Bu eğriler sıcaklık – zaman grafikleridir.

Sıcaklık zaman grafiği çizerken dikkat edilmesi gereken nokta hal değişimi sırasında sıcaklığın sabit kaldığıdır.

Isınma eğrisini çizelim ve hal değişimi noktalarında bir süre sıcaklığı sabit tutalım.

Görüldüğü gibi ısınan madde erime ve kaynama noktalarında ısı almaya devam etmekte ama sıcaklığı sabit kalmaktadır.

Soğuma grafiği çizelim ve yine hal değişimlerinde sıcaklığı sabit tutalım.

Soğuma eğrilerinde sıcaklık zaman geçtikçe azalmaktadır.

Isınma soğuma grafiklerinde grafiğin farklı bölümleri farklı fiziksel halleri belirtir.

Bazı Önemli Noktalar

• Hal değişimi sırasında sıcaklık ve grafik çizgisi sabit kalır.
• Grafiğin her noktasında madde ısı almaya devam eder.
• Grafikte en fazla iki defa hal değişimi(sabit çizgi) gösterilir.

Buharlaşma ısısı (Lb) olarak gösterilir.

Buharlaşma ısısı yoğuşma ısısına (Ly) eşittir.
Buharlaşma ve yoğuşma ısısının birimi J/g ‘dir.

Erime ve donma olayları için de benzer bir durum geçerlidir.

Erime sıcaklığındaki 1 gram katının yine aynı sıcaklıkta 1 gram sıvıya dönüşmesi için gerekli ısı enerjisine erime ısısı denir.

Erime ısısı (Le) ile gösterilir.
Erime ısısı donma ısısına (Ld) eşittir.
Erime ve donma ısısının birimi J/g ‘dir.

Buharlaşma ve yoğuşma birbirlerinin tersidir.
Erime ve donma da birbirlerinin tersidir.
Bu nedenle bu hal değişimleri için gereken ısılar da eşittir.

Buharlaşma/yoğuşma ısısı ve erime/donma ısısı maddenin ayırt edici özelliklerindendir.
Yani her saf maddenin Le/Ld, Lb/Ly ısıları farklıdır.

Buharlaşma ısısının hesaplamaları

Q: Isı
m: Kütle
Lb: Buharlaşma ısısı arasında aşağıdaki formül geçerlidir:

Q = m.Lb

Bu formül diğer hal değişimi ısılarında da geçerlidir.

Örnek:
0,5 kg kaynama sıcaklığındaki suyu yine aynı sıcaklıkta buhar haline getirmek için gerekli ısı kaç J’dür?
(Su Lb: 2257J/g)

Çözüm:
Önce kütleyi gram birimine dönüştürelim
0,5kg = 500g

Formülü yazalım.

Q = m.Lb

Q = 500. 2257

Q = 1128500J   olarak hesaplanır.

Isı ve sıcaklığın tanımlarından da anlaşılacağı gibi birbirlerine benzer fakat ayrı konulardır.

İki kavramı kıyaslarsak;

• Bir enerji değildir.
• Termometreyle ölçülür.
• Birimi derece selsiyus’tur. (°C)
• Kütle miktarına bağlı değildir.
• Alışverişi yapılmaz. ( bir maddeden diğerine aktarılmaz)

• Bir enerjidir.
• Kalorimetreyle ölçülür.
• Birimi kalori (cal) vaya Jul (J)’dür.
• Kütle miktarına bağlıdır. Kütle arttıkça artar.
• Bir maddeden diğerine aktarılabilir.

Özdeş ısıtıcılar kaplara ısı verir.
Verilen ısılar eşittir.
Ama B kabının sıcaklığı  daha yavaş artar.
Çünkü B’nin kütlesi fazladır ve ısınmak için daha fazla enerjiye ihtiyaç duyar.

____________

İki kapta aynı miktarda sıvı vardır.
Eşit süre ısıtılıyorlar.
Ama D kabının sıcaklığı daha hızlı artar.
Çünkü D kabına verilen ısı enerjisi miktarı daha fazladır.

Sıcaklık Değişimi ve ısı
Isı, özısı, kütle ve sıcaklık değilimi hesaplamalarında aşağıdaki formül kullanılır.
Q: Isı
m: Kütle
c: Özısı
Δt: Sıcaklıktaki değişimi

Q = m.c.Δt

Örnek Problem:

50 gram su ısıtılıyor. Başlangıçta 10 °C olan su sıcaklığı 20°C’a çıkıyor. Suyun öz ısısı 4.18 J/g°C olduğuna göre ısıtıcının suya verdiği ısıyı hesaplayınız.

Q = m.c.Δt
Q = 50g . 4.18 J/g°C . (20 – 10 )°C
Q = 2090 J

Her maddenin ayrı bir öz ısı değeri vardır. Bunun için öz ısı maddenin ayırt edici özelliğidir. Öz ısının birimi J/g °C ‘dir.

Bazı maddelerin öz ısı değerleri ( J/g °C):
Su : 4.18
Alkol: 2.54
Zeytinyağı: 1.96
Demir: 0.36
Bakır: 0.37
Cıva: 0.12
Oksijen: 0.92
Alüminyum: 0.91
Çinko: 0,39
Nikel: 0.45
Kurşun: 0.13

Görüldüğü gibi her maddenin öz ısı değeri farklıdır.

Düşük ve yüksek öz ısı değerleri:
Farklı maddelerden yapılmış iki masayı aynı odaya koyduğumuzu düşünelim.

Masalardan biri ahşap diğeri de demir olsun.  İki masaya da ayrı ayrı dokunduğumuzda demir masayı daha soğuk hissederiz. Bunun nedeni demirin öz ısısının ahşaba göre daha az olmasıdır.

Öz ısısı yüksek olanlar aynı sürede daha az ısınır.

Yukarıdaki kapları özdeş ısıtıcılarla ve eşit miktarlarda bulunan alkol ve suyu 5dk. ısıttığımızda alkolün sıcaklığının sudan fazla olduğunu görürüz. Bunun nedeni suyun öz ısısının alkolden fazla olmasıdır. Yani suyun öz ısısı yüksek olduğu için daha zor ısınır.

Yüksek bir engelden atlamak nasıl zorsa yüksek öz ısısı olanı ısıtmak da zordur.

Zor ısınan maddeler soğurken de zor soğurlar. 70 °C kadar ısıtılmış su ve alkol aynı ortamda bekletilirse alkol daha çabuk soğur.

Tava örneğine bakalım. Tavanın metal kısmının yemekleri iyi pişirmesi için kolayca ısınması gerekir. Tava sapının elimizi yakmaması için ise geç ısınması gereklidir. Bunun için tavanın metalinin öz ısısı düşük, sapının öz ısısı yüksektir.

Özısı ve Rüzgarın Yönü

Kara ve denizlerin özısılarının farklı oluşu rüzgarın yönüne de etki etmektedir.
Suyun öz ısısı topraktan daha fazladır.
Bu nedenle;

GÜNDÜZ:
Karalar denizden daha çabuk ısınır.
Isınan hava yükselir ve oluşan boşluğa denizlerdeki hava hareket eder.
Bu nedenle denizlerden karaya doğru rüzgar oluşur.

GECE
Denizler karalardan daha geç soğur.
Deniz üzerindeki hava ısınarak yükselir.
Oluşan boşluğa karalardan gelen hava dolmaya başlar.
Karadan denize doğru rüzgar oluşur.