9. Sınıf Fizik · Ünite 4
Sıcaklık Ölçümü ve Isı Alışverişinin Şifreleri
Termometre türlerini öğrenecek, öz ısı ve ısı sığası kavramlarını keşfederek maddelerin ısıyla olan matematiksel ilişkisini modelleyeceğiz.
Kazanım FİZ.9.4.2 · 40 dk okuma
Sıcaklığı Nasıl Ölçeriz?
Günlük hayatta çayımızın çok sıcak ya da havanın serin olduğunu hissederiz. Ancak duyularımız bizi yanıltabilir; bu yüzden sıcaklık değişimlerini hassas bir şekilde ölçmek için termometreleri kullanırız. Kullanım amacına göre farklı termometre türleri geliştirilmiştir. Örneğin fırınlar veya demir çelik fabrikaları gibi binlerce derecelik yüksek sıcaklıkları ölçmek için dayanıklı 'metal termometreler' kullanılır. Bilimsel araştırmalarda, laboratuvarlarda çok hassas ölçümler yapmak için 'gazlı termometreler' tercih edilirken; günlük hayatta ve sağlık alanında genellikle 'sıvılı (cıvalı veya alkollü)' ya da 'dijital termometreler' karşımıza çıkar.
Öz Isı ve Isı Sığası: Maddenin Isıyla Dansı
Yazın deniz kenarına gittiğinizi hayal edin. Güneş hem kumlara hem de deniz suyuna sabahtan itibaren aynı miktarda ısı enerjisi verir. Ancak öğle saatlerinde kumlar ayaklarınızı yakacak kadar sıcakken, deniz suyu hala serindir. Peki ama neden? İşte bu durumun başrol oyuncusu 'öz ısı'dır.
Öz ısı (c), bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 derece değiştirmek için gereken ısı miktarıdır. Maddeye özgü bir kimlik kartı gibidir. Suyun öz ısısı kumunkinden oldukça büyük olduğu için su geç ısınır ve geç soğur. Isı sığası (C) ise bir cismin tamamının sıcaklığını 1 derece değiştirmek için gereken toplam ısıdır ve kütle ile öz ısının çarpımına eşittir.
Deney Tasarımı ve Matematiksel Model
Eğer laboratuvarda özdeş ısıtıcılar kullanarak farklı kütlelerdeki suları ısıtsaydık, kütlesi az olan suyun sıcaklığının çok daha hızlı arttığını görecektik. Ya da aynı kütlede su ve zeytinyağını eşit süre ısıttığımızda, öz ısısı küçük olan zeytinyağının sıcaklığının fırladığını fark ederdik. Yaptığımız tüm bu deneylerdeki değişkenleri bir araya getirdiğimizde fizikteki o meşhur ve güçlü formüle ulaşırız:
Bu formülde; Q alınan veya verilen ısıyı, m cismin kütlesini, c öz ısıyı ve delta T sıcaklık değişimini ifade eder. Isı sığası (C) ise m ile c'nin çarpımı olduğundan, formülü Q = C çarpı delta T şeklinde de düşünebiliriz. Bu model sayesinde, farklı maddelerin ve kütlelerin ısı alışverişi sonucunda ulaşacakları yeni sıcaklıkları mükemmel bir şekilde hesaplayabiliriz.