Isı
Maddelerin moleküllerin, moleküllerin de atomların birleşmesiyle meydana geldiğini biliyoruz.
Katı cisimlerin molekülleri, denge durumları etrafında ileri geri, sağa, sola düzensiz bir şekilde hareket ederler Fakat katı cisimlerde moleküller birbirlerine büyük kuvvetlerle bağlıdırlar. Sıvıların molekülleri arasındaki kuvvet, katı cisim I ere göre daha azdır, onlar daha az serbest harekette bulunurlar (Şekilll.1). Gaz halindeki cisimlerin molekülleri ise her yönde hareket halindedirler. Katı, sıvı ve gaz halinde bulunan cisimlerin moleküllerinin hareketi, kendisini kinetik enerji şeklinde gösterir. İşte biz buna ISI diyoruz. Bu duruma göre ısı, bir enerji çeşididir. Bu enerji, bir iş haline dönüşebilir veya dönüştürülebilir. Isıveren cisimlere ise ISI KAYNAĞI adı verilir. Isı kaynakları etraflarına ısı yararlar, etraflarının sıcaklığını arttırırlar. Isı kaynaklarını ikiye ayırabiliriz.
Doğal Isı Kaynakları
Doğal ısı kaynağı güneştir. Dünyadan 149,5 milyon km. uzakta olmasına rağmen etrafına çok büyük miktarda ısıyayar, bu yayılan ısının iki milyonda biri dünyayı ısıtır. Bu kadarlık ısı dünyada hayatın devam etmesi için yeterlidir.
Yapay Isı Kaynakları
Katı yakıtlardan odun, kömür; akaryakıtlardan benzin, mazot, gazyağı, gaz yakıtlardan havagazı, doğal gaz havanın oksijeni ile birleşmesi sonucu yanarlar ve birer ısı kaynağı haline gelirler, etraflarına ısıyayarlar. Elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştüren elektrik ocakları, ütüleri, havyalar, ark kaynakları da çevrelerine ısı verirler.
Sürtünme ve çarpma olaylarından da ısı doğar. Bir iş yapan pense, testere bundan dolayı ısınır.
Sıcaklık
Dokunma duyusu ile soğuk bir cismi, sıcak bir cisimden ayırt edebiliriz. Sıcaklığın termometre ile ölçüldüğünü biliyoruz. Isının bir enerji şekli olduğunu genellikle ısı enerjisi kazanan bir cismin sıcaklığının arttığını da öğrenmiş bulunuyoruz. Isı ile sıcaklık aynı kavramlar mıdır? Değilse aralarında ne ilişki vardır?
Bir maddeyi meydana getiren atom veya moleküller her zaman hareket halindedirler. Katı bir maddenin molekülleri, bulundukları yerde titreşim hareketi yaparlar. Bir sıvının molekülleri ise bir yere bağlı olmadan sıvı içerisinde, dar bir bölgede hareket ederler. Gazların molekülleri ise bulundukları kabın içerisinde, serbestçe hareket ederler. Belli bir sıcaklıkta bulunan katı, sıvı ve gaz halindeki bir maddenin moleküllerinin hızları aynı değildir. Fakat bir maddenin molekülleri için, ortalama bir hız düşünebiliriz. Ortalama hız, bütün moleküllerin hızlarının toplamının molekül sayısına bölünerek bulunur. Ortalama hız madde sıcak iken büyük, madde soğuk iken küçüktür, öyle ise, sıcaklık, moleküllerin ortalama hızları ile ilgili büyüklük olmalıdır.
Isının ise bir maddenin moleküllerinin hareket enerjilerinin toplamı olduğunu görmüştük. Bunun gibi, bir maddede, ortalama hızda bulunan bir molekülün hareket enerjisini hesaplayabilir ve bu enerjinin o maddenin bir özelliğini gösterip göstermediğine bakabiliriz. Çeşitli maddeler için bu işlem yapıldığında şu sonuca varılır. Bir maddede, ortalama hızda bulunan bir molekülün hareket enerjisini hesaplayabilir ve bu enerjinin o maddenin bir özelliğini gösterip gösteremediğine bakabiliriz. Çeşitli maddeler için bu işlem yapıldığında şu sonuca varılır. Bir maddede, ortalama hızda bulunan bir molekülün hareket enerjisi, o maddenin sıcaklığı ile orantılıdır. Demek ki sıcaklık ortalama hızda hareket eden bir molekülün hareket enerjisinin bir ölçüsüdür. şuna dikkat ediniz. Bir maddenin sıcaklığı, o maddede ortalama hızla hareket eden bir molekülün hareket enerjisi demek değildir. Sıcaklık, molekül başına ortalama hareket enerjisinde diyebileceğimiz, bu enerji ile orantılı artınca, sıcaklığında arttığı görülür. Bu yüzden iki cismin sıcaklıklarını karşılaştırmakla, ortalama hızda bulunan moleküllerin hareket enerjilerini değerce ölçmüş olmalıyız; ancak bu enerjileri karşılaştırmış oluruz.
Genel olarak ülkemizde kullanılan sıcaklık birimi santigrad derecedir. ( Ayrıca Fahrenheit, Reoumur ve Kelvin gibi sıcaklık birimleri de vardır. ) Santigrad derece ( C° ) ile gösterilir. Buzun ergime noktası 0°C, suyun deniz seviyesinde kaynama noktası 100 C° olarak alınır, ikisi arası 100 eş parçaya ayrılır, parçalardan her birine bir santigrat derece (1°C) denir.
Isı Ve Sıcaklık Arasındaki Fark
Isı bir enerji şeklidir. Bir maddedeki bütün moleküllerin sahip olduğu kinetik enerjilerin toplamının bir ölçüsüdür. Cismin kütlesine bağlıdır. Sıcaklık ise cismin kütlesine bağlı değildir. Moleküllerin hareket hızına bağlıdır. ( ısı enerji biçimi, sıcaklık ise bir cisimde bulunan ısı enerjisi miktarının ölçüsüdür.)
Isının, sıcaklık olmadığını anlamak için iki cam balon alalım. Bunlardan birine diğerine koyduğumuz suyun yarısı kadar su koyalım. Aynı şiddetle yanan iki ısı kaynağı üzerine oturtalım. Beş dakika sonra ısı kaynaklarını söndürelim. Termometre ile suların sıcaklıklarını ölçelim. Az olan suyun sıcaklığının yüksek olduğunu görürüz. Isı kaynakları aynı ısıyı verdiği halde suların sıcaklıkları aynı olmamıştır. Çünkü balonlardaki su miktarları farklı olduğu için sıcaklıklarda farklı olmuştur. Böylece ısının sıcaklık olmadığı maddeye bağlı olduğu anlaşılmış olur.
