Sıcaklık ve ısı birbiriyle ilişkili fakat farklı kavramlardır. Isı bir enerji şeklidir ve kalorimetre ile ölçülür. Isı, daha sıcak bir madde veya nesneden daha soğuk bir madde veya nesneye akar ve bir enerji transferi gerçekleşir. Enerjinin ısı olarak transferi, doğrudan temas, iletim, radyasyon, termal sirkülasyondaki gibi bir sıvı veya bunların çeşitli kombinasyonları ile gerçekleşebilir. “İş”in aksine ısı, atomlar veya moleküller gibi madde parçacıklarının rastgele (rastgele) hareketini içerir.
Isı (iş gibi) iki cisim arasında belirli bir işlemle aktarılan bir enerji miktarı olduğundan, her iki cismin de belirli bir sıcaklığı yoktur. Aksine, madde veya cisim, sıcaklık (derece olarak) ve iç enerji gibi özelliklere zaten sahiptir. Belirli bir süreçte ısı olarak aktarılan enerji, her cismin iç enerjisini eşit ve zıt miktarlarda değiştirir. Isı miktarı işareti, dönüşüm yönünü gösterir. Örneğin, Sistem A’dan Sistem B’ye yapılan bir transferde, eksi işaret enerjinin ters yönde aktığını gösterir.
Uluslararası Birimler Sisteminde (SI), standart ısı birimi “kalori” (kcal, kcal) veya 1925’ten beri “joule” (joule, j) şeklindedir. Isı, eriyen buz miktarı veya sıcaklıktaki değişiklik gibi etkileşen cisimlerin durumları üzerindeki etkisiyle ölçülür. Bir maddenin veya bir nesnenin sıcaklığını sıcaklık değişimi ile ölçmeye kalorimetri denir. Kalorimetride, “ölçülebilir ısı”, sistem için tanımlanan basınç veya hacim gibi belirli bir durum değişkenine göre tanımlanır. Ölçülebilir ısı, belirtilen durum değişkenini değiştirmeden sistemin sıcaklığını değiştirir. Sistemin sabit bir sıcaklığında meydana gelen ancak hal değişkenini değiştiren ısı transferine, değişkene göre ‘gizli ısı’ denir. Sonsuz küçüklükteki transferler için, toplam artımlı ısı transferi ölçülebilir ve gizli sıcaklıkların toplamıdır.
özgül ısı (özgül ısı, ısıtma ısısı)
Maddenin iç enerjisi arttıkça, taneciklerinin hareketleri hızlanır. Parçacıklardaki enerji artışı, sıcaklıktaki artış olarak anlaşılır. Madde ısı alır. Bir madde ısı kaybettiğinde moleküllerinin hareketi yavaşlar ve maddenin sıcaklığı düşer. Özgül ısı, özgül ısı veya ısıtma ısısı, bir maddenin ısıyı emme (soğurma) yeteneğini ifade eder ve bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1°C yükseltmek için gereken ısı miktarıdır.
Öz ısının birimi J/g °C’dir. Suyun özgül ısısı 4,18 J/g °C veya 1,00 Cal/g °C’dir. Bu, bir gramın sıcaklığını yükseltmek için 4,18 joule ısı enerjisi gerektiği anlamına gelir. su bir derece. Diğer elementlerin özgül ısılarının suyun ısısından düşük olmasının nedeni, suyun hidrojen ve oksijen olmak üzere iki ayrı elementten oluşmasıdır. Maddelerin sıcaklıkları farklıdır. Örneğin demirin özgül ısısı 0,45 J/g°C’dir. Yani, bir gram demirin sıcaklığındaki bir derecelik artış, 0,45 joule ısı enerjisi gerektirir. Bakırın özgül ısısı 0,37, buzun ısısı 2,09, cıvanın ısısı 0,12, alkolün ısısı 2,54 ve zeytinyağınınki 1,96 J/g °C’dir. Kısacası, özgül ısı, malzemelerin tanımlayıcı bir özelliği anlamına gelir.
Öz ısı tanımında, bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1°C artıran ısı miktarı c (özgül ısı) joule olduğundan, hesaplamak için
Isı miktarı = kütle x özgül ısı x sıcaklık farkı
x = m c. İlişki kuruldu.
sıcaklık
Bir maddeyi oluşturan atom veya moleküllerin ortalama kinetik enerjilerine sıcaklık denir. Bir enerji türü değildir ve madde miktarına bağlı değildir. Bir termometre ile ölçülür ve birimi Celsius veya Celsius’tur. Sıcaklık değişimi, yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa akış yönünden (konveksiyon akışı) farklı sıcaklıklara sahip malzemeler arasında gerçekleşir. Sıcaklık akışı, malzemelerin sıcaklıkları eşitlenene kadar devam eder.
denge sıcaklığı
Farklı sıcaklıklara sahip iki madde veya nesne birbiriyle temas ettiğinde, yukarıda bahsedildiği gibi bir “ısı alışverişi” vardır. Örneğin, sıcak kaynamış bir yumurta soğuk su dolu bir kaseye atıldığında, yumurta soğudukça su ısınır. Suyu ısıtmak için sıcak yumurtadan soğuk suya ısı enerjisi aktı. Bu ısı alışverişi, yumurta ve su aynı sıcaklığa, yani “denge sıcaklığına” ulaştıklarında durur. Sıcak tarafından verilen ısı enerjisi, soğuk enerjiden alınan ısı enerjisine eşittir. Eşit sıcaklıktaki maddeler arasında ısı alışverişi olmaz.
Sıcaklıkları farklı olan bir maddenin iki eşit niceliği arasındaki denge sıcaklığı, iki niceliğin ortalama sıcaklıkları hesaplanarak bulunur.
– Sıcaklıkları ve miktarları farklı olan iki kütle arasındaki bir maddenin denge sıcaklığını bulmada
(t1 > t2 ise)
verilen x = alınan x
m 1. c. Δt = m2. c. Δt
m 1. (hacim t1 – t) = m2. (t ses – t2) renk.
– Farklı tür, sıcaklık ve miktardaki malzemeler için denge sıcaklığını bulmada.
(t1 > t2 ise)
verilen x = alınan x
m 1. c 1. (hacim t1 – t) = m2. c2.(t sesi – t2) olur.
sıcaklık değişimi
Herhangi bir madde termal enerji aldığında, atomlarının ve moleküllerinin kinetik enerjisi artar. Bu nedenle sıcaklık artacaktır. Bir madde ısı enerjisi verirse kinetik enerjisi azaldıkça sıcaklığı düşer. Bir maddenin sıcaklığını değiştirmek için gereken ısı enerjisi, maddenin cinsine (özgül ısı), miktarına (kütlesine) ve ısıtıcının gücüne bağlıdır.
Maddelerin farklı moleküler boyutları nedeniyle, farklı maddelerin birim kütlelerinde farklı sayıda molekül vardır. Molekül büyüklükleri farklı olduğundan, moleküler kütleler de farklıdır ve kinetik enerjilerini (sıcaklıklarını) değiştirmek için gereken ısı enerjisi miktarı da farklıdır. Aynı miktardaki farklı maddeler eşit sürelerle ısıtıldığında, molekül sayısı az olan (özgül ısısı düşük olan) maddenin ortalama kinetik enerjisi daha fazla artacaktır çünkü molekül sayısı kütlelerinde farklı, sıcaklık da daha fazla artacaktır.
Öz ısısı düşük olan maddeler hızla yükselirken, öz ısısı yüksek olan maddeler daha yavaş yükselir. Öz ısısı düşük olan maddeler, öz ısısı yüksek olan maddelere göre daha hızlı soğur. Aynı sıcaklığa sahip iki maddeden birinin özgül ısısı düşük, diğerinin özgül ısısı yüksektir, özısısı yüksek olan madde ısı enerjisi daha yüksek olduğu için çevresine daha fazla ısı enerjisi yayar.
Özgül ısı, sıcaklık ve kütle
Belli bir süre ısıtıldığında eşit hacimdeki su ve alkolün farklı ölçüm sıcaklıklarına sahip olduğu görülmektedir. Öz ısı, bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken ısı miktarı olduğundan, öz ısısı yüksek olan maddelerin sıcaklık artışı az, öz ısısı düşük olan elementlerin sıcaklık artışı fazladır.
Kaptaki su ısınmaya başladığında belli bir süre sonra su sıcaklığında artış meydana gelir. Bu da maddede ısınma ve sıcaklık değişiminin doğru orantılı olduğunu kanıtlar. Suyun özgül ısısı (4,18), zeytinyağının özgül ısısından (1,96) daha büyük olduğu için, örneğin su ve zeytinyağı eşit miktarlarda (kütle olarak) ve eşit sıcaklıkta benzer şekilde ısıtıldığında. Isıtıcılarda, sıcaklık artışının eşit olması isteniyorsa, daha yüksek özgül ısıya sahip su kullanılmalı ve daha uzun bir ısıtma süresi gerekmektedir.
Biri dolu, diğer yarısı dolu iki kapta ısıtılan suyun, sıcaklığını belli bir dereceye çıkarabilmesi için daha büyük bir miktarla daha uzun süre ısıtılması gerekir. Bir maddenin aldığı ısı enerjisi o maddenin miktarına bağlıdır. Sıcaklıktaki artış, maddenin miktarı (kütlesi) ile ters orantılıdır. Bu nedenle kütlesi fazla olan su daha az ısınır, kütlesi az olan su ise fazla ısınır.
kaynak:
– C. Kittel, H. Kroemer, “Thermal Physics”, 2. baskı, WH Freeman, San Francisco,
yazar: Juni Saraoğlu’nu aç
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]