ISI VE SICAKLIK

Günlük yaşantımızda ısı ve sıcaklık kavramlarını sıkça kullanırız. Isı insan oğlunun en önemli ihtiyaçlarından biridir.

Güneş ışığına bırakılan bir buz parçası yada katı margarin yağı ısı alarak erir. Yanmakta olan ateşin üzerine bırakılan et parçası ısı alarak pişer. Ocakta ısıtılan suyun sıcaklığı artar ve kaynamaya başlar. Isıtma yerine soğutma yapılırsa tersi olaylar olur.

Isı verilen maddelerin şekillerinde de değişiklikler olur. Yazın asfaltlarda kabarma, elektrik kablolarında sarkma, kışın ise büzülmeler olur.Ayrıca ısıtılan bazı maddelerden gazlar çıkarak değişik maddelere dönüşürler.

Bu olaylar, ısının madde üzerinde fiziksel ve kimyasal etkileri olduğunu gösterir. Isıtılan maddelerin, sıcaklığın değişimi, hal değişini, genleşme gibi olaylar fiziksel değişime örnek olarak verilebilir.

ISI VE SICAKLIK

Günlü hayatta bilindiği gibi, ısıtılan maddenin sıcaklığı artar, soğutulan maddelerin ise sıcaklığı azalır. Yani ısı ve sıcaklık birbiriyle ilgili fakat aynı şey değildir.Bu iki kavram birbirine karıştırılmamalıdır.

Hava ısısı 30 C tır. Cümlesi yanlış kullanılan bir cümledir. Doğrusu, “Havanın sıcaklığı 30 C tır” cümlesidir. Isı ile sıcaklık aynı nicelik değildir. Fakat sıcaklığın değişmesi için ısı alış verişinin olması gerekir.

Maddelerin her üç halinde de moleküller hareket ve titreşim halindedir. Dolayısıyla moleküllerin bir hızı yani kinetik enerjisi vardır. Sıcaklık madde moleküllerinin ortalama hızları ile orantılı fiziksel bir büyüklüktür.

Isı ise, moleküllerin kinetik enerjilerinin toplamı ile ilgili bir enerji çeşididir veya maddeye verilen yada maddeden alınan enerji çeşidine ısı enerjisi denir.

Sıcaklık birimi derece, ısı birimi ise kalori yada joule dir.

SICAKLIK OLÇÜMÜ VE TERMOMETRELER

Cisimlerin hangilerini sıcak, hangilerinin soğuk olduğu hakkında dokunma duygumuzla bir fikir edinebiliriz . Fakat dokunma ve hissedebilme duygusu, sıcaklık ölçmek için yanıltıcı olabildiği gibi kesinde değildir.

Şekilde bir elimizi soğuk (5 C) diğer alimizi sıcak (45 C) suya daldırıp bir süre sonra aynı anda iki elimiz sıcak, sol elimiz ise soğuk hisseder.

Bu nedenle sıcaklığı kesin sayılarla ifade etmek için ölçü araçları kullanılır. Bu ölçü araçlarına termometre denir. Isı ve sıcaklık ölçülebilir büyüklükler olduğundan, ısı calorimetre ile sıcaklık ise termometre ile ölçülür.

Sıcaklık T ile sembolize edilir. Günlük hayatta en çok kullanılan termometre celsius termometresidir

Bu termometre 1 atmosferik basınç altında içinde cıva bulunan her iki ucu kapalı ince bir boru suyun dolma noktasını 0, kaynama noktasını 100 ile gösterilerek ve bu aralığın 100 eşit parçaya bölünmesiyle oluşturulmustur.

Yani termometrelerde, suyun donma ve kaynama sıcaklıklarını baz alınarak a, bu sıcaklık aralığı değişik şekilde bölmelendirilerek farklı termometreler yapılmaktadır.

Fahrenheit termometresinde, suyun donma noktası 32 F, kaynama noktası 212 f alınarak bu aralık 180 eşit bölmeye ayrılmıştır.

En düşük sıcaklık – 273 C tır. Bu sıcaklığı 0 gösterilerek oluşturulan Kelvin termometresinde suyun donma noktası 273 K, kaynama noktası 373 K alınarak 100 eşit bölme yapılmıştır.

Termometreler arasındaki ilişki orantı yoluyla bulunabilir.

C-O = F-32 = K-273
100 180 100

Kelvin ile cesius arasında ise,

T = T + 273

eşitliği vardır.

Ayrıca termometreler arasında dönüşüm yapılırken orantı yöntemi de kullanılabilir. Örneğin suyun sıcaklığı 0 C tan 10 C ta çıkarıldığında yani 10 bölme yükseldiğinde fehrenheit termometresınde 18 bölme yükselir ve T = 32 + 18 = 50 F değerini gösterir.

Termometre Çeşitleri

Sıcaklık termometre ile ölçülür. Sıcaklık değişimleri cisimlerin fiziksel özelliklerinde bir takım değişiklikler meydana getirir. Genelde sıcaklığı artan maddeler hacimde büyür (genleşir), sıcaklığı azalan maddeler ise hacimce küçülür. Hacimce büyüme ve küçülme alınan yada veriln ısı ile orantılıdır. Genleşmeleri ve büzülmeleri sıcaklıkla orantılı olan katı, sıvı ve gaz maddeler kullanılarak termometreler yapılmıştır. Bunların dışında, basınç, senk, direnç ve benzeri özellikleri değişikliklerde termometrelerin hızlanmasında kullanılan özellikleridir.

Termometreler, sıvılı, metal ve gazlı termometreler olmak üzere üçe ayrılır.

Sıvılı termometreler ise, cıvalı termometreler ( Laboratuar ve hasta termometresi) ve alkollü termometreler ( duvar termometresi) olarak ikiye ayrılır.

Termometrelerin çalışma prensipleri birbirinden farklıdır. Ancak iyi bir ölçüm için, termometrelerin bölmelendirilmesi ölçülecek sıcaklık için uygun olmalıdır.

Biz burada sadece sıvılı termometreleri inceleyeceğiz. Sıvılı termometreler cıva ve renklendirilmiş alkolden yapılan laboratuar , duvar ve hastane termometreleridir. Cıva ve alkolün genleşmesi ve büzülme sıcaklıkla orantılıdır.

Cıva ve alkolün donma ve sıcaklıkları incelendiğinde, havanın sıcaklığının -42 C olduğu bir günde , bu sıcaklığı cıvalı termometre ile ölçemeyiz. Aynı şekilde deniz seviyesinde kaynamakta olan suyun sıcaklığını alkollü termometre ile ölçemeyiz.

Çünkü deniz seviyesinde su 100 C ta kaynar. Alkolün kaynama noktası 78 C olduğundan yeterli olmaz.

Termometrenin Duyarlığı

Küçük sıcaklık değişimlerinden etkilenen termometrenin duyarlılığı daha fazladır. Bunun için termometrenin haznesinde daha fazla sıvı ve sıcaklıkla daha çok genleşen sıvı olmalıdır . Cıvanın tercih edilmesi bundan dolayıdır. Ayrıca kılcal boru dar olmalı ki genleşen sıvının hareketi rahat gözlenebilsin.

Yer çekim kuvvetinin sıfır olduğu yerde termometre çalışır. Çünkü genleşme yer çekimine
bağlı degildir.