Kategoriler: Fen BilimleriFizik

Isı Alışverişi Problemleri ve Çözümleri

Isı Alışverişi Problemleri ve Çözümleri

Soru sayısı: 23

Isı alış-verişi nedir

Sıcaklıkları farklı iki madde arasında ısı alış-verişi gerçekleşir.
Sıcaklığı fazla olan madde ısı verirken, sıcaklığı az olan madde ısı alır.
Isı alış-verişi son sıcaklıkların eşitleninceye kadar devam eder.
Sıcaklıkları aynı olan iki madde arasında ısı alış-verişi gerçekleşmez.

Isı Alışverişi problemleri nasıl çözülür

Isı alış verişinde kullanılacak formül
Q = m.c.Δt (kör mecit)

Q = Alınan veya verilen ısı (Joule veya Kalori )
m = Kütle (Gram)
c = Özısı (Joule/gram.°C)
Δt = Sıcaklık farkı (Son sıcaklık – ilk sıcaklık)

Isı alışveriş formülü

1. Bir maddenin ısı alış-verişi
Isı alış verişinde kullanılacak formül
Q: Isı
m: Kütle
c: Özısı
Δt (t2-t1): Sıcaklık farkı (Büyük olan sıcaktan küçük olanı çıkarılacak)

Formül Q=m.c.Δt
Isı = kütle x özısı x sıcaklık farkı

Örnek 1: 100 g kütleli suyun sıcaklığı 10°C’dir. Sıcaklığın 20°C’ye  gelebilmesi için kaç Joule ısı verilmesi gerekir?
( csu:4,18 J/g.°C )

Q=m.c.Δt
Q=100 . 4,18 . (20-10)
Q= 4180 J

Örnek 2: 200 g suyun ilk sıcaklığı 20°C’dir. 20900 Joule ısı verildiğinde suyun son sıcaklığı ne olur? ( csu:4,18 J/g.°C )

Q=m.c.Δt
20900 = 200 . 4,18 . (t2-20)
20900 = 836 .(t2-20)
20900/836 =  (t2-20)
25 = t2-20
20+25 = t2
t2 = 45 °C olur.

2. İki maddenin ısı alış-verişi

Dışarıya verilen ısılar ihmal edildiğinde, sıcaklıkları farklı olan iki maddenin aldıkları ve verdikleri ısılar birbirine eşittir.
QAlınan = QVerilen
tdenge = denge sıcaklığı (son sıcaklık)

A-Maddenin cinsi ve miktarları eşitse sıcaklıkların ortalaması alınır.

Örnek: 50°C 100 g su ile, 80°C 100 g su karıştırıldığında karışımın son sıcaklığı ne olur?

Son sıcaklık = (50 + 80)/2 = 65°C olur.

B-Maddenin cinsi aynı, sıcaklıkları ve miktarları farklı ise denge sıcaklığının bulunması

m1 kütleli, t1 sıcaklıklı  ve m2 kütleli, t2 sıcaklıklı iki maddenin son sıcaklıklarını bulak için; (t1>t2)

QVerilen = QAlınan
m1.c.Δt = m2.c.Δt (c’ler aynı olduğu için sadeleştirilebilir.)
m1.(t1-tdenge)= m2.(tdenge-t2) olur.

Örnek: 50 g kütleli 40°C su ile 100 g kütleli 70 °C suyun karışımının son sıcaklığı ne olur?

m1.(t1-tdenge)= m2.(tdenge-t2)
100.(70-tdenge) = 50.(tdenge-40)
7000 – 100tdenge = 50tdenge – 2000
7000 + 2000 = 150tdenge
9000 = 150tdenge
tdenge = 9000/150
tdenge = 60 °C olur.

C-Maddenin cinsi, sıcaklıkları ve miktarları farklı ise denge sıcaklığının bulunması

m1 kütleli, t1 sıcaklıklı, c1 özısılı  ve m2 kütleli, t2 sıcaklıklı, c2 özısılı iki maddenin son sıcaklıklarını bulak için; (t1>t2)

QVerilen = QAlınan
m1.c1.(t1-tdenge)= m2.c2.(tdenge-t2) olur.

Örnek: 50g 10 °C su ile, 100g 50 °C alkolün karışımının son sıcaklığı ne olur? (csu:4,18 calkol:2,54 )

Alkolün sıcaklığı fazla olduğu için alkol suya ısı verecektir.

QVerilen = QAlınan
m1.c1.(t1-tdenge)= m2.c2.(tdenge-t2) formülünden
100.2,54.(50-tdenge) = 50.4,18.(tdenge-10)
12700-254tdenge = 209tdenge – 2090
12700+2090 = 209tdenge+254tdenge
14790 = 463tdenge
tdenge = 31,94 °C olur.

Isı Alışverişi Sorular

Soru 1: 30 °C 100 g  suyu 50 °C ‘ye çıkarmak için verilmesi gereken ısı miktarı nedir? 
( csu: 4,18 J/g.°C )


Q = m.c.Δt
Q = 100. 4,18 . (50-30)
Q = 8360 J

Soru 2: 20 °C 200 g  suya 2400 cal ısı verildiğinde son sıcaklığı ne olur? ( csu: 1 cal/g.°C )

Q = m.c.Δt
2400 = 200 .1. (t2-20)
2400/200 = (t2-20)
12 = t2 – 20
t2 = 32 °C


Soru 3: 30 °C 100 g  su ile 50 °C 100 g su karıştırılıyor. Suların son sıcaklıkları ne olur?

1.Çözüm
QAlınan = QVerilenm.c.Δt = m.c.Δt olur.
Burada m ve c’ler aynı olduğu için sadeleşebilir
Δt = Δt olur.
t2-30 = 50 -t2
2t2=80
t2 =40 °C olur.

2. Çözüm
madde cinsi (özısısı), ve miktarları aynı olduğu için her iki sıcaklığın aritmetik ortalamasını alabiliriz.
t= (30+50)/2
t= 40 °C bulunur.

Soru 4: 20°C 200g  su ile 50°C 100g su karıştırılıyor. Suların son sıcaklıkları ne olur?

QAlınan = QVerilen
m.c.Δt = m.c.Δt (Özısılar aynı olduğu için sadeleşebilir)
200. (t2-20) = 100. (50-t2)
200t2 – 4000 = 5000 – 100t2
300t2 = 5000 + 4000
300t2 = 9000
t2 = 9000/300
t2 = 30 °C olur.

Soru 5: 200 g kütleli suyun sıcaklığı 10°C’dir. Sıcaklığın 50°C’ye  gelebilmesi için kaç Joule ısı alması gerekir. ( csu: 4,18 J/g.°C )

Q = m.c.Δt
Q = 200. 4,18 . (50-10)
Q = 33440 J ısı alması gerekir.

Soru 6: 100 g sıvının ilk sıcaklığı 20°C’dir. 7620 Joule ısı verildiğinde sıvının son sıcaklığı 50°C olduğuna göre, sıvının özısısı nedir?

Q = m.c.Δt
7620 = 100.c. (50-20)
7620 = 100 .30. c
7620 = 3000c
c=7620/3000
c = 2,54 J/g.°C olur.

Soru 7: Sıcaklığı 120 °C olan 50 g demir bilyenin sıcaklığı 80 °C’ye düşürülüyor. Demir bilyenin dışarıya verdiği ısı kaç joule’dür? ( cdemir: 0,46 J/g.°C )

Q = m.c.Δt
Q = 50. 0,46. (120-80)
Q = 920 J

Soru 8: Kütleleri ve sıcaklıkları verilen alüminyum metaller birbirine temas etmektedir. Isı alış-verişleri tamamlandıktan sonra son sıcaklığı ne olur?


(Isı alış-verişi sadece metaller arasında gerçekleşmektedir.) 
( cAlüminyum: 0,91 J/g.°C )

QAlınan = QVerilen
m.c.Δt = m.c.Δt (Özısılar aynı olduğu için sadeleşebilir)
20. (t2-50) = 40. (120-t2)
20t2 – 1000 = 4800 – 40t2
60t2 = 5800
t2 = 5800/60
t2 = 96,7 °C olur.

Soru 9: 100 g kütleli suyun sıcaklığını 10 °C artırmak için verilmesi gereken ısı miktarı nedir?
( csu: 4,18 J/g.°C )

m = 100 g
c= 4,18
Δt = 10 °C (Sıcaklık değişimi)

Q = m.c.Δt
Q = 100.4,18.10
Q = 4180 J

Soru 10: Demirden yapılmış, kütleleri eşit K ve L maddelerinin son sıcaklığı ne olur?
(Isı alışverişi sadece demir maddeler arasında gerçekleşmekte, ve denge sıcaklığına ulaşması için beklenmektedir)


Kütlesi ve madde cinsi aynı olduğu için sıcaklık ortalaması alınabilir.
Son sıcaklık = (90+30) /2
Son sıcaklık = 60 °C

Soru 11: Sıcaklığı 20 °C olan 100 g su ile, sıcaklığı bilinmeyen  200 g su karıştırılıyor. Karışımın son sıcaklığı 40 °C olduğuna göre, sıcaklığı bilinmeyen suyun ilk sıcaklığı nedir?

QAlınan = QVerilen
m.c.Δt = m.c.Δt (Özısılar aynı olduğu için sadeleşebilir)
100. (40-20)  =  200. (t-40)
2000 = 200t-8000
10000 = 200t
t= 50 °C

Soru 12: Sıcaklığı 60 °C olan 200 g suyun içerisine, 30 °C olan su ilave ediliyor. Karışımın son sıcaklığı 40 °C olduğuna göre sonradan ilave edilen suyun miktarı nedir?

QAlınan = QVerilen
m.c.Δt = m.c.Δt (Özısılar aynı olduğu için sadeleşebilir)
m.(40-30) = 200.(60-40)
10m = 4000
m = 400 g

Soru 13: Başlangıçta katı olan 5 g kütleli K maddesine ait ısı sıcaklık grafiği verilmiştir.
a- K maddesinin katı haldeki öz ısısı nedir?
b- K maddesinin sıvı haldeki öz ısısı nedir?
c- K maddesinin erime ısısı nedir?
d- K maddesinin erime sıcaklığı nedir?


a-
Grafikte 20 °C’den 80 °C kadar olan kısımda madde katı haldedir.
K maddesinin sıcaklık artışı da 150 cal’dir.

Q = m.c.Δt
150 = 5. c. (80-20)
150 = 300c
c = 0,5 cal/g.°C

b-
Grafikte 80 °C’den 90 °C kadar olan kısımda madde sıvı haldedir.
K maddesinin sıcaklık artışı da 900-600 = 300 cal’dir.

Q = m.c.Δt
300 = 5. c. (90-80)
300 = 50c
c = 6 cal/g.°C

c-
Grafikte 150 ve 600 cal arasında K maddesi erimiştir.

Q = m. Le
600-450 = 5.Le
150 = 5. Le
Le = 30 cal/g

d-
K maddesinin erime sıcaklığı 80 °C’dir.

Soru 14: Erime ısısı 180 J/g olan erime sıcaklığındaki 50 g X katısına, 6300 j ısı verildiğinde X katısından kaç gram erimeden kalır?

Q = m. Le
6300 = m. 180
m = 35 g erir.

Başlangıçta 50 g X katısı olduğu için
50-35 = 15 g erimeden kalır.

Soru 15: Eşit zaman aralığında eşit ısı veren bir ısıtıcıda, 200 g X katısı ısıtıldığında sıcaklık zaman grafiği şekildeki gibi olmaktadır. X cismine 60 °C sıcaklığa gelmesi için verilmesi gereken ısı 1600 J olduğuna göre, X maddesinin erime ısısı nedir?




Isıtıcı özdeş olduğu için eşit zaman aralıklarında eşit ısılar verecektir.
X cisminin 60 °C sıcaklığa gelmesi için verilmesi gereken ısı 10 dk’da 1600 J’dür.
1 dk’da 160 J ısı vermektedir.

Erime süresi 25-10 = 15 dk sürdüğü için, X cisminin tamamen erimesi için
15 x 160 = 2400 J ısı alır.

Q = m.Le
2400 = 200 . Le
Le = 12 J/g ‘dır.

Soru 16: L maddesine ait ısı ve sıcaklık grafiği verilmiştir.


L maddesinin erime ısısı 250 cal/g olduğuna göre
a- L maddesinin erime ve kaynama noktaları nedir?
b- L maddesi kaç gramdır?
c- L maddesinin katı haldeki öz ısısı nedir?
d- L maddesinin sıvı haldeki öz ısısı nedir?

a-
L maddesinin erime noktası 10 °C, kaynama noktası 110 °C’dir. (Grafikdeki yukarıdaki düz çizgi kaynama, aşağıdaki düz çizgi erime noktasını verir. )

b-
Erime olayı sırasında verdiği ısıda madde miktarını bulabiliriz.
Erime olayı süresince 1500-1000 = 500 cal ısı vermiştir.
Q = m. Le
500 = m.250
m = 2 g

c-
L maddesinin 10 °C ve -10 °C arasında katı haldedir.
Bu sıcaklıklar arasında 2000- 1500 = 500 cal ısı vermiştir.
Q = m.c.Δt
500 = 2.c. (10-(-10))
500 = 2.c.20
500 = 40c
c = 12,5 cal/g.°C

d-
L maddesinin sıvı hali 10 °C ve 110 °C
Bu sıcaklıklar arasında 1000-500 = 500 cal ısı vermiştir.
Q = m.c.Δt
500 = 2.c. (110-10)
500 = 2.c.100
c = 2,5 cal/g.°C

Soru 17: A maddesine 100 Joule ısı verildiğinde sıcaklığı 20˚C artmıştır.
Aynı A maddesine 50 Jolue ısı verilirse sıcaklığı ne kadar artar? (Madde hal değiştirmiyor.)

A) 50˚C
B) 40˚C
C) 20˚C
D) 10˚C

D)
Isı ve sıcaklık doğru orantılıdır.
Verilen ısı yarıya düşünce, sıcaklık artışı da yarısı kadar olacaktır.

Soru 18: 20 gram kütleli A maddesinin ısı ve sıcaklık grafiği şekilde verilmiştir.

Buna göre A maddesinin özısısı nedir?

A) 0,5 J/g˚C
B) 1 J/g˚C
C) 2 J/g˚C
C) 4 J/g˚C

B)
Q = m.c.Δt
400 = 20.c.(50-30)
400 = c.400
c = 1J/g˚C

Soru 19: 40 g kütleli suyun sıcaklığı 10°C’dir. Sıcaklığın 20°C’ye  gelebilmesi için kaç kalori ısı verilmesi gerekir?
( csu:1 cal/g.°C )

A) 400 cal
B) 800 cal
C) 4000 cal
D) 8000 cal

A)

Soru 20: 20g, 15°C de suyun sıcaklığını 35°C çıkarılması için verilmesi gereken ısı miktarı kaç kaloridir? (csu = 1 cal/g°C)
Yukarıdaki soruyu cevaplamak için aşağıdaki işlemlerden hangisi yapılmalıdır?

A) Q = 20 x 1 x (35 + 15)
B) Q = 20 x 1 x (35 – 15)
C) Q = 35 x 1 x (20 – 15)
D) Q = 15 x 1 x 35 x 15

B)

Soru 21: 100g 80°C su ile 200g 50°C su karıştırıldığında son sıcaklıkları ne olur?

A) 70 °C
B) 65 °C
C) 60 °C
D) 55 °C

C)

Soru 22: İlk sıcaklığı 10 °C olan, 50 g su ve 50 g alkol özdeş ısıtıcılarla eşit sürede ısıtılıyor.

Her iki sıvı da kaynama noktalarına gelmediğine göre, su ve alkolün son sıcaklıkları aşağıdakilerden hangisi olabilir? (Suyun öz ısısı: 4,18 J/g˚C,  alkolün öz ısısı:  2.54 J/g˚C)

     Su                   Alkol
A) 70 °C                70 °C
B) 40 °C                60 °C
C) 70 °C                40 °C
D) 50 °C                45 °C

B)

Soru 23: 10 gram demirin sıcaklığını 20°C artıran ısı, 20 gram demirin sıcaklığını kaç °C artırabilir?

A) 5°C
B) 10°C
C) 20°C
D) 40°C

B)
Kütle ile sıcaklık artışı ters orantılıdır.
Kütle iki kat artınca sıcaklık artışı yarıya düşer.

admin

Son yazılar

6.Sınıf Dolaşım Sistemi Çalışma Kağıdı

Dolaşım Sistemi Çalışma Kağıdı 6.Sınıf Dolaşım Sistemi Çalışma Kağıdı PDF indir 6.2.3 Dolaşım Sistemi Çalışma…

% gün önce

5.Sınıf Ay’ın Yapısı ve Özellikleri Çalışma Kağıdı

5.Sınıf Ay’ın Yapısı ve Özellikleri Çalışma Kağıdı 5.Sınıf Ay’ın Yapısı ve Özellikleri Çalışma Kağıdı PDF indir…

% gün önce

Görünmezlik Aynası

% gün önce

Deprem Alarmı

% gün önce

Patates Pili Deneyi

% gün önce

8.Sınıf Çalışma Kağıtları

8.Sınıf Çalışma Kağıtları Mevsimlerin Oluşumu Çalışma Kağıdı İklim ve Hava Hareketleri Çalışma Kağıdı DNA ve…

% gün önce