Sıcaklık ve Isı ile İlgili 15 Soru Örneği
Termometre Kalibrasyonu
1. Kalibre edilmiş bir termometre X, suyun donma noktasını -30 °C ve kaynama noktasını 90 °C olarak göstermektedir. X için 60 °C sıcaklık aşağıdakilerden hangisine eşittir?
A. 20 ° C
B. 45 ° C
C. 50 o C
D. 75 oC
E. 80 o C
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Termometre X'te suyun donma noktası = -30 °C
Termometre X'te suyun kaynama noktası = 90 °C
Soru: 60 o X = ….. o C
Cevap :
Fahrenheit ölçeğinde suyun donma noktası 32 ° F, kaynama noktası ise 212 ° F'dir. Suyun donma noktası ile kaynama noktası arasındaki sıcaklık farkı 212 ° – 32 ° = 180 °' dir.
Santigrat ölçeğinde suyun donma noktası 0 ° C, kaynama noktası ise 100 ° C'dir . Suyun donma noktası ile kaynama noktası arasındaki sıcaklık farkı 100 °C – 0 °C = 100 °C'dir.
X ölçeğinde, suyun donma noktası -30 ° C ve kaynama noktası 90 ° C'dir . Suyun donma noktası ile kaynama noktası arasındaki sıcaklık farkı 90 °C – (-30 °C ) = 90° C + 30 °C = 120 ° C'dir.
X ölçeğini Celsius ölçeğine dönüştürün:
Doğru cevap D şıkkıdır.
Pemua dili
2. Bir metal çubuk 80 ° C sıcaklığa ısıtıldığında uzunluğu 115 cm oluyor. Metalin doğrusal genleşme katsayısı 3.10⁻³ °C⁻¹ ve metalin başlangıç sıcaklığı 30°C ise , metalin başlangıç uzunluğu nedir?
100 cm
B.101,5 cm
C 102 cm
D.102,5 cm
E. 103 cm
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Başlangıç sıcaklığı (T1 ) = 30 ° C
Son sıcaklık (T 2 ) = 80 ° C
Sıcaklık değişimi (ΔT) = 80 ° C – 30 ° C = 50 ° C
Metalin doğrusal genleşme katsayısı (α) = 3.10 -3 o C -1
Metalin nihai uzunluğu (L) = 115 cm
Aranan: Metalin başlangıç uzunluğu (L o )
Cevap :
Uzunluk genişletme formülü:
Doğru cevap A şıkkıdır.
3. Başlangıçta 40 cm uzunluğunda olan bir pirinç çubuk , 80 ° C sıcaklıkta ısıtıldığında uzunluğu 40,04 cm olur. Pirincin doğrusal genleşme katsayısı 2,0 x 10⁻⁵ ° C⁻¹ ise , pirinç çubuğun başlangıç sıcaklığı nedir?
A. 20 ° C
B. 22 ° C
C. 25 o C
D. 30 oC
E. 50 o C
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Son sıcaklık (T 2 ) = 80 ° C
Başlangıç uzunluğu (Lo ) = 40 cm
Son uzunluk (L) = 40,04 cm
Uzunluktaki artış (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm
Pirincin doğrusal genleşme katsayısı (α) = 2,0 x 10⁻⁵ ° C⁻¹
Soru: Başlangıç sıcaklığı (T 1 )
Cevap :
Metal genleşme formülü:
0,04 = (2,0 x 10 -5 )(40)(80 – T 1 )
0,04 = (80 x 10 -5 )(80 – T 1 )
0,04 = 0,0008 (80 – T 1 )
0,04 = 0,064 – 0,0008 T 1
0,0008 T 1 = 0,064 – 0,040
0,0008 T 1 = 0,024
T 1 = 30 o C
Doğru cevap D şıkkıdır.
İletim Yoluyla Isı Transferi
4. Aynı boyutta ancak farklı metallerden yapılmış metal çubuklar aşağıdaki resimde gösterildiği gibi birleştirilmiştir. Eğer I. metalin ısı iletkenliği, II. metalin ısı iletkenliğinin 4 katı ise, iki metalin birleşme noktasındaki sıcaklık...
A. 450 C
B. 40 0 C
C. 35 0 C
D. 30 0 C
E. 25 0 C
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Aynı sap boyutu
Metalin ısı iletkenliği I = 4k
Metal II'nin ısı iletkenliği = k
Metal uç sıcaklığı I = 50 0 C
Metal uç II'nin sıcaklığı = 0 0 C
Sorulan soru: İki metalin birleşme noktasındaki sıcaklık
Cevap :
İletim yoluyla ısı transfer hızının formülü:
Açıklama: Q/t = ısı transfer hızı, k = ısı iletkenliği, A = yüzey alanı, T 1 -T 2 = sıcaklık değişimi, l = çubuk uzunluğu
P ve Q sınır düzlemlerindeki sıcaklık:
A ve B olmak üzere iki metal çubuk aynı boyutta olduğundan, çubukların yüzey alanı (A) ve uzunluğu (l) denklemden çıkarılır.
Doğru cevap B şıkkıdır.
5. Lütfen aşağıdaki ifadeye dikkat edin!
(1) Metal iletkenliği
(2) Metal uçlar arasındaki sıcaklık farkı
(3) Metalin uzunluğu
(4) Metal kütlesi
Metallerde ısı yayılım hızını belirleyen faktörler şunlardır...
A. (1), (2) ve (3)
B. (1) ve (4)
C. (2) ve (4)
D. (3) ve (4)
E. (4) yalnızca
Pembahasan
İletim yoluyla ısı transfer hızının formülüne göre, ısı transfer hızını belirleyen faktörler metalin iletkenliği (k), metalin uçları arasındaki sıcaklık farkı (T) ve metalin uzunluğudur (l). Metalin kütlesinin ise bir etkisi yoktur.
Doğru cevap A şıkkıdır.
6. Aynı boyutta ancak farklı metal türlerinden yapılmış iki PQ çubuk, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi birbirine bağlanmıştır. Isı iletim katsayısı P, ısı iletim katsayısı Q'nun iki katı ise, P ve Q arasındaki sınırda sıcaklık ne olur?
A. 84°C
B. 78°C
C.72°C
D. 70°C
E. 90°C
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
PQ çubukları aynı boyuttadır.
Metalin ısı iletim katsayısı P (k P ) = 2k
Metalin ısı iletim katsayısı Q (k Q ) = k
Soru: P ve Q sınır düzlemlerindeki sıcaklık.
Cevap :
İletim yoluyla ısı transfer hızının formülü:
Açıklama: Q/t = ısı transfer hızı, k = ısı iletkenliği, A = yüzey alanı, T 1 -T 2 = sıcaklık değişimi, l = çubuk uzunluğu
P ve Q sınır düzlemlerindeki sıcaklık:
PQ çubukları aynı boyutta olduğundan A ve I denklemden çıkarılır.
Doğru cevap yok.
Şekil Değişikliği
7. 0 ° C sıcaklığındaki 1 kg buz, 0 ° C sıcaklığındaki 0,5 kg su ile karıştırılıyor , daha sonra...
A. Suyun bir kısmı donar
B. Buzun bir kısmı eriyor
C. tüm buz erir
D. tüm su donar
E. Sudaki buzun kütlesi sabit kalır.
Pembahasan
"Buz" kelimesi suyun katı halini, "su" kelimesi ise suyun sıvı halini ifade eder.
0 ° C'de buz katı halden sıvı hale geçer. Bu hal değişimi için buzun ısıyı emmesi gerekir. Buz suyla karıştırıldığı için buzun sudan ısıyı emmesi gerekir. Ancak su da 0 ° C'de olduğundan buz tarafından ısı emilemez. Bu nedenle, sudaki buzun kütlesi sabit kalır.
Doğru cevap E şıkkıdır.
Siyah Prensip
8. Kütlesi 200 gram olan bir demir kapta, 20 ° C sıcaklıkta 100 gram yağ bulunmaktadır. Kaba, 75 ° C sıcaklıkta 50 gram demir konulmuştur. Kabın sıcaklığı 5 ° C artarsa ve yağın özgül ısı kapasitesi 0,43 cal/g ° C ise, demirin özgül ısı kapasitesi nedir?
A. 0,143 kal/g ° C
B. 0,098 kal/g o C
C. 0,084 kal/g ° C
D. 0,075 kal/g ° C
E. 0,064 kal/g ° C
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Demir kabın kütlesi (m) = 200 gr
Demir kabın başlangıç sıcaklığı (T1 ) = 20 ° C
Yağ demir kapta olduğundan, yağın sıcaklığı demir kabın sıcaklığına eşittir.
Demir kabın son sıcaklığı (T 2 ) = 20 o C + 5 o C = 25 o C
Yağın kütlesi (m) = 100 gram
Yağın özgül ısı kapasitesi (c yağ) = 0,43 kal/g ° C
Başlangıç yağ sıcaklığı (T 1 ) = 20 o C
Yağ, demir kapla termal denge halinde olacak şekilde bir kapta bulunmaktadır. Dolayısıyla, demir kabın son sıcaklığı 25 ° C ise, yağın son sıcaklığı da 25 ° C olur.
Son yağ sıcaklığı (T 2 ) = 20 o C + 5 o C = 25 o C
Demir kütlesi (m) = 50 gram
Demirin başlangıç sıcaklığı (T1 ) = 75 ° C
Bir kapta bulunan yağa batırılmış demir, yağ ve kap ile termal denge halindedir. Dolayısıyla, kabın son sıcaklığı 25 ° C ise, demirin son sıcaklığı da 25 ° C olur.
Soru: Demirin özgül ısı kapasitesi (c demir)
Cevap :
Demirin yaydığı ısı:
Q = mc ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c kalori
Demir kap tarafından emilen ısı:
Q = mc ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c kalori
Yağ tarafından emilen ısı:
Q = mc ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 kalori
Black ilkesi, kapalı ve izole bir sistemde, yüksek sıcaklıktaki bir cismin yaydığı ısının düşük sıcaklıktaki bir cisim tarafından emildiğini belirtir.
Salınan Q = Emilen Q
2500c = 1000c + 215
2500c – 1000c = 215
1500c = 215
c = 215/1500
c = 0,143 kal/g ° C
Doğru cevap A şıkkıdır.
9. 20°C sıcaklıkta 200 gram su içeren bir bardağa -2°C sıcaklıkta 50 gram buz konuluyor. Su ve buz arasında sadece ısı alışverişi gerçekleşiyorsa, denge sağlandıktan sonra aşağıdaki değerler elde edilecektir: (c su = 1 kal/gr°C; c buz = 0,5 kal/gr°C; L = 80 kal/gr)
A. Tüm buz erir ve sıcaklık 0°C'nin üzerine çıkar.
B. Tüm buz erir ve sıcaklık 0°C olur.
C. Buzun tamamı erimez ve sıcaklık 0°C'dir.
D. Tüm sistemin sıcaklığı 0°C'nin altındadır.
E. Suyun bir kısmı donar ve sistem sıcaklığı 0°C olur.
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Suyun kütlesi (m su ) = 200 gram
Su sıcaklığı (Tsu ) = 20 ° C
Suyun özgül ısı kapasitesi (c su ) = 1 kal/gr°C
Buzun kütlesi (m es ) = 50 gram
Buz sıcaklığı (T es ) = -2 ° C
Buzun özgül ısı kapasitesi (c es ) = 0,5 kal/gr°C
Suyun erime ısısı (L) = 80 kal/gr
Cevap :
Buzun sıcaklığını -2 ° C'den 0 ° C'ye çıkarmak için gereken ısı:
Q = mcΔT
Q = (50 gram)(0,5 kal/gr°C)(0 o C – (-2 o C))
Q = (50)(0,5 kal)(2)
Q = 50 kalori
Buzun tamamını eritip suya dönüştürmek için gereken ısı:
Q = m L = (50 gram)(80 kalori/gram) = 4000 kalori
Suyun tamamının sıcaklığını 20 ° C'den 0 ° C'ye düşürmek için ısıtın:
Q = mcΔT
Q = (200 gram)(1 kal/gr°C)(0 o C – (20 o C))
Q = (200)(1 kal)(-20)
Q = -4000 kalori
Pozitif işaret ısı eklendiğini, negatif işaret ise ısı salındığını gösterir.
Buzun sıcaklığını 0 ° C'ye yükseltmek için gereken ısı 50 kalori, tüm buzu eritmek için gereken ısı ise 4000 kaloridir. Dolayısıyla, tüm buzu eritmek için gereken toplam ısı 4050 kaloridir. Mevcut ısı, su tarafından salınan ısıdır ve bu da 4000 kaloridir.
Mevcut ısının buzun tamamını suya dönüştürmeye yetmediği sonucuna varılabilir. Buzun büyük bir kısmı suya dönüşmüş, ancak küçük bir kısmı dönüşmemiştir. Bu su ve kalan buz 0 ° C'dedir.
Doğru cevap C şıkkıdır.
10. Kütlesi 200 gram ve sıcaklığı 20 ° C olan bir alüminyum parçası, kütlesi 100 gram ve sıcaklığı 80 ° C olan bir su kabına konuluyor. Alüminyumun özgül ısı kapasitesi 0,22 cal/g ° C ve suyun özgül ısı kapasitesi 1 cal/g ° C ise, alüminyumun son sıcaklığı yaklaşık olarak...
A. 20 ° C
B. 42 ° C
C. 62 oC
D. 80 ° C
E. 100 oC
Pembahasan
Şu bilinmektedir :
Alüminyumun kütlesi = 200 gram
Alüminyum sıcaklığı = 20 ° C
Suyun kütlesi = 100 gram
Su sıcaklığı = 80 ° C
Alüminyumun özgül ısı kapasitesi = 0,22 cal/g ° C
Suyun özgül ısı kapasitesi = 1 kal/g ° C
Sorulan soru : Alüminyumun son sıcaklığı
Cevap :
Alüminyum suyun içinde olduğundan, alüminyumun son sıcaklığı suyun son sıcaklığına eşittir.
Daha yüksek sıcaklıktaki suyun açığa çıkardığı ısı (açığa çıkan ısı) = daha düşük sıcaklıktaki alüminyumun emdiği ısı (emilen ısı)
m su c (ΔT) = m alüminyum c (ΔT)
(100)(1)(80 – T) = (200)(0,22)(T – 20)
(100)(80 – T) = (44)(T – 20)
8000 – 100T = 44T – 880
8000 + 880 = 44T + 100T
8880 = 144T
T = 62 ° C
Doğru cevap C şıkkıdır.
11. 85°C sıcaklığındaki 50 g'lık bir madeni para, 29,8°C sıcaklığındaki 50 g suya daldırılıyor (suyun özgül ısı kapasitesi = 1 cal.g⁻¹ . °C⁻¹ ) . Son sıcaklık 37°C ise ve kap ısıyı emmiyorsa, metalin özgül ısı kapasitesi nedir?
A. 0,15 kal.g -1 .°C -1
B. 0,30 kal.g -1 .°C -1
C. 1,50 cal.g -1 .°C -1
D. 4,8 cal.g -1 .°C -1
E. 7,2 cal.g -1 .°C -1
Pembahasan
Şu bilinmektedir :
Metal kütlesi (m metal ) = 50 gram
Metal sıcaklığı = 85 ° C
Suyun kütlesi (m su ) = 50 gram
Su sıcaklığı = 29,8 ° C
Suyun özgül ısı kapasitesi (c su ) = 1 cal.g -1 .°C -1
Karışımın son sıcaklığı = 37 ° C
Sorulan soru : Metalin özgül ısısı (c metal)
Cevap :
Daha yüksek sıcaklıktaki metalin yaydığı ısı (yayılan ısı) = daha düşük sıcaklıktaki suyun emdiği ısı (emilen ısı)
m metal c (ΔT) = m su c (ΔT)
(50)(c)(85 – 37) = (50)(1)(37 – 29,8)
(c)(85 – 37) = (1)(37 – 29,8)
48 c = 7,2
c = 0,15 cal.g -1 .°C -1
Doğru cevap A şıkkıdır.
12. 0°C'deki 50 gramlık bir buz küpü, özel bir kapta bulunan 30°C'deki 200 gram suya daldırılıyor. Kabın ısıyı emmediğini varsayalım. Suyun özgül ısı kapasitesi 1 cal.g – 1 °C –1 ve buzun erime ısısı 80 cal.g –1 ise , karışımın son sıcaklığı nedir?
A. 5°C
B. 8°C
C.11°C
D. 14°C
E. 17°C
Pembahasan
Şu bilinmektedir :
Buzun kütlesi (m es ) = 50 gram
Buz sıcaklığı = 0°C
Suyun kütlesi (m su ) = 200 gram
Su sıcaklığı = 30 ° C
Suyun özgül ısı kapasitesi (c su ) = 1 kal.g – 1 °C –1
Buzun erime ısısı (L ice ) = 80 kal.g –1
Sorulan soru : Karışımın nihai sıcaklığı
Cevap :
Öncelikle son durumu tahmin edelim:
Suyun sıcaklığını 30 ° C'den 0 ° C'ye düşürmek için açığa çıkardığı ısı :
Q gevşek = m su c su (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000
Tüm buzu eritmek için gereken ısı:
Q eriyik = m es L es = (50)(80) = 4000
Buzun tamamını eritmek için kullanılan ısı sadece 4000 iken, mevcut ısı miktarı 6000'dir. Buradan, karışımın nihai sıcaklığının 0 ° C'nin üzerinde olduğu sonucuna varılabilir.
Siyah İlke :
Suyun açığa çıkardığı ısı = tüm buzu eritmek için gereken ısı + buzlu suyun sıcaklığını yükseltmek için gereken ısı
(m su )(c su )(ΔT) = (m es )(L es ) + (m es )(c su )(ΔT)
(200)(1)(30-T) = (50)(80) + (50)(1)(T-0)
(200)(30-T) = (50)(80) + (50)(T-0)
6000 – 200T = 4000 + 50T – 0
6000 – 4000 = 50T + 200T
2000 = 250T
T = 2000/250
T = 8 ° C
Doğru cevap B şıkkıdır.
Maddenin halindeki değişiklikler
13. Aşağıdaki grafik, 1 gram katı maddeye uygulanan sıcaklık (T) ve ısı (Q) arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Katı maddenin buharlaşma ısısı miktarı…
A. 60 kalori/gram
B. 70 kalori/gram
Yaklaşık 80 kalori/gram
D. 90 kalori/gram
E. 100 kalori/gram
Pembahasan:
Buharlaşma ısısı, bir cismin 1 gramının, halini sıvıdan gaza (veya gazdan sıvıya) değiştirmek için emdiği (veya saldığı) ısı miktarıdır.
Bilinen :
Emilen veya salınan kalori: Q = 140 kalori – 60 kalori = 80 kalori
Katı maddenin kütlesi: m = 1 gram
Soruldu :
Buharla ısıtma (Lv) katılar?
Cevab :
Buharın ısısını belirleme formülü :
Q = m Lv
Açıklama: Q = emilen veya salınan ısı, m = maddenin kütlesi, Lv = buharın ısısı
Lv = Q / m
Lv = 80 kalori / 1 gram
Lv = 80 kalori/gram
Doğru cevap C şıkkıdır.
14. Aşağıda normal basınçta 1 kg buharın ısı-sıcaklık grafiği verilmiştir. Suyun kaynama noktası 2256 x 10⁻⁶ °C'dir.3 Suyun özgül ısı kapasitesi 4,2 x 10 J/kg ve suyun özgül ısı kapasitesi 4,2 x 10'dur.3 J/kg K ise, buharın suya dönüşümü sırasında açığa çıkan ısı şudur…
A. 4,50 × 103 Jul
B. 5,20 × 103 Jul
C. 2,00 × 106 Jul
D. 2,26 × 106 Jul
E. 4,40 × 106 Jul
Pembahasan:
Bilinen :
Buharla ısıtma veya kaynama ısısı (Lv) = 2.256 x 103 J / kg
Suyun özgül ısı kapasitesi (c) = 4200 J/kg K
Buharın kütlesi (m) = 1 kg
Soruldu :
Açığa çıkan ısı (Q) ?
Cevab :
Q = m Lv
Q = (1 kg)(2.256 x 103 J/kg)
Q = 2256 x 103 Jul
Q = 2,256 x 106 Jul
Doğru cevap D şıkkıdır.
15. 2 kg suyun sıcaklığını -2°C'den yükseltmek için emilen ısı miktarı. oC'den 10'e oC, suyun özgül ısı kapasitesinin 4.200 J/kg °C olduğunu gösterir.oBuzun özgül ısı kapasitesi = 2.100 J/kg °CoSuyun erime ısısı (L)F) = 334.000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Pembahasan:
Bilinen :
Suyun kütlesi (m) = 2 kg
Başlangıç sıcaklığı (T) = -2 oC
Son sıcaklık (T) = 10 oC
Buzun özgül ısı kapasitesi (c es) = 2100 J/kg °Co
Suyun özgül ısı kapasitesi (c su) = 4200 J/kg °Co
Suyun erime ısısı (L)F) = 334.000 J/kg
Soruldu :
Emilen ısı (Q) ?
Cevab :
Sıcaklık değişimi -2'den oC'den 10'e oC birkaç aşamadan geçer.
1. Aşama, buzun sıcaklığı -2'den artar. oC'den 0'e oC (Buz sıcaklığındaki artış, suyun donma noktası olan 0°C'de durur) oC)
2. Aşama, tüm buz erir (katı hal, suyun donma noktası sıcaklığında sıvı hale dönüşür, bu sıcaklık 0°C'dir). oC)
3. aşamada, su sıcaklığı 0'dan itibaren tekrar yükselmeye başlar. oC'den 10'e oC)
Yani -2 dereceden itibaren oC'den 0'e oC'de su hala katı haldedir. 0 derecede oC noktasında katı halden sıvı hale geçiş olur. Katı halden sıvı hale geçtikten sonra suyun sıcaklığı 0'dan tekrar yükselir. oC'den 10'e oC.
Q1 = (m)(c es)(delta T) = (2 kg)(2100 J/kg Co)(0 oC – (-2 oC)) = (2)(2100 J)(2) = 8400 J
Q2 = (m)(LF) = (2 kg)(334.000 J/kg) = 668.000 J
Q3 = (m)(c su)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg C)o)(10 oC - 0 oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Emilen ısı:
Q = Q1 + Q2 + Q3
S = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 Joule
Doğru cevap A şıkkıdır.
Soru kaynağı:
Lise/Meslek Lisesi İçin Ulusal Fizik Sınavı Soruları
