Camdan yapılmış sıvılı bir termometre sıcak suya daldırıldığında termometre sıvısı yükselir ve suyun sıcaklığını ölçmüş olur.
Buna göre, sıvılı termometre ile yapılan bu ölçüm
I. Isının iletilmesi,
II. Isı alan maddelerin hacminin artması,
III. Sıvıların kılcallık etkisiyle kılcal kanallarda yükselmesi
fiziksel gerçeklerinden hangilerinin sonucunda yapılabilmiştir?
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) Yalnız III
D) I ve II
E) I, II ve III
Sıvılı Termometrelerin Çalışma Prensibi
ÇÖZÜM ADIMLARI & ÖNCÜL ANALİZİ:
Sıvılı termometrelerin çalışma mantığı, maddelerin ısı alışverişi sonucunda gösterdiği boyutsal değişimlere (genleşme) dayanır. Verilen durumdaki fiziksel ilkeleri adım adım inceleyelim:
- I. Isının iletilmesi (DOĞRU): Termometre sıcak suya batırıldığında, sıcak sudan termometrenin cam haznesine ve cam hazneden içerideki sıvıya doğru ısı iletimi gerçekleşir. Sıvının sıcaklığının artması ve dolayısıyla genleşebilmesi için ısının iletilmesi şarttır.
- II. Isı alan maddelerin hacminin artması (DOĞRU): Sıcaklığı artan sıvıların hacmi genleşme bağıntısına göre artar:\Delta V = V_0 \cdot \alpha \cdot \Delta TSıvının genleşme katsayısı camınkinden büyük olduğu için hazneye sığmayan sıvı, boru boyunca yükselir. Termometrenin temel çalışma mekanizması bu hacim artışıdır.
- III. Sıvıların kılcallık etkisiyle kılcal kanallarda yükselmesi (YANLIŞ): Termometrelerde borunun ince (kılcal) seçilmesinin sebebi kılcallık etkisinden faydalanmak değildir; aynı hacim artışında (\Delta V = S \cdot \Delta h) kesit alanı (S) küçüldükçe sıvı yüksekliğindeki değişimin (\Delta h) daha belirgin olmasını sağlayarak duyarlılığı (hassasiyeti) artırmaktır. Termometredeki sıvının yükselip alçalması adezyon-kohezyon kaynaklı kılcallıkla değil, genleşmeyle gerçekleşir.
Seçenek Analizi:
- A Seçeneği (Yalnız I): Yetersizdir; yalnızca ısı iletimi sıvının yükselmesini tek başına açıklamaz, hacim artışı da gereklidir.
- B Seçeneği (Yalnız II): Yetersizdir; sıvının genleşebilmesi için öncelikle sudan sıvıya ısının iletilmiş olması gerekir.
- C Seçeneği (Yalnız III): Yanlıştır; termometredeki sıvının yükselmesi kılcallık olayı değildir.
- D Seçeneği (I ve II): Doğrudur; ölçüm hem ısının iletilmesi hem de sıvının hacimce genleşmesi sonucu gerçekleşmiştir.
- E Seçeneği (I, II ve III): Yanlıştır; III. öncül bu ölçümün gerçekleşme sebebi değildir.
Sonuç ve Doğrulama:
Ölçümün gerçekleşmesi, sıcak sudan sıvıya ısının geçmesi (I) ve bu ısıyı alan sıvının genleşerek hacmini artırması (II) sayesinde mümkün olmuştur.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP: D — I ve II
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Sıvılı termometrelerin duyarlılığını (hassasiyetini) artıran faktörleri de birlikte inceleyelim mi?