Isıl Denge

📅 02 Şubat 2025|02 Şubat 2025
Güncel
Isıl Denge

Konu Özeti

Isıl denge, farklı sıcaklıklardaki maddelerin ısı alışverişi sonucu ortak bir sıcaklıkta buluşmasıdır. Bu süreçte yüksek sıcaklıklı madde ısı kaybeder, düşük sıcaklıklı madde ısı kazanır. Dış ortamla ısı alışverişi yoksa “kaybedilen ısı = kazanılan ısı” kuralı geçerlidir ve sistem denge sıcaklığına ulaşır.

Bu konuda
  • Isıl denge kavramının temel prensibini kavramak
  • Denge sıcaklığı hesaplama formülünü kullanmak
  • Maddelerin öz ısısı ve kütlesinin denge sıcaklığına etkisini anlamak
  • Hâl değişimi veya yalıtım gibi faktörlerin deney sonuçlarına etkisini öğrenmek
öğreneceksiniz.
Reklamsız Bikifi Mobil Uygulaması!

Isıl denge, farklı sıcaklıklardaki iki maddenin birbirleriyle temas etmesi ya da ısı geçişini mümkün kılan bir ortamda bulunması durumunda ortaya çıkar. Yalıtılmış bir sistemde, yüksek sıcaklıktaki madde ısı kaybeder, düşük sıcaklıktaki madde ısı kazanır. Sonuçta her iki madde de ortak bir sıcaklığa ulaşır. Bu ortak sıcaklığa denge sıcaklığı (Td), gerçekleşen duruma ise ısıl denge (termal denge) adı verilir.

Isı Alışverişi Nasıl Gerçekleşir?

Enerjinin korunumu ilkesine göre, sistemden dışarıya veya sisteme dışarıdan ısı girişi olmadığı sürece, “kaybedilen ısı” toplamı “kazanılan ısı” toplamına eşittir. Matematiksel ifade edersek:

Isı Alışverişinin gerçekleşmesi

Örneğin sıcaklığı t1 olan birinci madde ile sıcaklığı t2 olan ikinci maddeyi birbirine temas ettirelim. Eğer t1 > t2 ise, birinci madde ısı kaybederken, ikinci madde ısı kazanır. Isı akışı, denge sıcaklığı Td noktasına ulaşana kadar sürer.

Isıl Denge Sıcaklığı Nasıl Bulunur?

Isıl denge sıcaklığını hesaplamak için her maddenin kütle, öz ısı ve başlangıç sıcaklığı bilgisine ihtiyaç duyulur. İki maddenin hâl değişimi yaşamadığı varsayımı altında (yani sadece sıcaklık değişiminin söz konusu olduğu durumda), denge sıcaklığını bulmak için şu denklem kullanılır:

Bu denklem, birinci maddenin kazandığı veya kaybettiği ısı ile ikinci maddenin kazandığı veya kaybettiği ısının toplamının sıfır olması gerektiğini belirtir. Denklemde:

  • m1, m2: Birinci ve ikinci maddenin kütleleri (kg)
  • c1, c2: Birinci ve ikinci maddenin öz ısısı (J/(kg·°C))
  • Td: Aranan denge sıcaklığı (°C)
  • T1,başlangıç, T2,başlangıç: Her iki maddenin başlangıç sıcaklığı (°C)

Basitçe iki madde için denge sıcaklığının formülü (iki madde dışında ek ısı kaynağı veya kaybı yoksa) şöyle yazılabilir:

Örnek: Sıcak Bakır Çubuk ve Soğuk Su

Örneğin 80 °C sıcaklıktaki 0,5 kg bakır çubuğu (öz ısısı 1609 J/(kg·°C)) 20 °C sıcaklıktaki 1 kg su (öz ısısı 4186 J/(kg·°C)) içine daldırdığımızı varsayalım. Sistem yalıtılmışsa, yeterince beklenirse bakır ve su ortak bir denge sıcaklığına ulaşacaktır. Bu denge sıcaklığı yukarıdaki formül kullanılarak yaklaşık olarak hesaplanabilir.

Bu durumda denge sıcaklığı 29,67 °C diyebiliriz.

Termometre ile Ölçüm ve Isıl Denge

Günlük hayatta ısıl denge kavramının en bilinen uygulamalarından biri termometre kullanımıdır. Termometre, sıcaklık ölçülecek maddeyle temas ettiğinde, sıcaklığı yüksek olandan düşük olana doğru ısı akışı başlar. Belirli bir süre beklenip ısıl denge sağlandığında, termometrenin gösterdiği değer, ölçülen maddenin sıcaklığına eşit hale gelir.

İnsan vücudunun öz ısısının (yaklaşık 3.470 J/(kg·°C)) termometre sıvısının (örneğin cıva: yaklaşık 138 J/(kg·°C)) öz ısısına göre çok daha büyük olması, ölçüm esnasında denge sıcaklığının vücut sıcaklığına epey yakın bir değer olmasını sağlar. Bu yüzden birkaç saniye veya dakika sonra okunan değer insan vücuduna ait sıcaklık bilgisi olarak kabul edilir.

Isıl Denge Deneylerinde Dikkat Edilmesi Gerekenler

  • Yalıtım: Dış ortamla ısı alışverişi en aza indirgenmelidir, aksi hâlde sistemin toplam ısısı değişebilir ve denge sıcaklığı yanlış çıkar.
  • Hâl Değişimi: Eğer maddelerden biri hâl değişimine uğruyorsa (örneğin erime veya buharlaşma), sadece ifadesi yeterli olmayacak; hâl değişim ısısı da hesaba katılmalıdır.
  • Bekleme Süresi: Isıl dengeye ulaşmanın zaman alacağı unutulmamalıdır. Özellikle pratik ölçümlerde, doğru sonuç için yeterli süre beklenmesi önemlidir.
Bu yazıda bulunan terimler ayrıca anlatılmamıştır. Bu yazıdaki bir terimin ayrıca anlatılmasını istiyorsanız aşağıdaki yorum kısmından bize ulaşabilirsiniz.
Sistememizde bu yazıda bahsi geçen kişilere ait bir biyografi bulunamamıştır.
Benzer İçerikler
Isı ve Sıcaklık
Fizik

Isı ve Sıcaklık

İçeriğe Git>
Hal Değişimi
Fizik

Hal Değişimi

İçeriğe Git>
Isı, Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı Arasındaki İlişki
Fizik

Isı, Öz Isı, Isı Sığası ve Sıcaklık Farkı Arasındaki İlişki

İçeriğe Git>
Isı İletim Hızı
Fizik

Isı İletim Hızı

İçeriğe Git>
İç Enerji, Isı ve Sıcaklık Arasındaki İlişki
Fizik

İç Enerji, Isı ve Sıcaklık Arasındaki İlişki

İçeriğe Git>
Denge ve Denge Şartları
Fizik

Denge ve Denge Şartları

İçeriğe Git>
Copyright © 2025 Bikifi
Star Logo
tiktok Logo
Pinterest Logo
Instagram Logo
Twitter Logo