Merhaba sevgili öğrencilerim, ben Fen Bilimleri öğretmeniniz. Bugün sizlerle “Madde ve Endüstri” ünitemizle ilgili çok güzel iki soruyu birlikte çözeceğiz. Bu sorular, öz ısı konusunu ne kadar iyi anladığımızı test etmemize yardımcı olacak. Haydi, hazırsanız başlayalım!
Ç. Eşit kütleli ve ilk sıcaklıkları aynı olan P, R ve S sıvıları eşit süreler boyunca ısıtılıyor. Sıvıların son sıcaklıkları ise aşağıdaki tablodaki gibi oluyor. Buna göre bu sıvıların öz ısılarını büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
Bu soruyu çözmek için önce öz ısı kavramını bir hatırlayalım. Öz ısı, bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1°C artırmak için gereken ısı miktarıdır. Kısacası, bir maddenin ısınmaya karşı ne kadar “inatçı” olduğunu gösterir.
- Öz ısısı büyük olan maddeler geç ısınır, geç soğur. (Örneğin su)
- Öz ısısı küçük olan maddeler çabuk ısınır, çabuk soğur. (Örneğin demir)
Şimdi sorumuza dönelim ve adım adım ilerleyelim:
Adım 1: Soruda verilen önemli bilgileri belirleyelim.
Bize verilen en önemli bilgiler şunlar:
- P, R ve S sıvılarının kütleleri eşit.
- Sıvıların ilk sıcaklıkları aynı (hepsi 35°C).
- Sıvılar özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtılıyor. Bu, her üç sıvıya da aynı miktarda ısı enerjisi verildiği anlamına gelir. Bu çok önemli bir ipucu!
Adım 2: Sıvıların sıcaklık değişimlerini hesaplayalım.
Sıcaklık değişimi, son sıcaklıktan ilk sıcaklığı çıkararak bulunur (ΔT = Tson – Tilk).
- P sıvısı için: 45°C – 35°C = 10°C artmış.
- R sıvısı için: 60°C – 35°C = 25°C artmış.
- S sıvısı için: 80°C – 35°C = 45°C artmış.
Adım 3: Sıcaklık değişimleri ile öz ısı arasında bağlantı kuralım.
Aynı miktarda ısı enerjisi verilmesine rağmen sıcaklıkları en çok artan sıvı, en kolay ısınan sıvıdır. En kolay ısınan sıvının ise öz ısısı en küçüktür.
- Sıcaklığı en az artan (sadece 10°C) P sıvısı, ısınmaya karşı en çok direnç gösteren, yani en “inatçı” olan sıvıdır. Bu yüzden öz ısısı en büyüktür.
- Sıcaklığı en çok artan (tam 45°C) S sıvısı, en kolay ısınan sıvıdır. Bu yüzden öz ısısı en küçüktür.
- R sıvısı ise bu ikisinin arasında yer alır.
Adım 4: Sonucu sıralayalım.
Soru bizden öz ısıları büyükten küçüğe doğru sıralamamızı istiyor.
Sonuç:
Bu durumda doğru sıralama P > R > S şeklinde olur.
4. Tabloya göre sıcaklık-zaman grafiğini aşağıya çiziniz.
Harika! Şimdi de bir önceki soruda bulduğumuz verileri kullanarak bir sıcaklık-zaman grafiği oluşturalım. Grafik çizmek, verileri görsel olarak anlamanın en iyi yollarından biridir.
Adım 1: Grafiğin eksenlerini isimlendirelim.
Bir grafiğin iki ekseni vardır.
- Dikey eksen (y ekseni): Buraya sıcaklığı yazarız. Birimi Santigrat Derece (°C).
- Yatay eksen (x ekseni): Buraya da zamanı yazarız. Birim olarak dakika (dk) kullanabiliriz.
Adım 2: Başlangıç noktasını belirleyelim.
Deneyin en başında, yani zaman “0” iken, her üç sıvının da sıcaklığı 35°C idi. Bu yüzden P, R ve S sıvılarının çizgileri grafikte aynı noktadan, (0, 35) noktasından başlayacak.
Adım 3: Çizgilerin eğimini düşünelim.
Sıcaklık-zaman grafiğinde bir çizginin eğimi (ne kadar dik olduğu), o maddenin ne kadar hızlı ısındığını gösterir.
- En hızlı ısınan (yani öz ısısı en küçük olan) S sıvısının çizgisi en dik olmalıdır. Çünkü kısa sürede sıcaklığı çok artmıştır.
- En yavaş ısınan (yani öz ısısı en büyük olan) P sıvısının çizgisi en yatık (eğimi en az) olmalıdır. Çünkü aynı sürede sıcaklığı en az artmıştır.
- R sıvısının çizgisi ise bu ikisinin arasında bir eğime sahip olacaktır.
Adım 4: Grafiği zihnimizde canlandıralım.
Dikey eksende 35°C’den başlayan üç çizgi düşünün. Yatay eksende zaman ilerledikçe bu çizgiler yukarı doğru yükselecek. Belirli bir “t” zamanı sonunda:
- S çizgisi en yüksek sıcaklığa (80°C) ulaşacak ve en dik olanı olacak.
- R çizgisi orta yüksekliğe (60°C) ulaşacak.
- P çizgisi en alçak sıcaklıkta (45°C) kalacak ve en yatık olanı olacak.
Sonuç:
Çizeceğiniz grafikte, dikey eksen sıcaklığı, yatay eksen zamanı göstermelidir. Tüm çizgiler 35°C’den başlamalı ve yukarı doğru yükselmelidir. Bu çizgilerden en dik olanı S’ye, en yatık olanı P’ye ve ortadaki de R’ye ait olmalıdır.
Umarım açıklamalarım anlaşılır olmuştur. Unutmayın, Fen Bilimleri mantık ve gözlemle çok daha keyifli hale gelir. Başarılar dilerim!