Isı ve Sıcaklık

ISI VE SICAKLIK

 

Isınma ve Soğuma

 

Çorba servisi için masaya koyduğumuz kâseyi rahatlıkla tutarız. Kâseye kaynamakta V olan tencereden çorba koyduğumuzda kâseyi tutamayız. Kâse sıcak çorbanın etkisiyle ısınır. Bir süre beklediğimizde çorbanın soğuduğunu fark ederiz.

Farklı sıcaklıktaki iki madde birbirine temas ettiğinde sıcaklığı yüksek olan soğur, düşük olan ise ısınır,

Buzdolabından çıkardığımız soğuk suyu bardağa doldurduğumuzda bardağın soğuduğunu dokunarak anlayabiliriz. Bir süre sonra su da ısınmaya başlar. Su bardaktan ve ortamdan ısı aldığı için ısınmıştır.

 

Isı Alışverişi Nasıl Gerçekleşir?

 

Umut, içmek için ısıttığı süt çok ısınınca soğutmak istedi. Bunun için sıcak süt olan bardağı soğuksu dolu kabın içine yerleştirdi. Bir süre sonra sütün soğuduğunu, kaptaki suyun ısındığını fark etti.

Çünkü süt ısı verdiği için soğumuş, su da ısı aldığı için ısınmıştır. Sıcaklıkları farklı bu iki madde arasında ısı alışverişi olmuştur.

Umut ısı alışverişini daha iyi anlamak için bir deney yapmaya karar verir. Bir bardağa buz doldurarak içinde musluk suyu bulunan kabın içine koyar. Bardağa ve kaba birer termometre yerleştirerek sıcaklıklarını ölçer.

  1. Buz dolu bardağın sıcaklığı, kaptaki suyun sıcaklığından düşüktür.
  2. Bir süre sonra bardaktaki termometrede sıcaklık yükselirken kaptakinin sıcaklığı düşmektedir.
  3. Soğuk olan ısı almakta, sıcak olan ısı vermektedir.
  4. Isı akışı, sıcaktan soğuğa doğru olmaktadır,
  5. Her iki termometrenin sıcaklığı eşit duruma gelmiştir. Demek ki ısı alışverişi tamamlanmıştır.
  6. Isı alışverişi maddelerin sıcaklıkları eşitlenene kadar sürer.

 

Hangi Durumda Daha Çok Isınır?

 

Meliha ile Yahya, eşit miktardaki sıvıların ısıtıldığı süre ile sıcaklık artışı arasında bir ilişki olup olmadığını anlamak için bir deney yaptılar.

Eşit büyüklükte iki behere üç yüzer mililitre su koydular. Beherleri iki ayrı ispirto ocağında ısıttılar.

Yahya suyu 3 dakika,

Meliha ise 10 dakika ısıttı. Meliha'nın ısıttığı suyun sıcaklığı, diğerinden fazlaydı.

Not: Uzun süre ısıtılan maddeler daha çok ısı alır. Daha çok ısı alan maddelerin sıcaklıkları da daha çok artar  

Sütü sıcak olmasını istediğimizde daha çok ısıtırız.

 

Isı ve Sıcaklık Farklıdır

 

Suna, bir çaydanlık ve cezveyi su ile doldurdu. Bunları ocağın aynı miktarda ısı veren bölümlerine koyarak 5 dakika ısıttı. Çaydanlığın ve cezvenin sıcaklıklarını ölçtüğünde cezvedeki suyun sıcaklığının daha yüksek olduğunu gördü.

Eşit miktarda ısı almalarına rağmen miktarı az olan sıvının sıcaklık artışı daha fazla oldu. Buradan anlıyoruz ki ısı ve sıcaklık farklı kavramlardır.

Aynı büyüklükteki iki bardağa eşit miktarda buz koyalım. Bardaklardan birine yarısına kadar sıcak su koyalım. Her iki bardağa da konulan suyun sıcaklığı eşit olmasına rağmen çok su konulan kaptaki buzlar daha çabuk erir. Bardaklara konulan suların sıcaklıkları eşit, ısıları farklıdır. Miktarı çok olan suyun enerjisi fazla olduğu için ısısı fazladır.

Not: Isı bir enerji türüdür. Sıcaklık termometre ile ölçülen değerdir. Bir bardak suyun ısı enerjisi vardır. Termometre kullanarak bu bardaktaki suyun sıcaklığını ölçeriz.

Termometrede sıcaklık derece selsiyus olarak ölçülür ve °C ile gösterilir. °C ile ifade edilen kavramlar sıcaklıktır. "Bugün havanın ısısı 26 °C'tur." kullanımı yanlıştır. 26 °C olan havanın ısısı değil, sıcaklığıdır.

Not: Isı ve sıcaklık farklı kavramlar olduğu için birbirinin yerine kullanılamaz.

Sıcaklıkları farklı iki madde arasındaki ısı alışverişinde sıcak olandan soğuk olana ısı enerjisi akar. Isı bir madde değildir. Isınan maddelerin kütlesi artmaz.

Yanan maddeler çevrelerine ısı verir. Yanan odunların üzerinde yemek pişirebilir, su kaynatabiliriz. Bu maddelerdeki kimyasal enerji ısı enerjisine dönüşür.

Not:  "Yalnızca yanan ya da sıcak olan maddelerin ısı enerjisi vardır." düşüncesi yanlıştır. Soğuk olarak düşündüğümüz maddelerin de ısı enerjisi vardır. Ancak sıcaklıkları düşüktür.

 

Isı Elde Etmek İçin Hangi Yakıtları Kullanırız?

 

Evlerimizi ısıtmak, sıcak su elde etmek ve yemek pişirmek için gerekli olan ısı enerjisini çeşitli yakıtlardan elde ederiz. Bunlar çoğunlukla doğal gaz, tüp gaz (petrol gazı), odun ve kömürdür. Bunların dışında ısı elde etmek için elektrik enerjisinden de yararlanırız.

Isı elde etmek için kullandığımız yakıtları bir kavram haritasında gösterelim.

Tüm Enerjilerin Kaynağı Güneş'tir.

  1. Elektrik enerjisi, hidroelektrik santrallerinde suyun tribünleri döndürmesi sonucu elde edilir. Akarsulardaki su, güneş enerjisinin etkisiyle gerçekleşen su döngüsü ile oluşur. O hâlde elektrik enerjisinin kaynağı güneş enerjisidir.
  2. Fosil yakıtlar olarak da adlandırılan petrol, kömür ve doğal gaz canlı kalıntılarından oluşmuştur. Canlı kalıntılarına ve izlerine fosil denir.

Kömür, milyonlarca yıl önce bataklıklara gömülen büyük ağaçların üst üste sıkışması ve ısının etkisiyle kömürleşmesi sonucu oluşmuştur.

Petrol ve doğal gaz ise küçük deniz canlılarının kalıntılarından oluşmuştur. Bu kalıntılar milyonlarca yıl boyunca çamur ve kayaların altında gömülü kalır. Üzerlerindeki ağırlık ve yüksek sıcaklık canlı kalıntılarını petrol ve doğal gaza dönüştürür.

Sonuç olarak, bitki ve hayvan atıklarından oluşan fosil yakıtların kaynağı da güneş enerjisidir.

Fosil yakıtlar, yenilenemeyen enerji kaynakları olduğu için dikkatli kullanılmalıdır.

Odun hâlâ dünyanın birçok yerinde ısınmak, yemek pişirmek ve aydınlanmak için yakıt olarak kullanılır, insanlar odun elde etmek için ağaçları kestiğinden yakıt olarak odun kullanılması ormanların azalmasına ve ormandaki canlıların zarar görmesine neden olur.

  1. Besinler de insanların vücut ısılarını korumak ve yaşamsal faaliyetlerini sürdürmek için kullandıkları yakıttır. Bitkiler güneş enerjisini kullanarak besin üretir. Dolayısıyla vücudumuzda ürettiğimiz, hareket etmemizi ve organlarımızın çalışmasını sağlayan enerjinin asıl kaynağı besinlerde depolanan güneş enerjisidir.

Hayvansal yağların yanı sıra mısır ve Ayçiçek yağlarından da biyodizel elde edilmektedir.  Kullanıldığında atık maddesi az olduğu ve % 98'i enerjiye dönüşebildiği için çevre dostu bir yakıttır.

 

Isı Enerjisi Hareket Enerjisine Dönüşebilir

 

İlsu'nun annesi çay yapmak için çaydanlıkta su kaynatıyordu. Usu, çaydanlıktan hızla çıkan buharı görünce bir deney yapmak istedi. Annesinin gözetiminde daha önce yapmış olduğu rüzgâr gülünü su buharının çıktığı yere doğru tuttu. Rüzgâr gülünün hızla döndüğünü gözlemledi. Usu, buharın çaydanlığın kapağını da hareket ettirdiğini fark etti.

Ocakta doğal gazın yanmasıyla oluşan ısı enerjisi suyu ısıtmıştır. Sudaki ısı enerjisi de rüzgâr gülünü ve çaydanlığın kapağını hareket ettirmiştir. Isı enerjisi hareket enerjisine dönüşebilir.

Bu deneyde doğal gazdaki kimyasal enerji hareket enerjisine dönüşmüştür.

  1. Besinlerde depolanmış enerji de vücudumuzda ısı ve hareket enerjisine dönüşür.
  2. Petrolden elde edilen benzin ve mazot taşıtlarda yanarak enerji sağlar. Bu enerji arabayı hareket ettirerek hareket enerjisine dönüşmüş olur.
  3. Kömürün yakılmasıyla yukarıdaki deneydeki gibi enerji dönüşümleriyle elektrik enerjisi elde edilir. Kömür, termik elektrik santrallerinde yakılarak su ısıtılır. Isıtılan su hızla buharlaşır. Buharın gücüyle türbinler döner ve elektrik elde edilir.

 

Isı Nasıl Ölçülür?

 

Maddelerin sahip olduğu ısı kalorimetre denilen bir araç kullanılarak ölçülür. Bu araçla ölçülen ısı miktarları Joule (J) ya da kalori (cal) birimleri ile belirtilir.

1.1 cal = 4 J (1 kalori yaklaşık olarak 4 jouledür.)

Bir portakaldaki enerji miktarı 50 cal'dir.

50 cal = 4 x 50 = 200 Joule olur.

Kalorinin 1000 katı kilokalori (kcal), Joulün 1000 katı kilojoule (kj)'dür.

2.1 kcal = 1000 cal 1 kj = 1000 J

1 g (gram) kömür yandığında 5000 cal ısı enerjisi üretir.

Buna göre 1 g kömürün ısı enerjisi 5000 cal = 5000 : 1000 = 5 kcal olur.

Birinci açıklamaya göre; 1 kcal = 4 kj olur.

1 g kömürün ısı enerjisi 5 kcal ise

1 g kömürün ısı enerjisi 4 x 5 = 20 kj'dür diyebiliriz.


Ekleyen : dersimiz.com