Bunun için eşit hacimde, homojen ve 80 ^\circC sıcaklıkta kahveyi K ve L bardaklarına koyuyor. K bardağının ısı sığası L bardağının ısı sığasından büyük olup bardakların ilk sıcaklıkları 20 ^\circC’dir. Bir süre sonra bardaklar ile kahveler arasında ısı alışverişi tamamlanıyor ve denge sıcaklığı sağlanıyor.
Buna göre
I. K ve L düzeneklerinin denge sıcaklıkları eşittir.
II. K bardağı kahveden L bardağına göre daha çok ısı almıştır.
III. Her iki düzeneğin ısı miktarları eşittir.
yargılarından hangileri doğrudur? (Isı alışverişi yalnızca bardaklar ve kahve arasında olmaktadır.)
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) Yalnız III
D) I ve II
E) I, II ve III
Isıl Denge ve Isı Sığası Analizi
KULLANILAN FORMÜL / KURAL: Yalıtılmış bir ortamda gerçekleşen ısıl dengede alınan ısı verilen ısıya eşittir (Q_{\text{alınan}} = Q_{\text{verilen}}). Sistemlerin denge sıcaklığı T_d = \frac{C_1 T_1 + C_2 T_2}{C_1 + C_2} bağıntısı ile bulunur; denge sıcaklığı ısı sığası (C = m \cdot c) büyük olan maddeye daima daha yakındır.
ÇÖZÜM VE ÖNCÜL ANALİZİ
Kahvelerin kütleleri ve ilk sıcaklıkları eşit olduğundan ısı sığaları özdeştir (C_{\text{kahve}} = C_0, T_{\text{kahve}} = 80\ ^\circ\text{C}). Bardakların ilk sıcaklıkları 20\ ^\circ\text{C} olup ısı sığaları C_K > C_L olarak verilmiştir.
- I. Öncül (Yanlış): Isı sığası büyük olan bileşen denge sıcaklığını kendine daha çok çeker. K bardağının ısı sığası daha büyük olduğu için K düzeneğinin denge sıcaklığı 20\ ^\circ\text{C}'ye daha yakın olur (T_{d, K} < T_{d, L}). Dolayısıyla denge sıcaklıkları eşit değildir.
- II. Öncül (Doğru): Denge sıcaklıkları arasında T_{d, K} < T_{d, L} ilişkisi olduğundan, K kabındaki kahvenin sıcaklık değişimi (\Delta T = 80 - T_d) daha fazladır. Kahvenin verdiği ısı bardak tarafından alındığı için (Q = C_0 \cdot \Delta T_{\text{kahve}}), K bardağının aldığı ısı L bardağından daha fazladır (Q_K > Q_L).
- III. Öncül (Yanlış): Fizik bilimine göre tek başına bir maddenin veya düzeneğin “ısısı” tanımlanamaz; ısı, sıcaklık farkından dolayı transfer edilen enerjidir. Maddelerin sahip olduğu toplam enerji ise "iç enerji"dir. Bu nedenle “düzeneğin ısı miktarı” ifadesi temel bir fizik yanılgısıdır.
CEVAP: B) Yalnız II
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI: ÖSYM ve MEB kazanım testlerinde “maddenin ısısı” veya “düzeneğin ısısı” ifadeleri doğrudan kavram yanılgısıdır; ısı yalnızca aktarım sürecinde ölçülebilir. Ayrıca denge sıcaklığı her zaman ısı sığası (m \cdot c) büyük olan tarafa daha yakındır.