \)

\( 16000 = 500T \)

\( T = 32°C \)

💡 Önemli Noktalar

• 📌 Isı alışverişi sadece sıcaklık farkı olduğunda gerçekleşir.
• 📌 Isıl denge sıcaklığı, başlangıç sıcaklıklarının arasında bir değerdir.
• 📌 Özısı ve kütle, denge sıcaklığını etkileyen önemli faktörlerdir.