Temel Fikir
Model doğrudan Q = m × c × ΔT ilkesine dayanır
Her zaman adımında sabit bir ısı alışverişi varsayılır. Bu ısı, sıvı miktarına ve öz ısıya bölünerek sıcaklık değişimi bulunur.
ΔT = Q / (m × c)
sunum
Defne'nin Dijital Termosu Nasıl Çalışıyor?
Bu sayfa, prototipteki sıcaklık modelini lise 1 seviyesinde formüller ve kısa yorumlarla anlatır.
Enerji İlişkisi
Miktar neden önemli?
Miktar sıcaklığı doğrudan belirlemez. Ancak miktar büyüdükçe, aynı ısı alışverişinde sıcaklık daha yavaş değişir.
Q = m × c × ΔT
Burada m miktarı, c öz ısı, ΔT sıcaklık değişimini gösterir.
Prototipte Kullanılan Katsayılar
Termos için daha makul ısı alışverişi modeli
Q = baseHeatTransfer × insulationEffect
baseHeatTransfer = 20 J / saniye
insulationEffect = (100 - yalıtım) / 100
ΔT = Q / (m × c)
Bu prototipte 1 adım = 1 saniye kabul edilir. Yani sistem, sıcaklığı her saniye bir kez günceller. Yalıtım %75 ise saniyede yalnızca 5 J ısı alışverişi olur. Bu da termosu açık bardağa göre daha yavaş değişen bir sisteme dönüştürür.
Örnek Hesap
2 saat sonra sıcaklık nasıl bulunur?
Örnek durum: 500 mL su, başlangıç sıcaklığı 80 °C, ortam 22 °C, yalıtım %75 ve su için öz ısı yaklaşık 4.18 J/g°C olsun.
1 adım = 1 saniye
2 saat = 2 × 60 × 60 = 7200 saniye
Qsaniye = 20 × 0.25 = 5 J
Qtoplam = 7200 × 5 = 36000 J
ΔT = 36000 / (500 × 4.18) ≈ 17.2 °C
Buna göre 2 saat sonunda sıcaklık yaklaşık 80 - 17.2 = 62.8 °C olur. Bu örnekte sıvı hâlâ ortam sıcaklığının üstünde kaldığı için model doğrudan çıkarma yapar.
Ortam Sınırı
Sıcaklık ortam değerini geçmez
Modelde ortam sıcaklığı 22 °C kabul edilir. Sıvı sıcaklığı ortamdan büyükse her adımda azalır; ortamdan küçükse her adımda artar. Ancak ortam değerini aşarsa tekrar 22 °C'ye sabitlenir.
if (eski > ortam && yeni < ortam) yeni = ortam
if (eski < ortam && yeni > ortam) yeni = ortam
Sıvı Türleri
Sıvı çeşidi sıcaklık değişimini etkiler
| Sıvı | Öz Isı Yaklaşık | Davranış |
|---|---|---|
| Soğuk Su | 4.18 J/g°C | Yavaş ısınıp yavaş soğur. |
| Sıcak Kahve | 4.00 J/g°C | Suya çok yakın davranır. |
| Ilık Süt | 3.90 J/g°C | Sıcaklık değişimi suya göre biraz daha hızlıdır. |
| Bitki Çayı | 4.15 J/g°C | Su bazlı olduğu için benzer davranır. |
| Soğuk Limonata | 3.95 J/g°C | Suya yakın davranır; ancak içeriği nedeniyle biraz farklıdır. |