3. Bulgular ve Yorum
Isı ve sıcaklık kavram testindeki sorulara verilen cevaplar analiz edilip
değerlendirildiğinde, öğrencilerin ısı ve sıcaklık konusu ile ilgili olarak önemli
sıkıntıları olduğu tespit edilmiştir. Öğrencilerin bu konuyla ilgili olarak paylaştıkları
kavram yanılgıları şu şekilde özetlenebilir.
Kavram Yanılgılarını Paylaşan Öğrenci Sayıları (f) ve Yüzdeleri (%)
Bölüm Kavram Yanılgıları f %
Isı ve sıcaklık aynı kavramlardır. 263 26
Sıcaklık maddedeki moleküllerin ortalama kinetik enerjisidir.
Isı moleküllerin potansiyel enerjilerinin, sıcaklıksa kinetik
enerjilerinin toplamıdır.
Sıcaklık maddenin ortama verdiği kinetik enerjidir.
406 40
Isı ve kinetik enerji arasında hiçbir ilişki yoktur. 282 27
Bir cismin diğer bir cisme göre sıcaklığı yüksekse her zaman ısısı
da yüksektir. 583 57
I
Bir cismin sıcaklığı o cismin ısısından bağımsızdır. 115 11
Isı birimi sadece kaloridir. 165 16
II Isı ve sıcaklık birimleri aynıdır. 262 26
Mutlak sıcaklıkta bütün maddeler kristaldir. 126 12
Mutlak sıcaklıkta bütün maddeler minimum hacimli olurlar.
Mutlak sıcaklıkta III kta madde hacimsizdir. 304 30
Mutlak sıcaklık değeri teorik olarak mümkün değildir. 123 12
Metal ısıyı iyi iletmez hepsini kendine alır.
Oda sıcaklığında elimizi tahtaya ve metale dokunduğumuzda
elimiz sıcak olduğundan metali soğuk hissederiz.
368 36
Su ısıyı kötü iletse de sıcaklığı iyi iletir. 263 26
IV
Porselen ısıyı hiç iletmez. 224 22
Karışımın son sıcaklığı karışımı oluşturan bileşenlerin ilk
sıcaklık değerlerinin toplamına eşittir. 180 18
V Alınan ve verilen sıcaklıklar eşittir. 276 27
Karışımın ısı değeri karışımı oluşturan bileşenlerin
başlangıçtaki ısıları arasında bir değer alır. 373 37
Güneşin altında buharlaşan bir madde havadaki ısıyı alır
ve buna karşın sıcaklığını kaybeder. 358 35
Erime ile donma ısısı ve kaynama ile yoğunlaşma ısısı aynı
anlama gelmektedir. 325 32
Erime, donma, kaynama ve yoğunlaşma ısıları bütün
maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
516
51
Sadece kaynama noktası ve daha yüksek sıcaklıklar için
buharlaşma olur. 243 24
VI
Buharlaşma sıvının alt tabakalarından itibaren başlamışsa
bu duruma kaynama denir. 391 38
I. Isı maddedeki moleküllerin toplam kinetik enerjisi, sıcaklıksa bir maddenin kinetik
enerjisinin bir ölçütü olmasına rağmen uygulama yapılan öğrencilerin %26’sı
sıcaklığı ısıyla aynı kavram olarak nitelendirmiş, %40 ise bir çeşit enerji olarak
değerlendirmişlerdir. Ayrıca bunların büyük bir çoğunluğu da ısıyı maddedeki toplam
G.Ü. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi Cilt 23, Sayı 2 (116 2003) 111-124
potansiyel enerji olarak nitelendirmişlerdir. Aynı zamanda öğrencilerin %27’sinin de
ısı ve moleküler kinetik enerji arasında hiçbir ilişki olmadığını belirtmişlerdir.
Bir cismin diğer bir cisme göre sıcaklığı yüksekse ısısı da yüksek olmayabilir, çünkü
ısı sadece sıcaklığa bağlı değil aynı zamanda öz ısı ve kütleye de bağlıdır. Isı ve
sıcaklık doğru orantılıdır ancak aynı anlamada gelmezler. Oysa uygulama yapılan
öğrencilerin %57 gibi bir çoğunluğu, bir cismin sıcaklığı yüksekse sıcaklığı düşük
olan başka bir cisimden ısısının her zaman daha yüksek olduğunu belirterek ısının
sadece sıcaklığa bağlı olduğunu, tam tersine %11’i de sıcaklıkla ısının hiçbir ilgisi
olmadığını belirtmişlerdir.
II. Çeşitli enerji ve sıcaklık birimleri verilerek öğrencilerin bunların arasından ısı birimini
(birimlerini) seçmelerini istediğimizde, uygulama yapılan öğrencilerin %16’sı sadece
kaloriyi ısı birimi olarak belirtmişlerdir. Oysa ısı da bir çeşit enerji olduğundan ısı
birimi olarak bütün enerji birimleri kullanılabilir. Ayrıca öğrencilerin %26’sı ısı ve
sıcaklık birimlerinin aynı olduğunu belirtmişlerdir.
III. Mutlak sıcaklıkta maddeler minimum enerji halindedirler. Bu sıcaklıkta atomların
titreşimleri yok sayılır. Maddede atomlar birbirlerine yaklaşırlar ancak maddenin iç
yapısında bir değişim olmaz. Oysa uygulama yapılan öğrencilerin %12’si mutlak
sıcaklık değerinde maddelerin iç düzenleri değişerek kristal yapıya dönüşeceklerini ve
%30’u hacimlerinin minimum hacme ulaşıp nerdeyse hacimsiz olacaklarını
düşünmüşlerdir. Ayrıca öğrencilerin %12’si mutlak sıcaklık değerinin teorik olarak
bile mümkün olmadığını belirtmişlerdir.
IV. Oda sıcaklığında bir elimizi tahta diğer elimizi de metal bir yüzeye dokunduğumuzda
metalin ısı iletimi hızlı olduğundan ve aldığı ısıyı kısa bir sürede bütün kısımlarına
yayabildiğinden metali soğuk hissetmemize rağmen, uygulama yapılan öğrencilerin
%36’sı metalin ısıyı iletmeyip sürekli kendinde depoladığından ya da elimizin
metalden daha sıcak olduğundan metali daha soğuk hissettiğimizi belirtmişlerdir.
Suyun kötü bir ısı iletkeni olmasına karşın, çoğu kalorifer sistemlerinde ısı iletiminin
su ile sağlandığı bilinmektedir. Fakat neden suyun kullanıldığı sorulduğunda,
uygulama yapılan öğrencilerin %26’sı suyun konveksiyon yoluyla ısı iletimi cevabı
yerine, suyun ısıyı kötü iletse de sıcaklığı iyi ilettiğini belirtmişlerdir. Oysa ısı iletimi
sıcaklık farkından kaynaklanan enerji akışı olduğuna göre öğrencilerin verdiği cevap
bu konudaki yanılgıyı açıkça ortaya koymuştur. Ayrıca bazı kötü ısı iletkeni olan
maddelerinde ısıyı hiç iletmediği şeklinde yanılgılar da mevcuttur. İlgili sorumuzdan
elde ettiğimiz bulguya göre uygulama yapılan öğrencilerin %22’si porselenin ısıyı hiç
iletmediğini belirtmişlerdir. Oysa porselen ve benzeri maddelerde azda olsa ısı iletimi
olur.
V. içerisinde farklı sıcaklıklarda su bulunan iki kaptaki su üçüncü bir
kapta birleştirildiğinde, 1. kaptaki su molekülleri ve 2. kaptaki su molekülleri arasında
sıcaklık eşit olana kadar ısı alışverişi gerçekleşir ve sonuç olarak 3. kaptaki karışımın
ısı değeri, 1. ve 2. kaplardaki suların ısıları toplamına eşit olur. Sıcaklık ise
başlangıçtaki sıcaklık değerlerinin arasında bir değerde kalır. Ancak uygulama
yapılan öğrencilerin %18’i karışımın sıcaklık değerinin başlangıçtaki sıcaklıkların
toplamına eşit olduğunu, %27’si alınan ve verilen sıcaklıkların eşit olduğunu ve
%37’si de karışımın ısı değerinin başlangıçtaki ısı değerlerinin arasında bir değerde
olacağını belirtmişlerdir.
Şekil 1. Karıştırılan iki sıvı için ısı ve sıcaklık konusundaki kavram yanılgıları
1. Kap 2. Kap
t 1 t 2
Q1 Q 2
Su Su
t 1 < t 2 ve Q 1 < Q 2 olsun
3. Kap
Başlangıçta boş
daha sonra 1. ve
2. kaplar aynı
anda
boşaltılıyor.
1. Kavram Yanılgısı: t karışım = t 1 + t 2
2. Kavram Yanılgısı: Q 1 < Q karışım < Q 2
G.Ü. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi Cilt 23, Sayı 2 (118 2003) 111-124
VI. Bünyesinde sıvı bulunan bir maddeyi güneşin altına koyduğumuzda zamanla
bünyesindeki sıvı buharlaşır ve buharlaşma için gereken ısının bir kısmını da madde
kendisinden sağlar. Böylece ısı kaybeder ve sıcaklığı azalır. Oysa uygulama yapılan
öğrencilerin %35’i maddenin havadaki ısıyı aldığı ve buna karşında sıcaklığını
kaybettiğini belirtmişlerdir. Ancak hal değişimi gibi istisna durumlar göz ardı
edildiğinde ısı alan maddenin sıcaklığı artar.
Hal değişimi konusunda ise uygulama yapılan öğrencilerin %32’si erime-donma ve
kaynama-yoğunlaşma ısılarının aynı anlama geldiğini belirtmişlerdir. Oysa erime ısısı
madde erirken dışardan aldığı enerji, donma ısısı ise madde donarken dışarı verdiği
enerji şeklindedir. Aynı şekilde buharlaşma ısısı madde buharlaşırken dışardan aldığı
enerji, yoğunlaşma ısısı ise madde yoğunlaşırken dışarıya verdiği enerji şeklindedir.
Yani erime-donma veya kaynama-yoğunlaşma ısılarının mutlak değer olarak değerleri
aynı olsa bile aynı anlama gelmezler. Aynı zamanda öğrencilerin %51’inin de erime,
donma, kaynama, yoğunlaşma ısılarının bütün maddeler için ayırt edici bir özellik
olduğunu belirtmişlerdir. Oysa bu ısı değerleri yalnızca saf maddeler için ayırt edici bir
özelliktir.
Buharlaşma konusunda ise uygulama yapılan öğrencilerin %24’ünün sadece kaynama
noktası veya daha yüksek sıcaklık değerleri için buharlaşma olduğunu belirtmişlerdir.
Oysa buharlaşma bütün sıcaklık değerlerinde mevcuttur. Buradan da öğrencilerin
buharlaşma ile kaynama olaylarını birbirine karıştırdığı ve kaynamanın da yanlış
kavrandığı anlaşılmıştır. Çünkü kaynamayla buharlaşma birbirine karıştırılmış olsa
bile, kaynama sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklık değeri için sıvının halen
kaynadığı düşünülmüştür. Oysa kaynama sıcaklığından daha yüksek sıcaklık değerleri
için sıvı kalmaz ve tamamen gaz fazına geçer. Ayrıca uygulamaya yapılan öğrencilerin
%38’inin buharlaşmanın sıvının alt tabakalarından itibaren başlaması durumunu
kaynama olarak tanımlayarak yanılgıya düştüğü görülmüştür. Oysa kaynama olayı
sıvının buhar basıncının dış basınca eşit olduğu durum demektir ve kaynama olmadan
da sıvının alt kısımlarındaki yüksek enerjili moleküller buharlaşarak sıvıdan ayrılabilir.
Görüldüğü gibi öğrencilerin ısı ve sıcaklık konusunda son derece ciddi sıkıntıları vardır.
Öğrenciler, çoğunlukla ısı ve sıcaklık kavramlarını birbirine karıştırmakla birlikte,
sıcaklığı da ısı gibi bir tür enerji olarak düşünmektedirler. Bu yanılgıların sonucu olarak
ta ısı ve sıcaklık birimleri ve ısı iletkenliği konularında da, yani ısı ve sıcaklığın alt
konularının ayrı ayrı bilinmesini gerektiren konularda da, kavram yanılgılarının olması
kaçınılmaz bir sonuçtur. Bunların yanı sıra sıcaklık değişimi ile madde içi atomların
dizilişinde büyük çapta bir değişim olacağı düşüncesi de oldukça yaygındır. Öyle ki
örneklem grubunun bir kısmının maddenin sıcaklığının azaltıldıkça giderek o maddenin
kristal bir yapıya dönüşeceğini düşündükleri ortaya çıkmıştır. Ayrıca kaynama,
yoğunlaşma ve erime, donma kavramlarının da oldukça büyük bir sıklıkla birbirlerine
karıştırılmasının yanı sıra buharlaşma ve kaynama olaylarının da aynı olaylar olarak
nitelendirildiği görülmüştür.
Kaynak Pdf