Konu: Isı tanımı, ısı iletkenliği, ısı kapasitesi
Hiç buzlu çay, buzlu süt, buzlu şurup vb. içtiniz mi? Buzlu çay yaparken genellikle bir bardağa sıcak veya ılık su ve buz küpleri koyarız. Sıcak veya ılık su daha yüksek bir sıcaklığa sahipken, buz küpleri daha düşük bir sıcaklığa sahiptir. Bir süre temas ettikten sonra, buz küpleri ve sıcak çay karışımı buzlu çaya dönüşür (buz küpleri ve ılık çay karışımı aynı sıcaklığa ulaşır). Sıcak su ile soğuk suyu karıştırdığımızda da aynı işlem gerçekleşir. Temas ettikten sonra, sıcak su ve soğuk su ılık suya dönüşür (sıcak su ve soğuk su karışımı aynı sıcaklığa ulaşır). Peki bu nesneler temas ettikten sonra neden aynı sıcaklığa ulaşabilir?
Isı Tanımı
Farklı sıcaklıklara sahip nesneler birbirine temas ettiğinde, genellikle ısı olarak adlandırılan ısı transferi, daha yüksek sıcaklığa sahip nesneden daha düşük sıcaklığa sahip nesneye doğru gerçekleşir. Bu ısı transferi, temas halindeki nesneler aynı sıcaklığa ulaştığında durur. Örneğin, sıcak suyu soğuk suyla karıştırırsak, ısı genellikle sıcak sudan soğuk suya doğru hareket eder. Sıcak bir ütüyü soğuk suya koyduğumuzda, ısı daha sıcak olan ütüden suya doğru hareket eder. Isı akışı, ütü ve su aynı sıcaklığa ulaştığında durur. Bir doktor veya hemşire vücudunuza bir termometre taktığında, ısı vücudunuzdan termometreye doğru hareket eder. Bu ısı transferi, vücudunuz ve termometre aynı sıcaklığa ulaştığında durur. Kullanılan termometre cıvalı bir termometre ise, vücudunuz ve termometre aynı sıcaklığa ulaştığında, cıvanın yüzeyi hareket etmeyi durdurur. Cıvanın yüzeyinde gösterilen sayı, o anki vücut sıcaklığınızdır.
Doğal olarak, ısı yüksek sıcaklığa sahip cisimlerden düşük sıcaklığa sahip cisimlere doğru hareket eder. Isı transferi , birbirleriyle temas halinde olan cisimlerin sıcaklıklarını eşitleme eğilimindedir. 18. yüzyılda fizikçiler, ısı akışının görünmez bir akışkan türünün (akışkanlar, akabilen maddelerdir. Akışkanlar arasında sıvılar ve gazlar bulunur. Su (bir sıvı) akabildiği için bir akışkandır. Hava da akabildiği için bir akışkandır) hareketi olduğunu düşündüler. Bu akışkana kalori adı verildi . Kalorik teorisi , deneysel sonuçlara dayanarak bu kalorinin varlığının kanıtlanamaması nedeniyle artık kullanılmamaktadır .
19. yüzyılda, James Prescott Joule (1818-1889) adlı bir İngiliz fizikçi, bir kap içindeki suyu bir karıştırıcı kullanarak nasıl ısıtabileceğini inceledi. Deneyinin sonuçlarına dayanarak Joule, ateşle ısıtılan suyla bir karşılaştırma yaptı. Bir alev ve su içeren bir kap temas ettiğinde, ısı ateşten (yüksek sıcaklık) suya (düşük sıcaklık) doğru hareket eder. Ateşle temas nedeniyle su sıcaklığındaki artış ile karıştırıcının yaptığı iş nedeniyle su sıcaklığındaki artışı karşılaştırdıktan sonra Joule, ısının yüksek sıcaklıktaki bir nesneden düşük sıcaklıktaki bir nesneye hareket eden enerji olduğu sonucuna vardı. Isı enerji değildir (ısı, kinetik enerji, potansiyel enerji, kimyasal enerji vb. gibi belirli bir enerji türü değildir) . Isı , sıcaklık farkları nedeniyle hareket eden enerjidir . Bu nedenle, ısı yüksek sıcaklıktaki bir nesneden düşük sıcaklıktaki bir nesneye aktığında, enerji aslında yüksek sıcaklıktaki nesneden düşük sıcaklıktaki nesneye doğru hareket etmektedir. Temas halindeki cisimler aynı sıcaklığa veya termal dengeye ulaştığında enerji transferi durur.
Isı iletkenliği
Çoğu mutfak eşyası neden alüminyumdan yapılır? Diyelim ki sol elinizde bir ütü, sağ elinizde bir bardak var ve ütü ile bardak ateşe değdiriliyor. Isıyı daha hızlı hisseden eliniz sol mu yoksa sağ eliniz mi? Bu sorular ve belki de soracağınız diğer sorular, bir cismin ısı iletkenliğiyle ilgilidir. Bir cismin ısı iletkenliği, cismin ısıyı içinden geçirme yeteneğidir. Yüksek ısı iletkenliğine (k) sahip cisimler iyi ısı iletkenleridir (iyi ısı iletkenleri). Tersine, düşük ısı iletkenliğine sahip cisimler kötü ısı iletkenleridir (kötü ısı iletkenleri).
Isı Kapasitesi
Isı kapasitesi (C), bir cismin tamamının sıcaklığını bir derece artırmak için gereken ısı miktarıdır . Isı kapasitesinin formülü şöyledir:
C = mc
Bilgi: C = ısı kapasitesi , m = cismin kütlesi, c = cismin özgül ısısı .
