9. Sınıf Fizik · 4. Ünite: Enerji
Isıl Denge
Sıcak çaya soğuk süt kattığında karışım bir süre sonra ne çay kadar sıcak ne süt kadar soğuk olur; ikisinin arasında ortak bir sıcaklık bulur. Buzdolabından çıkardığın su şişesi de odada bekledikçe ısınır ve oda sıcaklığına yaklaşır. Bu konuda sıcaklığı farklı cisimlerin temas edince ne olduğunu, ısıl dengeye nasıl ulaştıklarını ve bu sürecin nelere bağlı olduğunu ölçüm verileri toplayarak ve yorumlayarak keşfedeceksin.
Kazanımlar
- FİZ.9.4.4.a. Isıl dengede olma durumunu tanımlayan nitelikleri (eşit sıcaklık, net ısı akışının bitmesi) belirler.
- FİZ.9.4.4.b. Farklı sıcaklıktaki maddelerin ısıl dengeye ulaşma sürecine ilişkin sıcaklık–zaman verilerini toplayıp tablo ve grafik olarak kaydeder.
- FİZ.9.4.4.c. Isıl dengeye ulaşma sürecini elde ettiği verilere dayanarak açıklar; denge sıcaklığının konumunu ve sürenin neye bağlı olduğunu yorumlar.
- Isıl denge kavramını günlük hayattaki olaylara (termometre, soğutma, ısıtma) uygular.
Konu anlatımı
1. Temas edince ne olur?
2. Isıl denge ve nitelikleri
3. Tanecik düzeyinde ne oluyor?
4. Veri toplama ve yorumlama
5. Denge sıcaklığı ve süre neye bağlı?
6. Günlük hayatta ısıl denge
7. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları
Anahtar terimler
- Isıl denge
- Temas halindeki cisimlerin sıcaklıklarının eşitlenerek net ısı akışının sona ermesi durumu.
- Denge sıcaklığı
- Isıl dengeye ulaşıldığında cisimlerin ortak sıcaklığı; iki ilk sıcaklığın arasındadır.
- Yalıtılmış sistem
- Çevresiyle ısı alışverişinin ihmal edilebildiği sistem.
- Net ısı akışı
- İki cisim arasında bir yönde baskın olan ısı aktarımı; ısıl dengede sıfırdır.
- Isı sığası
- Cismin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı; büyükse cismin sıcaklığı az değişir.
- Temas yüzeyi / iletkenlik
- Isının geçtiği ortamın niteliği; dengeye ulaşma süresini etkiler.
- Sıcaklık–zaman grafiği
- İki cismin sıcaklığının zamanla değişimini gösteren grafik; eğrilerin birleştiği nokta dengeyi gösterir.
Örnek soru
Yalıtılmış bir ortamda, temas halindeki iki cisim ısıl dengeye ulaştığında aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- Cisimlerin iç enerjileri mutlaka eşit olur.
- Cisimlerin sıcaklıkları eşitlenir ve aralarındaki net ısı akışı sona erer.
- Cisimlerin tanecikleri hareketsiz kalır.
- Sıcak cismin sıcaklığı soğuk cismin ilk sıcaklığına iner.
- Isı akışı sıcak cisimden soğuk cisme doğru sürer.
Doğru cevap: B
Çözüm
1. Isıl denge, sıcaklıkların eşitlenmesi ve net ısı akışının bitmesi durumudur.
2. Eşit olan sıcaklıktır; iç enerjiler kütleye bağlı olarak farklı olabilir.
3. Tanecikler hareket etmeyi sürdürür; yalnızca net enerji aktarımı kalmaz.
4. Denge sıcaklığı iki ilk sıcaklığın arasındadır.
Doğru cevap: B. A şıkkı, sıcaklık eşitliğini iç enerji eşitliğiyle karıştırır.