🌡️ Isı ve Sıcaklık Kavramları
Isı ve sıcaklık, günlük hayatta sıkça karıştırdığımız kavramlardır. Ancak fizikte bu iki kavram birbirinden farklı anlamlara gelir.
- 🔥 Sıcaklık: Bir maddenin moleküllerinin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Yani, moleküller ne kadar hızlı hareket ediyorsa, sıcaklık o kadar yüksek olur. Sıcaklık birimi SI birim sisteminde Kelvin (K)'dir. Günlük hayatta ise genellikle Celsius (°C) kullanılır. Sıcaklık, termometre ile ölçülür.
- ♨️ Isı: Bir sistemden diğerine sıcaklık farkından dolayı transfer olan enerjidir. Yani, ısı bir enerji transferidir. Isı birimi SI birim sisteminde Joule (J)'dür. Günlük hayatta ise genellikle kalori (cal) kullanılır. 1 kalori, 1 gram suyun sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken ısı miktarıdır.
⚖️ Isı Alışverişi ve Denge Sıcaklığı
Farklı sıcaklıklardaki iki madde bir araya getirildiğinde, sıcak olan madde ısı kaybederken soğuk olan madde ısı alır. Bu ısı alışverişi, maddelerin sıcaklıkları eşitlenene kadar devam eder. Bu eşitlenen sıcaklığa
denge sıcaklığı denir.
- 🧊 Isı Alışverişi Prensibi: Isı alışverişinde, alınan ısı verilen ısıya eşittir.
$Q_{alınan} = Q_{verilen}$
- 🌡️ Denge Sıcaklığı Hesabı: Denge sıcaklığı, maddelerin kütleleri, öz ısıları ve başlangıç sıcaklıkları dikkate alınarak hesaplanır.
⚙️ Hal Değişimi
Maddeler, ısı alarak veya ısı vererek katı, sıvı ve gaz halleri arasında geçiş yapabilirler. Bu geçişlere
hal değişimi denir.
- 🧊 Erime: Katı bir maddenin ısı alarak sıvı hale geçmesidir. Erime sıcaklığında, maddeye verilen ısı sıcaklık artışına neden olmaz, sadece hal değişimine harcanır.
- 💧 Donma: Sıvı bir maddenin ısı vererek katı hale geçmesidir. Donma sıcaklığında, maddeden alınan ısı sıcaklık düşüşüne neden olmaz, sadece hal değişimine harcanır.
- ♨️ Buharlaşma: Sıvı bir maddenin ısı alarak gaz hale geçmesidir. Buharlaşma her sıcaklıkta olabilir.
- ☁️ Yoğuşma: Gaz bir maddenin ısı vererek sıvı hale geçmesidir.
- ❄️ Süblimleşme: Katı bir maddenin ısı alarak doğrudan gaz hale geçmesidir. (Örnek: Naftalin)
- 🌬️ Kırağılaşma: Gaz bir maddenin ısı vererek doğrudan katı hale geçmesidir. (Örnek: Havanın soğuk yüzeylerde buzlanması)
🧊 Hal Değişimi Isısı
Hal değişimi sırasında alınan veya verilen ısı miktarına
hal değişimi ısısı denir.
$Q = m \cdot L$
Burada:
- $Q$: Hal değişimi ısısı (J veya cal)
- $m$: Madde kütlesi (kg veya g)
- $L$: Hal değişim ısısı (J/kg veya cal/g) (erime ısısı, donma ısısı, buharlaşma ısısı, yoğuşma ısısı)
🔥 Isı İletimi, Konveksiyon ve Işıma
Isı, üç farklı şekilde yayılabilir:
- 🧱 Isı İletimi: Katı maddelerde, moleküllerin titreşimi yoluyla ısı enerjisinin aktarılmasıdır. Isı iletimi, maddenin cinsine ve sıcaklık farkına bağlıdır. İyi ısı iletkenleri (metaller) ısıyı hızlı bir şekilde iletirken, kötü ısı iletkenleri (yalıtkanlar) ısıyı yavaş iletir.
- 💨 Konveksiyon (Taşınım): Sıvı ve gazlarda, ısı enerjisinin akışkan hareketiyle taşınmasıdır. Isınan akışkan yükselirken, soğuyan akışkan alçalır. Bu döngüsel hareket, ısıyı taşır. (Örnek: Kalorifer peteğinin odayı ısıtması)
- ☀️ Işıma (Radyasyon): Isı enerjisinin elektromanyetik dalgalar yoluyla taşınmasıdır. Işıma, madde ortamına ihtiyaç duymaz ve boşlukta da yayılabilir. (Örnek: Güneş'in Dünya'yı ısıtması)
❓ Çıkmış Soru Analizi (Örnek)
2018 TYT
Aynı ortamda bulunan ve başlangıç sıcaklıkları farklı olan X ve Y sıvıları, ısıca yalıtılmış bir kapta karıştırılıyor.
Bir süre sonra ısıl denge sağlandığında, X sıvısının sıcaklık değişiminin, Y sıvısının sıcaklık değişimine eşit olduğu gözlemleniyor.
Buna göre,
I. X ve Y sıvılarının kütleleri eşittir.
II. X ve Y sıvılarının öz ısıları eşittir.
III. X sıvısının başlangıç sıcaklığı, Y sıvısınınkinden yüksektir.
yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III
Çözüm:
Isı alışverişinde alınan ısı verilen ısıya eşittir. $Q_X = Q_Y$ olmalı.
$m_X \cdot c_X \cdot \Delta T = m_Y \cdot c_Y \cdot \Delta T$
Sıcaklık değişimleri eşit ($\Delta T$) olduğu verilmiş.
I. Kütleler eşit olmayabilir. Öz ısıları farklı ise kütleleri de farklı olabilir. Kesin değil.
II. Öz ısıları eşit olmayabilir. Kütleleri farklı ise öz ısıları da farklı olabilir. Kesin değil.
III. X'in sıcaklık değişimi pozitif ise (yani sıcaklığı artıyorsa), Y'nin sıcaklık değişimi negatiftir (yani sıcaklığı azalıyordur). Bu durumda Y daha sıcak olmalı ki ısı versin. Bu ifade de kesin doğru değil.
Ancak soruda X sıvısının sıcaklık değişiminin, Y sıvısının sıcaklık değişimine eşit olduğu _gözlemleniyor_ deniyor. Yani $\Delta T_X = \Delta T_Y$. Bu durumda X'in sıcaklık değişimi pozitif ise, Y'nin sıcaklık değişimi de pozitif olmalı. Bu durum ancak X'in başlangıç sıcaklığının, Y'ninkinden düşük olması durumunda mümkün olur. Dolayısıyla III. yargı da kesinlikle yanlıştır.
Doğru cevap: E) Yalnız III (Şıklarda hata var, doğrusu "Hiçbiri" olmalıydı. Soru hatalı!)
