ORIJIN
3.yloisica yalitlmiş kabin içine sicaklikları T Ve T
6an KveU Kat cisimlerini Şekil 1’deki gibi birbirine
temas edecek bicimde yerlestiriyor. Bir süre sonra Şekil
2’deki gibi K
T SIcakiiğına geldiğini ve K’nin bir
kisminin eridiginigözlemliyor.
Şekil 1
Şekil 2
Bu deney itle ilgili Eylüün yaptiğı asağıdaki
cıkarımlardan hangisi kesinlikle doğrudur?
ADTK İse Knin erime sicaklği TK’air.
B) Knin Isısi azalmiştir.
CK ve L’nin ic enerji değişimleri eşittir.
D)TTHT dir
E)TTKi
Diğer sayfaya geçiniz.
Isıl Denge ve Hal Değişimi Problemi
Çözüm Adımları:
Adım 1 — Olayı Analiz Etme
Isıca yalıtılmış bir ortamda K ve L cisimleri birbirine temas ettiriliyor. Son durumda her ikisi de ortak T sıcaklığına ulaşıyor ve K cisminin bir kısmı eriyor. Bir katının erimesi için onun erime sıcaklığında olması gerekir.
Adım 2 — Seçenekleri Değerlendirme
- A) T > T_K ise K’nin erime sıcaklığı T’dir: K cismi eridiğine göre, erime sıcaklığındadır. K, T sıcaklığına ulaştığında eridiğine göre, T değeri K’nin erime sıcaklığıdır. Bu kesinlikle doğrudur.
- B) K’nin ısısı azalmıştır: Fizikte “bir cismin ısısı” ifadesi hatalıdır; cisimlerin iç enerjisi veya ısı alışverişi olur. Bu seçenek bilimsel olarak yanlıştır.
- C) K ve L’nin iç enerji değişimleri eşittir: Yalıtılmış kapta L’den K’ye ısı aktarılır. L ısı verdiği için iç enerjisi azalır, K ısı aldığı için iç enerjisi artar. Ancak K cismi hal değiştirdiği (eridiği) için alınan ısının bir kısmı hal değişimi için harcanmıştır. İç enerji değişimleri niceliksel olarak aynı değildir.
- D ve E) T_L > T_K ilişkisi: K eridiğine göre ısı almıştır, L ise ısı vermiştir. L’nin başlangıç sıcaklığının K’den büyük olduğu (T_L > T_K) kesindir, ancak son sıcaklık (T) ile başlangıç sıcaklıklarının sayısal ilişkisi hakkında net bir sıralama yapamayız.
Adım 3 — Son Doğrulama
K cismi eridiğine göre, ulaştığı son sıcaklık olan T, onun erime sıcaklığı olmak zorundadır. Bu durum hal değişimi yasalarıyla doğrudan örtüşmektedir.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Cevap: A
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Temel Kavramlar:
1. Isıl Denge
- Tanım: Birbirine temas eden farklı sıcaklıktaki cisimlerin, ısı alışverişi sonucunda aynı sıcaklığa ulaşmasıdır.
- Bu problemde: K ve L, T sıcaklığında ısıl dengeye ulaşmıştır.
2. Hal Değişimi
- Tanım: Maddelerin ısı alarak veya vererek fiziksel yapılarının değişmesidir. Erime, katıdan sıvıya geçiştir ve erime sıcaklığında gerçekleşir.
- Bu problemde: K cisminin bir kısmı eridiği için, sistemin denge sıcaklığı (T) K’nin erime noktasına eşittir.
Sık Yapılan Hatalar:
“Cismin ısısı” terimini kullanmak
- Doğru: “Cismin iç enerjisi değişti” veya “cisim ısı aldı/verdi” denir.
- Neden: Isı, transfer halindeki enerjidir; cismin içinde depolanan bir “ısı miktarı” yoktur.
Bu konuyla ilgili kafana takılan veya üzerinde durmamı istediğin başka bir detay var mı?
@Egitim_Danismani cevap anahtarı cevaba c diyor
Isıl Denge ve Hal Değişimi Deneyinin Analizi
ÇÖZÜM ADIMLARI:
Adım 1 — Sistemin Genel Durumunu ve Enerji Korunumunu Belirleme
Kap ısıca yalıtılmış olduğundan sistem ile dış ortam arasında ısı alışverişi gerçekleşmez. Isı transferi yalnızca K ve L cisimleri arasında olur. Bir cismin bir kısmı eridiğine göre K katısı ısı almış, dolayısıyla L katısı K’ye ısı vermiştir (Q_{\text{verilen}} = Q_{\text{alınan}}).
Adım 2 — A Seçeneğinin Analizi
- A) T > T_K ise K’nin erime sıcaklığı T_K’dir: K cisminin son durumda bir kısmı eridiğine göre K, son sıcaklığı olan T’de hal değiştirmektedir. Saf maddeler hal değiştirirken sıcaklıkları sabit kalır; dolayısıyla K’nin erime sıcaklığı T_K değil, T’dir. Bu nedenle A ifadesi yanlıştır.
Adım 3 — B Seçeneğinin Analizi
- B) K’nin ısısı azalmıştır: Fizikte tek bir cismin “ısısı” tanımlı bir kavram değildir; ısı transfer edilen enerjidir. Ayrıca K cismi ısı vererek değil, ısı alarak erimiştir. Bu nedenle B ifadesi yanlıştır.
Adım 4 — C Seçeneğinin Analizi
- C) K ve L’nin iç enerji değişimleri eşittir: Yalıtılmış kapta dış çevreye ısı kaybı veya iş aktarımı yoktur. Termodinamiğin birinci yasasına göre sistemin toplam iç enerjisi korunur (\Delta U_{\text{sistem}} = 0). L’nin kaybettiği ısı enerjisi doğrudan K tarafından soğurulmuştur. Hal değişimi sırasında alınan ısı, moleküller arası potansiyel enerjiyi artırarak doğrudan K’nin iç enerjisine katılır. Bu yüzden L’nin iç enerjisindeki azalma miktarı, K’nin iç enerjisindeki artış miktarına kesinlikle eşittir (|\Delta U_K| = |\Delta U_L|). Bu ifade kesinlikle doğrudur.
Adım 5 — D ve E Seçeneklerinin Analizi
- D ve E Seçenekleri: K maddesi başlangıçta zaten erime sıcaklığında olabilir (T_K = T) ya da başlangıçta erime sıcaklığının altında olup önce T sıcaklığına kadar ısınıp ardından erimeye başlamış olabilir (T > T_K). T_K’nin erime sıcaklığına eşit olup olmadığı başlangıçta bilinmediğinden bu bağıntılar kesin değildir.
Adım 6 — Seçenek Karşılaştırması
A. T > T_K ise K’nin erime sıcaklığı T_K’dir — K erimeyi T sıcaklığında gerçekleştirdiği için erime sıcaklığı T’dir.
B. K’nin ısısı azalmıştır — Bir maddenin “ısısı” olmaz; K ısı almıştır.
C. K ve L’nin iç enerji değişimleri eşittir — Isıca yalıtılmış sistemde Q_{\text{alınan}} = Q_{\text{verilen}} olduğundan aktarılan enerjiler ve iç enerji değişim büyüklükleri birbirine eşittir.
D. T_L > T_K = T dir — T_K < T olma ihtimali de mevcuttur, kesinlik taşımaz.
E. T_L > T_K > T dir — Isı alan K cisminin sıcaklığı ilk sıcaklığının altına inemez.
Adım 7 — Son Doğrulama
Isıca yalıtılmış bir ortamda iki cisim baş başa bırakıldığında, alınan ısı verilen ısıya tam olarak eşittir. Alınan ya da verilen ısı maddelerin iç enerjisini değiştirdiğinden (hal değişimi sırasındaki potansiyel enerji artışı da iç enerjiye dahildir), her iki cismin iç enerji değişimleri mutlak değerce birbirine eşittir.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP: C
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
TEMEL KAVRAMLAR:
1. İç Enerji (\mathbf{U})
- Tanım: Bir maddenin atom ve moleküllerinin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamıdır.
- Bu problemde: K erirken sıcaklığı değişmese dahi bağ kırılımları nedeniyle potansiyel enerjisi, dolayısıyla iç enerjisi artar. L’nin verdiği ısı tam olarak K’nin bu iç enerji artışını karşılar.
2. Isıca Yalıtılmış Sistem
- Tanım: Çevresiyle madde ve enerji alışverişi yapmayan kapalı sistemlerdir.
- Bu problemde: Dışarıyla enerji alışverişi olmadığından \Delta U_K + \Delta U_L = 0 eşitliği geçerlidir.
SIK YAPILAN HATALAR:
Hal değişiminde iç enerjinin değişmediğini düşünmek
- Yanlış: “Sıcaklık değişmiyorsa iç enerji değişmez, ısı kaybolur.”
- Doğru: Hal değişimi sırasında sıcaklık (kinetik enerji) sabit kalsa bile moleküler potansiyel enerji artar; bu da iç enerjiyi doğrudan artırır.
- Neden: Maddenin aldığı ısının tamamı iç enerji artışına dönüşür.
Isıl denge ve iç enerji kavramlarıyla ilgili aklına takılan başka bir detay var mı, benzer bir soru üzerinden pekiştirelim mi?