Isı ve Sıcaklık

Fizik laboratuvarında öğretmen; ısı, sıcaklık ve iç enerji kavramlarını açıklamak amacıyla öğrencilerinden bu kavramları içeren günlük yaşam senaryoları tasarlamalarını istemiştir.

Buna göre, öğrencilerin kurduğu aşağıdaki cümlelerden hangisi fiziksel açıdan tamamen doğrudur?

Uluslararası Uzay İstasyonu'nda (yer çekimsiz ortamda) bulunan bir astronot, kapalı bir kap içerisindeki durgun suyu, kabın tabanına temas eden elektrikli bir ısıtıcı plaka yardımıyla ısıtmaktadır. Astronot; yer çekimli ortamda (Dünya'da) benzer koşullarda yaptığı deneyde suyun kısa sürede homojen olarak ısındığını, yer çekimsiz ortamda ise ısıtıcıya yakın bölgedeki suyun sıcaklığı hızla artarken üst kısımlardaki suyun sıcaklığının çok yavaş arttığını gözlemlemiştir.

Buna göre, uzay istasyonunda gerçekleşen bu olayla ilgili,

I. Yer çekimsiz ortamda ısınan suyun özkütlesi azalsa da kaldırma kuvveti oluşmadığından sıcak su yukarı doğru hareket etmez.
II. Uzay istasyonundaki kapta ısı enerjisi, ısıtıcıdan üst kısımlardaki suya yalnızca ışıma (radyasyon) yoluyla aktarılmıştır.
III. Yer çekimsiz ortamda, özkütle farkına dayalı doğal konveksiyon (taşıma) yoluyla ısı aktarımı gerçekleşmemiştir.

yargılarından hangileri doğrudur?

Isı, sıcaklık ve iç enerji kavramlarının fiziksel tanımları, SI (Uluslararası Birim Sistemi) birimleri ve bu büyüklüklerin ölçüm yöntemleri termodinamikte farklılık gösterir.

Buna göre; sol sütunda verilen kavramları, sağ sütunda yer alan doğru fiziksel açıklama, birim ve ölçüm aleti bilgileriyle eşleştiriniz.

Isı, sıcakl��k ve iç enerji kavramlarının fiziksel tanımları, ölçüm yöntemleri, birimleri ve özellikleri arasındaki ilişkileri değerlendirmek amacıyla hazırlanan aşağıdaki tablodaki kavram açıklamalarını (Sol Sütun), bu kavramlara ait ayırt edici niteliklerle (Sağ Sütun) doğru şekilde eşleştiriniz.

Günlük hayatta karşılaştığımız bazı fiziksel durumlar ve bu durumların temelinde yatan fiziksel açıklamalar aşağıda verilmiştir. Sol sütundaki durumları sağ sütundaki en uygun açıklamalarla eşleştiriniz.

Bir fizik laboratuvarında hassas ölçümler yapmak isteyen bir araştırmacı, suyun donma noktasını $10^\circ X$, kaynama noktasını ise $110^\circ X$ olarak g��steren özgün bir $X$ sıcaklık ölçeği tasarlıyor. Bu laboratuvardaki oda sıcaklığı $X$ termometresi ile $37^\circ X$ olarak ölçülüyor. Laboratuvarın sıcaklığı iki katına çıkarıldığında, aynı $X$ termometresinin göstereceği değer kaç $\circ X$ olur? (Suyun donma noktası $0^\circ C$, kaynama noktası $100^\circ C$ ve $0^\circ C = 273\text{ K}$ olarak alınacaktır.)

Bir laboratuvarda gerçekleştirilen deneyde, kapalı bir kaptaki gazın sıcaklığı $27^\circ\text{C}$'den $127^\circ\text{C}$'ye çıkarılmıştır.

Buna göre, gazın son sıcaklığı ilk sıcaklığının kaç katıdır?

Kendi içlerinde homojen ve sıcaklıkları eşit olan katı bir cisim ile bir sıvı, genleşmesi önemsiz olan bir kapta termal dengededir. Katı cisim, sıvının içinde hacminin yarısı batacak şekilde yüzmektedir.

Sistem ısıtılarak sıcaklığı bir miktar artırıldığında, katı cismin sıvıya batan hacminin arttığı (sıvı içine daha çok battığı) fakat cismin kap tabanına de��meden yüzmeye devam ettiği gözleniyor.

Buna göre;

I. Sıvının hacimce genleşme katsayısı, katı cismin hacimce genleşme katsayısından büyüktür.
II. Sıcaklık artışı sırasında katı cismin özkütlesi azalmıştır.
III. Sıcaklık artışı sırasında katı cisme etki eden kaldırma kuvveti artmıştır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Bir maddenin kütlesi iki katına çıkarıldığında, o maddenin öz ısısı değişmezken ısı sığası da iki katına çıkar.

Isıca yalıtılmış bir ortamda, yalnızca birbirleriyle ısı alışverişi yapan ve süreç boyunca hâl değiştirmeyen farklı kütlelerdeki iki katı cisim bir araya getirilerek ısıl dengeye ulaştığında; denge sıcaklığının ilk sıcaklığına daha yakın olduğu cismin öz ısısının, diğer cismin öz ısısından daha büyük olduğu kesinlikle söylenebilir.

Özdeş ortamlarda bulunan K, L ve M katı metal çubuklarının ilk boyları ve boyca genleşme katsayıları arasındaki ilişki aşağıda verilmiştir:

* K çubuğu: İlk boyu $L$, boyca genleşme katsayısı $3\alpha$
* L çubuğu: İlk boyu $2L$, boyca genleşme katsayıları $2\alpha$
* M çubuğu: İlk boyu $4L$, boyca genleşme katsayısı $0{}5\alpha$

Bu çubukların sıcaklıkları eşit miktarda artırıldığında boylarında meydana gelen uzama miktarlarını ($\Delta L_K$, $\Delta L_L$, $\Delta L_M$) en büyükten en küçüğe doğru sıralayınız.

İlk sıcaklıkları aynı olan, kütleleri eşit saf $X$ ve $Y$ katı maddelerinin öz ısıları sırasıyla $c$ ve $3c$’dir. Hal değişimi gerçekleşmeyen bu maddeler özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtıldığında, $X$ maddesinin sıcaklık değişimi $\Delta T_X$, $Y$ maddesinin sıcaklık değişimi ise $\Delta T_Y$ olmaktadır. Buna göre, sıvıların sıcaklık değişimlerinin oranı $\frac{\Delta T_X}{\Delta T_Y}$ kaçtır?

Kendi içlerinde homojen olan $K$ ve $L$ metal çubukları, uçlarından esnek ve dönebilen mafsallarla (eklemlerle) birleştirilerek şekildeki gibi $B$ köşesindeki açısı $90^\circ$ olan bir $ABC$ dik üçgen çerçevesi oluşturulmuştur. Üçgenin $AB$ ve $BC$ kenarları $K$ metalinden, hipotenüsü olan $AC$ kenarı ise $L$ metalinden yapılmıştır.

Sıcaklığı $T_0$ olan bu çerçevenin sıcaklığı $T$ değerine çıkarıldığında $B$ köşesindeki açının $90^\circ$’den büyük olduğu gözleniyor.

Buna göre;
I. $L$ metalinin boyca genleşme katsayısı, $K$ metalininkinden büyüktür ($\alpha_L > \alpha_K$).
II. Sıcaklık artırıldığında üçgen çerçevenin çevresi artmıştır.
III. Sistemin sıcaklığı $T_0$ değerinin altına düşürüldüğünde $B$ köşesindeki açı $90^\circ$’den küçük olur.

yargılarından hangileri doğrudur?

Isı, sıcaklık ve iç enerji kavramları fizik biliminde termodinamik yasalarının temelini oluşturur ve günlük yaşamda sıklıkla birbirine karıştırılır. Aşağıda sol sütunda verilen fiziksel kavramları, sağ sütunda verilen doğru açıklamalarıyla eşleştiriniz.

Sıcak bir çorba kasesinin içerisine oda sıcaklığında metal bir kaşık bırakılıyor. Bir süre sonra metal kaşığın sıcaklığının arttığı gözleniyor.

Buna göre, ısıl denge sağlanıncaya kadar geçen bu süreçte gerçekleşen fiziksel olaylar ve sistemlerin özellikleri ile ilgili;

I. Çorbadan metal kaşığa doğru ısı aktarılmıştır.
II. Isıl denge sağlandığında çorba ve kaşığın iç enerjileri eşit olur.
III. Kaşığın sıcaklığının artması, onu oluşturan taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin arttığını gösterir.

yargılarından hangileri doğrudur?

Bir fen lisesi öğrencisi, fizik panosu için hazırladığı çalışmada ısı, sıcaklık ve iç enerji kavramlarını açıklamak istemektedir. Buna göre, panoda yer alacak aşağıdaki kavramlar ile bu kavramları doğru açıklayan fiziksel tanımları eşleştiriniz.

Bir mutfakta ocakta ısıtılan çaydanlıktaki su ve bu sudan bir bardağa doldurulan sıcak çay ile ilgili bazı ifadeler aşağıda verilmiştir:

I. Suyun sıcaklığı, su moleküllerlerinin ortalama kinetik enerjisinin bir öl��üsüdür ve bu büyüklüğün SI (Uluslararası Birim Sistemi) birimi Kelvin'dir ($K$).
II. Çaydanlıktan bardağa sıcak su aktarıldığında, bardaktaki suyun iç enerjisi çaydanlıkta kalan suyun iç enerjisinden daha küçük olur.
III. Çaydanlıktaki sıcak suyun ısısı, bardaktaki suyun ısısından daha büyüktür.

Buna göre, bu ifadelerden hangileri bilimsel olarak doğrudur?

Bir okulun fizik laboratuvarındaki farklı odaların sıcaklıkları sırasıyla aşağıdaki gibi ölçülmüştür:

Laboratuvardaki bu ölçümlerle ilgili olarak,

I. B odasındaki havanın sıcaklığı, A odasındaki havanın sıcaklığının iki katıdır.
II. C odasındaki havanın ortalama kinetik enerjisi, A odasındaki havanın ortalama kinetik enerjisinden daha büyüktür.
III. Fiziksel olarak Celsius ölçeğinde negatif değerler (örneğin $-10^\circ\text{C}$) ölçülebilirken, Kelvin ölçeğinde negatif bir sıcaklık değeri (örneğin $-10\text{ K}$) tanımlanamaz.

yargılarından hangileri doğrudur?

Isı, sıcaklık ve iç enerji kavramları termodinamik biliminin temelini oluşturur. Günlük hayatta bu kavramlar sıklıkla birbirinin yerine kullanılarak kavram yanılgılarına yol açar. Fiziksel anlamda her bir kavramın tanımı ve sınırları net olarak belirlenmiştir.

Buna göre, sol sütunda verilen fiziksel tanımları, sağ sütundaki doğru kavramlarla eşleştiriniz.

Bir dağcılık kulübü, kış kampında çadır içi sıcaklığı $-3^\circ\text{C}$ olarak ölçmüştür. Kamp lideri, çadırdaki ısıtıcıyı çalıştırdıktan sonra çadır içi sıcaklığın mutlak sıcaklık ölçeğine göre $\%10$ oranında arttığını belirtmiştir.

Buna göre, ısıtıcı çalıştırıldıktan sonra çadır içindeki son sıcaklık kaç $^\circ\text{C}$'dir?