İç Enerji, Isı, Özısı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı (9. Sınıf)

Konu Özeti

Bu konuda maddeyi oluşturan taneciklerin enerjisini, sıcaklık ve ısı kavramları arasındaki farkı öğreneceksin. Isının, bir cisimden diğerine sıcaklık farkı nedeniyle aktarılan enerji olduğunu göreceksin. Özısı, ısı sığası ve hâl değişimi için gereken ısı hesaplarını yapmayı öğreneceksin. Son olarak ısı alışverişi ve ısı aktarım yollarını inceleyeceksin.

Temel Kavramlar

Maddeyi oluşturan taneciklerin sürekli bir hareketi vardır. Tanecik kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamına iç enerji denir. Sıcaklık, taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Isı ise sıcaklıkları farklı iki cisim arasında, sıcaklık farkı nedeniyle aktarılan enerjidir.

• Isı alan cismin tanecikleri hızlanır, sıcaklığı artar, iç enerjisi artar.
• Isı veren cismin iç enerjisi azalır.
• Isı yalnızca sıcak cisimden soğuk cisme doğru kendiliğinden akar.
• Sıcaklık ve ısı aynı şey değildir. Sıcaklık bir cismin özelliğidir, ısı ise aktarılan enerjidir.
• 1 cal ≈ 4,18 J

Özısı (c), 1 g maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için alınan veya verilen ısıdır. Maddeye özgü ayırt edici bir özelliktir ve kütleye bağlı değildir. Su için c = 1 cal/g·°C ≈ 4,18 J/g·°C'dir.

Q = m · c · ΔT

Isı sığası (C), bir cismin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısıdır. Cismin kütlesine ve cinsine bağlıdır.

C = m · c → Q = C · ΔT

• Q: ısı (J veya cal), m: kütle (g veya kg), ΔT: sıcaklık farkı (°C)
• Aynı ısıyı alan eşit kütleli maddelerden özısısı küçük olanın sıcaklığı daha çok değişir.
• Isı sığası büyük cisim zor ısınır, zor soğur.
• Özısı ayırt edici bir özelliktir. Isı sığası ise ayırt edici değildir, cismin kütlesine bağlıdır.

Hâl Değişimi ve Isı

Saf bir madde hâl değiştirirken sıcaklığı sabit kalır. Alınan veya verilen ısı, tanecikler arası bağların değişmesine harcanır. Hâl değişimi için gereken ısı, maddenin kütlesiyle doğru orantılıdır.

Q = m · L (L: hâl değişim ısısı, gizli ısı)

• Erime ve buharlaşmada madde ısı alır. Donma ve yoğuşmada ısı verir.
• Hâl değişimi sırasında sıcaklık-zaman grafiği yatay kalır.
• Suyun erime ısısı yaklaşık 334 J/g (80 cal/g), buharlaşma ısısı yaklaşık 2260 J/g (540 cal/g)'dir.
• Aynı maddenin erime ve donma ısıları sayısal olarak eşittir.

Katılarda ısı iletim hızı; maddenin cinsine, kesit alanına, uzunluğa ve uçlar arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Metaller iyi iletken, tahta, plastik ve cam ise yalıtkandır.

Isı Aktarım Yolları

Dikkat: Metal bir cisim tahtadan daha soğuk değildir. İkisi de oda sıcaklığındadır. Metal elimizden ısıyı hızlı aldığı için soğuk hissederiz.