Isı, Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı Arasındaki İlişki

Öğrenme çıktıları

Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.

• FİZ.9.4.2Isı, öz ısı, ısı sığası ve sıcaklık farkı arasındaki matematiksel modele ilişkin tümevarımsal akıl yürütebilme

  • a) Isı, öz ısı, ısı sığası ve sıcaklık farkı arasındaki ilişkiyi deney yoluyla keşfederek matematiksel modeline ulaşır.
  • b) Isı, öz ısı, ısı sığası ve sıcaklık farkı arasındaki matematiksel modeli farklı durumlar için hesaplamalar yaparak geneller.

• FİZ.9.4.5Isı aktarım yollarını sınıflayabilme

  • a) Isı aktarım yollarının niteliklerini belirler.

Bu konuda neler var?

• Termometreler

1. Kolay

   1Bir tesisat mühendisi, kalorifer devresinde kullanılacak ısı taşıyıcı sıvıyı seçmek için şu tabloyu inceliyor: Sıvı | Öz ısı (J/kg · °C) Su | 4180 Etil alkol | 2440 Zeytinyağı | 1970 Mühendis, eşit kütleli sıvılar eşit miktarda soğurken odaya en çok ısıyı veren sıvıyı seçmek istiyor. Mühendisin suyu seçmesinin gerekçesi hangisidir?

   • AA) Öz ısısı küçük olduğu için çok çabuk ısınması
   • BB) Öz ısısı büyük olduğu için soğurken çok ısı vermesi
   • CC) Isıyı hiç iletmediği için yolda kayıp olmaması
   • DD) Kaynama sıcaklığının en düşük olması
   • EE) Yoğunluğunun en küçük olup kolay akması
   Cevabı göster

   Doğru cevap: B) Öz ısısı büyük olduğu için soğurken çok ısı vermesi

   Q = m · c · ΔT bağıntısına göre eşit kütle ve eşit sıcaklık düşüşünde öz ısısı en büyük olan su en çok ısıyı verir; ayrıca geç soğuduğu için ısıyı uzun süre taşır. Suyun çabuk ısındığı için seçildiğini düşünmek ters bir yanılgıdır; öz ısısı büyük olan madde geç ısınır.

   Hata mı var? Düzeltme öner

2. Kolay

   2Okul girişinde görevli hemşire, öğrencilerin vücut sıcaklığını termometreyi alınlarına değdirmeden, yaklaşık 3 cm uzaktan tutarak bir saniyede ölçüyor. Termometre deriye hiç temas etmediği hâlde ekranında doğru değer görünüyor. Bu termometre hangi özellikten yararlanır?

   • AA) Sıvının ısınınca genleşmesinden
   • BB) Gazın ısınınca basıncının artmasından
   • CC) Vücudun yaydığı kızılötesi ışınımdan
   • DD) Metal şeridin ısınınca bükülmesinden
   • EE) Deriden termometreye ısı iletiminden
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) Vücudun yaydığı kızılötesi ışınımdan

   Her cisim sıcaklığına bağlı olarak kızılötesi ışınım yayar; temassız termometre bu ışınımı algılayarak sıcaklığı hesaplar. İletimle ölçtüğünü düşünmek yanlıştır; iletim için temas gerekir, oysa termometre deriye değmemektedir.

   Hata mı var? Düzeltme öner

3. Kolay

   3Mehmet, aynı demirden yapılmış 2 kg'lık bir tencere ile 0,5 kg'lık bir tavayı aynı ocakta ısıtıyor ve tencerenin daha geç ısındığını görüyor. Öğretmeni, bir cismin tamamının sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken ısıya ısı sığası (C) dendiğini ve bunun cismin kütlesi m ile öz ısısı c'ye bağlı olduğunu söylüyor. Isı sığası hangi bağıntıyla hesaplanır?

   • AA) C = m / c
   • BB) C = c / m
   • CC) C = m · c
   • DD) C = m · c · ΔT
   • EE) C = Q · ΔT
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) C = m · c

   Isı sığası, kütle ile öz ısının çarpımıdır: C = m · c; bu yüzden aynı demirden yapılmış tencerenin ısı sığası tavanınkinin 4 katıdır ve geç ısınır. C = m · c · ΔT bağıntısı ısı sığasını değil, sıcaklığı ΔT kadar değiştirmek için gereken ısıyı (Q) verir.

   Hata mı var? Düzeltme öner

4. Kolay

   4Gıda mühendisliği öğrencisi Merve, üç maddeyle ilgili ölçümlerini bir tabloya yazıyor: Madde | 1 g'ının sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken ısı Su | 1 cal Zeytinyağı | 0,47 cal Demir | 0,11 cal Tablonun ikinci sütununda verilen nicelik hangisidir?

   • AA) Isı sığası
   • BB) Öz ısı
   • CC) Erime ısısı
   • DD) İç enerji
   • EE) Isı iletim hızı
   Cevabı göster

   Doğru cevap: B) Öz ısı

   1 g maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı öz ısıdır; maddeler için ayırt edicidir ve kütleye bağlı değildir. Isı sığası ise maddenin tamamının sıcaklığını 1 °C değiştiren ısıdır; tablo birim kütle (1 g) için verildiğinden ısı sığası olamaz.

   Hata mı var? Düzeltme öner

5. Kolay

   5Mehmet, demlik için 200 g suyu ocakta 10 °C'den 30 °C'ye kadar ısıtıyor. Suyun öz ısısı 1 cal/g · °C'dir ve ısı kaybı önemsizdir. Suya verilen ısı kaç cal'dir?

   • AA) 4000
   • BB) 2000
   • CC) 6000
   • DD) 200
   • EE) 400
   Cevabı göster

   Doğru cevap: A) 4000

   Q = m · c · ΔT = 200 · 1 · (30 − 10) = 4000 cal'dir. 6000 cal, ΔT yerine son sıcaklığın (30 °C) kullanılmasıyla bulunur.

   Hata mı var? Düzeltme öner

6. Kolay

   6Bir mutfakta 100 g ve 400 g suyla dolu iki kap bulunuyor. Su miktarı 400 g olan kabın ısı sığası, 100 g olan kabın ısı sığasının kaç katıdır?

   • AA) 1
   • BB) 2
   • CC) 1/4
   • DD) 4
   • EE) 16
   Cevabı göster

   Doğru cevap: D) 4

   Isı sığası C = m · c'dir; madde aynı olduğundan ısı sığası kütleyle doğru orantılıdır ve 4 katıdır. Isı sığasının eşit olduğunu düşünmek, onu öz ısı gibi ayırt edici bir özellik sanmaktır.

   Hata mı var? Düzeltme öner

7. Kolay

   7Bir kaptaki 1 kg suyun sıcaklığını 10 °C artırmak için Q kadar ısı gerekiyor. Aynı sıcaklıktaki 2 kg suyun sıcaklığını yine 10 °C artırmak için kaç Q ısı gerekir?

   • AA) Q
   • BB) Q/2
   • CC) 4Q
   • DD) 10Q
   • EE) 2Q
   Cevabı göster

   Doğru cevap: E) 2Q

   Madde ve sıcaklık değişimi aynı kaldığında gereken ısı kütleyle doğru orantılıdır; kütle 2 katına çıktığı için 2Q gerekir. Isının değişmeyeceğini düşünmek kütlenin etkisini yok saymaktır.

   Hata mı var? Düzeltme öner

8. Kolay

   8Isı sığasının birimi aşağıdakilerden hangisidir?

   • AA) cal/g · °C
   • BB) cal/°C
   • CC) cal
   • DD) °C
   • EE) g/cal
   Cevabı göster

   Doğru cevap: B) cal/°C

   Isı sığası, maddenin tamamının sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısıdır; birimi cal/°C ya da J/°C'dir. cal/g · °C öz ısının birimidir, çünkü birim kütle içindir.

   Hata mı var? Düzeltme öner

9. Kolay

   9Bir öğrenci, bir maddeyi ısıtmak için gereken ısı miktarını etkileyen etkenleri listeliyor. Aşağıdakilerden hangisi bu etkenlerden biri değildir?

   • AA) Maddenin kütlesi
   • BB) Maddenin cinsi
   • CC) Maddenin bulunduğu kabın rengi
   • DD) Maddenin sıcaklığındaki değişim miktarı
   • EE) Maddenin öz ısısı
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) Maddenin bulunduğu kabın rengi

   Q = m · c · ΔT bağıntısına göre gereken ısı kütleye, maddenin cinsine (öz ısısına) ve sıcaklık değişimine bağlıdır. Kabın rengi bu bağıntıda yer almaz.

   Hata mı var? Düzeltme öner

10. Kolay

    10Öz ısısı 0,2 cal/g · °C olan 50 g kütleli bir metal parçaya 600 cal ısı veriliyor. Hâl değişimi olmadığına göre metalin sıcaklığı kaç °C artar?

    • AA) 6
    • BB) 30
    • CC) 120
    • DD) 60
    • EE) 15
    Cevabı göster

    Doğru cevap: D) 60

    ΔT = Q / (m · c) = 600 / (50 · 0,2) = 600 / 10 = 60 °C'dir. 6 °C sonucu, bölme işleminde ısı sığasının 100 alınmasıyla bulunur.

    Hata mı var? Düzeltme öner

11. Kolay

    11Kütleleri eşit su (c = 1 cal/g · °C) ve zeytinyağı (c = 0,47 cal/g · °C), özdeş iki ocakta aynı süre ısıtılıyor. Isı kaybı önemsiz olduğuna göre hangisinin sıcaklığı daha çok artar?

    • AA) Suyun
    • BB) İkisinin de eşit
    • CC) İkisinin de hiç artmaz
    • DD) Önce suyun, sonra zeytinyağının
    • EE) Zeytinyağının
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) Zeytinyağının

    Eşit kütleli maddelere eşit ısı verilince öz ısısı küçük olanın sıcaklığı daha çok artar; zeytinyağının öz ısısı daha küçüktür. Suyun daha çok ısınacağını düşünmek öz ısının etkisini ters kurmaktır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

12. Kolay

    12Bir ders kitabındaki tabloda maddelerin öz ısıları verilmiş, ancak sütun başlığındaki birim silinmiştir. Öz ısının birimi aşağıdakilerden hangisi olabilir?

    • AA) cal/°C
    • BB) cal
    • CC) cal/g · °C
    • DD) g/cm³
    • EE) °C/cal
    Cevabı göster

    Doğru cevap: C) cal/g · °C

    Öz ısı, 1 g maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısıdır; birimi cal/g · °C ya da J/kg · °C'dir. cal/°C, kütle içermediği için ısı sığasının birimidir.

    Hata mı var? Düzeltme öner

13. Kolay

    13Termometreler, maddelerin sıcaklıkla değişen bazı özelliklerinden yararlanarak sıcaklığı ölçer. Aşağıdakilerden hangisi termometrelerde bu amaçla kullanılan özelliklerden biri değildir?

    • AA) Maddenin kütlesi
    • BB) Maddenin genleşmesi
    • CC) Gazın basıncı
    • DD) Maddenin elektrik direnci
    • EE) Maddenin yaydığı kızılötesi ışınım
    Cevabı göster

    Doğru cevap: A) Maddenin kütlesi

    Termometreler genleşme, basınç, elektrik direnci ya da kızılötesi ışınım gibi sıcaklıkla değişen özelliklerden yararlanır. Kütle sıcaklıkla değişmediğinden sıcaklık ölçümünde kullanılamaz.

    Hata mı var? Düzeltme öner

14. Kolay

    14Bazı evlerde güneşe bakan duvarların önüne su dolu kaplardan oluşan su duvarları yapılır. Su duvarları gündüz güneşten aldıkları enerjiyi depolayıp gece yavaş yavaş odaya verir. Bu amaçla suyun seçilmesinin nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

    • AA) Suyun öz ısısının küçük olması
    • BB) Suyun öz ısısının büyük olması
    • CC) Suyun yoğunluğunun çok küçük olması
    • DD) Suyun rengi olmaması
    • EE) Suyun kaynama sıcaklığının çok düşük olması
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) Suyun öz ısısının büyük olması

    Öz ısısı büyük olan su geç ısınır, geç soğur; bu yüzden gündüz çok enerji depolayıp geceleri yavaşça verebilir. Öz ısısı küçük bir madde hızla ısınıp hızla soğuyacağından bu iş için uygun olmaz.

    Hata mı var? Düzeltme öner

15. Kolay

    15Okul revirinde içinde renkli alkol bulunan cam bir termometre kullanılıyor. Bu termometre, sıcaklıkla değişen hangi özellikten yararlanarak sıcaklığı ölçer?

    • AA) Sıvının renginin değişmesinden
    • BB) Sıvının kütlesinin artmasından
    • CC) Sıvının genleşmesinden
    • DD) Camın elektrik direncinden
    • EE) Sıvının kaynamasından
    Cevabı göster

    Doğru cevap: C) Sıvının genleşmesinden

    Sıvılı termometreler, sıvının sıcaklıkla genleşip büzülmesinden yararlanır. Sıvının kütlesi ısınmakla değişmez; değişen hacmidir.

    Hata mı var? Düzeltme öner

16. Kolay

    16Suyun öz ısısı 4200 J/kg · °C'dir. Bir çaydanlıktaki 1 kg suyun sıcaklığını 2 °C artırmak için kaç J ısı gerekir?

    • AA) 4200
    • BB) 2100
    • CC) 4202
    • DD) 84.000
    • EE) 8400
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) 8400

    Q = m · c · ΔT = 1 · 4200 · 2 = 8400 J'dür. 4200 J, sıcaklık değişiminin 1 °C alınmasıyla bulunur.

    Hata mı var? Düzeltme öner

17. Kolay

    17Bir araştırma laboratuvarında çok düşük sıcaklıklar, hacmi değişmeyen kapalı bir haznedeki helyumun basıncı izlenerek ölçülüyor. Sıcaklık düştükçe haznedeki basınç da düşüyor; termometrenin göstergesi bu değişime göre ölçeklendirilmiş. Bu termometre, kullanım amacına göre yapılan sınıflandırmada hangi türe girer?

    • AA) Sıvılı termometre
    • BB) Gazlı termometre
    • CC) Metal termometre
    • DD) Kızılötesi termometre
    • EE) Dijital termometre
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) Gazlı termometre

    Gazlı termometreler, sabit hacimdeki gazın basıncının sıcaklıkla değişmesi ilkesine göre çalışır ve hassas ölçüm yapar; içindeki gazın cinsine bağlı olarak 1 K gibi çok düşük sıcaklıkları ölçebilir, genellikle laboratuvarlarda kullanılır. Sıvılı ve metal termometreler genleşmeden, dijital termometreler direnci sıcaklıkla değişen devre elemanlarından, kızılötesi termometreler cisimlerin yaydığı kızılötesi ışınlardan yararlanır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

18. Kolay

    18Bir sıvılı termometre Fahrenheit ölçeğine göre ölçeklendirilirken, deniz seviyesinde suyun donma sıcaklığına 32 °F, kaynama sıcaklığına 212 °F yazılıyor ve bu iki işaretin arası eşit bölmelere ayrılıyor. Her bölme 1 °F'ı gösteriyor. Bu termometrede suyun donma ve kaynama sıcaklıkları arasında kaç eşit bölme bulunur?

    • AA) 100
    • BB) 148
    • CC) 180
    • DD) 212
    • EE) 244
    Cevabı göster

    Doğru cevap: C) 180

    İki işaret arasındaki bölme sayısı, sıcaklık değerlerinin farkıdır: 212 − 32 = 180 bölme. Aynı aralık Celsius ölçeğinde 100 − 0 = 100, Kelvin ölçeğinde 373 − 273 = 100 bölmedir. Fahrenheit termometresinin bölme sayısının daha fazla olması, aynı sıcaklık aralığının daha küçük adımlarla okunabilmesi demektir. 212, kaynama sıcaklığının kendisidir; bölme sayısı değildir.

    Hata mı var? Düzeltme öner

19. Orta

    19Bir metal döküm atölyesinde, kütlesi 500 g ve öz ısısı 0,2 cal/g · °C olan bir pirinç blok kalıptan çıkarılıyor. Usta, bloğun tamamının sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısıyı, yani bloğun ısı sığasını bilmek istiyor. Bloğun ısı sığası kaç cal/°C'dir?

    • AA) 100 cal/°C
    • BB) 2,5 cal/°C
    • CC) 25 cal/°C
    • DD) 500 cal/°C
    • EE) 2500 cal/°C
    Cevabı göster

    Doğru cevap: A) 100 cal/°C

    Isı sığası C = m · c = 500 · 0,2 = 100 cal/°C olur. 2500 cal/°C, kütle öz ısıya bölündüğünde (500 / 0,2) bulunur; ısı sığası kütle ile öz ısının çarpımıdır, bölümü değildir.

    Hata mı var? Düzeltme öner

20. Orta

    20Bir mutfak eşyası mağazasında eşit kütleli bakır, alüminyum ve demir tavalar sergileniyor. Etiketlerde öz ısılar bakır için 0,09 cal/g · °C, alüminyum için 0,22 cal/g · °C, demir için 0,11 cal/g · °C yazıyor. Satış görevlisi, her tavaya eşit miktarda ısı verildiğinde hangisinin en çok ısınacağını göstermek istiyor. Hâl değişimi olmadığına göre tavaların sıcaklık artışları arasındaki ilişki hangisidir?

    • AA) Alüminyum > demir > bakır
    • BB) Bakır > demir > alüminyum
    • CC) Demir > bakır > alüminyum
    • DD) Bakır = demir = alüminyum
    • EE) Alüminyum > bakır > demir
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) Bakır > demir > alüminyum

    ΔT = Q / (m · c) olduğundan kütle ve verilen ısı eşitken öz ısısı küçük olanın sıcaklığı daha çok artar: bakır > demir > alüminyum. Alüminyumu en çok ısınan sanmak, öz ısı büyüdükçe ısınmanın da arttığı yanılgısından kaynaklanır; öz ısı ile sıcaklık artışı ters orantılıdır.

    Hata mı var? Düzeltme öner