9. Sınıf Fizik Ders Kitabı 4. Ünite Ölçme ve Değerlendirme Soruları ve Cevapları Meb Yayınları

4. Ünite Ölçme ve Değerlendirme

9. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları Meb Yayınları Sayfa 255

Aşağıda üniteye ilişkin bilgi ve becerileri yoklayan bağlama dayalı toplam 10 soru verilmiştir.

1. Soru Bir öğrenci, iç enerjinin ısı ve sıcaklıkla ilişkisini gözlemlemek için bir deney düzeneği tasarlıyor. Deneyde biri ısıtılmış, biri soğutulmuş iki kapta mürekkebin yayılma hızları gözlemleniyor.

a) Isıtılması ve soğutulması sürecinde suların hangi nicelikleri nasıl değişmiştir? Gerekçeleriyle açıklayınız.

Cevap: Isıtılan suyun sıcaklığı ve iç enerjisi artmıştır. Çünkü ısı verilmiş ve moleküller daha hızlı hareket etmeye başlamıştır.
Soğutulan suyun sıcaklığı ve iç enerjisi azalmıştır. Çünkü ısı kaybetmiş ve moleküller daha yavaş hareket etmeye başlamıştır.

b) Sıcak ve soğuk suyun içine damlatılan mürekkepler su içinde neden farklı hızlarla dağılmıştır? Gerekçeleriyle açıklayınız.

Cevap: Sıcak sudaki moleküller daha hızlı hareket ettiği için mürekkep daha hızlı yayılır.
Soğuk suda ise moleküller yavaş hareket ettiğinden mürekkebin yayılması daha yavaştır. Bu durum, sıcaklığın moleküler hareketlere etkisini gösterir.

c) Yapılan bu deneyin sonucunda;

I. Soğutulan bir maddenin ısısı azalır.
II. Isı alan bir maddenin iç enerjisi artar.
III. Isı alan bir maddenin moleküllerinin ortalama kinetik enerjisi artar.

yargılarından hangilerine ulaşılır?

Doğru cevap: D) II ve III
Çünkü ısı alan maddenin iç enerjisi ve moleküllerinin kinetik enerjisi artar, ancak "ısısı azalır" ifadesi yanlıştır, ısı bir maddenin sahip olduğu değil, aktardığı enerjidir.

9. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları Meb Yayınları Sayfa 256

2. Soru Bir fizik öğretmeni, maddelerin hâl değiştirme sıcaklıklarını etkileyen faktörlerle ilgili aşağıdaki deney düzeneklerini kuruyor ve öğrencilerinden deneylerin sonuçlarıyla ilgili olarak verilen soruları cevaplamalarını istiyor.

a) Öğretmen, bu düzeneği kurarak hâl değişimini etkileyen etmenlerden hangilerini tespit etmeyi amaçlamış olabilir? Gerekçesiyle açıklayınız.

Cevap: A ve B kaplarında erime sıcaklığında olan aynı cins fakat farklı kütleli madde kullanılmıştır. B kabındaki buzun kütlesi A kabındaki buzun kütlesinden fazladır. Tabloda da B kabına iki kat fazla süre ile ısı verildiği görülmektedir.
Bu verilerden hareketle şu çıkarımda bulunulabilir:
Bu deneyde maddelerin erimesi için gerekli olan ısı ile madde miktarı karşılaştırılmıştır.

A ve C kaplarında ise aynı kütlede fakat farklı cins madde vardır. Tabloda bu maddelere farklı sürelerde ısı verildiği görülmektedir.
Buradan hareketle şu çıkarımda bulunulabilir:
Maddenin cinsinin değişmesi erime ısısının değişmesi anlamına gelir. Kütlesi aynı, cinsi farklı olan maddelerin erimesi için maddelere verilmesi gereken ısı miktarı farklıdır.

b) Aynı düzenekte 0 °C sıcaklıktaki 500 g buzu ve 30 °C sıcaklıktaki 800 g tereyağının tamamını eritmek kaç dakika sürer?

Cevap: A kabındaki 150 g buz 4 dakikada eriyorsa,
500 g buz:
500 ÷ 150 × 4 = 13.3 dakika (yaklaşık 40/3 dakika)

C kabındaki 150 g tereyağı 3 dakikada eriyorsa,
800 g tereyağı:
800 ÷ 150 × 3 = 16 dakika

c) Tablodaki değerleri dikkate alarak basınç ile hâl değişim sıcaklığı arasındaki ilişkiyi açıklayınız.

Cevap: Buz, erirken hacmi azalan maddelerdendir. Bu nedenle buzun üzerine etkiyen basınç azaldıkça erime sıcaklığı yükselir, kaynama sıcaklığı düşer.
Alüminyum ve cıva, erirken hacmi artan maddelerdendir. Bu nedenle bu maddelere uygulanan basınç azaldıkça hem erime hem kaynama sıcaklıkları düşer.

9. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları Meb Yayınları Sayfa 257

3. Düzenek

Fizik öğretmeni, öğrencilerine aşağıdaki günlük hayat uygulamalarını veriyor ve bu uygulamaların maddelerin hâl değişimi ile ilişkilendirilerek yorumlanmalarını istiyor:

• Kış aylarında uçakların alkol ve glikoz karışımı bir sıvıyla yıkanması
• Otomobillerin radyatör ve cam yıkama sularının içine antifriz koyulması

ç) Verilen uygulamaların maddelerin hâl değişimini nasıl etkilediğini gerekçeleriyle açıklayınız.

Cevap: Alkol ve glikoz, suyun erime sıcaklığını düşürerek suyun donmasını geciktirir. Bu da uçakların yüzeyinde buz oluşmasını engeller ve donma kaynaklı arızaların önüne geçer.
Antifriz de benzer şekilde suyun içine katıldığında erime (donma) sıcaklığını düşürerek donmayı zorlaştırır. Bu sayede motor soğutma sistemleri kış aylarında donmaz ve araç daha güvenli çalışır.

3. Soru Kütlesi 100 g olan katı bir K maddesinin sıcaklık-ısı grafiği aşağıda verilmiştir.

a) K maddesinin erime sıcaklığı kaç °C’tur?

Cevap: Grafikte sıcaklığın sabit kaldığı ilk yatay çizgi 60 °C’tedir.
Dolayısıyla erime sıcaklığı: 60 °C’tur.

b) Hâl değiştirme sıcaklığındaki K maddesinin tamamen erimesi için maddeye verilmesi gereken ısı kaç kaloridir?

Cevap: Grafikte erime süreci 400–800 arasıdır.
800 – 400 = 400 kalori enerji verilmiş.
Yani erime için gereken ısı: 400 cal

c) Başka hiçbir değişiklik yapılmadan K maddesinin kütlesi 200 g’a çıkarıldığında grafikteki büyüklüklerden hangileri değişir, hangileri sabit kalır?

Cevap: Madde miktarı 2 katına çıktığında, verilen ısı miktarı da 2 katına çıkar.
Yani grafikteki yatay eksen (ısı) değerleri artar.
Ancak, erime ve kaynama sıcaklıkları değişmez.
Değişenler: Gerekli ısı miktarları
Sabit kalanlar: Erime ve kaynama sıcaklıkları

ç) K maddesinin saflığı değiştirildiğinde grafikteki hangi büyüklükler değişir?

Cevap: Madde saf değilse, erime ve kaynama sıcaklıkları değişir. Ayrıca, verilmesi gereken ısı miktarı da değişebilir.
Yani hem sıcaklık hem ısı değerleri değişir.

9. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları Meb Yayınları Sayfa 258

4. Soru: Benmari Tekniği ve Isı Alışverişi

Benmari, su banyosu anlamına gelen Fransızca “bain marie” sözcüklerinin birleşiminden oluşmaktadır.

a) Çikolatanın erime sıcaklığı nedir? Bu cevabınızı destekleyen veriler nelerdir?

Cevap: Çikolatanın erime sıcaklığı 35 °C’tir. Çünkü çikolata 35 °C’ye ulaştığında sıcaklığı bir süre değişmemiştir (2,5 ile 3,5 dakika arasında sabit kalmıştır).
Bu süreçte suyun sıcaklığı düşmeye devam etmiştir, yani su çikolataya ısı vermiştir.
Bu da çikolatanın bu sürede erime hâlinde olduğunu gösterir.

b) Hangi zaman aralıklarında su ve çikolata arasında ısı alışverişi olmamıştır?

Cevap: Doğru seçenek: B) 4,5 dakikadan sonra
Çünkü bu süreden sonra hem su hem de çikolatanın sıcaklığı 41 °C’de sabit kalmış, yani ısı alışverişi sona ermiştir.

c) Su ve çikolata hangi sıcaklıkta ısıl dengeye gelmiştir? Bu cevabınızı destekleyen veriler nelerdir?

Cevap: Isıl denge sıcaklığı 41 °C’dir.
5. dakikada hem suyun hem de çikolatanın sıcaklığı 41 °C olmuştur ve değişmemektedir.
Bu, iki madde arasında ısı alışverişinin sona erdiğini ve ısıl dengeye ulaşıldığını gösterir.

ç) Isıl dengeye ulaşıncaya kadar su ve çikolatanın aldığı ve verdiği ısıların büyüklük ilişkisi nedir?

Cevap: Isıl denge sürecinde, suyun verdiği ısı, çikolatanın aldığı ısıya eşittir.
Yani:
Q_su = Q_çikolata
Çünkü ısı enerjisi korunur ve ısı, sıcak maddeden soğuk maddeye doğru aynı miktarda geçer.

9. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları Meb Yayınları Sayfa 259

d) Soru: Ersan, 45 °C sıcaklığında çikolata elde etmek isterse tek başına suyun kütlesini, suyun sıcaklığını ve çikolatanın kütlesini nasıl değiştirmelidir?

• Suyun kütlesini artırmalıdır. (daha fazla ısı taşıması için)
• Suyun sıcaklığını artırmalıdır. (çikolataya daha fazla enerji aktarabilmek için)
• Çikolatanın kütlesini azaltmalıdır. (daha az maddeye ısı vermek daha kolay olur)

e) Soru: Isıl denge ile ilgili paragrafı uygun kavramlarla tamamlayınız.

Cevap: Sıcaklıkları farklı maddeler arasında ısı alışverişi gerçekleşir. Isı, sıcaklığı büyük olan maddeden sıcaklığı küçük olan maddeye doğru aktarılır. Maddeler arasındaki ısı alışverişi maddelerin sıcaklık değerleri eşit olduğu anda durur.
Bu anda maddelerin sahip olduğu sıcaklığa denge sıcaklığı, maddeler arasındaki ısı alışverişinin sona ermesi olayına da ısıl denge adı verilir.

5. Soru: Bir bilim fuarında öğrenciler, evde enerji tasarrufu sağlayabilecek malzemeler üzerine bir proje sunuyorlar

Verilen bilgiler:

X malzemesi:

• Öz ısı: 3,2 cal/g·°C
• Kütle: 100 g
• Başlangıç sıcaklığı: 25 °C

Y malzemesi:

• Öz ısı: 4,8 cal/g·°C
• Kütle: 100 g
• Başlangıç sıcaklığı: 20 °C

Alınan ısı (her biri için): 4.800 cal

a) Her iki malzemenin son sıcaklıklarını hesaplayınız.

X: Q = m·c·ΔT
4.800 = 100 · 3,2 · ΔT → ΔT = 15
25 + 15 = 40 °C

Y: 4.800 = 100 · 4,8 · ΔT → ΔT = 10
20 + 10 = 30 °C

Cevap: X malzemesi son sıcaklığı: 40 °C, Y malzemesi son sıcaklığı: 30 °C

b) Özdeş ısıtıcılarla her iki malzeme aynı sıcaklığa kadar ısıtılıp sonra soğumaya bırakıldığında hangi malzemenin sıcaklık değişimi daha uzun sürede gerçekleşir? Gerekçesiyle açıklayınız.

Cevap: Y malzemesi, öz ısısı daha büyük olduğu için sıcaklık değişimi daha uzun sürede gerçekleşir.
Çünkü öz ısısı büyük olan maddeler, aynı sıcaklık değişimi için daha fazla ısı alır ya da verir. Bu yüzden Y daha geç ısınır veya soğur.

9. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları Meb Yayınları Sayfa 260

6. Soru: a) Yüzeylerin ısıl dengeye gelme süreleri olan t₁, t₂ ve t₃ büyüklüklerini büyükten küçüğe doğru sıralayınız.

Cevap: t₁ > t₂ > t₃
Çünkü ısı iletim süresi, temas yüzey alanının büyüklüğüne bağlıdır. Yüzey alanı büyüdükçe ısı daha hızlı iletilir ve dengeye ulaşma süresi kısalır.

b) Isıl denge sıcaklıkları olan T₁, T₂ ve T₃ büyüklükleri arasındaki ilişkiyi gerekçeleriyle yazınız.

Cevap: T₁ = T₂ = T₃
Çünkü denge sıcaklığı sadece maddelerin başlangıç sıcaklıklarına ve kütlelerine bağlıdır. Temas edilen yüzeylerin büyüklüğü denge sıcaklığını etkilemez.

7. Soru: Isı iletimine ilişkin verilen günlük hayattan örnekleri okuyunuz ve değerlendiriniz.

I. Yeryüzünün bulutlu havalardaki gece sıcaklığı, açık havalardaki gece sıcaklığına göre daha fazladır.

Açıklama: Çünkü bulutlar, yeryüzünden yayılan ısıyı geri yansıtır ve ısı kaybını azaltır. Bu durum, gece sıcaklığını korur.

II. Kışın dışarıda yürüyüş yaparken tabanı ince ve yalıtımsız ayakkabılar giyen biri, soğuk zeminle temas ettiği için vücut ısısını daha çabuk kaybeder.

Açıklama: Isı yalıtımı iyi olmayan ayakkabılar, vücut ısısının zemine geçmesini hızlandırır. Bu nedenle yalıtımlı ayakkabılar tercih edilmelidir.

III. Uzun süre soğukta kalmış kişilere "termal acil durum battaniyesi" verilir.

Açıklama: Bu battaniyeler, vücut ısısını yansıtarak kişiyi sıcak tutar. Isı kaybını önlediği için hayat kurtarıcıdır.

9. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları Meb Yayınları Sayfa 261

Soru a) Bu olaylarda etkili olan ısı aktarım yollarını benzerliklerine göre gruplandırarak aşağıdaki tablonun ilgili alanlarına yazınız.

Soru b) Bu gruplandırmada ısı aktarımının hangi niteliklerini dikkate aldınız?

Cevap:Isı iletim şekli, maddesel ortama ihtiyaç duyulup duyulmadığı dikkate alındı. İletim doğrudan temasla, konveksiyon akışkanlarla, ışıma ise boşlukta madde olmadan gerçekleşebilir.

Soru c) Bu olaylarda ısının hangi yolla ve nasıl aktarıldığını açıklayınız.

I. Bulutlu gecelerde kızılötesi ışınlar bulutlardan yansıyıp yeryüzüne döner. Hava açıksa ışınlar uzaya kaçar. Isı ışıma yoluyla aktarılır.

II. Soğuk havalarda yer soğuktur, vücuttan yere iletim yoluyla ısı geçer.

III. Termal battaniye kızılötesi ışınları vücuda yansıtır. Isı ışıma ile aktarılır.

IV. Fırında ısıtılan hava, fanla ortama yayılır. Isı konveksiyon yoluyla taşınır.

V. Güneye bakan oda güneş ışınlarını doğrudan alır, kuzeydeki almaz. Isı ışıma yoluyla aktarılır.

VI. Sıcak çay bardağına dokunan el, iletim yoluyla ısı alır.

VII. Kışın yerdeki kar taneciklerinden yansıyan ve Güneş’ten doğrudan gelen ışınlar, açık vücut bölgelerine çarparak ısı enerjisi aktarır. Işıma yoluyla ısı aktarımı gerçekleşir.

VIII. Kalorifer peteğinden ısınan hava yükselir, soğuk hava aşağı iner. Bu hava akımı ile ısı konveksiyon yoluyla taşınır.

9. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları Meb Yayınları Sayfa 262

8. Güneş’ten farklı dalga boylarında yayılan elektromanyetik dalgaların bir kısmı Dünya’nın atmosferinden geçerek yeryüzüne ulaşır.

a) Birinci öğrencinin, sera gazları ile Dünya’daki ortalama sıcaklık artışı arasında ilişki kurmasına neden olan grafik bilgisi:

İkinci grafik, atmosferdeki karbondioksit (CO₂) miktarının 1750 yılından günümüze kadar hızla arttığını gösteriyor.
Üçüncü grafik ise aynı dönemlerde Dünya genelinde ortalama sıcaklığın da arttığını gösteriyor.
Bu iki grafik birlikte incelendiğinde, sera gazı artışı ile sıcaklık artışı arasında paralel bir yükseliş olduğu görülmektedir. Bu nedenle öğrenci, seraların neden olduğu sera etkisinin Dünya’nın ortalama sıcaklığını artırdığı sonucuna ulaşmıştır.

9. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları Meb Yayınları Sayfa 263

b) İkinci öğrencinin görüşü grafiklerle hangi verilerle desteklenebilir?

İkinci grafikte, Türkiye’de 2000’li yıllardan itibaren atmosfere salınan karbondioksit miktarında belirgin bir artış görülmektedir. Özellikle enerji ve sanayi sektörlerinin gelişmesiyle birlikte karbondioksit salınımı hızla artmıştır.
Üçüncü grafikte ise Dünya genelinde ortalama sıcaklık artışı yer almaktadır.
Bu iki grafik birlikte değerlendirildiğinde, karbondioksit salımındaki artış ile sıcaklık artışı arasında doğru orantılı bir ilişki olduğu sonucuna ulaşılır. Bu nedenle ikinci öğrencinin görüşü grafiklerle desteklenebilir.

9. Soru Cevapları:

a) Maddelerin ilk sıcaklıkları arasındaki büyüklük ilişkisi nedir?
Tsu > Tdemir > Talüminyum
Çünkü deney sonunda suyun sıcaklığı azalmış, alüminyumun sıcaklığı artmış, demirin sıcaklığı ise değişmemiştir. Bu da suyun en sıcak, alüminyumun en soğuk, demirin ise arada bir sıcaklıkta olduğunu gösterir.

b) Isı alışverişi hangi maddeler arasında ve nasıl gerçekleşmiştir?
Isı alışverişi su ve alüminyum arasında gerçekleşmiştir. Su ısı vererek soğumuş, alüminyum ise ısı alarak ısınmıştır.
Demirin sıcaklığı değişmediği için aldığı ve verdiği ısı miktarı eşit olmuş, net ısı alışverişi yapmamıştır.

c) Maddelerin denge sıcaklığı hakkında ne söylenebilir? Gerekçeleriyle açıklayınız.
Denge sıcaklığı 0 °C’tir. Çünkü suyun bir kısmı donarak buza dönüşmüştür.
Donma ancak 0 °C’de gerçekleştiğinden, bu deneydeki sistemin denge sıcaklığı da 0 °C olmuştur. Bu, maddelerin ısı alışverişi sonucunda ulaştığı ortak sıcaklıktır.

9. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları Meb Yayınları Sayfa 264

10. Zeynep, soğuk bir kış sabahı aynı demlikten iki bardağa sıcak çay dolduruyor.

a) Cam bardaktaki çayın sıcaklığı neden karton bardaktaki çayın sıcaklığından daha fazla hissedilir? Açıklayınız.
Cevap: Cam, kartondan daha iyi bir ısı iletkendir. Bu yüzden sıcak çayın ısısı camdan daha hızlı geçerek elimizde daha sıcak hissedilir.

b) Neden cam bardaktaki çay, karton bardaktaki çaydan daha kısa sürede soğur? Açıklayınız.
Cevap: Cam ısıyı daha hızlı ilettiği için çayın ısısı daha hızlı şekilde çevreye yayılır. Karton ise yalıtkan olduğundan ısıyı daha geç iletir, çay daha uzun süre sıcak kalır.

c) Zeynep’in yaşadığı deneyimi ve aşağıdaki olayları ısı iletim hızını etkileyen faktörlere göre eşleştiriniz.

ç) Günlük hayatta ısı iletim hızına ilişkin olaylara örnek veriniz. Bu olayları göz önünde bulundurarak ısı iletim hızını etkileyen etmenler ile ilgili çıkarımlarınızı değerlendiriniz.
Cevap (örnek):
Kışın metal kapı koluna dokunduğumuzda elimiz üşür çünkü metal ısıyı hızla iletir. Aynı ortamda ahşap yüzey daha ılık hissedilir. Bu olaydan, malzemenin cinsinin ısı iletim hızını etkilediği sonucuna varabiliriz. Ayrıca, sıcak yemek geniş tabağa konulunca daha çabuk soğur, bu da yüzey alanının ısı iletimine etkisini gösterir.