Is–veS–cakl–k 1 - 9 Fizik Konu Anlatımlı, 9 Fizik …nihatbilginyayincilik.com/cozumler-2014/9-FIZIK-SB...Nihat Bilgin Yayıncılık ISI, SICAKLIK VE İÇ ENERİ 3 5. Saf bir
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
1Isı ve Sıcaklık1Test 1'in Çözümleri1. Sıcaklığın SI sistemindeki birimi Kelvin'dir.
Yanıt C dir.
2. Maddedeki bütün atom ve moleküllerin ortalama ki-netik enerjisine sıcaklık denir.
Yanıt B dir.
3. Verilen birimlerden kalori ve joule ısı birimi olarak kul-lanılır.
Yanıt D dir.
4. Soruda tanımlanan büyüklük iç enerjidir.
Yanıt A dır.
5. Suyun sıcaklığı artırılıyor. Sı- 10°C
su
caklık moleküllerin sahip olduğu ortalama kinetik enerjilerin bir göstergesi olduğundan I. öncül doğrudur.
İç enerji maddenin miktarına, cinsine ve sıcaklığına bağlı ola-rak değişir. Suyun sıcaklığı arttı-ğına göre iç enerjisi artmıştır.
Isı, sıcak olan bir maddeden so-ğuk olan bir maddeye aktarılan enerjidir. Bu nedenle su kütlesi-nin ısısı artmıştır diyemeyiz.
Yanıt E dir.
6. Madde moleküllerinin ortalama kinetik enerjileri mad-denin sıcaklığı ile ilgilidir. Cisimlerin sıcaklıkları sıra-sıyla 3T, 2T, T olduğuna göre E1 > E2 > E3 tür.
Yanıt D dir.
7.
m
K
su su
L
2m
Isı, sıcaklık farkından dolayı transfer edilen enerjidir. K ve L kaplarındaki suyun sıcaklığı eşit olduğundan transfer edilen ısı enerjisi yoktur.
Bir maddenin taneciklerinin sahip olduğu kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamına iç enerji denir. Bu ta-nıma göre L kabındaki suyun iç enerjisi K kabındakin-den büyüktür.
İki suyun sıcaklığı eşit olduğundan özkütleleri eşittir.
Yanıt B dir.
8.
X
T 2T
Y
Y cisminin sıcaklığı X inkinden büyüktür. Cisimler bir araya getirildiğinde Y cismi ısı enerjisi vererek soğur. X cismi ise Y nin verdiği ısı enerjisini alarak ısınır. Bu alışveriş iki cismin son sıcaklığı eşit oluncaya kadar devam eder.
Cisimler ısıl dengeye ulaştığında iç enerji ve hacimle-rinin eşit olup olmadığını söyleyemeyiz.
Karışıma giren sıvıların kütleleri eşit olduğundan den-ge sıcaklığı;
TT T T
T3
2 32denge =
+ +=
bulunur. Buna göre, X kabındaki suyun sıcaklığı artar, Y ninki değişmez, Z ninki azalır.
Yanıt C dir.
9. Celsius (°C)
100bölme
180bölme
100 212
0 32
Fahrenheit (°F)
Şekilde verilen iki termometre de sıvılıdır. Fahrenheit termometresinde 180 bölme, Celsius termometresin-de 100 bölme olduğundan Fahrenheit termometresi daha hassas ölçüm yapar. Her iki termometreyi aynı yerde kullanabiliriz.
5. Saf bir maddenin birim kütlesinin sıcaklığını 1 °C ar-tırmak için gerekli ısı miktarına öz ısı denir. Öz ısı, maddeler için ayırt edici bir özellik olup maddenin cin-sine bağlıdır.
Yanıt D dir.
6. Odanın sıcaklığı 299 K veya
20
10
30
40
299 – 273 = 26 °C dir.
Termometre ikişerli olarak bölmelendiril-miştir.
Yanıt B dir.
7.
X Y Z
ilk sıcaklık 10 °C 40 K 30 °F
son sıcaklık 10 °C 80 K 60 °F
SI birim sisteminde sıcaklığı ölçme birimi Kelvin'dir. Bu nedenle X, Y, Z cisimlerinden yalnızca Y cisminin sıcaklığı iki katına çıkmıştır.
Yanıt B dir.
8. F C
180
32
100
-=
°C °F
sıvı
bağıntısında F = 2C yazarak;
° .
C C
C C bulunur
180
2 32
100
160
-=
=
Yanıt E dir.
Test 2'nin Çözümleri1. P, R, S maddelerinin sıcaklık- madde sıcaklık
P 27 °CR 32 °FS 310 K
larını karşılaştırmak için önce Kelvin'e çevirmemiz gerekir.
TP = 273 + 27 = 300 K
TR = 32 °F = 0 °C = 273 K
TS = 310 K
Buna göre TS > TP > TR dir.
Yanıt A dır.
2. Şekildeki termometrede okunan değer
°C
5056
40
60
57 °C dir. Bunun Kelvin termometresin-deki karşılığı;
273 + 57 = 330 K dir.
Yanıt C dir.
3. Verilenlerin hepsi bir termometrenin duyarlılığı üze-rinde etkilidir.
Yanıt E dir.
4. Sıcaklığın yaklaşılmayacak kadar yüksek olduğu veya erişilmesi zor olan yerlerin sıcaklıklarının ölçül-mesinde kızılötesi termometreler kullanılır. Kızılötesi termometreler ayrıca hastanelerde vücuda temas et-meden yapılan sıcaklık ölçmesinde de kullanılmakta-dır.
Test 3’in Çözümleri1. Bir maddenin sıcaklığı artırılırken bu maddenin
moleküllerinin ortalama kinetik enerjisi artar.Yanıt B dir.
2. Ölçülen sıcaklık değerleri
donmascaklğ –120
0
80kaynamascaklğ
Xsvs
şekilde gösterilen sınırlar için-de olmalıdır. –120 °C nin altında ve 80 °C nin üstünde-ki sıcaklıklar bu termometre ile ölçülmez.
Yanıt E dir.
3.
donmascaklğ
kaynamascaklğ
10
110
30
130
5
105
X Y Z
X, Y, Z termometreleri arasında;
C X Y Z
100
0
100
10
100
30
100
5– – – –= = =
bağıntısını yazabiliriz. Buna göre;
C = X – 10 20 = X – 10 ⇒ X = 30
C = Y – 30 20 = Y – 30 ⇒ Y = 50
C = Z – 5 20 = Z – 5 ⇒ Z = 25
Yanıt C dir.
4. Evrende teorik olarak bilinen en düşük sıcaklık –273 °C = 0 K dir. Mutlak sıfır noktası olarak bilinen bu sıcaklığın altında bir sıcaklık değeri yoktur. Bu nedenle sıcaklık –2 K olamaz.
Yanıt D dir.
5. Daha duyarlı bir termometre yapabilmek için;
I. Kullanılan sıvının genleşme katsayısı büyük olmalı,
II. Haznenin hacmi büyük olmalı,
III. Camın genleşme katsayısı küçük olmalı,
IV. Borunun kalınlığı daha küçük seçilmelidir.Yanıt C dir.
6. Celcius ve Kelvin termometreleri arasında; °C = K – 273 bağıntısı vardır. T1 sıcaklığı kelvin cinsinden oldu-
ğundan T2 sıcaklığını da kelvin cinsinden yazalım.
8. İki cisimde sıcaklık değişimi aynı olduğuna göre, bu iki cismin ısı sığaları kesinlikle eşittir.
Yanıt A dır.
9. 3T T 2T 4T
X Y Z W
Isının akış yönü daima sıcaklığı büyük olan cisimden küçük olana doğrudur.
Tüm seçenekler doğru, yanlış olan D seçeneğidir.
Yanıt D dir.
10. Kütle Öz ısı
X 2m 3c
Y 3m 2c
Z m 5c
Kütlesi m, öz ısısı c olan bir cisme Q kadar ısı enerjisi verildiğinde cismin sıcaklığı;
Q = m · c · ∆T
kadar artar. Bağıntıdaki m · c ısı sığasıdır. Sıvılara verilen ısı enerjileri eşit olduğuna göre m · c ile ∆T ters orantılı olup, ∆TZ > ∆TX = ∆TY dir.
Yanıt B dir.
11.
zaman
scaklk
0
yatay
P
R
S
P, R, S katı cisimlerini temsil eden doğrular grafiğin sıcaklığa ait kısmında aynı noktadan geçmektedir. O hâlde cisimlerin başlangıç sıcaklıkları eşittir.
Başlangıç sıcaklıkları ve kütleleri eşit olan P, R, S katı cisimleri özdeş ısıtıcılar ile ısıtılıyor. Grafik incelendi-ğinde sıcaklık artışının ∆TP > ∆TR > ∆TS biçiminde olduğu gözleniyor. Sıcaklık artışı ile öz ısı ters orantılı olduğundan cS > cR > cP dir.
Yanıt D dir.
12. Hâl değişimi olmadan n tane madde ısıca yalıtılmış bir ortamda ısıl denge sağlanıncaya kadar bekletilir-se;
Tdenge = ...
...
m c m c
m c T m c T
· ·
· · · ·
1 1 2 2
1 1 1 2 2 2
+ +
+ +
yazabiliriz. Cisimler aynı cins maddeden yapıldığı için bağıntıdaki c ler birbirini götürür. Buna göre P ve R cisimlerinin denge sıcaklığı;
Hâl değişimi olmadan ısı sığaları eşit n tane madde bir araya konulup ısı alış-verişi yapmaları sağlanı-yorsa, denge sıcaklığı;
Tdenge = ...
n
T T Tn1 2
+ +
bağıntısı ile bulunur. X, Y, Z cisimlerinin denge sıcaklığı;
Tdenge = T T TT
3
4 5 34
+ +=
dir. Buna göre, Y cismi ısı enerjisi vererek sıcaklığı 4T oluncaya kadar soğur. Z cismi ise ısı enerjisi ala-rak sıcaklığı 4T oluncaya kadar ısınır.
Yanıt E dir.
16. K cisminin moleküllerinin ortalama kinetik enerjisi azaldığına göre K cismi ısı vererek soğur. L cismi de K cisminin verdiği ısıyı alarak ısınır.
Yanıt D dir.
13.
s
scaklk
0 Q
T2
T1
İlk sıcaklığı T1 olan cismin sıcaklığını T2 ye çıkarmak için Q kadar ısı enerjisi harcanmıştır.
Q = m · c · ∆T bağıntısındaki m · c, yani ısı sığası bulunabilir. Bu
bilinenlerle kütle ve öz ısı bulunamaz.Yanıt A dır.
14. 4Q
3Q
2Q
Q
0
s
T 2T
scaklk
XY
Z
Bir cismin aldığı veya verdiği ısı enerjisi Q = m·c·∆T bağıntısıyla hesaplanır. X, Y, Z cisimlerinin kütleleri eşit olduğundan doğrunun eğimi öz ısıyı verir.
Buradan;
D
D
D
D
D
D
cT
Q
T
Q
cT
Q
T
Q
T
Q
cT
Q
T
Q
T
Q
2
2
42
2
2
XX
X
YX
Y
ZZ
Z
= =
= = =
= = =
yazabiliriz. Buna göre, cX = cY > cZ dir.Yanıt A dır.
1. I. Önermede verilen sıcaklık doğru kullanılmıştır.
II. Önermedeki ısı kelimesi yanlış kullanılmıştır. Bu önermede “Bugün hava sıcaklığı 30 °C dir.” denmeliydi.
III. Önermede öz ısının tanımı yapılmıştır. Burada hem ısı hem sıcaklık kavramları doğru kullanıl-mıştır.
Yanıt A dır.
2. Celcius ve Fahrenheit termometreleri arasındaki bağıntı;
C F
100
0
180
32-=-
şeklindedir. Bağıntıdaki C yerine –20 yazarsak;
F
100
20
180
32-=-
F = –4 bulunur.
Yanıt C dir.
3.
,
C F
C
100
0
180
32
1 1 8
68 32
-=-
-=
.C bulunur20=Yanıt D dir.
4. Aynı sıcaklıktaki cisimler bir araya getirildiğinde bunlar arasında ısı alış verişi olmaz.
Yanıt A dır.
5.
h
h
Kabın boş kısmının hacmi dolu kısmının hacmine eşit olsaydı, suyun denge sıcaklığı;
T C2
60 3045 °denge =
+=
olurdu. Kabın boş kısmının hacmi daha büyük oldu-ğundan denge sıcaklığı 45 °C den büyük, 60 °C den küçük olur.
Yanıt E dir.
6.
m
60 °C
X Y
m
40 °C
Eşit kütleli X ve Y sıvıları birbirine karıştırılıyor. Denge sıcaklığı 48 °C olarak veriliyor. Isı alış verişi yalnızca sıvılar arasında olduğundan sıcak olan X sıvısının verdiği ısı, soğuk olan Y sıvısı tarafından alınır.
Qveren = Qalan
m · cX · (60 – 48) = m · cY · (48 – 40)
c
c
3
2
Y
X=
bulunur. Buradan cY > cX sonucu bulunur. Bu deneyde X ve Y sıvılarının hacimleri bilinmediğin-den özkütleleri karşılaştıramayız.
3. Atmosfer ve su buharı gezegen yüzeyinin sıcaklığını etkiler. Atmosfer ve su buharı, Güneş'ten gelen ışın-ların bir kısmını süzerek aşırı ısınmayı engellerken, gece de aşırı ısı kaybını önler. Ay'da atmosfer ve su buharı bulunmadığı için Dünya'ya göre sıcaklık far-kı fazla olur. Ay'da bir günün Dünya'nın bir gününün
273
1 katı olması, Güneş'e maruz kalma ve kalmama süresinin Dünya'ya göre çok fazla olması anlamına gelir. Bu da sıcaklık farkına neden olur. Ay'ın parlak görünmesi, sıcaklık farkı ile ilgili değildir.
Yanıt C dir.
4.
a
2a 2a a
X Y Z
Sıcaklık değişimi;
∆T = ·m c
Q
bağıntısıyla verilir. Verilen ısı enerjisi ve özısılar aynı olduğu için kütlesi fazla olan cismin sıcaklık artışı az olacaktır. Cisimler aynı olduğu için hacmi büyük ola-nın kütlesi büyük olacaktır.
VX = 6
4r · a3 = 2a3
VY = r · a2 · a = 3a3
VZ = r · a4
2
· a = 4
3 a3
Hacimlere göre, mY > mX > mZ ise TZ > TX > TY olur.
Yanıt C dir.
Test 5’in Çözümleri1.
60 °C 20 °Ctermometre
NM
Kabın tüm hacmine 4V diyelim. 4V hacimli kabın 3V sini Y musluğu, V sini X musluğu dolduruyor. Bir başka ifadeyle, Y musluğundan akan suyun kütlesi 3m, X ten akanınki m dir. Denge sıcaklığı;
Tm
m mC
4
60 3 2030
· ·°=
+=
Yanıt C dir.
2. 2m
m
zaman
sıcaklık (˚C)
60
40
20
P
R
1 2 3 40
Sıvılar özdeş ısıtıcılar ile ısıtıldığı için birim zamanda aldıkları ısı enerjileri eşittir.
8. Her iki cismin hem ilk sıcaklıkları hem de son sıcak-lıkları eşittir. Bir başka ifade ile sıcaklık değişimleri (∆T) aynıdır.
Cisimlere verilen ısı enerjileri;
.
D
D
DD
Q
Q
m c T
m c T
Q
Q
m c T
m c T
Q Q bulunur
2 2
4
· ·
· ·
· ·
· ·
Y
X
Y Y
X X
Y
X
Y X
=
=
=
Yanıt E dir.
9. C X
X
100
0
200
20
2
20
2
100 20
– –
–
–
=
C =
C =
C C40 °=
100bölme
°C100
0
X220
20
200bölme
Yanıt A dır.
5. F C
F C
180
32
100
0
5
932
-=
-
= +Yanıt E dir.
6. Birbirleriyle ısı alışverişinde bulunan cisimlerin kesin-likle ısı enerjisi değişimleri eşit olur. Hacim ve sıcaklık değişimleri için kesin bir şey söylenemez.
Yanıt A dır.
7.
yatayZY
X
h
a
a
h
X ve Z kaplarına eklenen su kütleleri kaplarda bulu-nan su kütlelerine eşit olduğu için son sıcaklıkları;
T TT
2
2
2
3+=
dir. Yani X ve Z kaplarındaki sıcaklıklar birbirine eşit olur.
Y kabına eklenen suyun kütlesi kapta bulunan suyun kütlesinden fazla olduğu için denge sıcaklığı T
13. Kelvin termometresinde negatif sayı olmadığından en düşük sıcaklık 0 K dir. –10 K sıcaklığı diye bir sıcaklık olamaz.
Yanıt A dır.
14. Isı birimi olarak joule ve kalori kullanılır. Celcius ve Kelvin sıcaklık birimleridir.
Yanıt D dir.
15. Cisimler
İlk sıcaklığı(°C)
Son sıcaklığı(°C)
K –3 –3
L +3 –4
M +1 –8
N –8 –2
P –5 +4
Sıcaklık değişimi; ∆T = T2 – T1 bağıntısı ile bulunur. Bağıntıdaki T2 son sıcaklık, T1
ise ilk sıcaklıktır.
∆TK = – 3 – (–3)
∆TK = – 3 + 3 = 0
∆TL = – 4 – (+3) = – 7 °C
∆TM = – 8 – (+1) = – 9 °C
∆TN = – 2 – (–8) = + 6 °C
∆TP = 4 – (–5) = 9 °C
N nin sıcaklığı 6 °C arttığına göre D seçeneği doğ-rudur.
Yanıt D dir.
10.
alınan ısıenerjisi
sıcaklık
3T
2T
T
X
Y
Q 2Q 3Q 4Q0
Bir cisme verilen ısı enerjisi bağıntısından;
D
D
Q m c T
mc T
Q
· ·
·
&=
=
yazabiliriz. GraŞkten X cismine verilen enerji 2Q, Y cismine verilen enerji 4Q dur. Buradan;
D
D
m
m
c T
Q
c T
Q
m
m
T
Q
T
Q
4
2
4
4
1 3
2
3
2
·
·
·
·
Y
X
Y Y
X X
Y
X
=
.bulunur= =
Yanıt C dir.
11. "B seçeneğinde sağlıklı bir kişinin vücut ısısı 36,5 °C dir." cümlesindeki ısı yerine sıcaklık kavramının kul-lanılması gerekir.
Yanıt B dir.
12. Karışan sıvıların öz ısıları aynı ise, eşit kütlede yapı-lan bir karışımın denge sıcaklığı, karışan sıvıların sıcaklıklarının aritmetik ortalamasına eşittir.
T C3
60 40 5050 °=
+ +=
Buna göre; X in sıcaklığı azalır, Y ninki değişmez, Z ninki artar.
eşit oluncaya kadar aralarında ısı alışverişi devam eder. Bu iki cismin denge sıcaklığı birbirine eşit olur. Bu nedenle I ve II. öncüller kesinlikle doğrudur.
Cisimlerden biri ısı alırken öteki ısı verir.
QV = QA
mV · cV · DTV = mA · cA · DTA
m ile c nin çarpımı ısı sığasını verir. m ile c bilenme-diğinden III. öncül konusunda kesin yorum yapıla-maz.
Yanıt B dir.
19. Odanın sıcaklığı 22 °C dir. kavramı yanlıştır. Çünkü uluslararası birim sisteminde (SI) sıcaklık ölçme bi-rimi Kelvin olarak kabul edilmiştir.
Ahmet'in boyu 1,7 metredir ve Ahsen'in kütlesi 55 kg ölçümleri SI'ya uygundur.
Yanıt E dir.
16. Isı sıcaklığı yüksek olan cisimden soğuk olan cisme aktarılan enerjidir. K çayının ısısı L ninkinden daha büyüktür kavramı bilimsel olarak yanlıştır. I. öncül yanlıştır.
K ve L çayları ile içinde bulundukları ortam bir süre sonra aynı sıcaklığa gelir. Bu durumda K ve L çay-larının ve ortamın sıcaklığı eşit olur. Bu nedenle II. öncül doğrudur.
Q = m·c·DT bağıntısına göre DT si büyük olan orta-ma daha fazla ısı enerjisi verir. DT si büyük olan ise K çayıdır. Bu nedenle III. öncül de doğrudur.
Yanıt D dir.
17. °C50
40
30
20
10
0
–10
–20
–30
–40
Termometreden okunan değer 22 °C dir.Yanıt B dir.
18. Sıcaklıkları farklı iki cisim yalıtılmış bir ortama konul-duğunda sıcak olan cisim ısı vererek soğur. Soğuk olan cisim ısı alarak ısınır. İki cismin son sıcaklıkları