Sıcaklık Değişimi

1- Isı Enerjisinin Sıcaklık Değişimine Etkisi :
Sıcaklık, maddeyi oluşturan taneciklerin (moleküllerin ve atomların) ortalama (yaklaşık bir tanesinin) kinetik enerjisidir. Bir madde ısı enerjisi alırsa moleküllerinin kinetik enerjisi artacağı için sıcaklığı artar. Bir madde dışarıya ısı enerjisi verirse moleküllerinin kinetik enerjisi azalacağı için sıcaklığı azalır.
Bir maddenin sıcaklığının değişmesi için gerekli olan ısı enerjisi o maddenin kütlesine, cinsine (öz ısısına), sıcaklık değişimine ve ısı veren ısı kaynağının gücüne bağlı olup bunlarla doğru orantılıdır.
• Bir maddenin sıcaklığının değişmesi için gerekli ısı enerjisi pozitifse madde dışarıdan ısı enerjisi alır, sıcaklığı artar.
• Bir maddenin sıcaklığının değişmesi için gerekli ısı enerjisi negatifse madde dışarıya ısı enerjisi verir, sıcaklığı azalır.

NOT :

1- Sıcaklığın sıfır veya sıfırın altında olması, moleküllerin enerjilerinin sıfır olması
anlamına gelmez.

2- Isı Enerjisi Alan Maddenin Kütlesinin (Miktarının) Sıcaklık Değişimine Etkisi :
Maddelerin kütleleri farklı ise maddeyi oluşturan tanecik sayıları farklı olur. Kütlesi büyük olan maddede fazla, kütlesi küçük olan maddede daha az sayıda tanecik bulunur.
Aynı cins maddeler özdeş ısıtıcılarla eşit sürelerde ısıtıldıklarında, maddelerin kütleleri farklı ise, maddelerin sıcaklık değişimleri de farklı olur. Kütlesi büyük olan maddede ısı enerjisi daha fazla taneciğe aktarılır ve taneciklerin ortalama kinetik enerjilerindeki artış yani sıcaklık artışı daha az olur.
Farklı kütleli aynı cins maddelerin özdeş ısıtıcılarla aynı (belli bir) sıcaklığa kadar ısıtılması için, kütlesi büyük olan maddenin, kütlesi küçük olan maddeye göre daha uzun süre ısıtılması veya daha çok ısı yayan ısı kaynağının kullanılması yani daha fazla ısı enerjisi aktarılması gerekir. Kütlesi büyük olan maddede daha fazla tanecik bulunur ve tanecik sayısı artığında ısı enerjisi daha fazla taneciğe aktarılır.









ÖRNEKLER :

1- İlk sıcaklıkları eşit olmasına rağmen özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısı enerjisi verilen farklı kütledeki aynı cins maddelerin sıcaklık değişimleri farklı olur. Özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısı enerjisi verilen sulardan bardaktaki suyun sıcaklığı, kovadaki suyun sıcaklığından fazla olur.

t → Suların İlk Sıcaklıkları
t1 → Kovadaki Suyun Son Sıcaklığı
t2 → Bardaktaki Suyun Son Sıcaklığı

• Eşit süre ısıtılan farklı kütleli aynı cins maddelerin sıcaklıkları farklı olur.

m2 < m1 olduğu için t2 > t1 olur.

2- Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan bir kova su ile bir bardak suyun aynı sıcaklığa kadar ısıtılması (veya kaynatılması) için gerekli ısı enerjileri farklıdır. Bu nedenle kovadaki suya daha fazla ısı enerjisi verilebilmesi için daha uzun süre ısıtılması gerekir.


t1 → Suların İlk Sıcaklıkları
t2 → Suların Son Sıcaklıkları

• Farklı kütleli aynı cins maddelerin sıcaklıklarının eşit olması için farklı sürelerde ısıtılır yani verilen ısı enerjisi miktarları farklı olur.



3- Özdeş ısıtıcıların eşit süre küçük ve büyük odaları ısıtması durumunda, küçük odanın sıcaklığı, büyük odaya göre daha fazla artar.

3- Isı Enerjisi Alan Maddenin Cinsinin (Öz Isısının) Sıcaklık Değişimine Etkisi :
Bir maddenin 1 gramının (birim kütlesinin) sıcaklığını 10C değiştirmek için gerekli olan ısı miktarına öz ısı denir. Öz ısı c ile gösterilir ve her madde için farklıdır. Bu nedenle maddeler için ayırt edici özelliktir. Ayırt edici özellik olduğu için maddenin öz ısısı miktarına bağlı değildir.
• Her maddenin birim kütlesinde farklı sayıda molekül bulunur. Çünkü her maddenin molekül büyüklüğü birbirinden farklıdır. Maddelerin molekül büyüklükleri farklı olduğu için molekül kütleleri de farklıdır ve bu moleküllerin kinetik enerjilerini (sıcaklığını) değiştirmek için gerekli olan ısı enerjisi miktarı da farklıdır.
• Aynı kütleli farklı cins maddeler özdeş ısıtıcılarla eşit sürelerde ısıtıldıklarında, moleküllerin kütleleri farklı olduğu için maddelerin eşit kütlelerindeki tanecik sayıları farklı olur ve tanecik sayısı az olan yani öz ısısı küçük olan maddenin taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi daha fazla artacağından sıcaklığı daha fazla artar.
• Öz ısısı küçük olan maddeler kolay ısınır, büyük olan maddeler zor ısınır.
• Öz ısısı küçük olan maddeler, öz ısısı büyük olan maddelere göre daha hızlı soğur yani etrafına daha hızlı ısı enerjisi yayarlar.
• Aynı sıcaklıktaki öz ısısı küçük ve büyük olan maddeden, öz ısısı büyük olan madde çevresine daha fazla ısı enerjisi yayar. (Aynı sıcaklıktaki ısı enerjileri, öz ısısı büyük olan maddede fazladır).

4- Isı Kaynağının Gücünün Maddenin Sıcaklık Değişimine Etkisi :
Isı kaynağının birim zamanda verdiği ısı enerjisi miktarı, maddenin sıcaklığının değişme süresini etkiler.
• Aynı kütleli, aynı cins ve aynı sıcaklıktaki maddeler özdeş olmayan ısıtıcılarla eşit sürelerde ısıtılırsa, verdiği ısı miktarı fazla olan kaynağın ısıttığı maddenin taneciklerine daha fazla ısı enerjisi aktarılacağı için taneciklerin kinetik enerjisi yani maddenin sıcaklığı daha fazla artar.

5- Isıtma Süresinin Maddenin Sıcaklık Değişimine Etkisi :
Sıcaklık, maddenin aldığı ya da verdiği ısı enerjisinin göstergesidir.
• Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan aynı kütleli, aynı cins ve aynı sıcaklıktaki maddelerden uzun süre ısıtılan maddeye daha fazla ısı enerjisi aktarılacağı için taneciklerin kinetik enerjisi yani madenin sıcaklığı daha fazla artar.

NOT : 1- Bazı Maddelerin Öz Isıları :



SORU :

1- Isı kaynağının güçlü olması, maddenin kısa sürede ısınmasına nasıl katkı
sağlar?
2- Aynı sıcaklıkta bir maddenin taneciklerinin hızları birbirine eşit midir?
3- Aynı sıcaklıkta taneciklerin enerjisi birbirinden farklı olduğuna göre sıcaklık kavramı madde ile nasıl ilişkilendirilir?
4- Termometre ile ölçülen sıcaklık değeri, neyin ölçüsü olabilir?
5- Çok yüksek ve çok düşük sıcaklıkları ölçmek için hangi tür termometreler kullanılır?
6- Bu tür termometreler, günlük hayatta hangi alanlarda kullanılmaktadır?
7- Termometrelerde okunan değer, maddelerin miktarları ile orantılı mıdır?
8- Aynı ortamdaki bir bardak kaynar su ile bir kova kaynar suyun sıcaklıkları hakkında ne söylenebilir?
9- Peki, bir bardak sıcak ve bir kova soğuk suya özdeş maddeler bırakıldığında hangi kaptaki suyun maddeye aktardığı ısı daha fazladır?

MURAT ÜSTÜNDAĞ
KAYSERİ MİTHATPAŞA İLKÖĞRETİM OKULU FEN VE TEKNOLOJİ ÖĞRETMENİ