9. Sınıf Fizik · 4. Ünite: Enerji
Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Değişimi
Yaz günü kumsalda kum ayaklarını yakarken deniz serin kalır; oysa ikisini de aynı Güneş aynı süre ısıtmıştır. Aynı ısıyı alan maddelerin sıcaklığı neden farklı yükselir? Bu konuda ısı, kütle, madde cinsi ve sıcaklık değişimi arasındaki ilişkiyi deney verilerinden kendin bulur, öz ısı ve ısı sığası kavramlarını öğrenir ve bunları bir matematiksel modelde birleştirerek hesaplar yapabilirsin. Önce sıcaklığı ölçmeye yarayan üç ölçeği tanıyacaksın.
Kazanımlar
- FİZ.9.4.2.a. Isı, öz ısı, ısı sığası ve sıcaklık farkı arasındaki ilişkiyi deney verileriyle keşfederek Q = m·c·ΔT matematiksel modeline ulaşır.
- FİZ.9.4.2.b. Isı, öz ısı, ısı sığası ve sıcaklık farkı arasındaki matematiksel modeli farklı durumlar için hesaplamalar yaparak genelleyerek kullanır.
- Kelvin, Celsius ve Fahrenheit ölçeklerinin sabit noktalarını ve bölme sayılarını tanır (ölçekler arası dönüşüm hesabı yapmaz).
- Öz ısının maddeye özgü (ayırt edici), ısı sığasının ise cisme özgü olduğunu ayırt eder ve günlük olayları bu bilgiyle yorumlar.
Konu anlatımı
1. Sıcaklığı ölçmek: üç ölçek
2. Deneyle keşfetmek: ısı neye bağlı?
3. Öz ısı (c)
4. Isı sığası (C)
5. Matematiksel model: Q = m·c·ΔT
6. Grafik yorumu
7. Günlük hayattan örnekler
8. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları
Anahtar terimler
- Öz ısı (c)
- 1 g maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı; maddeye özgüdür, cal/g·°C.
- Isı sığası (C)
- Bir cismin tamamının sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı; C = m·c, cal/°C.
- Sıcaklık değişimi (ΔT)
- Son sıcaklık ile ilk sıcaklık arasındaki fark; ΔT = T_son − T_ilk.
- Q = m·c·ΔT
- Hâl değiştirmeyen maddenin aldığı ya da verdiği ısıyı veren matematiksel model.
- Celsius, Kelvin, Fahrenheit
- Sıcaklık ölçekleri; sabit noktaları 0–100 °C, 273–373 K ve 32–212 °F.
- Mutlak sıfır
- Kelvin ölçeğinin 0 K noktası; tanecik hareketinin en az olduğu sınır.
- Kalori ve joule
- Isı birimleri; 1 cal yaklaşık 4,2 J.
- Ayırt edici özellik
- Madde miktarına bağlı olmayan, maddeyi tanıtan özellik (ör. öz ısı).
Örnek soru
Öz ısı ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
- Maddeye özgüdür ve maddenin kütlesine bağlı değildir.
- Madde miktarı arttıkça aynı oranda büyür.
- SI dışı birimiyle cal/°C olarak yazılır.
- Cismin tamamının sıcaklığını 1 °C değiştiren ısıdır.
- Isı sığası ile aynı kavramdır, yalnızca adı farklıdır.
Doğru cevap: A
Çözüm
1. Öz ısı, 1 g maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısıdır; maddenin cinsine bağlıdır.
2. Kütleye bağlı değildir: 1 kaşık su da 1 kova su da c = 1 cal/g·°C değerine sahiptir. Bu yüzden maddenin ayırt edici özelliğidir.
3. Kütleyle artan, cal/°C birimli ve cismin tamamı için tanımlanan nicelik ısı sığasıdır (C = m·c).
Doğru cevap: A. B ve D şıkları ısı sığasının özelliklerini öz ısıya yüklüyor; C şıkkında verilen cal/°C birimi de ısı sığasına aittir.