enerji nedir?

Enerji Nedir?

• Enerji bir şey yapabilen herhangi bir potansiyeldir.

• Madde ise enerjinin yoğunlaşmış hali olarak düşünülebilir.

• Toplam enerji miktarı kainatta sabittir• Enerji bir formadan bir forma dönüşür• Toplam enerji sabittir fakat t0 anından beri

daha küçük paketlere ayrılmaktadır.

Isı ve Sıcaklık Nedir?

• İki cisim arasında sıcaklık farkı varsa, enerji sıcaklığı yüksek olan cisimden düşük olan cisme doğru ısı şeklinde akar. Yani ısı bir enerji transfer şeklidir.

• Sıcaklık ortamdaki taneciklerin kinetik enerjisindeki değişikliği anlamlı hale getiren bir göstergedir.

Bir maddeye enerji verilirse taneciklerin kinetik enerjisi dolayısıyla sıcaklık artmış olur.

Sıcaklık termometre ile ölçülür

LecturePLUS Timberlake 99 9

Bazı değerleri bilmeliyiz

1 kalori (cal): 1 g suyun sıcaklığını 1˚C artırmak için gerekli enerji miktarıdır.

Yani 1 g suyun sıcaklığını 2 ˚C attırmak için 2 cal enerji gerekir.

1000 cal= 1 kcal 1 cal = 4.184 Joule

1000 J = 1 kJ

1 kg

20 ˚C 21 ˚C

4,2 kj

• İnsan kalbinin her atışında 1 j enerji kullanılır.• Bir yetişkin erkek günde ortalama 3.000.000

cal yani 3000 kcal (yaklaşık 12000 kj) enerji harcar.

• Yani bir insanın bir günde harcadığı enerji ile 30 kg’lık su rahatlıkla kaynatılabilir.

Bir olaya eşlik eden ısı hesaplanabilir

• Q = Isı Miktarı (cal)• c = Spesifik Isı

– Su için: c = 4.18 J/g K, Hava için: c = 1.0 J/g K• m = Cismin kütlesi (gram)• ΔT = Cisimdeki sıcaklık değişikliği

TmcQ

Spesifik Isı Nedir?

Niçin bazı yiyecekler diğerlerine göre daha uzun bir

süre sıcaklıklarını korur? Yani niçin geç soğur?

Niçin sıcak bir günde sahil kumu çok sıcakken, deniz

suyu soğuktur?

Maddelerin Spesifik Isı Kapasitesi Farklıdır

• Suyu 75 °C’ye ısıtmak için 20 dakika gerekli olduğunu düşünelim; Aynı kütlede alüminyumu 75°C’ye çıkarmak için 5 dakika, bakır için 2 dakika yeterlidir.

Bazı Maddelerin Spesifik Isı Değerleri

Spesifik ısı: 1 g maddenin sıcaklığını 1 °C attırmak için gerekli ısı miktarı

cal/g°C J/g°C

Su 1.00 4.18 Alüminyum 0.22 0.90Bakır 0.093 0.39Gümüş 0.057 0.24Altın 0.031 0.13

General Chemistry: Chapter 7Prentice-Hall © 2002 Slide 16 of 50

Spesifik Isının Belirlenmesi

General Chemistry: Chapter 7Prentice-Hall © 2002 Slide 17 of 50

Hesaplama

qkurşun = -qsu

qsu= mcT = (50.0 g)(4.184 J/g °C)(28.8 - 22.0)°C

qsu = 1.4x103 J

qkurşun = -1.4x103 J = mcT = (150.0 g)(c)(28.8 - 100.0)°C

ckurşun = 0.13 Jg-1°C-1

Spesifik Isı 1 g’ına 1 cal verildiğinde sıcaklıktaki artış miktarı

Su 1,0 1,0 ˚C

Buz 0,5 2,0 ˚C

Kil 0,33 3,0 ˚C

Kuru Hava 0,24 4,2 ˚C

Kum 0,19 5,2 ˚C

1 kg SU 1 kg BUZ 1 kg ALTIN

Herbirine 4,184 kj (1 kcal) enerji verildiği durum

1 ˚C

2 ˚C

33 ˚C

• Örnek: 1 g havaya 12 cal ısı verilirse havanın sıcaklığındaki değişiklik ne kadar olur? chava= 0.24 cal/g oC

Q = m x c x ΔT ΔT = Q / (m x c)ΔT = 12 cal / (1 g x 0.24 cal/g oC )ΔT = 48oC

ÖRNEK

Sıcak su torbası 65°C sıcaklıkta 750 g su içermektedir. Sıcak su torbasına sarılan bir kişi (37°C), suyun sıcaklığı vücut sıcaklığıyla eşit olana kadar ısınıyor. Bu kişiye kaç kalori ısı transfer edilmiştir?

Transfer edilen ısı = m x c (H2O) x T = 750 g x 1.00 cal/g°C x (65-37) °C= 21 000 cal

Bir Soru• Hangi kap daha fazla termal enerji

içermektedir?

200 mL

80ºC

A400 mL

80ºC

B

Bir Soru daha• Aşağıdakilerden hangisini

100°C’ye getirmek daha uzun zaman alır? Hangisi daha geç soğur?

Spesifik Isı (J/(kg·K)) Su Alkol Aluminyum Karbon (grafit) Kum Demir Bakır Gümüş

4184 2450 920 710 664 450 380 235

50 g Al 50 g Cu

Isı Transferi

80ºC

A10ºC

B

LecturePLUS Timberlake 99 27

Besinlerin Kalori Değerleri

Karbohidrat = 4 kcal/g

Yağ = 9 kcal/g

Protein= 4 kcal/g

% BileşimSpesifik Entalpi

kj/gYiyecek Su Protein Yağ K.hidrat

Elma 84,3 0,3 0 11,9 2,5

Sığır Eti 54,3 23,6 21,1 0 13,1

Ekmek 39,0 7,8 1,7 49,7 12,6

Peynir 37,0 26,6 33,5 0 17,0

Balık 76,6 21,4 1,2 0 3,1

Hamburger 40,9 15,8 14,2 29,1 17,3

Süt 87,6 3,3 3,8 4,7 2,6

Patates 80,5 1,4 0,1 19,7 3,5

Yatakta Yatma

Oturma

Gezme

Yürüme (mph)

Dans etme

Yürüme (6 km/h)

Bisiklete binme (16 km/h)

Tenis Oynama (tekler)

Hafif Koşu (9 km/h)

Yüzme (3 km/h)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

250

310

415

830

1050

1250

1250

1450

1650

2500

300

375

500

1000

1250

1500

1500

1750

2000

3010

Erkek (70 kg) Bayan (58 kg)

Harcanan enerji (kj/h)

Kondüksiyon Konveksiyon Radyasyon

Isı Transfer Şekilleri

Kondüksiyon ile Isı Transferi

KONVEKSİYON

Özetle…

Fok, penguen gibi hayvanlar soğuk iklimde nasıl yaşamaktadırlar?

Isı Yalıtımı: Enerji akışını yavaşlatmakla olur

Günlük Hayattan Isı İzolasyon Örnekleri

ENTALPİ

• Sabit basınç altında gerçekleşen reaksiyonlarda absorplanan veya açığa çıkan ısı entalpi terimi ile ifade edilir. H=qp

• İç enerji U=qv nedir?

H = U + P V ya da H = U+ P V

Bir reaksiyonun entalpisini nasıl hesaplarım hocam?

General Chemistry: Chapter 7Prentice-Hall © 2002 Slide 41 of 50

Hal değişimine eşlik eden entalpi değişimleri

H2O (s) → H2O(g) H = 44.0 kJ T=298 K

Buharlaşma için molar entalpi:

Erime için molar entalpi

H2O (k) → H2O(s) H = 6.01 kJ T=273.15 K

Hess Kanunu

• H değerleri birbiri ile kıyaslanabilir, aynı koşullar altında ölçülen ∆H değerleri toplanıp çıkarılabilir.

• Kimyasal tepkime entalpisi tepkimenin bir yada çok basamaklı olmasından bağımsızdır.

H’ın dolaylı olarak belirlenmesi:Hess Kanunu

N2(g) + O2(g) → 2 NO(g) H = +180.50 kJ

NO(g) + ½O2(g) → NO2(g) H = -57.07 kJ

½N2(g) + ½O2(g) → NO(g) H = +90.25 kJ

• 2. Reaksiyonun katsayılarını ikiye bölersem

NO(g) + ½O2(g) → NO2(g) H = -57.07 kJ

½N2(g) + ½O2(g) → NO(g) H = +90.25 kJ

½N2(g) + O2(g) → NO2(g) H = +33.18 kJ

• TOPLAM

Soru

4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6 H2O(s) reaksiyonun entalpisini aşağıdaki reaksiyon entalpilerini kullanarak hesaplayınız

• N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g) ∆H = -92,22kJ • N2(g) + O2(g) 2NO(g) ∆H = +180,5kJ • 2H2(g) + O2(g) 2H2O(s) ∆H = -571,6kJ

Soru

Kalsiyum karbid’in (CaC2) su ile reaksiyonundan asetilen (C2H2) elde edilir.

CaC2 (k) + 2 H2O (s) C2H2(g) + Ca(OH)2 (k) ∆ H = -128,0 kJ/mol

3,5g CaC2 125ml H2O ile reaksiyona girdiğinde açığa çıkan enerjiyi hesaplayınız?

SoruC(k) + O2(g) → CO2(g) ΔH = - 393,5 kJCH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2H2O ΔH = - 802,3 kJC8H18 (s) + 25/2 O2(g) → 8CO2(g) + 9H2O ΔH = -5074,1 kJ

Olduğuna göre kömür, metan, oktan yakıtlarından hangisinin daha çevreci olduğunu söylersiniz?

SoruDimetilhidrazin (N2H2(CH3)2) roket yakıtı olarak kullanılmakta ve oksijen ile

yakıldığında aşağıdaki reaksiyonu vermektedir.

½ N2H2(CH3)2+ 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + ½ N2(g) ∆H = -898,1kJ

1,00g N2H2(CH3)2(s) açık bir kapta yandığında açığa çıkacak ısıyı hesaplayınız.

(H:1,0 g/mol N: 14,0 g/mol O: 16,0 g/mol C: 12,0 g/mol) (R= 8,314J/mol K R=0,082 L atm /mol K R= 1,987 cal/mol K)

SU

ALKOL