Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1°C arttırmak için gereken ısı miktarına öz ısı ya da ısınma ısısıs denir. Ayırt edici bir özelliktir.

             Birimi cal/ g.°C dir.

             Isı Sığası ( C ):

             Bir maddenin tamamının sıcaklığını 1°C arttırmak için gereken ısı miktarına ısı sığası ya da ısı  kapasitesi denir.

             Birimi cal/ °C dir.

             Isı kapasitesini büyük olan cisimler zor ısınır ve zor soğurlar. Örneğin denizlerin ısı kapasiteleri karalara göre büyük olduğundan denizler karalara göre geç ısınıp, geç soğurlar. Kara ve denizlerdeki bu sıcaklık farkı atmosferde yoğunluk farklarına dolayısı ile rüzgarın oluşmasına ve atmosferda ısının taşıma yolu ile yayılmasına neden olur.

             Isı - Sıcaklık İlişkisi:

             Bir maddenin ısı sığası ( kapasitesi ), verdiği ya da aldığı ısının sıcaklık değişimine oranıdır.

 

             Isı - Sıcaklık Grafiği:

             Bir maddenin verdiği ya da aldığı ısı enerjisinin maddede meydana getirdiği sıcaklık değişimi grafikle anlatılabilir. Bu olayın grafiği

             1. Sıcaklık - ısı enerjisi ya da

             2. Sıcaklık - zaman olarak çizilir.

 

             Sıcaklık - ısı enerjisi grafiğinde grafik çizgisinin eğimi ısı sığasının tersini verir.

             Bir başka değişle sığası ( kapasitesi ) büyük olanın sıcaklığı az değişir ( zor ısınır ).

 

 

             Böyle bir grafikte iki cismin aynı türden olup olmadığının söylenebilmesi, cisimlerin kütlelerinin bilinmesi ile mümkündür. Cisimlerin öz ısılarının aynı olduğu bilgisine ulaşılıyorsa bu cisimlerin aynı türden olduğu söylenebilir.

 

             Ancak iki maddenin ısı sığaları, ısıtıcıları özdeş olma koşulu ile, karşılaştırılabilir.

             Bu durumda sıcaklığı çok değişenin ısı sığası küçüktür.

HAL ( FAZ ) DEĞİŞTİRME

             Çevremizde bulunan maddelerin katı, sıvı ya da gaz halinde bulunduğunu görüyoruz. Maddeler, yeterli ısı verildiğinde ya da alındığında, bir halden diğer bir hale geçiş yaptıklarını da gözlemliyoruz.

             Maddenin bir halden diğer bir hale geçişine hal değişimi denir.

             Erime ve Donma:

             Maddelerin katı halden sıvı hale geçmelerine erime, sıvı halden katı hale geçmelerine donma denir.

             Bir madde katı halden sıvı hale geçerken çevresinden ısı alırken, sıvı halden katı hale geçerken çevresine ısı verir.

             Sabit atmosfer basıncı altında bütün katı maddelerin, katı halden sıvı hale geçtiği belirli bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine erime noktası denir.

             Erime noktasına gelmiş bir katı maddenin tamamı, katı halden sıvı hale geçinceye kadar sıcaklığı değişmez.

             Erime noktasına gelmiş 1 gramlık katı maddenin aynı sıcaklıkta sıvı hale geçmesi için verilmesi gereken ısıya, erime ısısı denir. L ile gösterilir.

             Buna göre m gramlık bir katının tamamını eritmek için gereken ısı miktarı;

             Q = m. L   eşitliği ile bulunur.

             Bir maddenin erime noktası donma noktasına eşittir. Erime noktası ve erime ısısı ayırt edici madde özelliklerindendir.

Buharlaşma, Kaynama ve Yoğunlaşma:

             Sıvılar her sıcaklıkta buharlaşır. Buharlaşma, sıvının yüzeyinde gerçekleşir. Buharlaşmanın miktarı sıvının sıcaklığı ve yüzey alanının artmasıyla artar. Buharlaşmış bir maddenin tekrar sıvı hale geçmesine yoğunlaşma denir.

             Bir madde buharlaşırken çevresinden ısı alır, yoğunlaşırken çevresine ısı verir.

             Isıtılan bir sıvının buhar basıncı sıvının yüzeyine etki eden basınca eşit olduğu an, sıvı kaynamaya başlar.

             Sabit atmosfer basıncı altında bütün sıvıların içten buharlaştığı ( kaynadığı ) belirli bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine kaynama noktası denir.

             Kaynama noktasına gelmiş bir sıvı maddenin tamamı buharlaşıncaya kadar sıcaklığı değişmez.

             Kaynama noktasına gelmiş 1 gramlı sıvı maddenin aynı sıcaklıkta buhar ( gaz ) hale gelmesi için verilmesi gerekli ısıya, kaynama ısısı denir. L ile gösterilir.

             Buna göre m gramlık sıvının kaynama sıcaklığında tamamının buharlaşması için gereken ısı miktarı;

             Q = m. L  eşitliği ile bulunur.

             Kaynama noktası ve kaynama ısısı ayırt edici madde özelliklerindendir. Isıtılan bir maddenin katı halden gaz haline geçerken sıcaklığının, aldığı ısı ile değişimi aşağıdaki gibidir.

TE : Erime noktası                           ck : Katı haldeki öz ısı

TK : Kaynama noktası                     cs : Sıvı haldeki öz ısı

T0 : İlk sıcaklık                                cg : Gaz haldeki öz ısı

             Isıtılan arı bir madde, hal değiştirirken moleküllerinin kinetik enerjileri değişmez, potansiyel enerjileri ise artar. Sıcaklığı artarken kinetik enerjileri artar, fakat potansiyel enerjilerindeki değişme önemsizdir.

             Basıncın Erime ve Kaynama Noktasına Etkisi:

             Maddeler ısıtıldığında iç enerjileri arttığından moleküllerin bir arada durmaları zorlaşır ve katı halden sıvıya, sıvıdan da gaz haline geçerler. Basınç, maddeleri bir arada tutan etkenlerden biridir. Dolayısı ile basınç değişiklikleri kaynama ve erime noktalarını değiştirir.

             Isıtılan maddelerin geneli hal değiştirirken hacmini arttırır.  Basınç değişimi bu genleşmeyi engellediğinden maddelerin erime ve kaynama noktaları yükselir.

             Su ve bir kaç maddenin, erirken hacmi azalır. Bu nedenle basınç bu maddelerin erime noktalarını düşürür.

             Maddenin Saflık Derecesinin Erime ve Kaynama Noktasına Etkisi:

             Maddelerin saflık derecesi erime ve kaynama noktalarını etkiler. İki ya da daha fazla saf maddenin fiziksel özelliklerini kaybetmeden birlikte bulunduğu madde yapısına karışım denir. Karışımın her yerinde aynı özellik görülüyorsa bu maddelere çözelti de denir.

             Bu sıvıda katı madde çözündüğünde çözeltinin kaynama noktası sıvının saf durumdaki kaynama noktasından yüksek olur.

             Bu tür sıvılar ( tuzlu su - şekerli su ) kaynarken sıcaklık artar.

             Bir sıvıda başka bir sıvı çözündüğünde çözelti kaptaki sıvı sayısınca kaynar. Bu tür sıvılar ( alkol + su ) kaynarken sıcaklıkları değişmez.

 

 

 

* “ Sıcaklık bir sistemdeki rast gele hareket eden moleküllerin ortalama kinetik enerjisidir. “ ve “ 40º C sıcaklık, 20º C sıcaklığın iki katıdır. “Kavram hatasının verilmemesine ve düzeltilmesine dikkat edilecek.

 

* Katı ( metal çiftli, … ), sıvı ( cıvalı, alkollü, … ) ve gazlı termometrelerin kullanım alanları belirtilir.

* “ Isı, bir sistemin iç enerjisidir. “ ve “ Bir bardak sıcak çayın ısısı, bir bardak ılık çayın ısısından yüksektir. “

Kavram hatasının verilmemesine ve düzeltilmesine dikkat edilecek.

 

·        Bir cismin ısısından bahsedilemeyeceği, ısıdan bahsedilebilmesi için cisimler veya cismin bölgeleri arasında mutlaka sıcaklık farkına bağlı olarak aktarımı olması gerektiği belirtilmelidir.

MADDELER ARASINDA ISI ALIŞ - VERİŞİ

             Aynı ortamda bulunan maddelerin arasında sıcaklık farkı varsa maddelerin sıcaklıkları eşit olana kadar birbiriyle ısı alış verişi yaparlar.

             Birbirinden ısı alıp veren maddelerin ısı alış verişinin tamamlandığı duruma ısıl denge, maddelerin ısıl dengeye ulaştıklarındaki sıcaklığa denge sıcaklığı denir.

             Isı akışı sıcaklığı yüksek olandan düşük olana doğrudur. Denge sıcaklığı TD, ısı vereninin sıcaklığı TV ile sı alanın sıcaklığı TA nın arasında bir değerdir.

TV > TD > TA

             Isı alış verişi yapan maddelerin çevresi, ısıca yalıtılmış ise maddelerin ısı değişimleri ( alınan ve verilen ısı ) birbirine eşittir.

 

             Maddeler  ısı alış verişi yaparken hal değiştirmiyorsa denge sıcaklığı TD ;

mvcv( TV - TD ) = mAcA ( TD - TA )

             maddelerin ilk ısılarının toplamının, toplam ısı sığasına oranı eşitliği ile hesaplanır. Isı alan ve veren maddelerin ısı sığaları CA ve CV eşit ise maddelerin sıcaklıkları eşit değişir. Dolayısı ile denge sıcaklığı maddelerin ilk sıcaklıklarının ortalamasıdır.

 

             Isı sığaları CA ve CV farklı ise sığası büyük olanın sıcaklığı az değişir. Denge sıcaklığı ortalama değer ile sığası büyük olanın sıcaklığı arasında bir değerdir.

 

 

Kavramları Vermek İçin Kullanılacak Yaşamdan Örnekler ( Bağlamlar )

    Kazanımlar en az bir bağlamın parçası olarak verilecek yani bağlamda kavram anlam kazanacak. Fakat ideali aynı kavramın birden fazla bağlam içerisinde verilmesidir.

    a ) Enerji ve Çevre : Enerji kullanımı bu şekilde devam ederse çevreye çok daha fazla zararlı olacaktır.

    b ) Enerji ve Nüfus : Nüfus artış hızı ile enerji tüketimi arasındaki bağlantı incelenir.

    c ) Enerji ve Ekonomi : Enerji arz-talebinin enerji fiyatına olan etkisi.

    d ) Enerji kullanan mükemmel bir makine olarak insan vücudu : Enerji dengesinin önemi soğuk kanlı hayvanların karşılaştırılması.

    e ) İnsanlar, Isı ve Çevre : Vücut sıcaklığının sabit tutulmasının önemi, sıcak kanlı ve soğuk kanlı hayvanların karşılaştırılması.

    f ) Sıcak ve soğuktan korunma.  

Öğrenilecek Bilimsel Kavramlar

    a ) İş, Güç, Enerji

    b ) Mekanik enerji ( potansiyel ve kinetik enerji ),

    c ) Enerji Dönüşümleri ve Enerjinin Korunumu

    d ) Enerji Kaynakları : yenilenebilir ve yenilenemez enerji