Fizikle ilgili doğal olaylar vb. hakkında fizik makaleleri.
Sistemleri ve Çevreyi Anlamak
Sistem, incelenen bir nesne veya nesne grubudur. Evrendeki diğer nesnelere çevre denir. Tipik olarak, bir sistem çevresinden bir "bölme/sınırlayıcı/ayırıcı" ile ayrılır.
Örneğin, bir termosun içindeki suyu incelemek istediğimizi varsayalım. Termosun içindeki su sistemi oluştururken, termosun dışındaki hava ve diğer nesneler çevreyi oluşturur. Termosun duvarları, hem içindeki cam hem de dışındaki plastik, birer ayırıcı görevi görür. Su termosu buna bir örnektir.
Gizli Isıyı Anlamak
Soğuk su ve buz karışımı içeren bir kaba cıvalı bir termometre yerleştirirseniz , aşağı doğru hareket ettikten sonra cıva yüzeyinin sabit kaldığını veya artık hareket etmediğini gözlemleyeceksiniz. Cıva yüzeyi, suyun erime noktasına veya donma noktasına (0 ° C) ulaştıktan sonra hareket etmeyi durdurur. Kap açıksa, daha yüksek sıcaklıktaki havadan daha düşük sıcaklıktaki buz ve su karışımına ısı akışı olur. Havadan gelen ek ısı, buzun erimesine neden olur. Buz eridikçe, buz ve su karışımının sıcaklığı değişir mi? Buz eridikçe, su ve buz karışımının sıcaklığı değişmez.
Özgül ısı (c) , bir cismin birim kütlesinin (m) sıcaklığını (T) bir derece yükseltmek için gereken ısı miktarıdır (Q). c'nin formülü şöyledir:
Uluslararası Birimler Sistemi J/Kg K'dir.
Bir cismin özgül ısısı sıcaklıkla değişir. Sıcaklık değişimi çok büyük değilse, değer sabit kabul edilebilir. Aşağıda, 1 atm basınç ve 20 ° C sıcaklıkta (deneysel olarak elde edilen) çeşitli cisimler için c değerleri verilmiştir.
Farklı sıcaklıklara sahip cisimler birbirine temas ettiğinde, ısı doğal olarak daha yüksek sıcaklığa sahip cisimden daha düşük sıcaklığa sahip cisme doğru hareket eder. İki cisim termal dengeye ulaştığında ısı transferi durur. Isı transferinin, temas halindeki cisimlerin sıcaklığında bir değişikliğe neden olduğu söylenebilir . Bu kısa açıklamaya dayanarak, ısı (Q) ile o cismin sıcaklık değişimi (delta T) arasında bir ilişki olduğu sonucuna varılır . Her cismin bir kütlesi (m) vardır ve cisimlerin türü de farklıdır.
Isı birimi kaloridir (kısaltması kal). Bir kalori, 1 gram suyun sıcaklığını 1 °C ( tam olarak 14,5 ° C'den 15,5 ° C'ye) yükseltmek için gereken ısı miktarıdır. Gereken ısı miktarı farklı su sıcaklıkları için değişir. Aynı miktarda ısı için, su sıcaklığında 1 ° C'lik bir artış yalnızca 14,5 ° C ile 15,5 ° C arasında gerçekleşir. Özellikle gıdaların enerji değerini ifade etmek için sıklıkla kullanılan ısı birimi kilokaloridir (kcal). 1 kcal = 1000 kalori. 1 kcal'nin diğer adı 1 Kaloridir (büyük K). İngiliz sisteminde ısı birimi Btu'dur (British thermal unit). 1 Btu = 1 pound suyun sıcaklığını 1 Fahrenheit ( tam olarak 63 ° F'den 64 ° F'ye) yükseltmek için gereken ısı miktarıdır.
Su Anormalliklerini Anlamak
Her cisim, sıcaklığı arttığında genleşir (hacmi artar) ve sıcaklığı azaldığında büzülür (hacmi azalır). Su da sıcaklığı arttığında genleşir ve sıcaklığı azaldığında büzülür, ancak 0 ° C ile 4 ° C arasındaki sıcaklıklarda bu durum geçerli değildir. 0 ° C ile 4 ° C arasındaki sıcaklıklarda , sıcaklık arttıkça suyun hacmi azalır (su büzülür). Suyu 0 ° C'de ısıtırsak , su ne kadar sıcak olursa, hacmi o kadar azalır. Büzülme süreci, su 4 ° C sıcaklığa ulaştığında durur. 4 ° C'nin üzerinde, sıcaklık arttıkça suyun hacmi artar (su genleşir). Tersine, sıcaklık 4 ° C'den 0 ° C'ye düştüğünde su genleşir (su hacmi artar). Suyun bu garipliği , su anomalisi olarak bilinir.
Elektrik kablolarını yakından incelerseniz, gevşeklikten dolayı aşağı doğru kıvrıldıklarını fark edeceksiniz. Elektrik kabloları neden gerdirilmek yerine kasten gevşetilir? Doğu Nusa Tenggara'daki Flores ve Lembata'daki çatıların çoğu çinkodan (Zn) yapılmıştır. Çinko çatılar gündüz veya gece gürültü çıkarır. Çinko neden gürültü çıkarır? Java adasında yaşıyorsanız, demiryolu raylarını gözlemlemiş olabilirsiniz. Ray bağlantılarında boşluklar vardır. Bu ray bağlantılarındaki boşlukların işlevi nedir? Genleşme konusuyla ilgili düşünebileceğiniz ve sorabileceğiniz birçok şey var.
Örneğin, cıvalı bir termometre ve alkollü bir termometre gibi farklı tipte termometreleri kalibre edersek , her iki termometrenin ölçekleri yalnızca 0 ° C (veya 32 ° F) ve 100 ° C (veya 212 ° F) arasında aynıdır. Her iki termometreyi de hava sıcaklığını ölçmek için kullanırsak, her termometrenin gösterdiği sayılar mutlaka aynı olmayacaktır. Cıvalı termometre 48 ° C gösterirken, alkollü termometre 46 ° C gösterebilir. Bunun nedeni, cıva ve alkolün genleşme oranlarının farklı olmasıdır. Aynı durum, bimetalik termometreler vb. gibi diğer termometre türleri için de geçerlidir. Bu şekilde belirlenen sıcaklık ölçeği, kullanılan malzemelerin özelliklerine çok bağlıdır.
Celsius ve Fahrenheit ölçekleri farklı sıcaklık ölçekleridir. Bir cismin sıcaklığı Celsius cinsinden ölçülüp ifade edildikten sonra, cismin sıcaklığını Fahrenheit cinsinden ifade etmek istiyorsak, Celsius'tan Fahrenheit'e dönüştürme işlemi yaparız. Bu bölümde, sıcaklık dönüşümlerinin nasıl yapılacağını veya gerçekleştirileceğini öğreneceğiz.
1 atm basınçta, Celsius termometresi için buzlanma noktası sıcaklığı = 0 oC, Fahrenheit termometre ölçeği ise = 32'dir. oF. Tersine, 1 atm basınçta, Celsius ölçekli bir termometre için buharlaşma noktası sıcaklığı = 100 oC, Fahrenheit termometre ölçeği ise = 212'dir. oF. Aşağıdaki resme bakın!
Termometre Ölçek Çeşitleri
Bir termometrenin sıcaklığı ölçmek için kullanılabilmesi için bir ölçek üzerinde tanımlanması gerekir. Yaygın olarak kullanılan iki termometre ölçeği Celsius ölçeği ve Fahrenheit ölçeğidir. Endonezya'da en yaygın kullanılan sıcaklık ölçeği Celsius ölçeğidir. Celsius ölçeğinin diğer adı santigrat ölçeğidir. Santigrat = yüz adım. Fahrenheit ölçeği genellikle Amerika Birleşik Devletleri'nde veya soğuk kışları olan ülkelerde kullanılır. Bilimde özellikle önemli bir sıcaklık ölçeği ise mutlak ölçek veya Kelvin ölçeğidir. Kelvin ölçeği daha sonra ele alınacaktır.
Celsius ve Fahrenheit ölçekleri, suyun donma ve kaynama noktalarını sabit noktalar olarak kullanır. Bir maddenin donma noktası, katı ve sıvı fazların termal dengede olduğu sıcaklıktır . Tersine, bir maddenin kaynama noktası, sıvı ve gaz fazların termal dengede olduğu sıcaklıktır. Donma ve kaynama noktaları her zaman hava basıncıyla değişir, bu nedenle önce hava basıncı belirlenmelidir. Genellikle 1 atm (bir atmosfer) olan standart basıncı kullanırız. Atmosfer, hava basıncının bir birimidir.