BU DÖKÜMANI WORD OLARAK İNDİRMEK İÇİN TIKLAYIN
ISI VE SICAKLIK
Bir cisimden
başka bir cisme, sıcaklık farkı sonucunda aktarılan enerji. Farklı
sıcaklıklardaki iki cisim yan yana getirildiğinde, ısı daha sıcak cisimden daha
soğuk olanına aktarılır. Bu enerji aktarımı sonucunda, her zaman olmasa da genellikle,
daha soğuk olan cismin sıcaklığı artar, daha sıcak olanınki ise düşer.
Cisimler, bir fiziksel durumdan ötekine geçerken, yani katı halden sıvı hale
(erime), katı halden buhar haline (süblimleşme), sıvı halden buhar haline
(kaynama) ya da katı halden bir başka katı hale (genellikle kristal geçiş
olarak adlandırılır) dönüşürken, sıcaklıklarında herhengi bir artış olmadan ısı
soğurabilirler. Isı ve sıcaklık arasındaki önemli ayrım (ısı bir enerji biçimi,
sıcaklık ise bir cisimde bulunan ısı enerjisi miktarının ölçüsüdür), 18. ve 19.
yüzyıllar içinde açıklığa kavuşturuldu.
Termodinamik çerçevesinde, ısı kavramı
enerji kavramından dikkatli bir biçimde ayrıştırılmıştır.
Bir enerji biçimi olarak ısı. Isı da içinde
olmak üzere tüm enerji biçimleri işe çevrilebildiğinden, enerji miktarları,
joule, kilowatt-saat ya da kalori gibi iş birimleriyle ifade edilir. Bir cisme
eklenen ya da cisimden alınan ısı miktarı ile bunun cismin hali üzerindeki
etkisinin büyüklüğü arasında kesin bir ilişki vardır. En yaygın kullanılan iki
ısı birimi, kalori ve British Thermal Unit'tir (BTU). Kalori (ya da
gram-kalori), bir gram suyun sıcaklığını 14,5 C derece'den 15,5 C derece'ye
çıkartmak için gerekli olan enerji miktarıdır; BTU ise, bir libre (45,36 grama
karşılık gelen İngiliz ağırlık ölçüsü) suyun sıcaklığını 63 F derece'den
(İngilizce konuşulan ülkelerde kullanılan Fahrenheit sıcaklık ölçeği; 1 F
derece=[9/5*C derece ]+32) 64 F derece'ye çıkartmak için gerekli olan enerji
miktarıdır. Bir BTU, yaklaşık 252 kaloriye eşittir. Her iki tanım da, sıcaklık
değişimlerinin bir atmosferlik sabit basınç koşulu altında ölçülmesi
gerektiğini belirtir; çünkü, ilgili enerji miktarları basınca da
bağlıdır.Besinlerin enerji içeriğini ölçmekte kullanılan kalori, kilogram-kaloridir
ve 1.000 gram-kaloriye eşittir.
Bir cismin birim kütlesinin sıcaklığını
belirli bir sıcaklık dilimi içinde yükseltmek için gerekli olan enerjiye,
cismin ısı sığası ya da özgül ısı (ısınma ısısı) denir. Bir cismin sıcaklığını
bir dereceye yükseltmek için gerekli olan enerji miktarı, koşullara bağlı
olarak değişir. Eğer ısı sabit hacimde tutulan bir gaza ekleniyorsa, bir
derecelik sıcaklık artışı için gerekli olan ısı miktarı, aynı gazın serbestçe
genleşebilecek ve böylece iş yapabilecek bir ortamda bulunması (örn. içinde
hareketli bir piston bulunan bir silindire yerleştirilmesi) durumunda gerekecek
olan ısı miktarından daha azdır. Birinci durumda enerjinin tümü gazın
sıcaklığının arttırılmasında kullanılır, ama ikinci durumda enerji yalnızca
gazın sıcaklığını arttırmakla kalmaz ama aynı zamanda gazın piston üzerinde iş
yapması için gerekli olan enerjiyi de sağlar. Böylece, cismin özgül ısısı bu
koşullara bağımlı duruma gelir. En yaygın olarak belirlenen özgül ısılar, sabit
hacimdeki özgül ısı ve sabit basınçtaki özgül ısıdır. 1819'da Fransız bilim
adamları Pierre-Louis Dulong ve Alexis-Therese Petit, çoğu katı elementin ısı
sığasının, atom ağırlıklarıyla yakından ilişkili olduğunu gösterdiler.
Dulong-Petit yasası metal haldeki bazı elementlerin atom ağırlıklarının
belirlenmesinde kullanışlıdır, bu yasadan sapmalar daha sonraları kuvantum
mekaniği temelinde açıklanmıştır.
Bir cismin içerdiği ısı miktarından söz
etmek anlamsızdır, çünkü ısı, aktarılan enerjiye özgüdür. Bir cisimde depolanan
enerji ısı değildir (iş de değildir, çünkü iş aktarım halindeki enerjidir).
Ama, duyulur ve gizli ısı terimleri kullanılagelmiştir. Buharlaşma ısısı da
denilen gizli ısı, bir sıvıyı sabit sıcaklık ve basınç altında buhara
dönüştürmek için gerekli olan enerji miktarıdır. Katı bir cismi eriterek sıvı
hale getirmek için gerekli olan enerjiye erime ısısı ve doğrudan buhar hale
getirmek için gerekli olan enerjiye de süblimleşme ısısı denir; bu
dönüştürmelerin hepsi de, sabit sıcaklık ve basınç koşulları altında
gerçekleştirilir.
Hava çeşitli gazların ve su buharının
bir karışımıdır ve içerdiği suyun fazının değişmesi, yani sıvı ya da katı hale
dönüşmesi olanaklıdır. Faz değişimlerine ilşkin enerji (gizli ısı) ile sıcaklık
değişimleri için gerekli olan enerjiyi birbirinden ayırt etmek için duyulur ısı
kavramı geliştirilmiştir. Bir su buharı ve hava karışımında, faz değişikliğine
yol açmadan karışımın sıcaklığını belirli bir ölçüde değiştirmek için gerekli
olan enerjiye duyulur ısı denir.
Kalori gibi birimler ısı akımının
incelenmesinde çok önceden beri kullanılmaya başlanmıştır. Kalori için ''cal''
sembolü kullanılır.Çünkü ısıyı kütlesi belli bir suya iletip sudaki sıcaklık
yükselişini ölçmek suretiyle enerji miktarını hesaplamak çok kolay bir izlem
idi. Kilokalori denilen, ya da büyük kcal yazılan, daha büyük bir birim vardır.
Bu 1.000 kaloriye eşittir. Büyük kalori bugün besinlerin enerji değerini
ölçmekte çok kullanılan bir birimdir.
Yorum Gönder