8.Sınıf Maddenin Isı ile Etkileşimi Konu Anlatımı

Öz ısı nedir

•  Bir gram saf maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için alınması veya verilmesi için gerekli ısı miktarına öz ısı denir.
• Saf farklı cins maddelere eşit miktarda ısı verildiğinde sıcaklık artışı farklı olacaktır. Bunun sebebi maddelerin öz ısısının farklı olmasıdır.
• Öz ısı maddenin tutabileceği ısı miktarıdır. Öz ısıya ısı kapasitesi de denir.
•  Öz ısı “c” sembolü ile gösterilir.
•  Öz ısının birimi J/g.°C  veya cal/g.°C  kullanılabilir.

Öz ısının Özellikleri

• Öz ısı saf maddeler için ayırt edici özelliktir.
• Saf maddelerin öz ısıları da farklıdır.
  (Yoğunluk, erime noktası, kaynama noktası, donma noktası da maddenin ayırt edici özellikleridir.)
• Öz ısı maddenin miktarına bağlı olarak değişmez.
• Eşit miktarda farklı cins sıvılara eşit miktarda ısı verildiğinde öz ısısı az olanın sıcaklığı daha fazla artar.
• Eşit miktarda farklı cins sıvılardan öz ısısı fazla olan çevreye daha fazla ısı verir.

Not: Öz ısısı küçük olan maddeler erken ısınır, erken soğur. Öz ısısı büyük olan maddeler geç ısınır, geç soğur.

A-Isınmanın Maddenin Cinsine, Kütlesine, Sıcaklık Bağlı Değişimi

Q=m.c.Δt  ısı alışverişinde kullanılan formüldür.
Bu formül ile ısı kütle öz ısı ve sıcaklık arasındaki ilişkiyi göstermek için kullanılır.
Q=m.c.Δt formülünde çarpım durumunda olanlar (m.c.Δt)  birbiri ile ters orantılıdır. Q ise diğerleriyle doğru orantılıdır.

Not: Q = m.c.Δt formülü ile problem çözülmeyecektir.

1. Öz ısı ve sıcaklık arasındaki ilişki (c ve Δt)

İlk sıcaklıkları aynı, eşit kütleli su ve yağ özdeş ısıtıcılarla ısıtılıyor.  Suyun sıcaklığının yağdan az arttığı görülür. Saf maddelerde maddenin cinsi değiştiği için öz ısıları da değişir.
Suyun öz ısısı yağdan büyük olduğu için sıcaklık değişimi az olur.

Bağımsız değişken: Madde cinsi (öz ısı)
Bağımlı değişken: Sıcaklık değişimi
Kontrol edilen değişken: Kütle, ısıtma süresi (verilen ısı)

2. Isı ve kütle arasındaki ilişki (Q ve m )

Kütle ve ısı doğru orantılıdır.
Aynı sıcaklıkta, aynı türden yapılmış maddelerin kütlesi arttıkça içerisindeki ısı miktarı da artar.
Aynı sıcaklıkta bir bardak su ile bir sürahi suyu aynı sıcaklığa çıkarabilmek için, bir sürahi suya daha fazla ısı verilmelidir.

Örnek: Aynı sıcaklıktaki sularla doldurulmuş küçük su şişesi ile büyük su şişesinin bize verebileceği ısı miktarını karşılaştırınız?

Kütle arttıkça ısıda artar

Aynı sıcaklıkta olmalarına rağmen, kütlesi fazla olan suyun içerisindeki ısı daha fazladır. Bu nedenle büyük şişedeki su bize daha fazla ısı verir.

Örnek: Sıcaklıkları 70 °C olan, 50 g ve 100 g suya buz parçaları atılmaktadır. Hangi kapta daha fazla buz erir?

Madde miktarı (kütlesi) fazla olan suyun içerisinde bulunan ısı miktarı fazladır.
Bu nedenle 100 g su daha fazla buz eritir.

Bağımsız değişken: Suyun kütlesi
Bağımlı değişken: Verdiği ısı
Kontrol edilen değişken: Madde cinsi (öz ısı), sıcaklık değişimi

3. Isı ve sıcaklık arasındaki ilişki (Q ve Δt)

Isı ve sıcaklık doğru orantılıdır.
Bir maddenin sıcaklık artışı verilen ısı miktarına bağlıdır.
Az ısı verilenin maddenin sıcaklığı az artar, çok ısı verilen maddenin sıcaklığı çok artar.

Örnek: Esra suyun kaynama noktasına daha hızlı gelebilmesi için çaydanlığı ocağın hangi gözünde ısıtmalıdır?

Ocağın büyük gözü daha fazla ısı vereceğinden suyun sıcaklık artışı daha fazla olur.

Bağımsız değişken: Verilen ısı
Bağımlı değişken: Sıcaklık değişimi
Kontrol edilen değişken: Madde cinsi (öz ısı), kütle

4. Kütle ve sıcaklık arasındaki ilişki (m ve Δt)

Kütle ve sıcaklık ters orantılıdır.
Madde cinsi, aldıkları ısı aynı olmak şartıyla kütlesi az olanın sıcaklığı fazla artacaktır.

Örnek: Özdeş ısıtıcılarla 50 g ve 100 g suyu eşit sürede ısıtalım. 50 g suyun sıcaklığı daha fazla artacaktır?

Kütle-sıcaklık değişimi

Bağımsız değişken: Suyun kütlesi
Bağımlı değişken: Sıcaklık değişimi
Kontrol edilen değişken: Madde cinsi (öz ısı), ısıtma süresi (verilen ısı)

5. Isı ve öz ısı arasındaki ilişki (Q ve c)

Isı ve öz ısı doğru orantılıdır.
Kütleleri aynı, öz ısıları farklı maddeleri aynı sıcaklığa getirebilmek için verilmesi geren ısılarda farklı olacaktır.
Öz ısısı fazla olan maddeye daha fazla ısı verilmesi gerekmektedir.

Öz ısısı yüksek olan maddelerin çevreye vereceği ısı miktarı da fazladır.

Örnek: 50 g su ve alkole, 10 °C den 50 °C ye getirebilmek için verilmesi gereken ısı miktarları ne olmalıdır? (c_su:4,18 c_alkol:2,54 )

Suyun öz ısısı alkolün öz ısısından fazla olduğu için her iki sıvıyı da aynı sıcaklığa getirebilmek için suya daha fazla ısı vermek gerekir.

Bağımsız değişken: Maddenin cinsi (öz ısı)
Bağımlı değişken: Verilen ısı
Kontrol edilen değişken: Kütle, sıcaklık değişimi

Özet:
Q: Isı
m: Kütle
c: Öz ısı
Δt: Sıcaklık farkı
Q=m.c.Δt (Kısaca kör mecit) formülüne göre ısı hepsi ile doğru orantılı, çarpım durumunda olanlar ters orantılıdır.

1. Q ve m doğru orantılı
2. Q ve c doğru orantılı
3. Q ve Δt doğru orantılı
4. m ve Δt ters orantılı
5. c ve Δt ters orantılıdır.

B- Hâl Değişim Isının Maddenin Cinsi ve Kütlesiyle İlişkisi

3. Buharlaşma ısısı

Buharlaşma
Maddenin ısı alarak sıvı halden gaz hale geçmesine denir. Buharlaşma her sıcaklıkta olur.

Kaynama
Sıvının içerisinde gaz kabarcıklarının oluşmasıdır.
Kaynama hızlı buharlaşmadır.

Kaynama noktası
Sıvının kaynamaya başladığı sıcaklıktır.

Buharlaşma ısısı

•  Kaynama sıcaklığındaki 1 g sıvıyı gaz haline geçirmek için gerekli ısıdır.
•  Buharlaşma ısısı Lb ile gösterilir.
• Birimi j/g dır.

4. Yoğuşma ısısı

Yoğuşma
Gaz halindeki bir maddenin çevreye ısı vererek sıvı hale geçmesine denir.

Yoğuşma noktası
Yoğuşma olayının başladığı sıcaklıktır.

Yoğuşma ısısı

•  Kaynama sıcaklığındaki 1 g gaz halindeki maddenin sıvı hale geçerken verdiği ısıdır.
•  Yoğuşma ısısı Ly ile gösterilir.
•  Birimi j/g dır.

Not: Buharlaşma ısısı yoğuşma ısısına eşittir. (Lb=Ly)

D- Hal Değişim Grafikleri

Buzun Isınma Grafiği

-10 °C bulunan buzun ısıtılması ile oluşan sıcaklık-zaman grafiği görülmektedir.

1. A-B noktaları arasında buzdur. Alınan ısı buzun sıcaklığını artırır.
2. B-C noktaları arasında buz ve su karışımı vardır. Alınan ısı buzun erimesi için kullanılır. Sıcaklık sabittir.
3. C-D noktaları arasında sudur. Alınan ısı suyun sıcaklığını artırır.
4. D-E noktaları arasında su ve buhar karışımıdır. Alınan ısı suyun buharlaşması için kullanılır. Sıcaklık sabittir
5. E-F noktaları arasında buhardır. Alınan ısı buharın sıcaklığını artırır.

Su Buharının Soğuma Grafiği

110 °C de bulunan su buharının soğuması ile oluşan sıcaklık-zaman grafiği görülmektedir.

1. E-F noktaları arasında buhardır. Buhar ısı kaybederek sıcaklığı azalmaktadır.
2. D-E noktaları arasında su ve buhar karışımıdır. Kaybedilen ısı buharın yoğuşmasına neden olur. Sıcaklık sabittir.
3. C-D noktaları arasında sudur. Suyun kaybettiği ısı suyun sıcaklığını azaltır.
4. B-C noktaları arasında buz ve su karışımı vardır. Su ısı vererek donmaktadır. Sıcaklık sabittir.
5. A-B noktaları arasında buzdur. Buzun sıcaklığı giderek azalmaktadır.

E- Günlük Yaşamda Hal Değişimi ve Isı Alışverişi

1.Günlük yaşamda karşılaşılan erime olayları

Eriyen maddeler çevrelerinden ısı alır.

1. Dondurma, katı yağ, buz sıcakta erir.
2. Metaller fabrikalarda eritilerek kalıplara dökülür.

2.Günlük yaşamda karşılaşılan donma olayları

Donan maddeler çevreye ısı verir.

1. Buzdolabının buzluğunda bulunan su ısı vererek donar.
2. Kışın soğuk havalarda göl, su ve akarsular donar.
3. Kışın meyve-sebze hallerinde, meyve ve sebzelerin donmasını engellemek için su dolu kaplar bırakılır. Su donarken etrafa ısı vereceğinden ortamın aşırı soğuması engellenmiş olur.

3.Günlük yaşamda karşılaşılan yoğuşma olayları

Yoğuşan madde çevreye ısı verir.

1. Yoğuşmalı kombiler su buharı yerine, suyu sıvı halde verir.
2. Buzdolabından çıkan su şişesinin etrafında yoğuşmadan dolayı su damlaları oluşur.
3. Gökyüzünde su buharı yoğuşarak su damlalarına dönüşür.

4.Günlük yaşamda karşılaşılan buharlaşma olayları

Buharlaşan madde  çevreden ısı alır, soğuma görülür.

1. Elimize kolonya döküldüğünde elimizde serinlik hissederiz.
   Kolonya buharlaşırken elimizden ısı alır.
2. Toprak testinin içindeki su serindir. Testinin gözeneklerinde buharlaşma gerçekleşir.
3. Karpuz ortasından ikiye ayrılıp güneşte bırakıldığında buharlaşmadan dolayı biraz soğur.
4. Islak saçımızla dışarı çıktığımızda, denizden dışarı çıktığımızda üşümemiz buharlaşma nedeniyledir.

5.Günlük yaşamda karşılaşılan kırağılaşma olayları

Kırağılaşma olayı sırasında madde dışarıya ısı verir.

1. Soğuk havada araçların, ağaçların üzerinde su kırağılaşır.

6. Günlük yaşamda karşılaşılan süblimleşme olayları

1. Güve kovucu olarak kullanılan naftalin katı haldedir. Naftalin sıvı hale geçmeden süblimleşerek buharlaşır.
2. Lavabolarda kullanılan ernet ısı alarak süblimleşir.

Not: Saf maddelerin erime ve donma noktaları sabittir.
Saf maddelerin içerisine yabancı madde ilave edildiğinde erime ve donma noktası düşer.
Suyun içerisine tuz ilave edildiğinde donma sıcaklığı 0°C’nin altına düşer.
Suyun içindeki tuz oranı ne kadar fazla ise donma sıcaklığı da o kadar düşük olur.

Not: Saf maddelerin kaynama sıcaklığı sabittir.
Saf maddelerin içerisine yabancı madde ilave edildiğinde kaynama sıcaklığı yükselir.
Su içerisine tuz ilave edildiğinde, tuz oranına bağlı olarak suyun kaynama sıcaklığı 100°C’nin üzerine çıkar.

Kısa Sorular