Isı

Günlük dilde "ısı" ile "sıcaklık" çoğu zaman aynı anlamda kullanılır, ama fizikte farklı kavramlardır. Sıcaklık bir cismin taneciklerinin ortalama hareket enerjisinin ölçüsüdür ve termometreyle ölçülür. Isı ise sıcaklık farkı yüzünden bir cisimden diğerine geçen enerjinin miktarıdır. Bir bardak kaynar su ile bir küvet ılık su düşün: bardaktaki suyun sıcaklığı yüksektir, ama küvetteki su çok daha fazla ısı verebilir.

Birimler

SI birimi joule'dür (J). Beslenmede kalori kullanılır: 1 kalori yaklaşık 4,184 J'dür ve besin etiketlerindeki "kalori" aslında kilokaloridir. Enerji faturalarında ise kilovatsaat (1 kWh = 3,6 milyon J) yaygındır. Birimler arası geçiş için enerji dönüştürücüsünü kullanabilirsin.

Isı miktarının hesabı

Hal değişimi olmadığında bir cismin aldığı ya da verdiği ısı: Q = m × c × ΔT. m kütle, c özgül ısı, ΔT sıcaklık değişimidir. Örnek: 5 litre (5 kg) suyu 15 °C'den 45 °C'ye ısıtmak için Q = 5 × 4.186 × 30 = 627.900 J ≈ 0,174 kWh gerekir. Hesabı ısı miktarı hesaplamasıyla, farklı maddelerin özgül ısı değerlerini özgül ısı aracıyla yapabilirsin.

Erime, donma, buharlaşma gibi hal değişimlerinde sıcaklık sabit kalırken ısı alınıp verilir; bu ısıya gizli ısı denir ve Q = m × L ile hesaplanır. Suyun buharlaşma ısısı yaklaşık 2.260 kJ/kg'dır; bu yüzden suyu kaynatıp tamamen buharlaştırmak, kaynama noktasına getirmekten çok daha fazla enerji ister.

Isı nasıl aktarılır?

• İletim: Temas eden maddeler arasında, örneğin tencerenin sapının ısınması.
• Taşınım (konveksiyon): Akışkanların hareketiyle, örneğin kalorifer peteğinin odayı ısıtması.
• Işınım: Elektromanyetik dalgalarla, örneğin güneşin ya da sobanın yüzümüzü ısıtması.

Isı her zaman kendiliğinden sıcaktan soğuğa akar; tersini sağlamak için ısı pompası gibi enerji harcayan bir makine gerekir.