Isı, genellikle termal enerji olarak adlandırılan bir enerji şeklidir.
Isı, genellikle termal enerji olarak adlandırılan bir enerji şeklidir. Enerji bir biçimden diğerine dönüştürülebilir, ancak yaratılamaz veya yok edilemez, bunun yerine, enerji korunur.
Isı Kapasitesi Nedir?
Isı kapasitesi, 1 mol malzemenin ısı içeriğini tam olarak 1°C değiştirmek için gereken ısı miktarıdır. Temel termodinamikte, bir malzemenin sıcaklığı ne kadar yüksekse, o kadar fazla termal enerjiye sahiptir. Ek olarak, belirli bir sıcaklıkta, belirli bir madde ne kadar çok olursa, malzemenin sahip olacağı toplam termal enerji o kadar fazla olur.
Atom düzeyinde, emilen ısı, bir katının atomlarının, sanki birbirlerine yaylar aracılığıyla bağlanmış gibi titreşmesine neden olur. Sıcaklık yükseldikçe titreşimlerin enerjisi de artar. Bir metalde bu mümkün olan tek harekettir. Bir sıvı veya gazda, emilen ısı, moleküldeki atomların titreşmesine ve molekülün hem dönmesine hem de bir yerden bir yere hareket etmesine neden olur. Sıvılarda ve gazlarda enerji için daha fazla depolama olanağı olduğundan, ısı kapasiteleri metallerden daha büyüktür.
Özgül Isı nedir?
Özgül ısı, Csp, bir maddenin tam olarak 1 gramının ısı içeriğini tam olarak 1°C değiştirmek için gereken ısı miktarıdır.
Özgül ısı değerleri şu şekilde belirlenebilir: Her biri başlangıçta farklı sıcaklıkta olan iki malzeme birbiriyle temas halinde yerleştirildiğinde, her iki malzeme de aynı sıcaklığa ulaşana kadar ısı daima daha sıcak malzemeden daha soğuk malzemeye akar. Enerjinin korunumu yasasına göre, başlangıçta daha soğuk olan malzemenin kazandığı ısı, başlangıçta daha sıcak olan malzemenin kaybettiği ısıya eşit olmalıdır.
Isı enerjisi bir madde tarafından emildiğinde sıcaklığının arttığını biliyoruz. Farklı maddelerin eşit kütlelerine aynı miktarda ısı verilirse, her maddenin sıcaklık artışının farklı olduğu gözlenir. Bunun nedeni, farklı maddelerin farklı ısı kapasitelerine sahip olmasıdır. Yani bir maddenin ısı kapasitesi, tüm maddenin sıcaklığını bir derece artırmak için gereken ısı miktarıdır. Maddenin kütlesi bir ise, ısı kapasitesine Özgül ısı denir.
Öz Isı (Özgül Isı) Formülü
Q = C m ∆t
Q = bir vücut tarafından emilen ısı miktarı
m = vücudun kütlesi
∆t = Sıcaklık artışı
C = Bir maddenin özgül ısı kapasitesi, maddenin malzemesinin doğasına bağlıdır.
Özgül ısının SI birimi J kg -1 K -1’dir.
Özgül Isı Kapasitesi Birimi
Isı kapasitesi = Özgül ısı x kütle
SI birimi JK- 1’dir.
Suyun Özgül Isısı
Oda sıcaklığında ve basıncında sıvı için özgül ısı kapasitesi (Cp) değeri yaklaşık 4,2 J/g°C’dir. Bu, 1 gram suyu 1 santigrat derece yükseltmek için 4,2 joule enerji gerektiği anlamına gelir. Cp için bu değer aslında oldukça büyüktür. Bu (1 cal/g.deg), sıvı olarak suyun özgül ısısı veya sıvı suyun özgül ısı kapasitesidir.
Bir kalori= 4.184 jul; 1 joule= 1 kg(m) 2 (s) -2 = 0.239005736 kalori
Oda sıcaklığında su buharının özgül ısı kapasitesi de diğer malzemelerin çoğundan daha yüksektir. Oda sıcaklığında ve basıncında su buharı için özgül ısı kapasitesi (Cp) değeri yaklaşık 1,9 J/g°C’dir.
Çoğu sıvıda olduğu gibi, suyun sıcaklığı, ısıyı emdikçe artar ve ısıyı serbest bıraktıkça azalır. Bununla birlikte, sıvı şelalelerinin sıcaklığı diğer sıvıların çoğundan daha yavaş yükselir. Suyun sıcaklıkta ani bir artış olmadan ısıyı emdiğini söyleyebiliriz. Ayrıca sıcaklığını diğer maddelerden çok daha uzun süre korur.
Vücudumuzdaki suyun bu özelliğini sabit vücut ısısını korumak için kullanırız. Suyun Csp değeri daha düşük olsaydı, birçok aşırı ısınma ve yetersiz ısınma durumu olurdu.
Suyun öz ısısının yüksek olmasının nedenini hidrojen bağlarından dolayı açıklayabiliriz. Çok sayıda hidrojen bağları ile suyun sıcaklığını arttırmak için moleküllerin titreşmesi gerekir. Hidrojen bağının varlığından dolayı, su moleküllerini titreştirerek kırmak için daha fazla miktarda enerji gerekir.
Benzer şekilde, sıcak suyun soğuması da biraz zaman alır. Isı dağıldıkça sıcaklık düşer ve su moleküllerinin titreşim hareketi yavaşlar. Yayılan ısı, sıvı sudan ısı kaybının soğutma etkisine karşı koyar.
