Bir kafede çalışan Deniz; oda sıcaklığında uzun süre bekletilmiş, aynı boyutlardaki metal ve mantar servis altlıklarına dokunduğunda metal altlığın daha soğuk olduğunu hissediyor. Buzdolabından çıkardığı soğuk bir tatlıyı servis edeceği sırada, “Metal altlık daha soğuk olduğundan tatlının daha uzun süre soğuk kalmasını sağlar.” diye düşünüyor.
Tatlı her iki altlıktan da daha düşük sıcaklıkta olduğuna göre Deniz’in düşüncesiyle ilgili aşağıdaki değerlendirmelerden hangisi doğrudur?
A) Altlıkların sıcaklıkları eşit ve metal altlık soğuk tatlıya daha hızlı ısı aktaracağından düşüncesi yanlıştır.
D) Mantar altlığın sıcaklığı oda sıcaklığından düşük olduğu için tatlı daha uzun süre soğuk kalacağından düşüncesi yanlıştır.
E) Altlıkların sıcaklıkları eşit ve tatlıya aynı sürede aktardıkları ısılar da eşit olacağından düşüncesi yanlıştır.
Isıl Denge ve Isı İletim Hızı Değerlendirmesi
KULLANILAN FORMÜL / KURAL: Aynı ortamda uzun süre bekleyen cisimler ısıl dengeye ulaşarak ortamla aynı sıcaklığa sahip olur (T_{\text{metal}} = T_{\text{mantar}} = T_{\text{oda}}). Dokunulduğunda bir maddenin daha soğuk veya sıcak hissedilmesi sıcaklık farkından değil, maddenin ısı iletim katsayısının büyüklüğünden kaynaklanır.
ÇÖZÜM VE SEÇENEK ANALİZİ
-
Olayın Fiziksel Analizi:
- Metal ve mantar altlıklar oda sıcaklığında uzun süre bekletildiğinden sıcaklıkları birbirine eşittir. Metalin daha soğuk hissedilmesinin sebebi, metalin ısı iletim hızının mantara göre çok daha yüksek olmasıdır.
- Tatlının sıcaklığı altlıkların sıcaklığından daha düşük olduğu için (T_{\text{tatlı}} < T_{\text{altlık}}), ısı akışı her iki altlıktan tatlıya doğru gerçekleşir.
- Isı iletim katsayısı yüksek olan metal altlık, soğuk tatlıya mantar altlığa kıyasla daha hızlı ısı aktarır; bu da tatlının daha çabuk ısınmasına yol açar. Dolayısıyla Deniz’in düşüncesi yanlıştır.
-
A) Altlıklar ısıl dengede olduğundan sıcaklıkları eşittir; metalin ısı iletkenliği yüksek olduğu için tatlıya birim zamanda daha çok ısı verip onu daha hızlı ısıtır, bu nedenle Deniz’in düşüncesi yanlıştır (Doğru).
-
B) Tatlının sıcaklığı altlıklardan düşük olduğu için ısı tatlıdan altlığa değil, altlıktan tatlıya geçer (Yanlış).
-
C) Hissedilen soğukluk sıcaklık farkından değil, metalin ısı iletim hızının yüksek olmasından kaynaklanır; sıcaklıklar eşittir (Yanlış).
-
D) Uzun süre bekleyen mantar altlığın sıcaklığı oda sıcaklığına eşittir, daha düşük değildir (Yanlış).
-
E) Altlıkların sıcaklıkları eşit olsa da metalin ısı iletim katsayısı mantardan büyük olduğu için aktarılan ısılar eşit sürede eşit olamaz (Yanlış).
CEVAP: A — Altlıkların sıcaklıkları eşit ve metal altlık soğuk tatlıya daha hızlı ısı aktaracağından düşüncesi yanlıştır.
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI: ÖSYM ve MEB sınavlarında sıkça sorulan “farklı maddelerin farklı sıcaklıkta hissedilmesi” sorularında, aynı ortamda yeterince beklemiş tüm nesnelerin sıcaklıklarının kesinlikle eşit olduğunu ve hissedilen farkın yalnızca ısı iletim hızı farkından doğduğunu unutmayınız.