"Isı" belirli bir "sıcaklık"taki bir sistemin sınırlarından (çevreleyen yüzeye göre iç çeper veya dış çeper olabilir) kendinden daha düşük "sıcaklık"taki bir sisteme, arada oluşan sıcaklık farkı ile transfer edilen enerjidir.
"Isı" bir enerji çeşididir ve hiç bir şekilde depolanamaz. Karakteristik olarak "İş" gibi davranır.
Genel olarak ifade edersek; iki cisim arasındaki "Sıcaklık" alışverişi nedeniyle ortaya çıkan belli bir formülü olan enerji türüdür.
"Isı" skaler bir büyüklüktür. Bir birimle ifade edilir fakat bir yönü ve doğrultusu yoktur. Skaler Büyüklüklere örnek olarak; İş, güç, enerji, elektrik yükü, elektriksel potansiyel, elektriksel potansiyel enerji, zaman, kütle, hacim, basınç, vb… verebiliriz.
"Isı" bir enerji türüdür ve diğer enerjilere dönüşebilir. Ortamda bulunan tüm moleküllerin sahip olduğu çekim potansiyel enerjileri ile kinetik enerjilerinin toplamına "ısı" denir. "Isı" enerjisi moleküllerin hareketi ile transfer edilir. Herhangi bir maddenin ısısının artmasıyla moleküllerinin hareketi hızlanır, hızlanan moleküllerin kinetik enerjisi artar. Bu nedenle enerjisi fazla olan cisimleri sıcak, enerjisi az olan cisimleri ise soğuk olarak hissederiz. "Isı" kalorimetre veya kalorimetre kabı ile doğrudan ölçülebildiği gibi termodinamik yasalarıyla matematiksel olarak da hesaplanabilir.
"Isı" ölçüm birimi, SI birim sisteminde (J) Joule'dür. En çok kullanılan "ısı" birimlerinden biri de (cal) Kalori'dir. Ayrıca özellikle ısıtma / soğutma sektöründe (iklimlendirme) "BTU" birimi de kullanılmaktadır. Örneğin; kombi veya klima seçerken karşımıza çıkan cihazın ısıtma veya soğutma kapasitesi olarak "btu/h" gibi.
1 cal = 4.18 Joule
"Kalori" ise; 1 gram suyun sıcaklığının 1 derece yükseltilmesi için gereken "ısı" miktarıdır.
Bir maddenin aldığı veya verdiği "ısı" miktarı; kütlesine, türüne ve sıcaklık farkına göre değişir. Buradan yola çıkarsak "ısı" hesaplamasında aşağıdaki formülü kullanabiliriz.
Q = m.c.Δt
Formüldeki ifadeler ise;
"Q" : Isı (Joule veya kalori)
"m" : Maddenin kütlesi (gram)
"c" : Maddenin öz (ısınma) ısısı (kalori/gram °C)
"Δt" : Sıcaklık farkı (°C)
Eğer madde hal değiştiriyorsa sıcaklığı değişemeyeceğinden Q = m.c.Δt formülü kullanılamaz. Hal değişim sırasında maddenin aldığı veya verdiği "ısı" miktarı aşağıdaki formül ile hesaplanır.
Q = m.L
"L": 1 gram maddenin hal değiştirmesi sırasında aldığı veya verdiği ısıdır (kalori/gram)
I. bölge: Katının sıcaklığı artıyor.
Q1 = m.ckatı (t1 – 0)
II. bölge: Sıcaklık sabit, katı eriyor.
Q2 – Q1 = m.Lerime ısısı
III. bölge: Sıvının sıcaklığı artıyor.
Q3 – Q2 = m.csıvı.(t2 – t1)
IV. bölge: Sıcaklık sabit, sıvı kaynıyor.
Q4 – Q3 = m.Lbuharlaşma ısısı
V. bölge: Gaz ısınıyor.
Q5 – Q4 = m.cgaz.(t3 – t2)
t1: Katının erime noktası
t2: Sıvının kaynama noktası
Isının Yayılma Şekilleri
Isı dört farklı şekilde yayılır.
İletim: Burada ısı enerjisi molekülden moleküle aktarılır. Bunun için moleküllerin birbirine dokunması gerekir. Bu yayılma biçimi daha çok katılarda görülür.
Konveksiyon: Burada ısı enerjisini taşıyan hareketli bir ortamdır. Örneğin kalorifer peteklerindeki ısı havaya aktarılır hava bu ısıyı çevredeki cisimlere taşır.Başka bir örnek olarak kaynayan suyu verebiliriz.Isınma ilk önce aşağıdan başlar ve ısınan su molekülleri yukarı doğru çıkar.Soğuk olanlarda aşağı iner.
Işıma: Bunun için maddesel bir ortam olmak zorunda değildir. Örneğin güneşteki ısı enerjisi ve elektrik ocağındaki ısı enerjisi ışıma yolu ile çevredeki cisimlere taşınır.
Elektriklenme: Isının 4. şekilde yayılma şeklidir.Isı bu yayılma şekliyle maddeden başka bir maddeye aktarılır.Ancak bu maddelerin bitişik olması veya aralarında bir bağ olması gereklidir.
Isı enerjisi akışkanlarda (sıvı ve gazlarda) konveksiyon yoluyla ilerler. Konveksiyon ısının maddesel yer değiştirme ile yayılmasıdır. Gazın ısınan bölgesinde kısmi Basınç artar ve yüksek basınçtan düşük basınca doğru Gaz hareketi olur. Dolayısıyla sıcak gaz soğuk gaza doğru yer değiştirir. Gaz hareketi sayesinde gazın bir tarafındaki ısı her yere yayılır. Sıvılarda da benzer bir durum oluşur.
Isı katılarda iletim yolu ile yayılır. Katı maddenin molekülleri herhangi bir yolla hızlandırılırsa, hızlanan bu moleküller yanındaki moleküle daha hızlı çarpacağından yanındaki molekülleri de hızlandırır. Bu olay böylece devam eder ve sıcaklık katının her yanına dağılmış olur.
