Isı nedir? Nasıl ölçülür? Isı ve sıcaklık farkı nedir?

Isıl temas halindeki iki sistem arasındaki sıcaklık farkından kaynaklanan enerji alış verişi sürecine ısı denir. Isı bir enerji aktarım yoludur, tıpkı iş gibi. İş’te enerji aktarımı makroskopik boyutlarda uygulanan kuvvetlerle gerçekleşirken, ısıda enerji aktarımı mikroskopik boyutlarda atomların ve moleküllerin çarpışması sonucu gerçekleşir. Isıyla bir cismin ya da sistemin iç enerjisi değiştirilebilir, sistemin sıcaklığı artabilir ya da sistem hal değiştirebilir.

Isı iki sistemin taneciklerinin çarpışması sonucu enerjilerini birbirlerine aktarmasıdır. Sıcaklığı yüksek olan sistemin taneciklerinin enerjileri, sıcaklığı düşük olan sisteminkinden fazladır. Bu nedenle ısının yönü sıcaklığı yüksek olan sistemden sıcaklığı düşük olan sisteme doğrudur. Eğer iki sistemin sıcaklığı eşit ise taneciklerin enerjileri de eşit olur, bu nedenle ısı aktarımı olmaz. Bu eşitlik durumuna ısıl denge denir.

Aşağıdaki resimdeki yanan odunlar çevreye enerjiyi ısı olarak aktarıyor. Isı odunlardan çevreye yayılıyor çünkü odunların sıcaklığı çevrenin sıcaklığından daha fazla.

Isı türetilmiş bir büyüklüktür ve skalerdir, Q simgesiyle gösterilir. Birimi enerji birimiyle aynıdır, joule (J)’dür.

Tarihsel olarak iş ile ısı arasındaki ilişki keşfedilmeden önce ısı kalori (cal) birimiyle ölçülmüştür. Kaloriyi hala kullanılmaktadır ve şöyle tanımlanır:

1 kalori = 1 gram suyun sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken ısı
Yani 1 cal = 4,186 J.

Isı ne değildir?

• Enerji değildir. Enerjinin aktarılma sürecidir. Enerji değişiminden bahsedebiliriz ama ısı değişiminden bahsedemeyiz. İş için de aynı şey geçerlidir. İşin kendisi enerji değildir, enerjinin aktarım biçimidir. Birimi enerji birimiyle aynı olsa da ısı, bir enerji çeşidi değildir. Isı ile bir sistemin iç enerjisi artırılabilir ya da azaltılabilir. Bir analojiyle açıklayalım. Birine borcumuz olsun ve borcumuzu çekle ödeyecek olalım. Çekin kendisi para değildir. Parayı aktarma aracıdır, birimi de paranın birimidir. Çek işlevini tamamladığı zaman, para bizden borçlu olduğumuz kişiye transfer edilmiş olur. Yani para önce çeke dönüşür, çekle aktarılır, sonra çek tekrar paraya dönüşür. Tıpkı bunun gibi bir sistemdeki iç enerji ısıyla başka bir sisteme aktarılır ve ikinci sistemin iç enerjisi değişir.
• Bir cismin ya da sistemin özelliği değildir. Bazı kitaplarda aynı sıcaklıkta bir bardak suyun mu yoksa bir kazan dolusu suyun mu ısısı fazladır gibi sorular soruluyor. Tamamen yanlış, bir bardak suyun da bir kazan suyun da ısısı olmaz, ama iç enerjisi olur. Tıpkı bir asansörün işi olamayacağı gibi. Isı bir sistemin durumunu belirlemez. Isının olmaması cismin ya da sistemin çevresiyle ısıl temas halinde olmadığını gösterir.

Isı nasıl ölçülür?

Isı doğrudan ölçülemez, ama kalorimetre kabıyla yapılan ölçümlerle hesaplanır. Maddelerin sıcaklık değişimleri ya da hal değişimleri ısının ölçümünde kullanılır. Kalorinin tanımını hatırlayın, 1 gram suyun sıcaklığını 1 °C artırmak için aktarılması gereken enerji miktarıydı. Bir ocağın üstüne 1 kg su koyup sıcaklığını 1 °C artırmasını beklerseniz, ocağın 4186 J ısı sağladığını hesaplayabilirsiniz. Benzer şekilde kimyasal tepkimelerin çevreye yaydıkları ya da çevreden aldıkları ısı ölçülebilir.

Isı ve Sıcaklık Farkı Nedir?

Isı ve sıcaklık tamamen farklı kavramlardır. Isı bir sistemden diğerine enerji aktarımıdır; sıcaklık bir sistemin taneciklerinin ortalama kinetik enerjisiyle ilintili temel bir özelliktir. Sıcaklık enerji değildir, enerji aktarımı da değildir.

Isı ile ilgili Fizik dersi Kazanımları

9.5.1.1. Isı, sıcaklık ve iç enerji kavramlarını açıklar.

• Entalpi ve entropi kavramlarına girilmez.
• Isı ve sıcaklık kavramlarının birimleri ve ölçüm aletlerinin adları verilir.