Fizik Eğitiminde Yeni Nesil Yaklaşım

Etkileşimli içerikler, animasyonlar ve deneylerle fizik öğrenmek artık daha kolay!

9. SINIF YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI - FİZ.9.4.4

Öğrenme Çıktısı: FİZ.9.4.4. Isıl denge durumu hakkında bilimsel gözlem yapabilme

Soru 1

Şekilde K ve L cisimleri arasında ısı akışı K'den L'ye doğru ok yönünde gerçekleşmektedir.

a) Başlangıçta hangi cismin sıcaklığı daha büyüktür?

b) K cisminin ısı sığası CK, L cisminin ısı sığası CL'den büyük olduğuna göre (CK > CL), cisimlerin denge sıcaklığı, hangi cismin başlangıç sıcaklığına daha yakındır?

Soru 1

a) Isı akışı K'den L'ye doğru olduğuna göre, K'nin sıcaklığı L'ninkinden büyüktür (TK > TL).

b) Isı sığası büyük olan cisim sıcaklığını daha zor değiştirir. Bu nedenle denge sıcaklığı, ısı sığası büyük olan cismin (K) başlangıç sıcaklığına daha yakındır.

Soru 2

Isıca yalıtılmış bir ortamda kütlesi "m" olan 20°C sıcaklığındaki "X" katı maddesi ile kütlesi "2m" olan 50°C sıcaklığındaki "Y" maddesi birbirine temas ettiriliyor. Bir süre sonra bu cisimlerin denge sıcaklıkları kaç °C olur?

(cx = 2 cal/g·°C ve cy = 0,5 cal/g·°C)

Soru 2

QAlınan = QVerilen formülü kullanılır.

m·cx·(Td - 20) = 2m·cy·(50 - Td)

m·2·(Td - 20) = 2m·0,5·(50 - Td)

2·(Td - 20) = 1·(50 - Td)

2Td - 40 = 50 - Td

3Td = 90 → Td = 30°C

Soru 3

Isıca yalıtılmış bir ortamda eşit kütlede bakır ve demir maddeleri birbirine temas ettirilip denge sıcaklığa ulaşması sağlanıyor. Demirin sıcaklığı bakırın sıcaklığından küçük olduğu bilindiğine göre, denge sıcaklığı hangisine daha yakındır? (cdemir > cbakır)

  • Isı sığası büyük olan cisim sıcaklığını değiştirmekte zorlanır.
  • cdemir > cbakır ve kütleler eşit olduğu için demirin ısı sığası (m·cdemir), bakırınkinden (m·cbakır) büyüktür.
  • Denge sıcaklığı, ısı sığası büyük olan cismin (demir) başlangıç sıcaklığına daha yakındır.
Soru 4

Isıca yalıtılmış bir ortamda şekildeki gibi taban alanları eşit "K ve L" kabında tabandan "h" kadar yükseklikte su bulunmaktadır. K-kabındaki suyun sıcaklığı 80°C ve L-kabındaki suyun sıcaklığı 20°C'dir. K ve L kabındaki sular "M" kabına boşaltılıp denge sıcaklığı sağlandığında, M kabındaki son sıcaklık kaç °C olabilir? Gerekçeleri ile belirtiniz. (Kaplardaki genleşme sıcaklıklardan dolayı ihmal edilecektir.)

Soru 4
  • K kabı yukarı genişleyen, L kabı yukarı doğru daralan kap olduğu için, K kabındaki su hacmi L kabındaki su hacminden daha fazladır. VK > VL
  • Farklı sıcaklıktaki karışan sıvılar aynı maddeler ise ve eşit hacimde olsaydı, denge sıcaklığı sıcaklıkların aritmetik ortalaması olan 50°C olurdu.
  • Farklı sıcaklıktaki karışan sıvılar aynı madde olduğunda denge sıcaklığı hacmi büyük olanın sıcaklığına daha yakın olur. Bu nedenle denge sıcaklığı 50°C ile 80°C arasında bir değer olur.
Soru 5

Isıca yalıtılmış bir ortamda içinde bir miktar 0°C su olan kaba -5°C'de bir buz kalıbı atılıyor. Buna göre karışımın denge sıcaklığı için ne söylenebilir?

Soru 5
  • Isı akışı sıcak olandan soğuk olana doğrudur. Ancak burada su ve buzun miktarları belirtilmemiştir.
  • Sudan buza ısı akışı olduğundan suyun bir kısmı veya tamamı donarak buza dönüşür ve karışımın denge sıcaklığı 0°C olabilir.
  • Eğer buzun kütlesi suyun kütlesinden çok fazla ise su tamamen buza dönüşür ve denge sıcaklığı 0°C ile -5°C arasında olabilir.