Isıl denge, iki madde arasında ısı alışverişi sonucu sıcaklıklarının eşitlenmesiyle oluşan bir durumdur. Bu denge, ısı transferinin sona erdiği ve her iki madde arasında sıcaklık farkı kalmadığı bir noktada sağlanır. Isıl denge, termodinamikte önemli bir yer tutar çünkü sıcaklık eşitliği, enerjinin bir şekilde dengeye gelmesi anlamına gelir. Isı, daha sıcak maddeden daha soğuk maddeye doğru akar ve iki maddenin sıcaklıkları eşitlendiğinde, ısı akışı durur. Bu temel kavram, günlük hayatta pek çok fiziksel süreçte karşımıza çıkar, örneğin bir sıcak içeceğin soğuması veya bir metal parçasının bir sıvıya batırılması gibi.

9. Sınıf Isıl Denge Testleri (Yeni Müfredat)

 

---

Çözümlü Örnek Test Soruları

1. Bir öğrenci, 500 gram suyu 80°C’ye kadar ısıtıp 200 gram buz ile karıştırıyor. Buzun başlangıçtaki sıcaklığı -10°C, suyun sıcaklığı ise 80°C’dir. Isıl denge sağlandığında suyun sıcaklığı aşağıdakilerden hangisine yakın olur? (Buzun erime ısısı 80 cal/g, suyun özgül ısısı 1 cal/g°C)
A) 5°C
B) 10°C
C) 15°C
D) 20°C
E) 25°C

Çözüm: İlk olarak, buza verilen ısı miktarını hesaplayalım. Q = m × c × ΔT formülüyle, buza verilen ısı Q = 200 × 1 × 10 = 2000 cal. Bu, buzun 10°C’den 0°C’ye gelmesi için gereken ısıdır. Buz eridiğinde, aynı zamanda erime ısısını da hesaplamalıyız. Erime ısısı = 200 × 80 = 16.000 cal. Şimdi, ısı eşitliğini kurarak çözüm yapalım: Suyu ısıtan ısının, buzu eritmeye ve ısıtmaya harcanması gerekir. Su, bu kadar ısıyı karşılayamaz ve sonunda sıcaklık 20°C’ye gelir. Doğru cevap: D

2. 200 g sıcak su, 30°C’lik bir sıcaklık farkı ile 200 g soğuk su ile karıştırıldığında, ısıl denge sağlandığında toplam sıcaklık kaç °C olur? (Su öz ısısı 1 cal/g°C)
A) 12°C
B) 14°C
C) 16°C
D) 18°C
E) 20°C

Çözüm: m₁ × c × ΔT₁ = m₂ × c × ΔT₂ denklemini kullanarak çözüm yapalım. 200 × 1 × (T – 20) = 200 × 1 × (40 – T). Bu denklem çözülürse, T = 30°C bulunur. Doğru cevap: D

3. 250 gram 100°C sıcaklığında su, 300 gram 0°C sıcaklığındaki buz ile karıştırılıyor. Isıl denge sağlandığında, suyun sıcaklığı nedir? (Buzun erime ısısı 80 cal/g, suyun özgül ısısı 1 cal/g°C)
A) 20°C
B) 30°C
C) 40°C
D) 50°C
E) 60°C

Çözüm: İlk olarak, 300 gram buzun erimesi için gereken ısıyı hesaplayalım: 300 × 80 = 24.000 cal. Bu ısıyı su sağlayacak. 250 gram suyun 100°C’den 0°C’ye kadar verdiği ısı ise 250 × 1 × 100 = 25.000 cal. Bu durumda, buz tamamen erir ve ısıl denge sağlanır. Sıcaklık, 30°C civarında olur. Doğru cevap: B

4. 100 g su ile 200 g alüminyum parçası karıştırıldığında ısıl denge sağlanıyor. Alüminyumun başlangıçtaki sıcaklığı 100°C, suyun sıcaklığı 20°C’dir. Isıl denge sıcaklığı nedir? (Su öz ısısı 1 cal/g°C, alüminyumun öz ısısı 0,9 cal/g°C)
A) 40°C
B) 50°C
C) 60°C
D) 70°C
E) 80°C

Çözüm: Isıl denge için, alınan ısı ve verilen ısı eşit olmalıdır. Q_su = Q_alüminyum, yani 100 × 1 × (T – 20) = 200 × 0,9 × (100 – T). Bu denklem çözülerek T = 50°C bulunur. Doğru cevap: B

5. 100 g su, 80°C sıcaklığında, 200 g buz ile karıştırıldığında ısıl denge sağlandığında buzun sıcaklığı kaç °C olur? (Buzun erime ısısı 80 cal/g, suyun özgül ısısı 1 cal/g°C)
A) 0°C
B) 5°C
C) 10°C
D) 20°C
E) 25°C

Çözüm: Buzun erimesi için gereken ısı 200 × 80 = 16.000 cal. Bu ısı, suyun sıcaklığını düşürmek için kullanılacaktır. 100 g suyun sıcaklığını 0°C’ye düşürmek için gereken ısı ise 100 × 1 × 80 = 8.000 cal. Bu durumda, buzun sıcaklığı 5°C olur. Doğru cevap: B

6. 50 g su ve 100 g alüminyum ısıl dengeye ulaşmak için karıştırılıyor. Alüminyumun başlangıçtaki sıcaklığı 50°C, suyun sıcaklığı 10°C’dir. Alüminyumun özgül ısısı 0,9 cal/g°C ve suyun özgül ısısı 1 cal/g°C. Isıl denge sıcaklığı nedir?
A) 20°C
B) 25°C
C) 30°C
D) 35°C
E) 40°C

Çözüm: 50 × 1 × (T – 10) = 100 × 0,9 × (50 – T). Bu denklem çözülerek T = 25°C bulunur. Doğru cevap: B

7. 300 g su ve 200 g bakır karıştırıldığında, bakırın sıcaklığı 100°C ve suyun başlangıç sıcaklığı 20°C’dir. Isıl denge sağlandığında suyun sıcaklığı nedir? (Bakırın öz ısısı 0,09 cal/g°C, suyun öz ısısı 1 cal/g°C)
A) 25°C
B) 30°C
C) 35°C
D) 40°C
E) 45°C

Çözüm: Isıl denge için 300 × 1 × (T – 20) = 200 × 0,09 × (100 – T) denklemini kurarak çözebiliriz. Bu denklemden T = 30°C bulunur. Doğru cevap: B

8. 200 g su ile 100 g buz ısıl dengeye getirilmiştir. Suyun sıcaklığı 20°C, buzun başlangıçtaki sıcaklığı -10°C’dir. Buzun erimesi için gereken ısı ve suyun verdiği ısı dikkate alındığında ısıl denge sıcaklığı nedir? (Buzun erime ısısı 80 cal/g, suyun özgül ısısı 1 cal/g°C)
A) 0°C
B) 5°C
C) 10°C
D) 15°C
E) 20°C

Çözüm: Buzun erimesi için gerekli ısı 100 × 80 = 8.000 cal. Suyun, buzun erimesine yetmeyecek kadar ısı vereceği için ısıl denge sıcaklığı 0°C olur. Doğru cevap: A

9. 400 g su 50°C’den 10°C’ye kadar ısıtıldığında, bu sudan aldığı ısıyı bir başka maddeye aktarırken ısıl denge sağlanacaktır. İkinci maddenin özgül ısısı 0,5 cal/g°C ise, ısıl denge sıcaklığı nedir?
A) 15°C
B) 20°C
C) 25°C
D) 30°C
E) 35°C

Çözüm: 400 × 1 × (50 – 10) = 400 × 0,5 × (T – 10). Çözülerek T = 25°C bulunur. Doğru cevap: C