Etkileşimli Enerji Dersi (Fizik)

Enerji Ünitesine Giriş ve Anahtar Kavramlar

Enerji, fizikte temel bir kavramdır ve çeşitli biçimlerde bulunabilir. Bu ünite, enerjinin ısı, sıcaklık ve iç enerji gibi kavramlarla ilişkisini, maddelerin hâl değişimlerini, ısıl dengeyi ve ısının nasıl aktarıldığını inceleyecektir. Günlük hayatta karşılaştığımız pek çok olayın temelinde enerji ve enerji dönüşümleri yatar.

Bu Ünitede Ele Alınacak Anahtar Kavramlar:

4.1. İç Enerji, Isı ve Sıcaklık Arasındaki İlişki

Maddeyi oluşturan atom ve moleküller sürekli hareket hâlindedir. Bu hareketler öteleme, dönme ve titreşim şeklinde olabilir. Taneciklerin bu hareketleri nedeniyle sahip oldukları enerjiye kinetik enerji denir. Ayrıca tanecikler arasında kimyasal bağlardan ve aralarındaki etkileşimlerden kaynaklanan bir potansiyel enerji de bulunur.

Bir maddenin iç enerjisi (U), maddeyi oluşturan tüm taneciklerin sahip olduğu toplam kinetik ve potansiyel enerjidir. İç enerji, maddenin miktarına (kütlesine), sıcaklığına, fiziksel hâline ve kimyasal yapısına bağlıdır.

Sıcaklık Nedir?

Sıcaklık (T), bir maddeyi oluşturan taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. [cite: 68] Sıcaklık, bir enerji türü değildir; ancak enerji akışının yönünü belirleyen bir etkendir. Uluslararası Birim Sistemi'nde (SI) sıcaklık birimi Kelvin (K)'dir. [cite: 69] Günlük hayatta ise Santigrat derece ($^{\circ}C$) ve Fahrenhayt ($^{\circ}F$) da sıkça kullanılır. Sıcaklık termometre ile ölçülür.

Isı Nedir?

Isı (Q), sıcaklıkları farklı iki madde veya sistem arasında, sıcaklığı yüksek olandan düşük olana doğru aktarılan enerjidir. Isı, bir maddenin sahip olduğu bir özellik değildir; yalnızca transfer edilen bir enerjidir. Bu nedenle bir "maddenin ısısından" bahsetmek doğru değildir; bunun yerine "maddeye verilen ısı" veya "maddeden alınan ısı" ifadeleri kullanılır. Isı birimi Joule (J)'dür. Kalori (cal) de bir ısı birimi olarak kullanılır ($1 \text{ cal} \approx 4.186 \text{ J}$). Isı, kalorimetre kabı ile dolaylı yoldan ölçülür.

Isı alan bir maddenin iç enerjisi artar, ısı veren bir maddenin iç enerjisi ise azalır. Eğer ısı alan madde hâl değiştirmiyorsa, genellikle sıcaklığı artar. Benzer şekilde, ısı veren ve hâl değiştirmeyen bir maddenin sıcaklığı genellikle azalır.

Özetle:
  • İç Enerji: Taneciklerin toplam enerjisi (kinetik + potansiyel). Maddenin bir özelliğidir.
  • Sıcaklık: Taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin bir göstergesi. Enerji değildir.
  • Isı: Sıcaklık farkından dolayı transfer edilen enerji. Maddenin bir özelliği değildir.

Pekiştirme Testi: İç Enerji, Isı, Sıcaklık

1. Maddeyi oluşturan taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin bir göstergesi olan kavram aşağıdakilerden hangisidir?

2. Aşağıdakilerden hangisi bir enerji türü olup, sıcaklık farkından dolayı maddeler arasında aktarılır?

3. Bir maddenin taneciklerinin sahip olduğu toplam kinetik ve potansiyel enerjiye ne ad verilir?

4. SI birim sisteminde sıcaklık birimi nedir? [cite: 69]

5. Isı akışının yönü nasıldır?

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

Maddelere ısı verildiğinde veya maddelerden ısı alındığında, eğer hâl değişimi olmuyorsa sıcaklıklarında bir değişiklik meydana gelir. Bu sıcaklık değişiminin miktarı; maddeye verilen veya alınan ısı miktarına, maddenin kütlesine ve maddenin cinsine bağlıdır.Bu ilişkileri anlamamızı sağlayan temel kavramlar öz ısı ve ısı sığasıdır.

Öz Isı (c) Nedir?

Öz ısı (c), saf bir maddenin birim kütlesinin (genellikle 1 gram veya 1 kilogram) sıcaklığını $1^{\circ}C$ (veya 1 K) değiştirmek için gereken ısı miktarıdır. [cite: 135, 136] Öz ısı, maddeler için ayırt edici bir özelliktir ve 'c' sembolü ile gösterilir. Birimi SI sisteminde J/kg·K olmakla birlikte, J/kg·°C veya cal/g·°C de sıkça kullanılır. Öz ısı, maddenin cinsine ve fiziksel hâline bağlıdır. Örneğin, suyun öz ısısı yaklaşık $4.186 \text{ J/kg} \cdot ^{\circ}C$ iken, bakırın öz ısısı yaklaşık $385 \text{ J/kg} \cdot ^{\circ}C$'dir (PDF'teki değerler $1.609 \text{ J/kg} \cdot ^{\circ}C$ bakır, $4.186 \text{ J/kg} \cdot ^{\circ}C$ su, $2.100 \text{ J/kg} \cdot ^{\circ}C$ buz şeklindedir ).

Isı Sığası (C) Nedir?

Isı sığası (C), bir maddenin tamamının sıcaklığını $1^{\circ}C$ (veya 1 K) değiştirmek için gereken ısı miktarıdır. 'C' sembolü ile gösterilir ve birimi SI sisteminde J/K olmakla birlikte J/°C veya cal/°C olarak da kullanılabilir. Isı sığası, maddenin kütlesi (m) ile öz ısısının (c) çarpımına eşittir: $C = m \cdot c$. Bu nedenle ısı sığası, kütleye bağlı olduğu için maddeler için ayırt edici bir özellik değildir. Örneğin, 1 kg bakırın ısı sığası, 2 kg bakırın ısı sığasından daha düşüktür, ancak her ikisinin de öz ısısı aynıdır.

Isı, Sıcaklık Değişimi, Öz Isı ve Isı Sığası İlişkisi

Bir maddeye ısı verildiğinde (veya alındığında) ve madde hâl değiştirmiyorsa, sıcaklığındaki değişim ($\Delta T$) şu formüllerle ifade edilir:

Burada:

Unutmayın: Öz ısısı yüksek olan maddeler daha geç ısınır ve daha geç soğur. Bu nedenle su, iyi bir ısı depolayıcıdır ve ısıtma/soğutma sistemlerinde kullanılır. [cite: 96, 97, 182] Denizlerin karalara göre geç ısınıp geç soğuması da suyun öz ısısının yüksek olmasıyla ilgilidir.

Pekiştirme Testi: Öz Isı ve Isı Sığası

1. Bir maddenin birim kütlesinin sıcaklığını $1^{\circ}C$ değiştirmek için gerekli olan ısı miktarına ne denir?

2. Isı sığası (C) için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

3. Eşit kütledeki demir ve suya eşit miktarda ısı verildiğinde (hâl değişimi olmadığı varsayılırsa), hangisinin sıcaklığı daha fazla artar? ($c_{demir} < c_{su}$)

4. Kütlesi 200 g, öz ısısı $0.5 \text{ cal/g} \cdot ^{\circ}C$ olan bir maddenin sıcaklığını $10^{\circ}C$'den $30^{\circ}C$'ye çıkarmak için verilmesi gereken ısı kaç kaloridir?

5. Denizlerin karalara göre daha geç ısınıp daha geç soğumasının temel nedeni nedir? [cite: 182]

4.3. Hâl Değişimi

Maddeler doğada katı, sıvı ve gaz olmak üzere temelde üç fiziksel hâlde bulunur. Bir maddenin belirli sıcaklık ve basınç altında bir fiziksel hâlden diğerine geçmesine hâl değişimi denir. Erime, donma, buharlaşma, yoğuşma, süblimleşme ve kırağılaşma temel hâl değişimleridir.

Hâl Değişimi Sırasında Sıcaklık

Saf bir madde hâl değiştirirken sıcaklığı sabit kalır. [cite: 294] Maddeye verilen veya maddeden alınan ısı, tanecikler arasındaki bağların koparılması veya oluşturulması için kullanılır, bu sırada taneciklerin ortalama kinetik enerjisi değişmez. Bu nedenle hâl değişimi süresince termometrede okunan değer sabit kalır. Örneğin, saf su $0^{\circ}C$'de donar ve erir; $100^{\circ}C$'de (1 atm basınç altında) kaynar ve yoğuşur. Bu sıcaklık değerleri, hâl değişimi tamamlanana kadar değişmez.

Hal Değişim Grafiği
Görsel: Normal şartlarda buzun gaza dönüşme sürecinin grafiği [cite: 295]

Hâl Değişimini Etkileyen Faktörler

Hâl Değişim Isısı (L)

Hâl değişim sıcaklığındaki bir maddenin birim kütlesinin (1 kg veya 1 g) tamamen hâl değiştirmesi için maddeye verilmesi veya maddeden alınması gereken ısı miktarına hâl değişim ısısı (L) denir. Bu ısıya "gizli ısı" da denir çünkü bu ısı verildiğinde maddenin sıcaklığı değişmez. Hâl değişim ısısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir ve 'L' sembolü ile gösterilir. Birimi J/kg veya cal/g'dır.

Hâl değişimi için gereken toplam ısı (Q), maddenin kütlesi (m) ve hâl değişim ısısı (L) ile doğru orantılıdır:

$Q = m \cdot L$

Önemli Bilgiler:
  • Saf maddeler hâl değiştirirken sıcaklıkları sabit kalır.
  • Buzulların erimesi, küresel ısınmanın bir sonucudur ve hem erime sıcaklığını etkileyen faktörler (saflık, basınç) hem de erime ısısı kavramlarıyla ilişkilidir.
  • Kışın karlı yollara tuz serpilmesi, suyun donma noktasını düşürerek buzlanmayı önler.

Pekiştirme Testi: Hâl Değişimi

1. Saf bir madde hâl değiştirirken aşağıdakilerden hangisi sabit kalır?

2. Kışın karlı yollara tuz serpilmesinin nedeni nedir?

3. Düdüklü tencerede yemeklerin daha çabuk pişmesinin nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

4. Erime sıcaklığındaki 10 gram buzu eritmek için $Q$ kadar ısı gerekiyorsa, aynı sıcaklıktaki 30 gram buzu eritmek için ne kadar ısı gerekir? (Buzun erime ısısı $L_e$)

5. Hâl değişim ısısı (L) için aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

4.4. Isıl Denge

Termal olarak yalıtılmış bir sistemde, farklı sıcaklıklardaki maddeler arasında ısı alışverişi olur. Sıcaklığı yüksek olan maddeden düşük olan maddeye doğru ısı akışı gerçekleşir. Bu ısı transferi, maddelerin sıcaklıkları eşitleninceye kadar devam eder. Maddelerin sıcaklıklarının eşitlendiği bu duruma ısıl denge (termal denge) denir. Isıl denge durumunda maddeler arasındaki net ısı akışı durur.

Denge Sıcaklığı

Isıl dengeye ulaşan maddelerin sahip olduğu ortak son sıcaklığa denge sıcaklığı ($T_D$) adı verilir. Isı alışverişi sırasında bir maddenin verdiği ısı miktarı ($Q_{verilen}$), diğer maddenin aldığı ısı miktarına ($Q_{alınan}$) eşittir[cite: 352]. Bu durum şu şekilde ifade edilir:

$Q_{alınan} = Q_{verilen}$

Eğer maddeler hâl değiştirmiyorsa, bu eşitlik genellikle şu şekilde yazılır:

$m_1 \cdot c_1 \cdot (T_D - T_1) = m_2 \cdot c_2 \cdot (T_2 - T_D)$

Burada $m$ kütleyi, $c$ öz ısıyı, $T$ ilk sıcaklığı ve $T_D$ denge sıcaklığını ifade eder. Eğer maddelerin ilk sıcaklıkları zaten eşitse, aralarında ısı alışverişi olmaz ve sistem ısıl dengededir.

Önemli Bilgiler:
  • Isı akışı daima sıcaklığı yüksek maddeden düşük maddeye doğrudur.
  • Isıl dengeye ulaşıldığında maddelerin son sıcaklıkları eşit olur.
  • Alınan ısı, verilen ısıya eşittir ($Q_{alınan} = Q_{verilen}$)].
  • Termometre ile yapılan sıcaklık ölçümü, ısıl denge prensibine bir örnektir. Termometre, ölçüm yapılan cisimle ısıl dengeye geldiğinde gösterdiği değer, o cismin denge sıcaklığıdır.

Pekiştirme Testi: Isıl Denge

1. Isıca yalıtılmış bir ortamda, sıcaklıkları farklı iki madde arasında ısı alışverişi ne zamana kadar devam eder?

2. Isıl denge durumunda maddeler için aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?

3. Isı alışverişinde bulunan iki maddeden biri ısı verirken diğeri ısı alır. Bu ısı miktarları için ne söylenebilir?

4. Sıcaklığı $0^{\circ}C$ olan bir miktar buz, sıcaklığı $20^{\circ}C$ olan bir bardak suya atılıyor. Isıl denge sağlandığında sistemin denge sıcaklığı için aşağıdakilerden hangisi olamaz? (Sadece su ve buz arasında ısı alışverişi olduğu varsayılacaktır.)

5. Bir cismin sıcaklığını ölçmek için kullanılan termometre, cisimle temas ettirildiğinde hangi fiziksel prensip sayesinde doğru ölçüm yapar?

4.5. Isı Aktarım Yolları

Isı, bir yerden başka bir yere veya farklı sıcaklıktaki maddeler arasında üç temel yolla aktarılır: iletim, konveksiyon (taşıma) ve ışıma (radyasyon). Bu yollar, ısının nasıl yayıldığını ve farklı ortamlarda nasıl transfer edildiğini açıklar.

1. İletim Yoluyla Isı Aktarımı

İletim, maddeyi oluşturan taneciklerin (atom veya moleküllerin) doğrudan teması ve titreşim enerjilerini birbirlerine aktarması yoluyla ısının yayılmasıdır. Isınan bölgedeki tanecikler daha hızlı titreşir ve bu titreşimlerini komşu taneciklere çarparak iletirler. Bu süreç, ısı enerjisinin madde boyunca kademeli olarak yayılmasına neden olur.

2. Konveksiyon (Taşıma) Yoluyla Isı Aktarımı

Konveksiyon, ısının akışkan (sıvı veya gaz) taneciklerinin kütlesel hareketiyle bir yerden başka bir yere taşınmasıdır. Akışkanın bir bölgesi ısıtıldığında, o bölgedeki tanecikler genleşir, yoğunluğu azalır ve yukarı doğru yükselir. Yükselen sıcak akışkanın yerini daha soğuk ve yoğun akışkan alır. Bu sürekli akışkan hareketi, ısıyı taşır ve dağıtır.

3. Işıma (Radyasyon) Yoluyla Isı Aktarımı

Işıma, ısının elektromanyetik dalgalar (özellikle kızılötesi ışınlar) aracılığıyla yayılmasıdır. Herhangi bir sıcaklığa (mutlak sıfırın üzerinde) sahip tüm cisimler elektromanyetik ışıma yapar. Bu dalgalar enerji taşır ve bir madde tarafından soğurulduğunda, maddenin iç enerjisi artar ve dolayısıyla sıcaklığı yükselir.

Unutmayın: Genellikle ısı transferi olaylarında bu üç mekanizma bir arada veya farklı oranlarda etkili olabilir. Örneğin, yanan bir şömine odayı hem ışıma hem de konveksiyon yoluyla ısıtırken, şöminenin metal kısımları iletimle ısınır.

Pekiştirme Testi: Isı Aktarım Yolları

1. Metal bir kaşığın sıcak çorbaya daldırıldığında sapının ısınması, ısının hangi yolla aktarıldığına bir örnektir?

2. Güneş'in Dünya'mızı ısıtması, ısının hangi yolla aktarıldığının en temel örneğidir?

3. Bir odadaki kalorifer peteğinin odayı ısıtmasında en etkili ısı aktarım yolu hangisidir?

4. Aşağıdaki ısı aktarım yollarından hangisi için maddesel bir ortama ihtiyaç yoktur?

5. Koyu renkli elbiselerin güneş altında açık renkli elbiselere göre daha fazla ısınmasının temel nedeni, koyu renklerin ışımayı hangi özellikte daha iyi yapmasıdır?

4.6. Isı İletim Hızı

Sıcaklıkları farklı iki ortam arasında veya bir cismin farklı sıcaklıktaki bölgeleri arasında birim zamanda aktarılan ısı miktarına ısı iletim hızı ya da enerji iletim hızı denir. Isı iletim hızının birimi Joule/saniye (J/s), yani Watt (W)'tır, bu da güç birimi ile aynıdır.

Isı iletim hızı, özellikle katı maddeler üzerinden ısı geçişinde önemlidir ve çeşitli faktörlere bağlıdır. Bu faktörlerin bilinmesi, ısı yalıtımı ve malzeme seçimi gibi mühendislik uygulamalarında kritik rol oynar.

Isı İletim Hızını Etkileyen Faktörler

Bir madde boyunca gerçekleşen ısı iletim hızı ($P$) temel olarak aşağıdaki faktörlere bağlıdır:

Bu ilişkiler aşağıdaki formülle özetlenebilir:

$P = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T}{d}$

Burada $P$ ısı iletim hızını, $k$ ısıl iletkenlik katsayısını, $A$ yüzey alanını, $\Delta T$ sıcaklık farkını ve $d$ ise kalınlığı temsil eder.

Isı Yalıtımı ve Uygulamaları

Isı yalıtımı, ısı transferini en aza indirmek amacıyla yapılan uygulamalardır. Genellikle ısıl iletkenlik katsayısı düşük olan malzemeler (ısı yalıtkanları) kullanılır.

Önemli Bilgiler:
  • Isı iletim hızı yüksek malzemeler ısıyı çabuk iletir (iletkenler).
  • Isı iletim hızı düşük malzemeler ısıyı yavaş iletir (yalıtkanlar).
  • Daha kalın yalıtım malzemesi, daha iyi ısı yalıtımı sağlar.
  • İki ortam arasındaki sıcaklık farkı arttıkça, ısı kaybı veya kazancı da artar.
  • Isı yalıtımı, enerji verimliliği ve konfor için hayati öneme sahiptir.

Pekiştirme Testi: Isı İletim Hızı

1. Bir duvarın ısı iletim hızını azaltmak için aşağıdakilerden hangisi yapılmamalıdır?

2. Aynı kalınlıkta ve aynı yüzey alanına sahip farklı malzemelerden yapılmış levhaların bir yüzeyleri aynı sıcaklıktaki bir ısı kaynağına, diğer yüzeyleri ise daha soğuk bir ortama temas etmektedir. Hangi malzemenin soğuk yüzeyindeki sıcaklık artışı en hızlı olur?

3. Çift camlı pencerelerde iki cam tabakası arasında hava boşluğu bırakılmasının temel nedeni nedir?

4. Isı iletim hızı ($P$) için verilen $P = (k \cdot A \cdot \Delta T) / d$ formülünde '$k$' neyi ifade eder?

5. Soğuk bir günde, aynı ortamda bulunan metal bir bankın tahta bir banktan daha soğuk hissedilmesinin temel nedeni nedir?

Genel Değerlendirme (Enerji Ünitesi)

Bu bölümde enerji ünitesiyle ilgili genel bir değerlendirme testi yer almaktadır. Soruları dikkatlice okuyup cevaplamaya çalışınız.

1. Bir odayı ısıtmak için kullanılan bir elektrikli ısıtıcının temel işlevi, hangi enerji türünü hangi enerji türüne dönüştürmektir?

2. Kütlesi 500 g olan bir alüminyum bloğun sıcaklığını $20^{\circ}C$'den $70^{\circ}C$'ye çıkarmak için ne kadar ısı verilmesi gerekir? (Alüminyumun öz ısısı $c_{al} = 0.9 \text{ J/g} \cdot ^{\circ}C$)

3. Ayşe, $0^{\circ}C$'deki 200 g buzu tamamen eritmek istiyor. Bu işlem için buza ne kadar ısı vermesi gerekir? (Buzun erime ısısı $L_e = 334 \text{ J/g}$)

4. Bir dağcı, deniz seviyesinde $100^{\circ}C$'de kaynayan suyu, dağın zirvesinde daha düşük bir sıcaklıkta kaynattığını fark ediyor. Bu durumun temel nedeni nedir?

5. Kütlesi 2 kg olan suyun sıcaklığı $20^{\circ}C$'dir. Bu suya 83720 J ısı verildiğinde son sıcaklığı kaç $^{\circ}C$ olur? (Suyun öz ısısı $c_{su} = 4186 \text{ J/kg} \cdot ^{\circ}C$)

6. Bir ev hanımı, yemeği daha hızlı pişirmek için düdüklü tencere kullanıyor. Düdüklü tencerenin yemeği daha hızlı pişirmesinin temel prensibi nedir?

7. Elif, sıcak bir yaz günü, aynı boyutta ve aynı başlangıç sıcaklığında olan siyah ve beyaz tişörtleri güneşe asıyor. Bir süre sonra hangi tişörtün sıcaklığının daha fazla artması beklenir ve neden?

8. $80^{\circ}C$ sıcaklığındaki 200 g su ile $20^{\circ}C$ sıcaklığındaki 300 g su, ısıca yalıtılmış bir kapta karıştırılıyor. Karışımın denge sıcaklığı kaç $^{\circ}C$ olur? (Hâl değişimi olmadığı varsayılacaktır. $c_{su} = 4.2 \text{ J/g} \cdot ^{\circ}C$)

9. Bir mühendis, bir evin dış duvarını tasarlarken ısı kaybını en aza indirmek istiyor. Duvarın kalınlığı $d$, yüzey alanı $A$, iç ve dış ortam arasındaki sıcaklık farkı $\Delta T$ ve duvar malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı $k$ ise, birim zamandaki ısı kaybını (ısı iletim hızını) azaltmak için aşağıdakilerden hangisini yapması en etkili değildir?

10. $100^{\circ}C$'deki 50 g su buharının tamamının aynı sıcaklıkta suya dönüşmesi sırasında çevreye verdiği ısı ne kadardır? (Suyun yoğuşma ısısı $L_y = 2260 \text{ J/g}$)

11. Bir odanın iç sıcaklığı $22^{\circ}C$, dış ortam sıcaklığı ise $10^{\circ}C$'dir. Odanın penceresinin yüzey alanı $2 \text{ m}^2$, camın kalınlığı $4 \text{ mm}$ ($0.004 \text{ m}$) ve camın ısıl iletkenlik katsayısı $0.8 \text{ W/(m}\cdot^{\circ}C)$ ise, pencereden birim saniyede dışarıya kaçan ısı miktarı (ısı iletim hızı) yaklaşık ne kadardır?

12. Bir kamp ateşi yakan izciler, ateşin etrafında oturduklarında yüzlerinin ve ellerinin ısındığını hissederler. Bu durumda ısı, ateşten izcilere ağırlıklı olarak hangi yolla ulaşmaktadır?

13. Bir marangoz, kışın atölyesini ısıtmak için soba kullanmaktadır. Sobanın bulunduğu yerden yükselen sıcak havanın tüm atölyeye yayılarak ortamı ısıtması, ısının hangi aktarım yoluna örnektir?

14. Kütlesi 400 g olan bir bakır parçasının ısı sığası nedir? (Bakırın öz ısısı $c_{bakır} = 0.385 \text{ J/g} \cdot ^{\circ}C$)

15. Bir bardak sıcak çayın içerisine metal bir kaşık konulduğunda, kaşığın çayla temas eden kısmından sapına doğru ısı aktarılır. Bu ısı aktarım şekli ve bu sırada kaşık taneciklerinin enerjisindeki değişim için ne söylenebilir?

16. Kışın yollardaki buzlanmayı önlemek için yollara tuz serpilmesinin bilimsel açıklaması nedir?

17. Sıcaklığı $-10^{\circ}C$ olan 100 g buzu, $0^{\circ}C$'de suya dönüştürmek için ne kadar ısı gerekir? (Buzun öz ısısı $c_{buz} = 2.1 \text{ J/g} \cdot ^{\circ}C$, buzun erime ısısı $L_e = 334 \text{ J/g}$)

18. Aynı maddeden yapılmış, aynı kalınlıkta fakat farklı yüzey alanlarına sahip iki duvardan, aynı iç ve dış sıcaklık farkında, birim zamanda daha fazla ısı kaybı hangisinde olur?

19. $20^{\circ}C$ sıcaklığındaki 1 litre (1000 g) suyu kaynama noktasına ($100^{\circ}C$) getirmek ve sonra tamamını buharlaştırmak için toplam ne kadar ısıya ihtiyaç vardır? (Suyun öz ısısı $c_{su} = 4.18 \text{ J/g} \cdot ^{\circ}C$, suyun buharlaşma ısısı $L_b = 2260 \text{ J/g}$)

20. Bir kişi, kışın evinin pencerelerinden ısı kaybını azaltmak için tek camlı pencerelerini çift camlı pencerelerle değiştiriyor. Çift camın ısı yalıtımına katkısı temel olarak nedir?

21. Termosifon kullanarak banyo için su ısıtan bir kişi, 50 litre ($50 \text{ kg}$) suyun sıcaklığını $15^{\circ}C$'den $55^{\circ}C$'ye çıkarmak istiyor. Bu işlem için termosifonun suya ne kadar enerji aktarması gerekir? ($c_{su} = 4200 \text{ J/kg} \cdot ^{\circ}C$)

22. Bir mimar, enerji verimli bir bina tasarlarken çatı yalıtım malzemesi seçmektedir. Isıl iletkenlik katsayısı $k_A = 0.04 \text{ W/(m}\cdot^{\circ}C)$ olan A malzemesi ile $k_B = 0.08 \text{ W/(m}\cdot^{\circ}C)$ olan B malzemesinden hangisini seçerse ve neden daha iyi yalıtım sağlar?

23. Bir fırının içindeki sıcaklık $200^{\circ}C$'dir. Fırın kapağının iç yüzeyi bu sıcaklıktayken, dış yüzeyinin sıcaklığı $40^{\circ}C$ olarak ölçülüyor. Kapak malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı $0.05 \text{ W/(m}\cdot^{\circ}C)$, yüzey alanı $0.25 \text{ m}^2$ ve kalınlığı $2 \text{ cm}$ ($0.02 \text{ m}$) ise, kapaktan dışarıya olan ısı iletim hızı nedir?

24. Kaynamakta olan bir tencere sudan çıkan buharın, daha soğuk olan mutfak fayansına değdiğinde tekrar su damlacıklarına dönüşmesi olayına ne ad verilir ve bu sırada buhar ne yapar?

25. Sıcaklığı $90^{\circ}C$ olan 100 g demir ($c_{demir} = 0.45 \text{ J/g} \cdot ^{\circ}C$) ile sıcaklığı $10^{\circ}C$ olan 200 g su ($c_{su} = 4.2 \text{ J/g} \cdot ^{\circ}C$) ısıca yalıtılmış bir kapta karıştırılıyor. Sistemin denge sıcaklığı $T_D$ için aşağıdakilerden hangisi en olasıdır?

26. Bir maddeye ısı verildiğinde sıcaklığı artmıyorsa, bu madde için aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?

27. Bir odayı ısıtmak için kullanılan bir klima (ısı pompası modunda), dışarıdaki soğuk havadan ısı alıp içeriye vermektedir. Bu sırada klima hangi ısı aktarım yollarını kullanır?

28. $-5^{\circ}C$'deki 50 g buzu $0^{\circ}C$'de buz haline getirmek için verilmesi gereken ısı Q1, $0^{\circ}C$'deki 50 g buzu $0^{\circ}C$'de su haline getirmek için verilmesi gereken ısı Q2 ise Q1 ve Q2 nedir? ($c_{buz} = 0.5 \text{ cal/g} \cdot ^{\circ}C$, $L_{erime(buz)} = 80 \text{ cal/g}$)

29. Bir tencerenin tabanı genellikle metalden yapılırken, sapları plastik veya ahşaptan yapılır. Bunun temel nedeni nedir?

30. Bir öğrenci, eşit kütledeki su ve zeytinyağını özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtıyor. Zeytinyağının sıcaklığının sudan daha fazla arttığını gözlemliyor. Bu durumun nedeni aşağıdakilerden hangisidir? ($c_{su} > c_{zeytinyağı}$)