Temel Fizik Dersleri

Termometreler ve sıcaklık ölçekleri hakkında makale

1. Termometre

Sıcaklığı ölçmek için tasarlanmış alet termometredir. Birçok termometre türü vardır, ancak çalışma prensibi aynıdır. Genellikle, sıcaklıkla değişen madde doğasına sahip termometrik nesneler kullanırız. Nesnenin sıcaklığı değişirse, nesnenin şekli ve boyutu da değişir. Çoğu termometre, sıcaklık değiştiğinde genleşebilen veya büzülebilen nesneler kullanır. Sıklıkla kullanılan termometreler, tüpün ortasında alkol veya cıva bulunan cam tüplerden oluşur. Sıcaklık arttığında, kaptaki alkol veya cıva genleşir, böylece alkol veya cıva sütununun uzunluğu artar. Tersine, sıcaklık azaldığında, alkol veya cıva sütununun uzunluğu azalır. Cam tüpün dışında, termometrenin ölçeğini gösteren sayılar bulunur. Alkol veya cıva sütununun üst ucunda gösterilen sayı, ölçülen nesnenin sıcaklık değerini belirtir.

Daha fazla

Termodinamiğin Sıfırıncı Yasası hakkında makale

Şimdiye kadar sadece temas halindeki iki cismin yaşadığı termal dengeyi gözlemledik.

Isı dengesi kavramını daha derinlemesine anlamak için üç nesneyi (örneğin A, B ve C nesneleri) inceleyelim. Örneğin, B ve C nesneleri birbirine temas etmiyor, ancak A nesnesi B nesnesiyle temas halinde ve A nesnesi C nesnesiyle de temas halinde. Aşağıdaki resme bakın. Birbirleriyle temas halinde olan A ve B nesneleri ısı dengesinde olduklarından, A ve C nesneleri de ısı dengesindedir. Birbirine temas etmeyen B ve C nesneleri de ısı dengesinde midir? Sadece mantık kullanarak, temas halinde olmasalar bile B ve C nesnelerinin de ısı dengesinde olduğunu söyleyebiliriz. A ve B nesneleri ısı dengesindedir, yani A nesnesinin sıcaklığı B nesnesinin sıcaklığına eşittir.

Daha fazla

Sıcaklık ve termal denge tanımı hakkında makale

Sıcaklık tanımı

Hiç buza dokundunuz mu? Elleriniz buza değdiğinde ne hissedersiniz? Ya dokunduğunuz şey ateş olsaydı? Buza dokunduğunuzda elleriniz soğuk, ateşe dokunduğunuzda ise sıcak hissedersiniz. Sıcak, ılık, serin, soğuk neleri ifade eder?

Sıcaklık kavramı, dokunma duyumuzla deneyimlediğimiz ısı ve soğuktan başlar. Dokunma duyusuyla hissettiklerimize dayanarak, bir cismin diğerinden daha sıcak veya daha soğuk olduğunu söyleriz. Sıcak cisimlerin sıcaklığı daha yüksek, soğuk cisimlerin sıcaklığı ise daha düşüktür. Bir cisim ne kadar soğuksa, sıcaklığı o kadar düşüktür. Tersine, bir cisim ne kadar sıcaksa, sıcaklığı o kadar yüksektir. Bir cismin ısı veya soğukluğunun ölçüsüne sıcaklık denir. Gaz kinetik teorisi konusunda, sıcaklığın tanımını daha derinlemesine anlayacaksınız; bir cismin moleküllerine ne olur da sıcak, ılık, serin veya soğuk hissedilir.

Daha fazla

Maddenin halleri (mikroskobik özelliklere dayalı) hakkında bir makale.

Günlük hayatta sıklıkla maddenin üç farklı haliyle karşılaşırız. Katı maddeler (örneğin, taşlar, demir vb.), sıvılar (su, benzin vb.) ve gaz maddeler (hava vb.) vardır. Bu maddelerin üç hali, şekillerini ve boyutlarını koruyabilme yeteneklerine göre ayırt edilebilir.

Katı maddeler genellikle sabit bir şekil ve hacme sahiptir. Sıvılar ise sabit bir şekil korumaz, ancak bulundukları kaba uyum sağlarlar. Örneğin, bir bardağa su koyarsak, şekli bardak gibi değişir. Su küvete konulursa, şekli küvet gibi değişir. Sıvıların hacmi ise genellikle her zaman sabittir. Bir bardak su küvete konulduğunda, su miktarı bardakta kalır. Suyun şekli değişebilir, ancak hacmi asla değişmez. Unutmayın ki, yeterli bir kuvvet uygulandığında katı ve sıvı maddelerin hacmi de değişebilir.

Daha fazla

Atom teorisi ve kinetik teori hakkında makale

Atomik teori

Binlerce yıldır eski Yunanlılar, her saf maddenin (altın, demir vb.) atomlardan oluştuğuna inanıyordu. Onlara göre, saf bir madde küçük parçalara ayrılırsa, bu küçük parçalar tekrar kesilirse, tekrar kesilirse... ve bu böyle devam ederse, tekrar kesilemeyen en küçük parçalar elde edilir. Tekrar kesilemeyen en küçük parçalara atom denir. Atom, Yunanca'da "bölünemez" anlamına gelir.

O zamanlar atomun artık bölünemeyeceği düşünülüyordu. Ancak daha sonra bazı bilim insanları elektronları ve atom çekirdeklerini (protonlar ve nötronlar) keşfettiler ve böylece atomların bölünemeyeceği varsayımının yanlış olduğu ortaya çıktı. Dolayısıyla atomlar elektronlardan (negatif yüklü) ve atom çekirdeklerinden oluşur. Elektronlar çekirdeğin etrafında döner. Çekirdeğin içinde protonlar (pozitif yüklü) ve nötronlar (nötr veya yüksüz) bulunur.

Daha fazla

Faz değişimleri, kritik sıcaklık, üçlü nokta hakkında makale

İdeal gaz yasasının tartışılmasında, ideal gaz yasasının gerçek gazın davranışını ancak gerçek gazın basıncı ve yoğunluğu çok büyük olmadığında doğru bir şekilde tanımladığı açıklanmıştır. Basınç ve gerçek gaz yoğunluğu yeterince büyükse, ideal gaz yasası yanlış sonuçlar verir; aynı şekilde, gerçek gazın sıcaklığı kaynama noktasına yaklaştığında da durum böyledir. Bu, gerçek gaz molekülleri arasında meydana gelen etkileşimlerle ilgilidir. Gaz basıncı, gaz hacmiyle ters orantılıdır. Gaz basıncı yeterince büyük olduğunda, gaz hacmi küçülür. Gaz hacmi düşük olduğu için, gaz molekülleri arasındaki mesafe kısalır. Moleküller arasındaki mesafe kısaldığında, moleküller birbirini çeker. Bu, bir mıknatısa bir parça demir koymaya benzer. Mıknatıs ile demir arasındaki mesafe yeterince uzaksa, mıknatıs demiri çekemez. Ancak mıknatıs ile demir arasındaki mesafe yakınsa, demir daha da yaklaşır.

Daha fazla

Van der Waals, Hollandalı fizikçi J.D. van der Waals'ın (1837-1923) adıdır. Van der Waals hal denklemi, ideal gaz hal denklemine benzer bir gaz hal denklemidir. Aradaki fark şudur: Gerçek gazın basıncı ve yoğunluğu yeterince büyükse, ideal gaz hal denklemi doğru sonuçlar veremez. Oysa Van der Waals hal denklemi daha doğru sonuçlar üretebilir.

Bu denklemin varlığı, ideal hal denkleminin sınırlamalarını fark eden Van der Waals'tan kaynaklanmaktadır. Waals, gerçek gazın basıncı ve yoğunluğu yüksek olduğunda, gerçek gaz koşullarını da etkileyen çeşitli faktörler ekleyerek ideal gazın hal denklemini değiştirmiştir.

Daha fazla

Buharlaşma süreci kinetik teori kullanılarak açıklanabilir. Gaz molekülleri gibi su molekülleri de hareket eder. Fark şudur ki, su molekülleri arasındaki çekim kuvveti onları bir arada tutabildiği için dağılamazlar. Buna karşılık, gaz molekülleri arasındaki çekim kuvveti zayıftır, bu nedenle gaz molekülleri birleşemez. Hareket halindeyken su moleküllerinin hızı vardır. Yüksek hızlara sahip su molekülleri olduğu gibi, düşük hızlara sahip su molekülleri de vardır. Su molekülünün hız dağılımı Maxwell dağılımına benzer.

Buharlaşma, su moleküllerinin hızı, moleküller arasındaki çekim kuvvetinin onları bir arada tutamayacak kadar büyük olduğunda meydana gelir. Uzaya fırlatılan roketlere benzer şekilde, bir roketin hızı, Dünya'nın yerçekimi kuvvetinin onu Dünya'da tutamayacak kadar büyüktür. Sadece yüksek hızlara sahip moleküllerin moleküller arasındaki çekim kuvvetinden kurtulabileceğini unutmayın. Düşük hızlara sahip moleküller su gibi bir arada kalır.

Daha fazla

Kaynama, sıvının gaza dönüşmesi işlemidir. Kaynama, doymuş buhar basıncının hava basıncına eşit olduğu zaman gerçekleşir (hava basıncı = atmosfer basıncı). Biz sadece suyun kaynamasını ele alacağız. Suyun doymuş buhar basıncı, suyun sıcaklığıyla doğru orantılıdır; su sıcaklığı ne kadar yüksekse, doymuş buhar basıncı da o kadar yüksek olur. Suyu ısıttığımızda, genellikle kabın dibinde küçük kabarcıklar oluşur. Kabarcıkların varlığı, sıvının gaza dönüştüğünü gösterir. Kabarcık içindeki doymuş buhar basıncı dış hava basıncından daha düşükse, kabarcık yüzeye ulaşmadan önce küçülür ve parçalanır. Kabarcıklar, dış havanın itme kuvvetinin, kabarcığın içindeki buharın itme kuvvetinden daha yüksek olması nedeniyle yok olur. Dış hava basıncı, kabarcık içindeki buhar basıncından daha yüksek olduğundan, dış havanın daha önemli bir kuvveti vardır (P = F / A).

Daha fazla

Nem, havadaki su buharı miktarını ifade eder. Yağmur yağdığında, havada çok fazla su buharı olduğu için atmosfer çok nemlidir. Tersine, havadaki su buharı çok az ise, hava kurudur. Havadaki su buharı miktarı, bağıl nem ile ifade edilir.

Bağıl nem, belirli bir sıcaklıkta buharın kısmi basıncının, suyun doymuş buharının basıncına oranıdır (buhar su buharıdır). Bağıl nem yüzde olarak ifade edilir ve matematiksel olarak şu şekilde formüle edilir:

Daha fazla