Ne yazik ki sicaklik ve isi ifadeleri sik sik karistirilmakadir. Reklamlarda, haberler ve hava durumu programlarinda sik sik duydugumuz "Düsük isilarda bile mükemmel temizlik", "Dis isi göstergesi", "Vücut isisi düstü", "Bugün Ankara’da en yüksek isi 32°C" gibi sicaklik yerine isinin kullanildigi ifadeler, sizi bilmem ama, beni rahatsiz etmeye devam ediyor. Oysa, bu karmasadan kurtulmanin sifresi çok basit. Eger belirtilen deger termometre ile ölçülebiliyorsa, sicakliktir. Isi ise, belirli sicakliktaki bir cisimden, daha düsük sicakliktaki bir cisme, sicaklik farki nedeniyle geçen enerjidir. Asagida bu konuda biraz daha ayrintili açiklamalar verilmistir.
Sicaklik Nedir?
Çokça kullanilan bir kavram oldugu halde, sicakligin tam bir tanimini yapmak oldukça güçtür. Sicaklik, duyularla algilanmakta ve genellikle "sicak" veya "soguk"kavramlariyla ifade edilmektedir. Gözlemlerimizden, sicak ve soguk iki cismin birbirine temas ettirilmesi halinde, sicak olanin sogudugunu, soguk olanin da isindigini, belirli bir süre temas halinde kaldiklarinda ise, her ikisinin de ayni sicaklik veya sogukluga ulastiklarini biliyoruz. Bir maddenin isil durumunu belirten bir ifade olan sicaklik, "isi geçisine neden olan etken" olarak da tanimlanmaktadir. Ancak, sicaklik artmaksizin da isi geçisi olabilecegi (ör. kaynayan su) hatirda tutulmalidir.
Sicaklik veya sogukluk algilamasi pek de güvenilir degildir. Bazen sicak cisimler soguk ya da soguk cisimler sicak olarak algilanabilmektedir. Bu güçlükleri önlemek üzere, sicaklik ölçümünün temeli olan "sicaklik esdegeri" veya Termodinamigin Sifirinci Yasasi" tanimindan yararlanilmaktadir. Ilk defa 1931 yilinda R. H. Fowler tarafindan tanimlanan Termodinamigin Sifirinci Yasasi, temel bir fizik ilkesi olarak Termodinamigin Birinci ve Ikinci Yasasi'ndan 50 yil kadar sonra anlasilmis oldugu halde, mantiksal olarak onlardan önce gelmesi gerektiginden "Sifirinci Yasa" olarak adlandirilmistir.
Termodinamigin Sifirinci Yasasi: Iki cisim üçüncü bir cisimle sicaklikça esdegerde ise, bu iki cisim birbiriyle de sicaklikça esdegerdedir.
Sifirinci Yasada söz konusu edilen cisimlerden herhangi biri kalibre edilerek bir sicaklik ölçü aleti olarak düzenlenebilir. Sicaklik ölçü aletlerine termometre denilmektedir. Yaygin olarak kullanilan sicaklik göstergeleri celsius (°C), [daha önceleri centigrade olarak kullanilan bu ölçek, 1948 yilindan itibaren celsius olarak anilmaya baslamistir] bölüntülü termometrelerdir. Sekil 1'de görüldügü gibi, celsius skalasinda buz saf suyun erime sicakligi sifir (0°C), kaynama sicakligi ise yüz (100°C) kabul edilmistir. Ingiliz milletler toplulugu ve Amerika Birlesik Devletleri gibi bazi ülkelerde kullanilmakta olan fahrenheit (°F) termometre ölçeginde ise, saf suyun buz ve kaynama noktalarina sirasiyla 32°F ve 212°F degerleri verilmistir.
Maddelerin fiziksel özellikleri sicaklikla degistiginden (örnegin, isinan madde genlesir, isinan tel uzar, isinan iletkenin direnci degisir, isinan metal renk degistirir), tekrarlanabilir ve dogru ölçülebilmesi kosuluyla, bu özelliklerden yararlanilarak termometreler yapilabilir.
Mutlak Sicaklik
Celsius skalasinda buzun erime sicakligi sifir kabul edilmistir. Ancak, bu degerin çok altinda da sicakliklar bulunmaktadir. Daha düsük sicakligin mümkün olmadigi en düsük sicaklik derecesi -273,15°C ‘dir ve bu sicakliga, "mutlak sifir sicaklik derecesi"denmektedir. Kelvin skalasi iste bu en düsük sicaklik derecesini baslangiç olarak kullanmaktadir. Kelvin (K, ' ° ' sembolü kullanilmaz), mutlak sicaklik denilen termodinamik sicakligin birimidir. Kelvin skalasindaki sicaklik birim araliklari, celsius skalasindakinin aynidir (1 K = 1 °C). Ancak, sicaklik göstergelerinin baslangiçlari farklidir. Kelvin ölçeginin sifir baslangiç noktasi, celsius ölçeginin - 273,15 °C degerine rastlamaktadir.
Buna göre;
kelvin olarak sicaklik = celsius olarak sicaklik + 273 [T (K) = t°C + 273,15]
Isi Nedir?
Termodinamigin en önemli kavramlarindan biri de isidir. Isi, belirli sicakliktaki bir sistemin sinirlarindan, daha düsük sicakliktaki bir sisteme, sicaklik farki nedeniyle transfer edilen enerjidir. Isi da is gibi bir enerji transfer biçimidir. Isi ve is hiçbir cisimde depo edilemez, ancak sistem sinirlarinda ve geçis halinde iken belirlenebilir. Her ikisi de birer egri fonksiyonudurlar. Bir baska deyisle, isi ve is geçis halindeki enerjilerdir.
Isi birimi is birimi ile aynidir, yani joule (J) dür. Eski bir aliskanlik olarak calorie (cal) de kullanilmaktadir. 1 calorie, 1gram suyun sicakligini 14,5°C 'den 15,5°C 'ye yükseltmek için gerekli olan isi miktaridir. 1 calorie = 4,187 joule dür.
Isi ve Özgül Isi
Bir maddenin sicakligini degistirmek için gerekli isi; kütlesine, cinsine ve sicaklik farkina bagimlidir. Daha büyük kütleyi isitmak için, daha fazla isi gereklidir. Örnegin, ayni ortam kosullarinda, 2 kg suyu kaynama sicakligina kadar isitmak için gerekli olan isi, 1 kg suyu kaynama sicakligina kadar isitmak için gerekli olan isinin iki katidir.
Farkli maddelerin sicakligini ayni miktarda artirmak için, farkli miktarlarda isi gerekmektedir. Örnegin, basinç, sicaklik ve kütleleri esit olan hava ve hidrojeni, ayni degerdeki daha yüksek bir sicakliga isitmak için, hidrojenin gerektirdigi isi miktari, havanin gerektirdigi isinin yaklasik 14 katidir. Bir maddenin özgül isisi, o maddenin 1 kg ‘lik kütlesinin sicakligini 1 K artirmak için gerekli isidir. Gazlarin isitilmasi söz konusu oldugunda, iki farkli durum bulunmaktadir.
Bunlar:
Sabit hacimde isitma ve
Sabit basinçta isitmadir.
Sabit hacimde isitma sirasinda gazin sicakligi ve basinci artmaktadir. Örnegin, teorik otto çevriminde silindirdeki gazlara isinin verilmesi sabit hacimde olmaktadir. Sabit hacimde isitmanin özgül isisi CV sembolü ile gösterilir ve ideal kuru havanin CV degeri, yaklasik olarak 0,717 kJ/kgK dir.
Sabit basinçta isitma sirasinda gazin sicakligi ve hacmi artmakta, gazin genislemesiyle is yapilmaktadir. Örnegin, teorik diesel çevriminde silindirdeki gazlara isinin verilmesi ve ön genisleme sabit basinçta olmaktadir. Sabit basinçta isitmanin özgül isisi CP sembolü ile gösterilir ve ideal kuru havanin CP degeri, yaklasik olarak 1,004 kJ/kgK dir.
Herhangi bir maddenin sicakligini daha fazla artirmak için, dogal olarak, daha fazla isitmak gerekir. Örnegin, 20°C sicakliktaki suyu 60°C sicakliga kadar isitmak için gerekli olan isi, 40°C sicakliga kadar isitmak için gerekli olan isinin iki katidir.
 |
Fizik 
RSS yorumları