Sıcaklıkları farklı iki cisim birbiriyle temas ettiğinde, ısı alışverişinde bulunurlar. Örneğin sıcak bir cismi soğuk suya atarsanız; cisim soğurken, su biraz ısınır. Isı enerjisi sıcak cisimden soğuk cisme akmıştır. Isı alışverişi cisimler aynı sıcaklığa gelince biter. Bu sıcaklığa denge sıcaklığı denir. Isıca yalıtılmış bir ortamda Sıcak cismin verdiği ısı enerjisi soğuk cismin aldığı ısı enerjisine eşit olmalıdır. Bu ilkeyle denge sıcaklığı hesaplanabilir. Örneğin 70 0C sıcaklıktaki suya 30 0C sıcaklıkta bir metal atılırsa, ıcak su soğuk metali biraz ısıtırken kendisi soğur ve arada bir sıcaklıkta buluşurlar. Yani su ve metalin son sıcaklıkları 30 ve 70 0C arasında olur. Peki tam olarak kaç derece olur? Bunun hesaplanabilmesi için, suyun verdiği ısı metalin aldığı ısıya eşitlenir.
Alınan enerji Q1 = m.c.Dt
= m1.c1.(t-t1) Verilen
enerji: Q2 = m.c.Dt = m2.c2.(t2 -
t)
Bu ısılar birbirine eşitlendiğinde,
t değeri yani son sıcaklık bulunur.
m1.c1.(t-t1) =
m2.c2.(t2 - t)
Bu denklemdeki m.c
değeri o maddenin ısı sığasını gösterir. Isı sığası C harfi ile
gösterilir. birimi cal/0C tır. Isı sığasının tanımı:
bir maddenin sıcaklığını 1 0C arttırmak için gereken
ısı enerjisidir. Maddenin 1 gramının değil, tamamının sıcaklığını
1 0C arttırmak için gereken ısı. Bu tanımdan ısı sığası
formülünün C=m.c olacağı bulunur. c, özısı; m: kütledir. O halde
yukarıdaki formülü ısı sığası (C) ile yeniden yazarsak;
C1.(t-t1) =
C2.(t2 - t)
Yandaki animasyonda
sıcaklıkları 100 ve 40 santigrad olan iki cisim görülüyor. Animasyonu
başlattığınızda, sıcak cisim ile soğuk cisim birbirine yaklaşacak
ve birbirine temas edecek. Temas halinde sıcak cisim soğurken
soğuk cisim ısınır. Yani ısı sıcak cisimden sopuk cisme geçer.
Sonunda iki cisim ortak bir sıcaklıkta buluşurlar. Bu sıcaklığa
denge sıcaklığı denir. Bir kere sıcaklıklar eşitlenirse, artık
ısı transferi olmaz. Yani ısı alışverişi bitmiştir.
Animasyonada 100 ve 40 santigrad sıcaklıktaki
cisimlerin denge sıcaklığı 70 çıkıyor. Demekki bu cisimlerin
ısı sığaları eşit. Çünkü 100 ile 40 ın tam ortası 70 dir. Isı
sığası büyük olanın sıcaklığı daha az değişir ve denge sıcaklığı
onun ilk sıcaklığına yakın olur.
Yandaki animasyonda
sıcaklıkları 100 ve 40 santigrad olan iki cisim görülüyor. Bu
kez kırmızı cismin ısı sığası diğerininkinin iki katı.Bu
durumda ısı sığası büyük olan iki kat yavaş sıcaklığını değiştirecek.
Mesela kırmızının sıcaklığı 5 derece azalmıışsa, Mavininki 10
derece artacak.
Denge sıcaklığı kırmızınınkine iki kat yakın
olacak.
Kırmızının sısı sığası: 2C ise mavininki C dir.
O halde ısı alışverişi yapan özdeş üç cisim var gibi düşünebiliriz.
Yani 2 tane kırmızı (100 derece) 1 tane mavi (40 derece). Bu
üç özdeş cismin ortak sıcaklığı sıcaklıklarının aritmetik ortalaması
olur. Yani 100 , 100, 40 sayılarının ortalamsı 80 dir. Denge
sıcaklığı 80 santigrad.
