9. Alıştırma
Soru: Isıca yalıtılmış bir ortamda bulunan K, L ve M cisimleri arasında ısı alışverişi olmadığına göre cisimlerin sıcaklığı ile ortamın sıcaklığı arasındaki büyüklük ilişkisi nedir?
Cevap: Isı alışverişi yoksa sistem ısıl dengeye ulaşmıştır. Bu durumda:
TK = TL = TM = T (ortam sıcaklığı)
Yani, her üç cismin sıcaklığı ve ortam sıcaklığı eşittir.
10. Alıştırma
Soru: Sıcaklığı 0 °C olan bir miktar buz, sıcaklığı 20 °C olan bir bardak suyun içine atıldığında maddelerin denge sıcaklığı ve hâli ne olabilir? Gerekçeleriyle açıklayınız.
Cevap: 0 °C’taki buz ile 20 °C’taki su bir araya geldiğinde ısı alışverişi başlar. Sıcak su buza ısı verir, buz erir. Sonuç; maddelerin miktarına bağlı olarak şu 3 farklı ihtimalden biri olabilir:
-
Birinci İhtimal: Eğer su az, buz fazlaysa → denge sıcaklığı 0 °C ve sistemde hem buz hem su bulunur.
-
İkinci İhtimal: Eğer su ve buz miktarı dengedeyse → denge sıcaklığı 0 °C olur, buz tamamen erir.
-
Üçüncü İhtimal: Eğer su fazla, buz azsa → buz tamamen erir ve sistemin sıcaklığı 0 °C’nin üzerinde olur, sadece sıvı su kalır.
Sonuç: Denge hâli, maddelerin kütleleri ve öz ısılarına bağlıdır. Isı yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa akar, denge sıcaklığı bu dengeyle oluşur.
11. Alıştırma
Soru: Sıcaklığı 40 °C olan 300 g su ile sıcaklığı 80 °C olan 100 g su karıştırıldığında denge sıcaklığı 40 °C ya da 80 °C’tan hangisine daha yakın olur? Gerekçeleriyle açıklayınız.
Cevap: Denge sıcaklığı, karışan maddelerin kütlelerine ve sıcaklık farkına göre belirlenir. Aynı madde (su) olduğu için öz ısılar aynıdır. Bu durumda denge sıcaklığı, kütlesi büyük olan maddenin sıcaklığına daha yakın olur.
- 300 g su → 40 °C
- 100 g su → 80 °C
Bu durumda soğuk suyun kütlesi daha fazla olduğu için denge sıcaklığı 40 °C’ye daha yakın olur.
Sonuç: Denge sıcaklığı 40 °C ile 80 °C arasında, ancak 40 °C’ye daha yakın bir değerde olur. Çünkü sıcaklığı düşük olan suyun kütlesi daha fazladır ve ısı sığası da daha büyüktür.