9. Sınıf Fizik - 4. Ünite: Enerji - 4.2. Isı, Öz Isı, Isı Sığası

Sayfalara Git

Ünite İçeriğine Dön

Konuya Başlarken

4. Ünite: Enerji

Sayfa 215

4. ENERJİ

4.2. Isı, Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı Arasındaki İlişki

Suyun Isı Depolama Özelliği

Canlıların yaşamında önemli bir yeri olan su, aynı zamanda ısı depolayabilir. Bu özelliği sayesinde su, aldığı ısıyı enerji olarak depolar ve daha soğuk ortama girdiğinde depoladığı bu enerjiyi yavaş yavaş ısı olarak geri verir. Isı tutma kapasitesi havaya göre daha yüksek olduğu için otomobil radyatörlerinde ve kalorifer sistemlerinde çoğunlukla su kullanılır.

Soru: Günlük hayatta suyun ısıtma veya soğutma amacıyla kullanıldığı başka hangi sistemler olabilir?

Günlük Hayat Uygulamaları:

Kalorifer Sistemi: Sıcak su, borular aracılığıyla odaları ısıtır.
Otomobil Radyatörü: Motorun aşırı ısınmasını önler.
Güneş Enerjisi Sistemi: Su, güneş ısısıyla ısıtılarak evlerde kullanılır.
Buharlı Isıtma Sistemleri: Su buharı ile ısıtma.
Yerden Isıtma Sistemi: Su dolaşımı ile zemin ısıtılır.

Soru: Isıtma ve soğutma sistemlerinde su yerine başka bir madde kullanılması durumunda ne gibi değişiklikler oluşabilir?

Değerlendirme:

Farklı öz ısı: Suyun öz ısısı yüksektir. Başka bir madde kullanılırsa ısı depolama kapasitesi azalabilir veya artabilir.
Isı iletkenliği: Farklı maddeler ısıyı farklı iletir. Sistemin verimi değişir.
Donma ve kaynama noktaları: Su yerine kullanılan madde, çalışma sıcaklık aralığına uygun olmalıdır.
Maliyet: Su ucuz ve kolay bulunur. Başka maddeler maliyeti artırabilir.
Çevresel etki: Bazı maddeler (örneğin antifriz) çevreye zararlı olabilir.

Öz Isı ve Isı Sığası - Temel Kavramlar

Öz Isı (c)

1 gram maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı miktarıdır.
Birimi: J/g·°C veya cal/g·°C
Maddenin cinsi ile ilgilidir.
Suyun öz ısısı yüksektir.

Isı Sığası (C)

Bir cismin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı miktarıdır.
Birimi: J/°C veya cal/°C
Maddenin kütlesi ve cinsi ile ilgilidir.
Formül: C = m · c

Not: Suyun yüksek öz ısısı, onu ısı depolama sistemleri için ideal bir malzeme yapar.

2. Alıştırma

4. Ünite: Enerji

Sayfa 218

4. ENERJİ

4.2. Isı, Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı Arasındaki İlişki

Termometre Türleri

Ortama uygun termometre seçimi

Soru: Aşağıda verilen görsellerdeki ortamlarda sıcaklık ölçümü için hangi tür termometrelerin tercih edilmesi gerektiğini tartışınız. Tartışma bulgularınıza göre görsellerin altında verilen tabloyu doldurunuz.

1. Mağma

Yüksek sıcaklık (1000 °C üstü)

Yüksek sıcaklık

2. Karlı Soğuk Ortam

Düşük sıcaklık (-50 °C - 0 °C)

Düşük sıcaklık

3. Fırın

Fırınsıcaklığı (200-300 °C)

Fırın sıcaklığı

4. Hastane

Vücut Sıcaklığı

Ölçüm Yapılacak Ortamın Sıcaklığı	Görsel No.	Kullanılabilecek Termometre Türü
Düşük sıcaklıkKarlı Soğu Ortam	1 -3	Gazlı Termometre
Oda sıcaklığı (Ev, ofis, okul)	2	Sıvılı Termometre (Cıva veya alkol) veya Dijital Termometre
Vücut sıcaklığı (Ateş ölçümü)	4	Tıbbi Termometre (Dijital, kulak, alından) veya Kızılötesi Termometre

Termometre Türleri ve Kullanım Alanları:

Sıvılı Termometre: Cıva veya alkol kullanılır. Oda sıcaklığı ve vücut sıcaklığı ölçümü için uygundur.
Dijital Termometre: Hızlı ve hassas ölçüm sağlar. Vücut ve oda sıcaklığı için kullanılır.
Kızılötesi Termometre: Temassız ölçüm yapar. Yüksek sıcaklık, uzak mesafe ve hijyenik ölçümler için idealdir.
Metal Termometre (Termokupl): İki farklı metalin birleşiminden oluşur. Yüksek sıcaklık ölçümleri için kullanılır (endüstriyel).
Direnç Termometresi (PT100): Elektrik direncinin sıcaklıkla değişmesi prensibiyle çalışır. Hassas ve geniş aralıkta ölçüm yapar.

Sonuç: Her ölçüm ortamı için farklı türde termometre kullanılmalıdır. Yüksek sıcaklıklar için Metal Termometre (Termokupl) veya kızılötesi, oda ve vücut sıcaklığı için sıvılı veya dijital termometre tercih edilmelidir.

Termometre Türleri - Karşılaştırma

Termometre Türü	Çalışma Prensibi	Ölçüm Aralığı	Kullanım Alanı
Sıvılı Termometre	Sıvının genleşmesi	-30 °C - 350 °C	Oda, vücut, laboratuvar
Dijital Termometre	Elektronik sensör	-50 °C - 300 °C	Vücut, oda, mutfak
Kızılötesi Termometre	Kızılötesi ışınım	-50 °C - 1000 °C	Endüstri, uzaktan ölçüm
Metal Termometre (Termokupl)	Isıl gerilim (Seebeck)	-200 °C - 2000 °C	Endüstri, yüksek sıcaklık
Direnç Termometresi	Elektrik direnci değişimi	-200 °C - 850 °C	Hassas ölçüm, laboratuvar

2. Etkinlik

4. Ünite: Enerji

Sayfa 220-221

4. ENERJİ

4.2. Isı, Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı Arasındaki İlişki

Isı, Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı

Amaç: Isı, öz ısı, ısı sığası ve sıcaklık farkı arasındaki ilişkiye yönelik genellenebilir bir matematiksel modele ulaşabilme

Süre: 30 + 30 dk.

Araç Gereç: Gerekli araç gereç, yapılacak deneyin özelliğine göre grubunuz tarafından belirlenecektir.

1-2. Deney Seçimi ve Hipotez

1. Deney

Isının sıcaklık değişimine etkisi

Farklı miktarlarda ısı verilerek sıcaklık değişimi gözlemlenir.

2. Deney

Öz ısı - Sıcaklık değişimi

Farklı maddelerin öz ısılarının sıcaklık değişimine etkisi.

3. Deney

Isı sığası - Sıcaklık değişimi

Aynı maddenin farklı kütlelerinde ısı sığasının etkisi.

4. Deney

Öz ısı ayırt edici özellik

Farklı maddelerin öz ısılarının karşılaştırılması.

Örnek Hipotez (1. Deney için):

Bir cisme verilen ısı miktarı arttıkça cismin sıcaklığındaki değişim de artar. Isı ile sıcaklık değişimi arasında doğru orantı vardır.

3-4. Deney Tasarımı

Araç Gereç	Deney Tasarımı	Deney Düzeneği
Isıtıcı (elektrikli ocak) Özdeş kaplar (beherglas) Termometre Eşit miktarda su Kronometre	Farklı sürelerle ısıtma yapılır. Her 30 saniyede sıcaklık ölçülür. Elde edilen veriler tabloya kaydedilir. Isı miktarı ile sıcaklık değişimi arasındaki ilişki analiz edilir.

5. Veriler ve Yorumlar

Veriler	Yorumlar
Isıtma süresi arttıkça suyun sıcaklığı artıyor.	Verilen ısı miktarı ile sıcaklık değişimi doğru orantılıdır.
Eşit süre ısıtılan farklı maddelerin sıcaklık artışları farklı.	Her maddenin öz ısısı farklıdır. Öz ısı ayırt edici özelliktir.
Aynı maddeden farklı kütlelerdeki cisimler eşit ısıtıldığında sıcaklık artışları farklı oluyor.	Kütle arttıkça ısı sığası artar, sıcaklık değişimi azalır.

8. Matematiksel Model

Isı = Kütle × Öz Isı × Sıcaklık Değişimi

Q = m · c · ΔT

Q: Isı (kalori veya joule) | m: Kütle (g) | c: Öz Isı (cal/g·°C) | ΔT: Sıcaklık değişimi (°C)

Modelin Açıklaması:

Q = m · c · ΔT temel ısı formülüdür.
Isı (Q), kütle (m) ve sıcaklık değişimi (ΔT) ile doğru orantılıdır.
Öz ısı (c), maddenin cinsine bağlı ayırt edici özelliktir.
Isı sığası (C) = m · c ile bulunur.

Not: Bu matematiksel model, ısı enerjisi ile sıcaklık değişimi arasındaki ilişkiyi açıklar.

Matematiksel Model ile Problem Çözme

Isı hesaplamaları

Soru: Önerdiğiniz matematiksel modelden yararlanarak aşağıdaki soruları cevaplayınız.

Soru 1:

300 g suyun sıcaklığını 20 °C'ten 30 °C'a çıkarmak için suya verilmesi gereken ısı Q₁, 400 g bakırın sıcaklığını aynı miktarda artırmak için bakıra verilmesi gereken ısı Q₂ olduğuna göre Q₁/Q₂ oranı nedir?
(c_su = 1 cal/g·°C, c_bakır = 0,1 cal/g·°C)

ΔT = 30 - 20 = 10 °C
Q₁ = m_su · c_su · ΔT = 300 · 1 · 10 = 3000 cal
Q₂ = m_bakır · c_bakır · ΔT = 400 · 0,1 · 10 = 400 cal
Q₁ / Q₂ = 3000 / 400 = 7,5

Cevap: Q₁ / Q₂ = 7,5

Soru 2:

Kütlesi 2m, öz ısısı c olan bir cisme 2Q kadar ısı verildiğinde cismin sıcaklığındaki değişim T oluyor.
Buna göre aynı maddeden yapılmış m kütleli bir başka cisme 8Q kadar ısı verilirse cismin sıcaklığındaki değişim kaç T olur?

1. durum: Q₁ = 2Q, m₁ = 2m, c₁ = c, ΔT₁ = T
Q₁ = m₁ · c · ΔT₁ → 2Q = 2m · c · T → Q = m · c · T
2. durum: Q₂ = 8Q, m₂ = m, c₂ = c, ΔT₂ = ?
Q₂ = m₂ · c · ΔT₂ → 8Q = m · c · ΔT₂
Q = m · c · T olduğundan → 8 · (m · c · T) = m · c · ΔT₂
ΔT₂ = 8T

Cevap: Sıcaklık değişimi = 8T

Önemli Formüller

Kavram	Formül	Birim	Açıklama
Isı	Q = m · c · ΔT	cal / J	Isı enerjisi miktarı
Öz Isı	c = Q / (m · ΔT)	cal/g·°C	1 g maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı
Isı Sığası	C = m · c	cal/°C	Cismin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı
Sıcaklık Değişimi	ΔT = Q / (m · c)	°C	Verilen ısı ile oluşan sıcaklık değişimi

Değerlendirme

4. Ünite: Enerji

Sayfa 221

4. ENERJİ

4.2. Isı, Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı Arasındaki İlişki

Deney Değerlendirme

Deney sürecinin değerlendirilmesi

Değerlendirme Soruları: Aşağıdaki soruları deney sürecinizi dikkate alarak cevaplayınız.

1. Yaptığınız deneyde karşılaştığınız zorluklar nelerdi ve bu zorlukları nasıl aştınız?

Karşılaşılan Zorluklar:

Termometre ile sıcaklık ölçümlerinde hassasiyet sorunu yaşadık.
Suyu eşit miktarda ısıtmakta zorlandık (ısı kayıpları).
Sıcaklık değerlerini okurken paralaks hatası yaptık.
Deney süresince sıcaklığın homojen dağılmaması.

Nasıl Aştık:

Daha hassas bir dijital termometre kullandık.
Deneyi tekrarlayarak ortalama değerler aldık.
Termometreyi göz hizasında okuyarak paralaks hatasını azalttık.
Karıştırıcı kullanarak sıcaklığın homojen dağılmasını sağladık.

2. Deneyi yeniden tasarlasaydınız neleri değiştirirdiniz?

Daha hassas ölçüm aletleri: Dijital termometre ve hassas terazi kullanırdık.
Yalıtımlı kap: Isı kayıplarını önlemek için termos veya yalıtımlı kap kullanırdık.
Daha uzun süreli ısıtma: Sıcaklık değişimini daha net gözlemlemek için ısıtma süresini artırırdık.
Farklı sıvılar: Su yerine farklı öz ısıya sahip sıvılar (alkol, yağ) kullanırdık.
Veri kaydı: Bilgisayar bağlantılı veri toplama sistemi kullanırdık.
Daha fazla deney tekrarı: Hata payını azaltmak için deneyi 5-6 kez tekrarlardık.

Değerlendirme Özeti:

En Büyük Zorluk: Ölçüm hassasiyeti ve ısı kayıpları
Çözüm: Dijital termometre, deney tekrarı, göz hizası okuma
Yeniden Tasarlama: Yalıtımlı kap, bilgisayar bağlantılı sistem, farklı sıvılar

Not: Deney sürecinde karşılaşılan zorluklar, bilimsel çalışmanın doğal bir parçasıdır. Bu zorlukları aşmak, problem çözme ve eleştirel düşünme becerilerini geliştirir.

Deney Geliştirme Önerileri

Değişiklik	Neden Yapılmalı?	Beklenen Sonuç
Dijital Termometre	Daha hassas ve doğru ölçüm	Hata payı azalır, güvenilir veri elde edilir
Yalıtımlı Kap	Isı kayıplarını önlemek	Daha doğru sıcaklık değişimi gözlemi
Bilgisayar Bağlantılı Sistem	Sürekli veri kaydı ve grafik analizi	Zaman-sıcaklık grafiği ile ilişki daha net görülür
Farklı Sıvılar	Öz ısının ayırt edici özelliğini test etmek	Farklı maddelerin öz ısılarının karşılaştırılması
Deney Tekrarı	Rastgele hataları azaltmak	Ortalama değerlerle daha güvenilir sonuç

3-4-5. Alıştırmalar

4. Ünite: Enerji

Sayfa 223

4. ENERJİ

4.2. Isı, Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı Arasındaki İlişki

Öz Isı ve Sıcaklık Değişimi

A ve B maddelerinin karşılaştırılması

Soru: Ahmet, farklı cinsteki A ve B maddelerine eşit miktarda ısı vererek maddelerin sıcaklığında meydana gelecek değişimi karşılaştırmak istiyor. Bu amaçla her iki maddeden birer kilogram alıp maddeleri özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtıyor.

Buna göre maddelerin hangisinde daha büyük sıcaklık değişimi gözlenir? Gerekçeleriyle açıklayınız.
(c_A = 900 J/kg·°C ve c_B = 450 J/kg·°C alınır.)

Q = m · c · ΔT formülüne göre, aynı kütle (m) ve aynı ısı (Q) için ΔT = Q / (m · c)
Öz ısısı (c) küçük olan maddenin sıcaklık değişimi (ΔT) daha büyük olur.
c_A = 900 J/kg·°C, c_B = 450 J/kg·°C
c_B < c_A olduğu için B maddesinin sıcaklık değişimi daha büyük olur.

Cevap: B maddesi daha büyük sıcaklık değişimi gösterir. (Öz ısısı daha küçük olduğu için aynı ısıda daha fazla ısınır.)

Öz Isı ve Isı Sığası

Demir, bakır ve su karşılaştırması

Soru: Aşağıdaki tabloda bazı maddelerin öz ısıları verilmiştir.

Madde	Öz Isı (cal/g·°C)
Demir	0,115
Bakır	0,1
Su	1

a) Aynı kütledeki demir, bakır ve su eşit süre özdeş ısıtıcılarla ısıtıldığında bu maddelerden hangisinin sıcaklığı daha fazla artar? Gerekçeleriyle açıklayınız.

Q = m · c · ΔT → ΔT = Q / (m · c)
Aynı kütle (m) ve aynı ısı (Q) için ΔT, öz ısı (c) ile ters orantılıdır.
Öz ısısı en küçük olan madde: Bakır (0,1 cal/g·°C)
Bakır en fazla sıcaklık artışını gösterir.
Sıralama: Bakır > Demir > Su

Cevap: Bakır (Öz ısısı en küçük olduğu için)

b) Özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtıldığında 1 kg bakırın mı yoksa 2 kg bakırın mı sıcaklığı daha çok artar? Gerekçeleriyle açıklayınız.

Q = m · c · ΔT → ΔT = Q / (m · c)
Aynı madde (c sabit) ve aynı ısı (Q) için ΔT, kütle (m) ile ters orantılıdır.
Kütlesi daha küçük olan (1 kg bakır) daha fazla sıcaklık artışı gösterir.

Cevap: 1 kg bakır (Kütlesi daha küçük olduğu için)

Öz Isının Günlük Hayattaki Etkileri

Günlük hayat uygulamaları

Soru: Maddelerin öz ısılarının farklı olmasının günlük hayattaki etkileri nelerdir?

Öz Isının Etkileri

Isıtma sistemleri: Su yüksek öz ısısıyla kalorifer sistemlerinde kullanılır.
Pişirme kapları: Bakır ve alüminyum düşük öz ısılıdır, çabuk ısınır.
Otomobil radyatörleri: Suyun yüksek öz ısısı motoru soğutur.
İklim: Deniz kenarlarında sıcaklık değişimi daha azdır (suyun yüksek öz ısısı).
Yiyecekler: Çorba (su bazlı) yavaş soğur, çabuk ısınmaz.

Günlük Hayat Örnekleri

Metal kaşık: Düşük öz ısı → çabuk ısınır (sıcak çorbada yanar).
Tahta kaşık: Yüksek öz ısı → yavaş ısınır (daha güvenli).
Su kenarları: Suyun yüksek öz ısısı nedeniyle karasal iklime göre daha ılımandır.
Yaz aylarında: Toprak (düşük öz ısı) çabuk ısınır, su (yüksek öz ısı) yavaş ısınır.

Sonuç: Öz ısı, maddelerin ısı depolama ve sıcaklık değişim özelliklerini belirler. Yüksek öz ısılı maddeler yavaş ısınır, yavaş soğur; düşük öz ısılı maddeler çabuk ısınır, çabuk soğur.

Isı Sığası ve Deniz Suyu

Ekim-Kasım aylarında deniz suyunun sıcak kalması

Soru: Ekim, kasım aylarında hava soğumaya başlarken deniz suyu hâlâ yaz mevsimindeki kadar sıcaktır.

Bu durumu ısı sığası kavramından yararlanarak açıklayınız.

Çözüm:

Isı sığası (C), bir cismin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı miktarıdır. (C = m · c)
Deniz suyunun kütlesi çok büyük olduğu için ısı sığası da çok büyüktür.
Büyük ısı sığası, deniz suyunun yavaş ısınmasına ve yavaş soğumasına neden olur.
Havanın ısı sığası küçük olduğu için çabuk soğur.
Bu nedenle Ekim-Kasım aylarında hava soğurken deniz suyu hâlâ sıcaktır.

Sonuç: Deniz suyunun ısı sığası (kütle × öz ısı) çok büyük olduğu için sıcaklığı yavaş değişir. Havanın ısı sığası küçük olduğu için çabuk soğur.

Öz Isı ve Sıcaklık Değişimi - Özet

#	Durum	Sonuç	Gerekçe
3	A (c=900) ve B (c=450) karşılaştırması	B daha çok ısınır	Öz ısısı daha küçük olduğu için
4a	Demir, bakır, su (aynı kütle)	Bakır daha çok ısınır	Öz ısısı en küçük olan (0,1)
4b	1 kg bakır vs 2 kg bakır	1 kg bakır daha çok ısınır	Kütlesi daha küçük olduğu için

Çalışma Yaprağı

4. Ünite: Enerji

Sayfa 224-225

4. ENERJİ

4.2. Isı, Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı Arasındaki İlişki

I. Deney Düzeneği

Özdeş bardaklardan birine m kütleli, diğerine 2m kütleli limonata konuyor. Her iki bardak da buzdolabının aynı rafına aynı anda yerleştiriliyor ve eşit zaman aralıklarında termometre yardımıyla bardakların sıcaklıkları ölçülüp elde edilen sonuçlar aşağıdaki tabloya kaydediliyor.

Kütle/Zaman	0. dk.	5. dk.	10. dk.	15. dk.
m kütleli	23 °C	20 °C	17 °C	14 °C
2m kütleli	23 °C	21,5 °C	20 °C	18,5 °C

Cevap:

Öğrenciler bu deneyde kütle ile sıcaklık değişimi arasındaki ilişkiyi araştırmıştır.
Aynı koşullarda kütlesi büyük olan limonata daha yavaş soğur.
Bu durum ısı sığası (C = m·c) kavramıyla açıklanır.

Sonuç: Kütle ve sıcaklık değişimi arasındaki ilişki (Isı sığası)

II. Deney Düzeneği

Özdeş iki kaptan birine m kütleli su, diğerine m kütleli zeytinyağı konuyor. İki kap özdeş ısıtıcılarla aynı anda ısıtılmaya başlanıyor ve eşit zaman aralıklarında termometre yardımıyla kapların sıcaklıkları ölçülüp elde edilen sonuçlar aşağıdaki tabloya kaydediliyor.

Madde/Zaman	0. dk.	5. dk.	10. dk.	15. dk.
Su	24 °C	27 °C	30 °C	33 °C
Zeytinyağı	24 °C	30 °C	36 °C	42 °C

Cevap:

Öğrenciler bu deneyde öz ısı ile sıcaklık değişimi arasındaki ilişkiyi araştırmıştır.
Aynı kütle ve aynı ısıda, öz ısısı küçük olan zeytinyağı daha fazla ısınır.
c_su = 1 cal/g·°C, c_zeytinyağı = 0,5 cal/g·°C

Sonuç: Öz ısı ve sıcaklık değişimi arasındaki ilişki

III. Deney Düzeneği

Özdeş iki kaba ilk sıcaklıkları aynı olan eşit kütleli zeytinyağı konuyor. Birim zamanda verdikleri ısı miktarı farklı olan iki ısıtıcı yardımıyla kaplar ısıtılıyor. Kaplardaki zeytinyağının bir termometre yardımıyla sıcaklıkları ölçülüp elde edilen sonuçlar aşağıdaki tabloya kaydediliyor.

Isıtıcı/Zaman	0. dk.	5. dk.	10. dk.	15. dk.
1. ısıtıcı	25 °C	32 °C	39 °C	46 °C
2. ısıtıcı	25 °C	28 °C	31 °C	34 °C

Cevap:

Öğrenciler bu deneyde ısı miktarı ile sıcaklık değişimi arasındaki ilişkiyi araştırmıştır.
Daha fazla ısı veren 1. ısıtıcı, zeytinyağının sıcaklığını daha fazla artırmıştır.

Sonuç: Isı miktarı ve sıcaklık değişimi arasındaki ilişki

Etil Alkol ve Süt Isıtma

Sıcaklık hesaplama

Soru: Özdeş iki kaptan birine etil alkol, diğerine süt konduktan sonra kaplar dakikada 18 cal ısı veren ısıtıcı yardımıyla ısıtılıyor. Kaplardaki sıvıların termometre yardımıyla eşit zaman aralıklarında sıcaklığı ölçülüp elde edilen sonuçlar aşağıdaki tabloya kaydediliyor.

Madde/Zaman	0. dk.	10. dk.	20. dk.
20 g etil alkol	20 °C	50 °C	80 °C
40 g süt	20 °C	30 °C	40 °C

Çözüm:

1. Etil Alkol (20 g, c = 0,6 cal/g·°C):

10 dakikada verilen ısı: Q = 18 × 10 = 180 cal
ΔT = Q / (m·c) = 180 / (20·0,6) = 180 / 12 = 15 °C
10. dakika sıcaklığı: 20 + 15 = 35 °C
20 dakikada verilen ısı: Q = 18 × 20 = 360 cal
ΔT = 360 / 12 = 30 °C
20. dakika sıcaklığı: 20 + 30 = 50 °C

2. Süt (40 g, c = 0,9 cal/g·°C):

10 dakikada verilen ısı: Q = 18 × 10 = 180 cal
ΔT = Q / (m·c) = 180 / (40·0,9) = 180 / 36 = 5 °C
10. dakika sıcaklığı: 20 + 5 = 25 °C
20 dakikada verilen ısı: Q = 18 × 20 = 360 cal
ΔT = 360 / 36 = 10 °C
20. dakika sıcaklığı: 20 + 10 = 30 °C

Sonuç: Etil alkol 10. dakikada 35 °C, 20. dakikada 50 °C; süt 10. dakikada 25 °C, 20. dakikada 30 °C olur.

Günlük Hayat Uygulamaları

Ateş tuğlası, sıcak/soğuk torbalar

Soru: Günlük hayattaki bazı uygulamalarda malzeme seçimi yapılırken öz ısı ve ısı sığası dikkate alınır. Örneğin bazı taş fırınların iç yüzeyi, metal yerine ateş tuğlası adı verilen özel bir tuğlayla kaplanır. Benzer şekilde sıcak su torbaları dokulardaki kan damarlarını genişleterek, soğuk jel torbaları ise daraltarak ağrının hafifletilmesine, ödem ve iltihabın azaltılmasına yardımcı olur.

a) Taş fırınların yapımında metal yerine ateş tuğlalarının kullanılmasının sebebi nedir? Gerekçeleriyle açıklayınız.

Ateş tuğlasının öz ısısı metalden yüksektir.
Yüksek öz ısı, tuğlanın yavaş ısınmasını ve yavaş soğumasını sağlar.
Bu sayede fırın içindeki ısı uzun süre korunur ve yiyecekler daha iyi pişer.
Metal düşük öz ısılıdır, çabuk ısınır ve çabuk soğur.

b) Sıcak su torbaları veya soğuk jel torbalarında kullanılan maddelerin öz ısılarının nasıl olması istenir? Gerekçeleriyle açıklayınız.

Sıcak su torbalarında yüksek öz ısılı maddeler tercih edilir (örneğin su).
Yüksek öz ısı, maddenin uzun süre sıcak kalmasını sağlar.
Soğuk jel torbalarında yüksek öz ısılı maddeler tercih edilir (jele özgü formülasyon).
Yüksek öz ısı, maddenin uzun süre soğuk kalmasını sağlar.
Her iki durumda da ısı sığasının büyük olması istenir.

Sonuç: Yüksek öz ısılı maddeler, sıcaklık değişiminin yavaş olmasını sağlar. Bu nedenle ısı depolama veya uzun süre sıcak/soğuk kalma gerektiren uygulamalarda tercih edilirler.