2.1. İş ve Enerji - WordPress.comPotansiyel farkı Volt (V) ile ölçülür ve kuvvet benzeri etkidir. Yük ise Coulomb (C) ile ölçülür ve bir potansiyel farkı nedeniyle oluşan

BÖLÜM 2

İŞ

2.1. İş ve Enerji

Birinci bölümde, mekaniksel, akışkan, elektriksel ve termal sistemlerde

hareketi meydana getiren kuvvet ve kuvvetle aynı işlevi gören benzerleri

tanımlanmıştı.

Eğer net kuvvet, net tork, basınç farkı, gerilim farkı veya sıcaklık farkı

yok ise sistem dengededir ve burada sistem içerisinde bir değişiklik

olmayacaktır.Denge durumunda bulunan bir sistem içindeki kuvvet benzeri

kavramlar, bir değişiklik meydana getirmeyecek şekilde bir yolla

dengelenmişlerdir. Mekanik sistemlerde, bu denge durumu bütün kuvvetlerin

ve torkların toplamının sıfır olması ile oluşur. Bunun anlamı cisimler ya

hareketsizdir ya da hareketli ise bu hareketini aynı biçimde devam ettirirler.

Akışkan sistemlerde, bu denge akışkan içerisinde basınç farkının sıfır olması

durumunda oluşur. Bunun anlamı akış hareketinin olmadığıdır. Elektriksel

sistemlerde, iki nokta arasında potansiyel farkı olmaz ise yük akışı olmaz.

Termal sistemlerde ise denge sadece kapalı sistemler içinde oluşabilir. Çünkü

sadece kapalı bir sistem içinde sıcaklık farkı sıfır olabilir. Bunun anlamı da

sistem içinde bir ısı enerjisi hareketinin olmamasıdır. Eğer bir sistem içerisinde

denge oluşmamış ise, sistemde meydana gelecek değişiklik dengelenmemiş

kuvvet veya kuvvet benzeri etkilerin oranına bağlıdır. Bu etkiler sonucunda ve

belirli bir zaman içinde oluşan bu değişiklikler net işi tanımlar. Yapılan işin

miktarı değişikliği oluşturan etkinin şiddetine ve oluşan değişikliğin

büyüklüğüne bağlıdır. Sonuç olarak; İş, sistem içinde oluşan değişikliğin bir

tanımıdır ve net iş sadece dengede olmayan sistemlerde meydana gelebilir.

Prof. Bekir ÖZER'in "Teknolojinin Bilimsel ilkeleri I-II ders notları" adlı kitaplarından, Öğr. Grv. U. Serdar ÖZER tarafından elektronik ortama aktarılmıştır, ANTALYA 10/2005

Enerji iş yapabilme yeteneğidir. Fiziksel bir sistemin dengesi herhangi

bir yolla değiştiği zaman, enerji işe dönüşür ve sistemdeki değişiklik yeni bir

denge şartı oluşuncaya kadar devam eder. İş ve enerji aynı birimlerle ölçülürler

ve yapılan işin toplam miktarı daima kullanılan enerjinin toplamına eşittir.

Herhangi bir sistem için yapılan işin mikarını tanımlayan formül,

İş = Kuvvet Benzeri Etki x Yer Değiştirme Miktarı (2.1)

şeklindedir. Bundan sonraki bölümlerde bu denklemin mekaniksel, akışkan ve

elektriksel sistemlerdeki uygulamalarını irdeleyeceğiz. Termal sistemlerde bu

genel denklemin ısı enerjisi tanımına yeterli olmadığını da göreceğiz.

2.2.Mekaniksel Sistemler:

Mekaniksel sistemlerin yer değiştirmesi sonucunda ortaya çıkacak olan

iş, ya öteleme hareketi sonucunda ya da dönme hareketi sonunda oluşabilir. Bu

nedenle mekaniksel işi buna göre ayrı ayrı irdelemekte yarar vardır.

2.2.1. Öteleme Hareketi Sonunda Oluşan Mekaniksel İş

Öteleme hareketi yapan mekaniksel bir sistemde yapılan iş denklemi,

daha önce yapılan tanımdan hareketle,

W = F . L (2.2)

şeklinde formüle edilir.

Burada;

W = Kuvvetin yapmış olduğu mekanik iş,

F = Hareket doğrultusunda etkiyen kuvvet bileşeninin büyüklüğü ve


L = kuvvet etkisiyle hareket doğrultusunda gidilen yoldur.

Bu denklem, sadece bir kuvvetin yaptığı işi tanımlar. Ancak enerji değişimi

sonunda oluşan son durumu açıklayamaz. Fakat bu sadece bir sistemdeki enerji

durumunun değişmesinin, bir mekaniksel kuvvetin yaptığı işle bağlantılı

olduğunu belirler. Bir başka deyimle bu iş tanımına göre, iş yapılabilmesi

için cismin yerdeğiştirmesi (hareket etmesi) zorunludur. Aksi halde iş

yapılmaz.Şekil 2.1’de, halter çalışması yapan bir kişinin yaptığı mekaniksel iş

gösterilmektedir. Adamın kas kuvveti, ağırlıkların belli bir yüksekliğe

kaldırılabilmesinin nedenidir. Burada ağırlıkların belirli bir yüksekliğe

1

kaldırılıp aynı yere tekrar bıra

kaldırabilmek için ani ve ku

kuvvet bu ağırlığı kaldırmaya

iş yapılmamış olur.

Eğer ağırlıkları başının

bir kuvvetin oluşturduğu harek

sarf etmesi veya yorulması


Şekil 2.

kılmasıyla bir iş yapılmış olmaz. Adam, ağırlığı

vvetli bir çekiş uygulayabilir. Fakat uygulanan

yetmeyebilir. Bu durumda da ağırlık üzerinde bir

üzerinde tutarsa, yine iş yapılmamış olur. Çünkü

et yoktur. Mekaniksel işin tanımında kişinin güç

iş yapılması anlamına gelmemektedir. Kişinin

kaslarında depolanan enerji ağırlıkların havada tutulmasıyla ısı enerjisine ve

kimyasal enerjiye dönüşmüştür. Fakat mekaniksel bir iş yapılmamıştır.

Şekil 2.1'de ağırlıkların yerden 2 m yukarıya kaldırılmasıyla, kas kuvvetinin

yaptığı mekaniksel iş

W = F.L

W = 1000.2 = 2000 N.m

W = 2000 joule

olacaktır. SI birim sisteminde iş birimi

Newton x metre = Joule'dür.

Örnek 1. Şekil 2.2’de gösterildiği gibi, bir kayak yatay olarak etkiyen ve 35

Newton büyüklüğünde bir kuvvetin etkisinde 20 metre kaydırılmıştır. Yapılan

işi ve bunun için kullanılan enerjiyi hesaplayınız.

35 N

Şekil 2.2

Çözüm. W = F.L = 35 (N) 20 (m)

W = 700 N.m(joule)


Kayağın hareketi sırasında yapılan iş miktarı, bir enerji kaybı olmadığı

kabul edilirse, harcanan enerji miktarına eşittir. Yani 700 joule'dir.

Bir kuvvetin yaptığı işin tanımında, yalnız hareket doğrultusundaki kuvvet

bileşeninin gözö nüne alınacağı belirtilmişti. Şekil 2.3 (a)’da bir adam çim

biçmektedir. Çim biçme makinesinin tutma koluna uygulanan kuvvetin yönü

ile makinenin hareket yönü aynı değildir. Şekil 2.3 (b)’de bu durum vektörel

olarak gösterilmiştir.

uygulanan kuvvet

(b) (a)

makina üzerine etki eden F kuvvetinin, yatay (Fx) ve düşey (Fy) bileşenleri

vardır. Düşey kuvvet hiçbir iş yapmaz. Çünkü, düşey doğrultuda hareket

yoktur. Makinenin hareketini yatay doğrultuda sağlayan Fx kuvveti tarafından

bir iş yapılmaktadır, Sonuç olarak, kuvvetin etki yönü ile hareket yönü aynı

doğrultuda olduğu takdirde iş yapılır.

Şekil 2.3

2.2.2. Rotasyon Hareketi Sonunda Oluşan Mekaniksel îş

Dönme hareketi yapan bir mekanik sistemde, yapılan işin genel denklemi

W = T θ (2.3)

şeklindedir.


Burada,

W=Tork tarafından yapılan mekaniksel iş,

T = işi üreten torkun şiddeti ve

θ = Tork uygulandığında ortaya çıkan dönme açısıdır.

Açılar genellikle derece veya devir sayısı ile ölçülürler. Ancak sıkça kullanılan

diğer bir birim de “radyan"dır. (2.3) numaralı denklemde, açının radyan

cinsinden alınması zorunludur.

Bir radyanın açı cinsinden karşılığı 57.3°' dir. Çünkü,

2 π radyan = 360°

π radyan = 180°

Buradan da 1 radyan = 57,3° elde edilir. Radyan gerçek bir birim gibi değil, bir

orandır.

2.2.3. Akışkan Sistemler

Bir akışkan sistemde iş, hareketli akışkan hacmına basınç

uygulanmasıyla yapılır. İş = (Kuvvet benzeri etki x Yer değişikliği miktarı)

biçiminde tanımlanan genel iş formülü dikkate alınarak akışkan sistemler için

iş denklemi,

W = (∆p ) V (2.4)

şeklindedir.

Burada W = Hareketli akışkanın yaptığı iş,

∆p = Akışkanın hareketini sağlayan basınç farkı ve

V = Transfer olan akışkanın hacmidir.


Akışkan sistemde, kuvvet benzeri etki (akışkanın hareketliliğini sağlayan etki)

basınçtır ve yer değiştirme miktarı ise hareketli akışkan hacmine transfer edilen

miktardır. Sıvılarda durum değişiktir. Çünkü sıvılar sıkıştırılamaz ve verilmiş

bir kütle için akışkanın hacmi aynı kalır. Bir boru içinde akmakta olan bir sıvı

akışkanın hacmi, aynı zaman aralığında boruyu terk eden akışkanın hacmi ile

aynıdır. Değişen tek şey akışkan sistemin basıncıdır.

Örnek Problem: Bir su tankının kapasitesi 27 m3'dür. Suyun yoğunluğu 1000

kg/m3 olduğuna göre; Şekil 2.4’ de görüldüğü gibi, su tankını doldurabilmek

için gerekli olan enerji miktarını hesaplayınız.

30 m

Göl

Şekil 2.4

Çözüm: P= dgh

= 30.10.1000

=300000 N/m2

Borunun tepesi ile göl arasındaki basınç farkı P=300000 N/m2 olduğuna göre,

yapılan iş;

W= 300000. 27 = 8100000

W= 8,lxl06 Joule

“İş = Enerji” eşitliği prensibine göre gerekli olan enerji de 8,lxl06 joule' dür.


Gaz halindeki akışkanlarda durum farklıdır. Gazlar istenildiği kadar

sıkıştırılabilirler. Bu nedenle gazın hacmi değişir ve işin hesaplanması da buna

göre düzenlenir.

Daha önce belirtildiği gibi, işin yapılabilmesi için hareket zorunludur;

yoksa iş yapılmaz. Örneğin, bir araba tekerleğinin içine hava basılırken basınç

ve hacım sürekli değiştiğinden bir iş yapılır fakat hava basma işlemi bittikten

ve basınç sabitlendikten sonra artık iş yapılmaz. Eğer tekerden atmosfere hava

bırakılıyorsa, yine bir iş yapılır. Çünkü bu kez dışarıya bırakılan hava hacmi

kadar teker içindeki hacım azalacak, doğal olarak hacım farklılığından oluşan

basınç değişimi bir iş yapılmasına neden olacaktır.

Hava basılarak doldurulmaya çalışılan tekerleğin bu yapılan iş sırasında

hava moleküllerinin termal enerjileri artacak ve tekerlek içinde sıcaklığın

yükselmesine neden olacaktır ve tekerlek kısmen gerilecektir. Otomobil

tekerleklerinin tam olarak şişirilmesi tehlikelidir. Yukarıda izah edilen sıcaklık

artması nedeniyle meydana gelen gerilme bir patlamaya neden olabilir. Bu

nedenle mevsim sıcaklıkları da gözönüne alınarak istenilen denge kurulmalıdır.

2.2.4. Elektriksel Sistemler:

Elektriksel sistemde iş ve enerji Joule (J) ile ölçülür. Daha önce verilen

genel formülden hareketle, elektriksel iş denklemi;

W = V.Q (2.5)

olarak belirlenmiştir. Burada

V = Yükün hareketini sağlayan potansiyel farkı ve

Q = Hareket eden yük miktarıdır.


Potansiyel farkı Volt (V) ile ölçülür ve kuvvet benzeri etkidir. Yük ise

Coulomb (C) ile ölçülür ve bir potansiyel farkı nedeniyle oluşan elektrik

devrelerinde oluşur.

Bir coulomb’ luk elektrik yükü, 6,25xl018 elektronun pozitif kutuptan negatif

kutba hareket ettirilmesi ile elde edilir.1 Coulomb’luk yükün 1 Volt'luk

potansiyel farkı etkisi sonucu hareket etmesiyle yapılan işin değeri 1 Joule'dür.

Elektriksel sistemler için dönüşüm faktörü

1 joule = 1 Volt x 1 coulomb

1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron yükü

Örnek: 6 volt’luk bir otomobil aküsüne 8000 coulomb’luk elektron yükü

depolanmıştır. Bu yükü depolayabilmek için gerekli enerji ne kadardır?

Çözüm: W = V.Q

= (6V).(8000C)

= 48000 joule

= 48 KJ

Elektriksel sistemlerde yükün ölçülmesi genellikle kullanılmayabilir; bunun

yerine elektrik akımı ölçülür. Elektrik akımı, birim zaman yükün akış oranıdır

ve tanım olarak,

I = Q / t (2.6)

ile gösterilir. Burada ;

I = Elektrik akımı (A=Ampere),

Q = Transfer edilen yük miktarı ve

t= Yük transferi için gerekli süre (saniye olarak).


Bu denklem daha sonraki bölümde ayrıntılı olarak açıklanacaktır. Ancak

elektriksel işin elde edilmesinde bu denklemin çok önemli bir yeri vardır.

Örnek : Doğru akımla çalışan bir elektrik motorundan 12 volt'luk bir gerilimle

2 dakikada 4 amper akım çekilmektedir. Elde edilen elektrik enerjisini

hesaplayınız.

Çözüm: Q = I t

= 4 (A) 120 (S)

= 480 C

W = V.Q

= 12 (V) 480 (C) W = 5760 joule

2.2.5. Termal Sistemler:

Termal sistemlerde, daha önce tanımlanan genel iş denkleminin

uygulaması diğer sistemlere pek benzemez. Çünkü bu sistemlerde, kuvvet

benzeri etki sıcaklık değişimine, yer değiştirme miktarı - ise ısı enerjisine

arşılık gelmektedir. Bu aslında, diğer sistemleri birleştirme için yapılan bir

benzetmedir.

Termal sistemlerde, sıcaklık farkının ısı enerjisi akışına neden olduğu

kanıtlanmıştır. Bu nedenle kuvvet benzeri etki, (∆T) sıcaklık farkıdır. Yer

değiştirme benzeri nicelik ise (Q) dır.Örnek olarak; Şekil 2.5'de bir pencere

camı veya mantar levhadaki ısı akışı gösterilmektedir. Belirlenmiş bir levha

kalınlığı için ısı akış oranı, seçilen maddenin zıt iki yüzü arasındaki sıcaklık

farkı ∆T olmak üzere,


Q = K A LT

∆∆ (2.7)

Burada;

∆T = Sıcaklık farkı,

∆L = Düzgün kabul edilen maddenin kalınlığı,

A = Bir yüzün alanı,

K = Maddenin termal iletkenliğini tanımlayan karekteristik sabit

Q =Sıcaklık farkının neden olduğu ısı akış oranı ( Btu / saat).

A Alanı ∆L

T1 ( yüksek sıcaklık )

T2 ( düşük sıcaklık )

Q /∆T ( ısı akış oranı )

Şekil 2.5

Elektriksel sistemlerdeki ∆V potansiyel farkı, akışkan sistemlerdeki AP

basınç farkı ve termal sistemlerdeki ∆T sıcaklık farkı (2.7) denkleminde

tanımlanan" sistemler arasındaki zorunlu benzerliği gözler önüne sermektedir.

Her kuvvet benzeri etki sonucunda bir şeyler hareket etmektedir. Akışkan

sistemlerde kütle veya akışkanın hacmi hareket eder. Elektriksel sistemlerde

yük hareketlidir ve termal sistemlerde ise ısı enerjisi miktarı hareketli

olmaktadır.


Örnek : Şekil 2.6’da gösterilen mantar levhanın termal iletkenlik katsayısı

0,30 (BTU / hr.m.C0) olduğuna göre;

a)Kuvvet benzeri etkiyi (∆T),

b)Isı enerjisi akış oranını (QH) hesaplayınız.

800C

Çözüm:

a) ∆T = 80 - 40 = 40 C0 C0 C0

b) Q = K A LT

∆∆ = 0,30 0,5

02,040 = 333,3 Btu / saat

Termal sistemlerle ilgili olarak verilen (2.7) denkleminde ve örnek

problemde sıcaklık farkı sabit olarak kabul edilmiştir. Genellikle ısı akışının

cismin sıcak tarafından soğuk tarafına doğru olduğu kabul edilir. Başka bir

şekilde ifade edilirse; burada sabit sıcaklık farkının neden olduğu ısı akışı

açıklanmıştır.

Bazı termal sistemlerde durum böyle değildir. Örneğin; bir ısıtıcı

üzerinde bulunan su dolu bir kap da ısı enerjisi sürekli olarak ısıtıcıdan suya

aktarıldığından, suyun sıcaklığı sürekli değişir. Bu durumda ısıtıcı ile su

arasındaki sıcaklık farkı, su içindeki ısı enerjisini hareketlendirir ve sonuçta,

soğuk su alta geçer ve böylece suyun kendi içerisinde bir sıcaklık farkı oluşur.


Suyun sıcaklığının değişimi su içinde ısı enerjisi akışı bilgilerinden ve sudaki

suya ait özelliklerden yararlanılarak açıklanabilir.

Bir cismin sıcaklık değişimi için gerekli olan ısı miktarı,

Q = mc ∆T (2.8)

denklemi ile verilmiştir. Burada

Q = Cisimde ∆T sıcaklığını oluşturabilmek için gerekli ısı miktarı,

∆T =Cisimdeki sıcaklık değişimi ve

c = maddelerin öz ısı olarak tanımlanan karekteristik bir sabitidir.

Bu denklemde, kütle ile öz ısının çarpımı olan (mc) miktarı "ısı

kapasitesi" olarak isimlendirilir. Tanım olarak ısı kapasitesi, cismin (m)

kütlesinin sıcaklığını bir °C değiştirmek için gerekli ısı miktarıdır. Öz ısı(c) ise,

cismin bir gramının sıcaklığını bir °C değiştirmek için gerekli ısı miktarıdır.

Termal sistemlerde, ısı enerjisi sıcaklığı yüksek olan bölgelerden düşük

sıcaklıktaki bölgelere doğru akar. Bu suretle maddeye transfer edilen ısı

enerjisi, madde içindeki moleküllerin hareketini artırır. Farklı maddelerin temel

özellikleri büyük oranda maddenin moleküler yapısına bağlıdır.

Örnek olarak, suyun öz ısısı 1 cal/gr.C° veya 1 Btu/lb.F0’dir. Suyun öz ısısı

diğer maddelerden büyük olduğundan, iklimlendirmede en ideal malzeme

olarak kullanılmaktadır.

SI birim sisteminde, ısı miktarı birimi Kalori(cal) veya kilokaloridir. Bir

kalori bir gram suyun sıcaklığını bir °C değiştirmek için gerekli olan ısı

miktarıdır. Kalori küçük bir ölçü olduğundan, genellikle büyük miktarlar için

kilokalori kullanılır.

SI sistemi ile ingiliz birim sistemi arasındaki dönüşüm faktörleri;


Dönüşüm Faktörleri

1 Btu = 252 cal

1 kcal = 1000 cal

1 cal = 3,09 ft lb

1 Btu = 778 ft lb

1 cal = 4,18 joule

Şeklindedir.

Bazı önemli teknolojik maddelerin öz ısıları ise;

Madde Öz ısı

Hava

Aliminyum

Prinç

Bakır

Cam

Çelik

Taş ( ortalama )

Kalay

Su

Odun ( ortalama )

0,24

0,22

0,091

0,093

0,21

0,115

0,192

0,055

1,00

0,42

şeklindedir.


Örnek 1: 250 kg su dolu bir tankın sıcaklığı 15°C’dan 45°C’a yükseltilmiştir.

Herhangi bir ısı kaybı olmadığı kabul edilerek, bu sıcaklık değişimi için gerekli

olan ısı miktarını hesaplayınız.

Çözüm: Q = mc ∆T

= 250.1.(45-15)

= 7500 cal

Örnek 2: 25 kg kütlesindeki pirinç bir top izole edilmiş bir su tankından

100°C’dan 30°C'a soğutulmaktadır. Soğutulma sırasında suyun sıcaklığı da

10°C’dan 30°C'a çıkmıştır. Bu durumda (ısı kaybı olmadığını kabul ederek);

a) Pirinç topun bıraktığı ve suyun aldığı ısı miktarını hesaplayınız.

b)Tank içindeki suyun kütlesini bulunuz.

Çözüm:

a) Q = mc ∆T

= 25.0,09.(100°-30°)

= 159300 kal = 159,3 KCal

b) m = Qc T∆

= 20,1

159300 = 7965 g = 7,965 kg

2.2.6.Hal Değiştirme:

Bir maddeye ısı verildiği taktirde, iki tür değişiklik meydana gelebilir.

Birinci değişiklik, cisim katı halden sıvı hale geçer; ikinci değişiklik ise cismin

sıvı halden gaz haline geçmesidir. Her iki hal değiştirme sırasında cisme ısı

enerjisi akışı sağlandığı halde sıcaklıklar sabit kalmaktadır. Bu durumda verilen

ısı cismin hal değiştirmesine harcanmaktadır. Bu ısılara "gizil ısı" adı verilir.

Erime gizil ısısı; erime noktasına kadar ısıtılan bir cismin tümü eriyinceye

kadar verilen ısının toplamıdır. 0°C' daki 1 gram buzu yine 0°C'da 1 gram su


haline getirebilmek için 80 kaloriye gereksinim vardır. Buna buzun erime gizil

ısısı denir.

Buharlaşma gizil ısısı; buharlaşma noktasına kadar ısıtılan bir cismin tümü

buhar (gaz) haline gelinceye kadar verilen ısının toplamıdır. 100°C' da 1 gram

suyun yine aynı sıcaklıkta 1 g buhar haline gelmesi için 540 kaloriye

gereksinim vardır. Buna ise suyun buharlaşma gizil ısısı denir.

Sonuç olarak; gizil ısı maddelerin hal değiştirmeleri için kullanılan ısı

miktarıdır. Hal değiştirme ile ilgili genel prensipler teknolojide önemli

uygulama sahaları bulmuştur. İklimlendirme sistemleri, buzdolapları ve benzeri

tüm soğutucu sistemler buna örnektir.

2.3.Özet

Bir fiziksel sistemde yapılan iş, sistem içerisinde kuvvet benzeri etki

nedeniyle meydana gelen değişiklik sonucu oluşmaktadır. Enerji iş yapabilme

yeteneğidir ve kapalı bir sistem içinde enerji korunur. Sistem dengede olduğu

zaman enerji tutulur ve iş yapılmaz; çünkü sistem içinde kuvvet benzeri etkinin

oluşturduğu bir yer değiştirme vektörü yoktur. Sistemin dengesi bozulduğu

zaman, kuvvet benzeri etkiler nedeniyle bir çeşit yer değiştirmeler oluşmaya

başlar ve sistem içerisinden enerji dönüşümü sonucu bir iş yapılır.

İş ve enerji eşittir ve aynı birimle ölçülürler. Aşağıdaki tabloda mekanik,

akışkan ve elektriksel sistemlerdeki iş denklemleri verilmiştir. Ayrıca bir

sıcaklık değişimi sonucu ortaya çıkan ısı enerjisi denklemi de tabloda

gösterilmiştir.


Çeşitli sistemlerde iş denklemleri

Enerji Sistemi

İş = kuvvet benzeri etki x yerdeğiştirme miktarı

Mekaniksel

Öteleme

Dönme

Akışkanlar

Elektriksel

Termal

Iş = kuvvet x yerdeğiştirme (kuvvet yönünde )

Iş = tork x açısal yerdeğiştirme

Iş = basınç farkı x hacim değişimi

Iş = potansiyel farkı x transfer edilen yük

Isı enerjisi = sıcaklık farkı x ısı kapasitesi


2.8. Problemler

l. İş ve enerjiyi tanımlayınız ve bu iki kavramın farklılıklarını, benzerliklerini

belirtiniz.

2. Aşağıdaki terimleri tanımlayınız.

a) Radyan b) Akım c) Öz ısı d) Isı kapasitesi

3. 70 N'luk bir kuvvet uygulanmasıyla bir cisim 500 m uzaklığa taşınmak

istenmektedir. Bunun için ne kadarlık bir iş yapılır?

4.Bir cismi 10 m yüksekliğe kaldırmak için 500 Joule' lük bir iş yapılması

gerektiğine göre, cismin ağırlığı kaç N'dur?

5.120 NM' lik bir tork uygulanarak elde edilen iş 6 joule ise dönen cisim ne

kadarlık açı süpürmüştür? (Radyan ve derece cinsinden)

6. Ortalama olarak 70 NM' lik tork uygulanmak suretiyle bir civata 4 1/2 devir

sıkıştırabiliniyorsa, yapılan iş ne kadardır?

7. Sabit basınç altında 18 m3 suyu pompalamak için 13000 joule1lük iş

yapılıyorsa, suya uygulanan basınç ne kadardır?

8. 500 g kütlesinde bir bakır cismin sıcaklığını 29°C' dan 95°C’ a çıkarabilmek

için kaç kaloriye gereksinim vardır?

9. Bir soğuk oda, 1 cm kalınlığında ve 4 m2 alanında bir mantar tabakası ile

izole edilmiştir. Normal uygulama koşullarında 20°C’ lik oda sıcaklığının

4°C’a düşürülmesi amaçlanmaktadır. Bu sıcaklık farkı, soğutucu sistemin

motorunun 1/4 zamanda çalıştırılması ile elde edilebiliniyorsa, motor çalışırken

soğutma odasının içinden çekilen ısı enerjisi oranı ( Btu / hr ) ne kadardır?

10. Bir klima cihazı, 1/4 psi hava basıncında çalışabilme özelliğine sahiptir. 20

ft x 30 ft x 8 ft hacmindeki bir odayı iklimlendirebilmek için ne kadarlık bir

enerji gereklidir?


11. 12 Volt'luk doğru akımla çalışan bir soğutucu, yiyecekleri soğutmak için

belirli bir zaman periyodunda 1800 joule enerji kullanmaktadır. Bu durumda

transfer edilen elektrik yük miktarı ne kadardır?

12. Bir bardak su, 90 Btu ısı enerjisi kullanılmak suretiyle sıcaklığı 25°C’dan

75°C' a çıkarılmaktadır. Isıtılan suyun kütlesini bulunuz?

13. Bir kişi, sürtünmesiz bir düzlem üzerinde bulunan 5 kg kütlesindeki bir

cisme yatay doğrultuda bir kuvvet uygulayarak, yatay doğrultuda bir ivme

kazandırmaktadır. Kişi, kütleyi 3 metre hareket ettirebilmek için 20 joule' lük

bir iş yapıyor ise, cismin kazandığı ivme ne olacaktır?

14. Eğer dönmekte olan bir volanın yarıçapı 1 metre ve volanı bir tam turda

durdurabilmek için 600 joule' lük enerjiye gereksinim var ise, bunun için

gerekli fren kuvveti ne olmalıdır?

15. Belirli bir uzaklıktaki su deposundan pompalanan su ile bir tankı

doldurabilmek için 5xl07 joule’lük enerjiye gereksinim vardır. Eğer tankın

hacmi 300 m3 ise suyu depodan tanka pompalayabilmek için basınç farkı ne

olmalıdır?

16. 3 dakikada ortalama 3,7 amper çekebilmek için 8000 joule enerji sarf

etmesi gereken bir doğru akım elektrik motorunun uygulama gerilimi ne

olmalıdır?

17. 400 gram kütleli bir cismin sıcaklığını 10°C artırabilmek için 1500 kalori

gerekiyorsa, bu cismin öz ısısı ne kadardır?

18. -7°C' deki 10 gram buzun sıcaklığını 32°C' a çıkarabilmek için gerekli ısı

miktarı nedir? (Isı kaybı olmadığı kabul edilecektir.)

19. Bir güç kaynağının gerilimini 0 V' dan 12 Volta çıkarabilmek için gerekli

enerji 10000 joule1dür. Bataryayı yüklemek amacıyla 1 amperlik akım

kullanılıyor ise, batarya ne kadar sürede dolacaktır?


20. 2 dev/s hızla dönen ve 1 m yarıçapında olan bir volan, dönmesini

durdurmak amacıyla suya batırılmıştır. Bu şekilde su tarafından volana

uygulanan kuvvet 100 N'dur, Volan tarafından kaybedilen bütün enerjinin suya

transfer edildiği ve 200 gr olan suyun ilk sıcaklığının da 20°C olduğu

ölçüldüğüne göre, suyun son sıcaklığı ne olacaktır? (Burada 1 kal = 4,184 joule

olduğu hatırlanacaktır.)

21.Kalınlığı 5 inch ve alanı 60 ft2 olan bir duvarın her iki tarafındaki sıcaklıklar

78°F ve 28°F’ dır. Isı enerjisi akış oranı 300 Btu/hr olduğuna göre, duvarın ısı

iletkenliği sabiti nedir?


Documents

2.1. İş ve Enerji - WordPress.comPotansiyel farkı Volt (V) ile ölçülür ve kuvvet benzeri etkidir. Yük ise Coulomb (C) ile ölçülür ve bir potansiyel farkı nedeniyle oluşan