Isıl denge, farklı sıcaklıklardaki iki veya daha fazla cismin bir araya geldiğinde, enerji alışverişi yaparak aynı sıcaklığa ulaşması durumudur. Bu süreç, termodinamiğin temel prensiplerinden biri olan enerjinin korunumu ilkesine dayanır. Sıcak cisimler enerji kaybederken, soğuk cisimler enerji kazanır ve bu alışveriş, sistemde net bir sıcaklık değişimi olmadığında sona erer. Isıl dengeye ulaşan cisimlerin sıcaklığı eşittir, ancak aktarılan ısı miktarı, kütle, öz ısı kapasitesi ve sıcaklık farkına bağlı olarak değişir. Günlük hayatta, bir çayın içine atılan buzun erimesi veya sıcak bir metalin su dolu kaba konulması gibi birçok olay ısıl denge kavramını açıklar. Bu süreç, doğadaki enerji dengesi ve madde davranışlarını anlamamız için önemli bir temel oluşturur.

9. Sınıf Isıl Denge Konu Anlatımı (Yeni Müfredat)

---

9. Sınıf Isıl Denge Konu Anlatımı (Yeni Müfredat)

Sıcaklıkları farklı iki cisim birbirine dokundurulursa bir süre sonra sıcaklıkları eşit olur. Örneğin bir bardak suya buz atılırsa buz erir, suyun sıcaklığı azalır. Birbirine dokundurulan ya da ısıca yalıtılmış bir kaba birbirine dokundurulmadan konulan iki cisim arasında ısı alış-verişi olur. Isı, sıcaklıkları farklı olan iki cisim arasındaki enerji transferidir. İki cisim arasında enerji alışverişi olabiliyorsa bunların ısıl (termal) temasta oldukları kabul edilir. “Isıl denge“, birbiri ile ısıl temasta olan iki cismin arasında enerji alış-verişinin olmaması durumudur.

O halde sıcaklık, bir cismin bir başka cisimle ısıl dengede olup olmadığını belirleyen bir özellik olarak düşünülebilir. İki cisim birbiri ile ısıl dengede ise sıcaklıkları aynıdır. Sıcaklıkları farklı olan iki cisim birbiriyle ısıl dengede olamaz.

Güneşten gelen enerjinin yerküreyi ısıttığını, yemek yaparken kullanılan metal kaşığın tutulamayacak kadar ısındığını bu nedenle tahta kaşık kullanıldığını, kışın bir odada yanan sobanın ya da sıcak radyatörün ortamı ısıttığını, yemeğin çelik tencerede toprak tencereden daha çabuk piştiğini hepimiz biliyoruz. Kışın konutlarımızda ısı kaybının olmamasını ister buna önlemler alırız. Kışın üşümemek, yazın sıcaktan bunalmamak için uygun bir şekilde giyiniriz.

Bizim için önemli olan bazen ısının bir yerden bir yere çabuk geçmesini sağlamak bazen de ısı kaybını önlemeye çalışmaktadır. Isının nasıl yayıldığını bilirsek, ne zaman nasıl davranılması gerektiğini kestirebiliriz.

Isı Alışverişi Formülü:

Bir cismin aldığı ya da verdiği ısı şu formülle hesaplanır:

• Q: Alınan ya da verilen ısı miktarı (Joule – J)
• m: Maddenin kütlesi (kg)
• c: Maddenin öz ısısı (J/kg°C)
• ΔT: Sıcaklık farkı (Tson – Tbaşlangıç)

Isıl Denge Kanunu:

Isı veren madde tarafından verilen ısı miktarı, ısı alan madde tarafından alınan ısı miktarına eşittir:

Örnek Çözümler:

Örnek 1: 100 gramlık suyun sıcaklığı 20°C’den 50°C’ye çıkarılmak isteniyor. Suyun öz ısısı c = 4.18 J/g°C’dir. Bu işlemi yapmak için ne kadar ısı gerekir?

Çözüm:

Suyu 20°C’den 50°C’ye çıkarmak için 12540 joule ısı gerekmektedir.

Örnek 2: 2 kg demir parçası 200°C’den 25°C’ye soğutuluyor. Demirin öz ısısı c = 0.45 J/g°C’dir. Demirden dışarıya verilen ısıyı bulun.

Çözüm:

Demirden dışarıya verilen ısı miktarı 157500 joule’dur.

Örnek 3:

Bir öğrenci, sıcaklığı 50 °C olan 200 g alüminyum bir plakayı, 20 °C sıcaklıkta suya bırakıyor. Sistem dengedeyken suyun sıcaklığı 30 °C olarak ölçülmüştür. Eğer alüminyumun öz ısısı 0.9 J/g°C ise, suyun kütlesi kaç gramdır?
A) 200
B) 300
C) 400
D) 500
E) 600

Cevap: B
Çözüm: Isıl denge denklemi kurularak suyun kütlesi hesaplanır ve 300 g bulunur.

Örnek 4:

80 °C sıcaklıkta bir metal, 10 °C sıcaklıkta suya bırakıldığında, suyun sıcaklığı 25 °C’ye çıkmıştır. Eğer metalin kütlesi 500 g, suyun kütlesi 1 kg ise ve suyun öz ısısı 4.2 J/g°C ise, metalin öz ısısı nedir?
A) 0.5 J/g°C
B) 0.8 J/g°C
C) 1.0 J/g°C
D) 1.2 J/g°C
E) 1.5 J/g°C

Cevap: C
Çözüm: Isıl denge denklemi çözülerek metalin öz ısısı 1.0 J/g°C bulunur.

Örnek 5:

20 °C sıcaklıkta 500 g suya, 80 °C sıcaklıkta 200 g metal atılıyor. Karışımın son sıcaklığı 40 °C olduğuna göre, metalin öz ısısı nedir?
A) 0.2 J/g°C
B) 0.4 J/g°C
C) 0.6 J/g°C
D) 0.8 J/g°C
E) 1.0 J/g°C

Cevap: D
Çözüm: Isıl denge denklemi kurularak metalin öz ısısı hesaplanır ve 0.8 J/g°C bulunur.