Sıcaklık, Isı ve Genleşme

Sıcak bir cisimle soğuk bir cisim birbiriyle temas hâlinde olduğunda, cisimler belirli bir süre sonunda aynı sıcaklığa ulaşır ve aralarında bir ısıl denge oluşur.

Sıcaklık bir sistemde rastgele hareket eden moleküllerin ortalama kinetik enerjilerinin bir göstergesidir ve duyularımızla hissedilebilen bir fiziksel olaydır.

Birbiriyle temas halindeki cisimlerin belirli bir süre sonunda aynı sıcaklığa ulaşmasına ısıl denge denir.

Erimiş buza sıfır ve kaynayan suya 100 sayıları karşılık getirilerek santigrat (Celsius) ölçeği belirlenmiştir.

Bir termometrede erimiş buz sıfır,  fakat kaynayan su 80’e ayarlanarak Reamur ölçeği elde edilir.

Erimiş buza 32, kaynayan suya karşılık 212 değerleri denk getirilerek Fahrenheit dereceleri elde edilir.

Mutlak sıcaklık ya da Kelvin ölçeğinde, erimiş buzun sıcaklığı için 273 alındığında ise kaynayan suyun sıcaklığı için 373 değerleri karşılık gelecektir.

Cıvalı termometreler, -33 °C ile 330 °C şeklinde belirlenen değerler arasında geniş bir kullanım alanına sahiptir.

Hekim termometreleri İnsanın vücut sıcaklık değerini (-33 °C ile 45 °C) belirlemek için üretilmiştir.

Optik pirometreler yüksek sıcaklıktaki fırınlardan salınan güçlü ışık değeri kullanılarak fırınların sıcaklığını ölçmek
için yapılmışlardır. Fırının ısınması sonucunda ortaya çıkan ışık değerinin, lambanın gönderdiği ışık miktarına eşit
olmasıdır. 

Maddeyi oluşturan atom ve moleküllerin rastgele hareketlerine bağlı ısı; bir cisimden diğerine geçtiğinde ikincisinde ortaya çıkan değişiklik ile belirlenebilir, tutulamaz, saklanamaz ve hâl değiştirme süreçleri dışında maddelerin sıcaklığını artıran bir enerji çeşididir.

Isı miktarı birimi Kalori 1 gram saf suyun sıcaklığını 14,5°C’den 15,5°C’ye kadar çıkarmak için gerekli ısı miktarı olarak tanımlanır. (1 Kalori = 4.18 joule değerine eşittir).

Bir cisme verilen ısı miktarının, cisimde meydana gelen sıcaklık artışına oranına ise “ısı sığası” (Q / (t2-t1 )) adı verilir.

Madde her yerdedir ve genelde; katı, sıvı ya da gaz olmak üzere üç hâle (faza) ayrılarak sınıflandırılır. Bunlara ek olarak dördüncü hâlin özellikleri maddenin diğer üç hâlinkinden çok farklıdır, buna plazma adı verilmektedir.

Maddelerin katı, sıvı ve gaz hâlleri göz önüne alındığında maddeye ya ısı verilip ya da maddenin ısısı alınarak ve basınç etkisi
ile bu hâllerden diğerine geçmesi olayına hâl değişimi adı verilir.

Sıvı hâle geçme durumu olarak adlandırılan erime, maddenin katı hâldeyken dışarıdan bir
enerji almasıyla meydana gelir. Erime esnasında her madde için sabit basınç altında, uygun bir sıcaklık derecesi değerinde başlar ve bütün olay süresince sıcaklık değeri değişmeden kalır. İşte bu sıcaklık değerine “erime noktası” denir ve basınçla çok az değişim gösterir.

Erime ısısı, bir cismin 1 gramını, katı hâlden sıvı hâle geçirmek için erime noktasında verilmesi gereken ısı miktarıdır.

Sıvıların kaynama durumu, buharlaşmanın özel bir hâlidir. Sabit basınç altında bütün sıvıların yani akışkanların, sıvı hâlden gaz hâle geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine “kaynama sıcaklığı” adı verilmiştir.

Katı hâlde bulunan bir maddenin doğrudan sıvı hâline geçmeden gaz hâline geçme olayına süblimleşme (uçunum) adı verilir.

Katı maddeyi oluşturan atom ve moleküller güçlü kuvvetlerle birbirlerine bağlıdır. BIsı enerjisi verildiği durumlarda, doğrudan sıcaklığın artmasıyla, titreşimin genliği arttığı için parçacıklar arasındaki uzaklık artacak ve bunun sonucunda da katı cismin hacmi artmış olacaktır. Bu olay, “genleşme” olarak bilinir.