Termodinamik ve ısı transferi konularında sıkça karşılaştığımız öz ısı, maddelerin ısı depolama yeteneğini ifade eden temel bir fiziksel özelliktir. Günlük hayatta neden metallerin çabuk ısınıp çabuk soğuduğunu, suyun ise nispeten yavaş ısındığını hiç merak ettiniz mi? İşte bu farklılıkların ardında öz ısı kavramı yatmaktadır.
Öz ısı, bir maddenin birim kütlesinin sıcaklığını 1°C (veya 1K) artırmak için gereken ısı miktarıdır. Birimi genellikle J/g°C veya cal/g°C şeklindedir. Matematiksel olarak şu formülle ifade edilir:
\( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
Burada:
Her maddenin kendine özgü bir öz ısı değeri vardır. Örneğin:
Bazı maddelerin öz ısı değeri sıcaklıkla değişebilir, ancak çoğu hesaplama için sabit kabul edilir.
Suyun yüksek öz ısı değeri, kıyı bölgelerinin iklimini etkiler. Su, karalara göre daha yavaş ısınıp soğuduğundan, deniz kenarındaki şehirlerde sıcaklık değişimleri daha yavaş olur.
Farklı mutfak eşyalarının farklı öz ısı değerleri vardır. Demir döküm tava, alüminyum tavaya göre daha yavaş ısınır ama ısındıktan sonra daha uzun süre sıcak kalır.
Isı transferi sistemlerinde, soğutucu olarak genellikle yüksek öz ısılı sıvılar (su gibi) tercih edilir çünkü daha fazla ısıyı taşıyabilirler.
Soru: 200 gram suyun sıcaklığını 20°C'den 80°C'ye çıkarmak için ne kadar ısı gerekir? (csu = 4,18 J/g°C)
Çözüm:
\( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
\( Q = 200 \cdot 4,18 \cdot (80 - 20) \)
\( Q = 200 \cdot 4,18 \cdot 60 \)
\( Q = 50.160 \text{ J} \)
Cevap: 50.160 Joule
Öz ısı (c) ile ısı sığası (C) kavramları sıkça karıştırılır. Öz ısı birim kütle için geçerliyken, ısı sığası bir maddenin tamamının sıcaklığını 1°C değiştirmek için gereken ısı miktarıdır. İkisi arasındaki ilişki:
\( C = m \cdot c \)
Öz ısı, maddelerin termal davranışlarını anlamamızı sağlayan temel bir fiziksel özelliktir. Yüksek öz ısılı maddeler (su gibi) ısıyı daha iyi depolar ve sıcaklık değişimlerine karşı daha dirençlidir. Bu özellik, iklim biliminden mühendisliğe, mutfaktan endüstriye kadar pek çok alanda pratik uygulamalara sahiptir.
