🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Isıl denge Çözümlü Sorular
9. Sınıf Fizik: Isıl denge Çözümlü Sorular
Soru 1:
Birbirine karıştırılan 100 gram su ve 50 gram alkol için aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A) Suyun son sıcaklığı alkolün son sıcaklığından yüksek olur. B) Alkolün son sıcaklığı suyun son sıcaklığından yüksek olur. C) İkisinin de son sıcaklığı aynı olur. D) Isı alışverişi olmaz. E) Son sıcaklıkları, başlangıç sıcaklıklarının ortalaması olur.
💡 İpucu: Isı alışverişi, sıcaklık farkından dolayı olur ve sıcak cisimden soğuk cisme doğru gerçekleşir.
A) Suyun son sıcaklığı alkolün son sıcaklığından yüksek olur. B) Alkolün son sıcaklığı suyun son sıcaklığından yüksek olur. C) İkisinin de son sıcaklığı aynı olur. D) Isı alışverişi olmaz. E) Son sıcaklıkları, başlangıç sıcaklıklarının ortalaması olur.
💡 İpucu: Isı alışverişi, sıcaklık farkından dolayı olur ve sıcak cisimden soğuk cisme doğru gerçekleşir.
Çözüm:
Isıl denge, iki cisim arasında ısı alışverişi sonucunda sıcaklıklarının eşitlenmesi durumudur. Bu olayda ısı, her zaman sıcak olan cisimden soğuk olan cisme doğru akar.
- Açıklama: Su ve alkol karıştırıldığında, sıcaklıkları farklıysa ısı alışverişi gerçekleşir. Isı, sıcaklığı yüksek olandan düşük olana doğru akar.
- Isıl denge sağlandığında, her iki sıvının da son sıcaklığı aynı olur. Bu son sıcaklık, başlangıç sıcaklıklarının ortalaması olmayabilir; çünkü cisimlerin kütleleri ve öz ısıları farklı olabilir.
- Ancak, soruda öz ısılar ve başlangıç sıcaklıkları hakkında bilgi verilmediği için, genel prensip olarak ısı alışverişinin sonunda sıcaklıkların eşitleneceğini bilmeliyiz.
- Bu nedenle, doğru cevap C seçeneğidir.
Soru 2:
Özdeş iki metal küreden biri 100°C'ye, diğeri 20°C'ye ısıtılıyor. Bu iki küre birbirine dokundurulduğunda, ne olur?
A) Sıcak küreden soğuk küreye ısı geçer ve sıcaklıkları eşitlenir. B) Sıcak küreden soğuk küreye ısı geçer ve sıcaklıkları farklı kalır. C) Soğuk küreden sıcak küreye ısı geçer ve sıcaklıkları eşitlenir. D) Soğuk küreden sıcak küreye ısı geçer ve sıcaklıkları farklı kalır. E) Hiçbir ısı geçişi olmaz.
📌 Anahtar Kelime: Isı akışı
A) Sıcak küreden soğuk küreye ısı geçer ve sıcaklıkları eşitlenir. B) Sıcak küreden soğuk küreye ısı geçer ve sıcaklıkları farklı kalır. C) Soğuk küreden sıcak küreye ısı geçer ve sıcaklıkları eşitlenir. D) Soğuk küreden sıcak küreye ısı geçer ve sıcaklıkları farklı kalır. E) Hiçbir ısı geçişi olmaz.
📌 Anahtar Kelime: Isı akışı
Çözüm:
Bu durumda, sıcaklıkları farklı olan iki cisim birbirine dokundurulduğunda ısı transferi gerçekleşir.
- Adım 1: Sıcaklıkları farklı olan cisimler arasında ısı alışverişi olur. Isı, her zaman sıcak cisimden soğuk cisme doğru akar.
- Adım 2: Bu örnekte, 100°C'deki küre sıcak, 20°C'deki küre ise soğuktur. Dolayısıyla, ısı 100°C'deki küreden 20°C'deki küreye doğru akacaktır.
- Adım 3: Bu ısı akışı, iki kürenin sıcaklıkları eşitlenene kadar devam eder. Bu duruma ısıl denge denir.
- Bu nedenle, doğru cevap A seçeneğidir.
Soru 3:
Bir bardağa sıcak su, yanına da aynı miktarda soğuk su konuluyor. Bir süre sonra bardakların içindeki suların sıcaklıkları hakkında ne söylenebilir?
💡 Düşünelim: Isı, sıcak cisimden soğuk cisme mi akar, yoksa tam tersi mi?
💡 Düşünelim: Isı, sıcak cisimden soğuk cisme mi akar, yoksa tam tersi mi?
Çözüm:
Bu durum, ısıl denge prensibinin günlük hayattaki bir uygulamasıdır.
- Adım 1: Başlangıçta, bir bardaktaki su sıcak, diğeri ise soğuktur.
- Adım 2: Isı transferi, sıcak olan maddeden soğuk olan maddeye doğru gerçekleşir. Bu durumda, sıcak su, soğuk suya ısı verecektir.
- Adım 3: Bu ısı alışverişi devam ederken, sıcak suyun sıcaklığı azalacak, soğuk suyun sıcaklığı ise artacaktır.
- Adım 4: Bir süre sonra, iki bardaktaki suyun sıcaklıkları birbirine yaklaşacak ve eğer yeterli süre geçerse ve dış etkenler (örneğin ortam sıcaklığı) ihmal edilirse, son sıcaklıkları birbirine çok yakın veya eşit olacaktır.
- Bu olaya ısıl denge adı verilir.
Soru 4:
Bir deneyde, 20°C'deki 200 gram su ile 60°C'deki 100 gram su bir kapta karıştırılıyor. Suyun öz ısısının \( c = 4.18 \, J/g^\circ C \) olduğunu biliyoruz. Bu iki su kütlesi arasında gerçekleşen ısı alışverişi sonucunda ulaşılacak denge sıcaklığı kaç derece olur? (Ortamla ısı alışverişi ihmal edilecektir.)
👉 Formül Hatırlatma: Isı alışverişinde, alınan ısı verilen ısıya eşittir. \( Q_{alan} = Q_{verilen} \) ve \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
👉 Formül Hatırlatma: Isı alışverişinde, alınan ısı verilen ısıya eşittir. \( Q_{alan} = Q_{verilen} \) ve \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)
Çözüm:
Bu problemi çözmek için ısı alışverişi prensibini kullanacağız. Isı, sıcak olandan soğuk olana doğru akar ve denge sıcaklığına ulaşılana kadar devam eder.
- Adım 1: Isı alışverişinde alınan ısı, verilen ısıya eşittir. Yani, soğuk suyun aldığı ısı, sıcak suyun verdiği ısıya eşittir.
- Adım 2: Soğuk suyun aldığı ısı: \( Q_{alan} = m_{soğuk} \cdot c \cdot (T_{denge} - T_{soğuk}) \)
- Adım 3: Sıcak suyun verdiği ısı: \( Q_{verilen} = m_{sıcak} \cdot c \cdot (T_{sıcak} - T_{denge}) \)
- Adım 4: Eşitliğimizi kuralım: \( m_{soğuk} \cdot c \cdot (T_{denge} - T_{soğuk}) = m_{sıcak} \cdot c \cdot (T_{sıcak} - T_{denge}) \)
- Adım 5: Değerleri yerine koyalım: \( 200 \, g \cdot c \cdot (T_{denge} - 20^\circ C) = 100 \, g \cdot c \cdot (60^\circ C - T_{denge}) \)
- Adım 6: Öz ısı \( c \) her iki tarafta da olduğu için sadeleşir. Kütleleri de sadeleştirelim (200'ü 100'e bölersek 2 kalır): \( 2 \cdot (T_{denge} - 20^\circ C) = 1 \cdot (60^\circ C - T_{denge}) \)
- Adım 7: Denklemi çözelim: \( 2 T_{denge} - 40^\circ C = 60^\circ C - T_{denge} \)
- Adım 8: \( T_{denge} \) terimlerini bir tarafa, sabitleri diğer tarafa toplayalım: \( 2 T_{denge} + T_{denge} = 60^\circ C + 40^\circ C \)
- Adım 9: \( 3 T_{denge} = 100^\circ C \)
- Adım 10: Denge sıcaklığını bulalım: \( T_{denge} = \frac{100^\circ C}{3} \approx 33.33^\circ C \)
Soru 5:
Bir odada bulunan metal bir kaşık, ahşap bir çubuk ve cam bir bardak aynı anda elinize alınıyor. Hangi cismin daha soğuk hissedileceğini düşünüyorsunuz? Neden?
💡 Fiziksel Kavram: Isı iletkenliği
💡 Fiziksel Kavram: Isı iletkenliği
Çözüm:
Bu durum, cisimlerin farklı ısı iletkenliklerine sahip olmasından kaynaklanır.
- Adım 1: Odadaki her üç cisim de aynı ortam sıcaklığındadır. Yani, başlangıçta hepsi aynı sıcaklıktadır.
- Adım 2: Elinize aldığınızda, elinizden cisimlere ısı transferi olur. Eliniz, bu cisimlere göre daha sıcaktır.
- Adım 3: Cisimlerin ısı iletkenlikleri farklı olduğu için, ısıyı iletme hızları da farklıdır.
- Adım 4: Metaller, genellikle iyi birer ısı iletkenidir. Bu, ısının elinizden metale hızla aktarılacağı anlamına gelir.
- Adım 5: Ahşap ve cam ise metallere göre daha kötü ısı iletkenleridir (yani iyi yalıtkandırlar). Isı, elinizden bu malzemelere daha yavaş iletilir.
- Adım 6: Bu nedenle, ısıyı elinizden en hızlı alan metal kaşık, elinizden en çok ısıyı çekeceği için daha soğuk hissedilecektir.
Soru 6:
Bir demir çubuk ve bir tahta çubuk aynı ortamda bir süre bekletiliyor. Daha sonra ikisi de aynı anda ele alınıyor. Hangisi daha soğuk hissedilir ve bunun nedeni nedir?
📌 Anahtar Kavram: Isı iletkenliği
📌 Anahtar Kavram: Isı iletkenliği
Çözüm:
Bu sorunun cevabı, cisimlerin ısı iletkenliği özelliklerine dayanır.
- Adım 1: Demir çubuk ve tahta çubuk, aynı ortamda bulundukları için başlangıçta aynı sıcaklıktadırlar.
- Adım 2: Elinize aldığınızda, elinizden cisimlere doğru bir ısı akışı başlar. Eliniz, ortamdan daha sıcak olduğu için, cisimlere ısı verir.
- Adım 3: Demir, iyi bir ısı iletkenidir. Bu, ısının elinizden demir çubuğa çok hızlı bir şekilde iletildiği anlamına gelir. Elinizden hızla ısı çekildiği için demir çubuk daha soğuk hissedilir.
- Adım 4: Tahta ise kötü bir ısı iletkenidir (iyi bir yalıtkandır). Isının elinizden tahta çubuğa iletimi daha yavaştır. Bu nedenle tahta çubuk, demir çubuğa göre daha az soğuk hissedilir.
Soru 7:
Kışın dışarıda bırakılan metal bir bank ile tahta bir banktan hangisi daha soğuk olur?
💡 Günlük Hayat Bilgisi: Isı iletimi ve yalıtım
💡 Günlük Hayat Bilgisi: Isı iletimi ve yalıtım
Çözüm:
Bu durum, cisimlerin ısı iletkenliklerinin farklı olmasından kaynaklanır.
- Adım 1: Kışın dışarıda bırakılan her iki bank da aynı ortam sıcaklığına sahip olacaktır. Yani, başlangıçta ikisi de aynı sıcaklıktadır.
- Adım 2: Ancak, oturma eylemi gerçekleştiğinde, vücudumuzdan banklara doğru bir ısı akışı olur. Vücudumuz, dışarıdaki soğuk havadan daha sıcaktır.
- Adım 3: Metal, iyi bir ısı iletkenidir. Bu, vücudunuzdan metal banka ısının hızla iletileceği anlamına gelir. Bu hızlı ısı kaybı, metal bankın daha soğuk hissedilmesine neden olur.
- Adım 4: Tahta ise kötü bir ısı iletkenidir (iyi bir yalıtkandır). Vücudunuzdan tahta banka ısı daha yavaş iletilir. Bu yavaş ısı iletimi, tahta bankın daha az soğuk hissedilmesini sağlar.
Soru 8:
Bir kapta bulunan \( m_1 \) kütleli \( T_1 \) sıcaklığındaki sıvı ile \( m_2 \) kütleli \( T_2 \) sıcaklığındaki başka bir sıvı karıştırılıyor. \( T_1 > T_2 \) olduğuna göre, denge sıcaklığı \( T_{denge} \) için aşağıdaki ifadelerden hangisi kesinlikle doğrudur? (Ortamla ısı alışverişi ihmal edilecektir.)
A) \( T_{denge} = \frac{T_1 + T_2}{2} \) B) \( T_{denge} > T_1 \) C) \( T_{denge} < T_2 \) D) \( T_2 < T_{denge} < T_1 \) E) \( T_{denge} = T_1 \)
💡 Temel Prensip: Isı alışverişi, sıcaklık farkından dolayı olur ve denge sıcaklığı başlangıç sıcaklıkları arasında bir değer alır.
A) \( T_{denge} = \frac{T_1 + T_2}{2} \) B) \( T_{denge} > T_1 \) C) \( T_{denge} < T_2 \) D) \( T_2 < T_{denge} < T_1 \) E) \( T_{denge} = T_1 \)
💡 Temel Prensip: Isı alışverişi, sıcaklık farkından dolayı olur ve denge sıcaklığı başlangıç sıcaklıkları arasında bir değer alır.
Çözüm:
Bu sorunun çözümü, ısıl denge prensibinin temel mantığına dayanır.
- Adım 1: Isı, sıcak olan cisimden soğuk olan cisme doğru akar. Bu durumda, \( T_1 \) sıcaklığındaki sıvıdan \( T_2 \) sıcaklığındaki sıvıya doğru ısı geçişi olacaktır, çünkü \( T_1 > T_2 \).
- Adım 2: Isı alışverişi sonucunda, sıcak olan sıvının sıcaklığı azalacak, soğuk olan sıvının sıcaklığı ise artacaktır.
- Adım 3: Bu ısı akışı, her iki sıvının da sıcaklıkları eşitlenene kadar devam eder. Bu eşitlenen sıcaklığa denge sıcaklığı denir.
- Adım 4: Denge sıcaklığı, asla başlangıçtaki en yüksek sıcaklıktan daha yüksek olamaz (çünkü ısı dışarıya değil, daha soğuk olana akıyor) ve asla başlangıçtaki en düşük sıcaklıktan daha düşük olamaz (çünkü ısı soğuk olana akıyor ve onu ısıtıyor).
- Adım 5: Dolayısıyla, denge sıcaklığı \( T_{denge} \), her zaman başlangıçtaki en düşük sıcaklık \( T_2 \) ile en yüksek sıcaklık \( T_1 \) arasında bir değer alır.
- Bu nedenle, doğru ifade D seçeneğidir: \( T_2 < T_{denge} < T_1 \).
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.cepokul.com/sinav/9-sinif-fizik-isil-denge/sorular