Soru: Oda sıcaklığındaki eşit kütleli K, L ve M saf sıvıları özdeş ısıtıcılarla sıcaklıkları 50 °C’ye ulaşıncaya kadar ısıtılıyor. Sıvıların sıcaklığını 50 °C yapmak için geçen süreler arasında L > K > M ilişkisi olduğuna göre, aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
Cevap:
Bu soruda, verilen bilgilere göre sıvıları belirlenen bir sıcaklığa getirmek için gereken sürelerin bir karşılaştırmasına yer verilmiş. L > K > M ilişkisi gösteriyor ki, L sıvısını 50 °C’ye getirmek için en fazla süre gerekmekte ve M için en az süre gerekmektedir. Bu durum, genellikle sıvıların özgül ısı kapasiteleri ile ilişkilidir çünkü bir maddenin sıcaklığını artırmak için gereken enerji, onun kütlesi ve özgül ısı kapasitesi ile doğrudan ilişkilidir.
Özgül ısı kapasitesi, bir gram maddenin sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken enerji miktarıdır. Daha yüksek özgül ısı kapasitesine sahip maddeler, aynı sıcaklık artışı için daha fazla enerji gerektirir ve bu nedenle daha uzun süre ısınırlar.
Bu bilgi ışığında, seçenekleri inceleyelim:
A) L ve K sıvılarının kütleleri uygun miktara düşürülürse, sıcaklıklarını 50 °C yapmak için geçen süreler eşitlenebilir.
- Kütlelerin düşürülmesi, ısınma süresini kısaltabilir, ancak bu durum özgül ısı kapasitesini değiştirmez. Doğru olup olmadığı net değildir.
B) 1 gramın sıcaklığını 1 °C artırmak için gerekli ısı, M sıvısında en yüksektir.
- Bu ifade, L sıvısının ısıtılması en uzun sürede gerçekleştiği için yanlıştır. L, en yüksek özgül ısı kapasitesine sahiptir.
C) Yapılan deneyde sıcaklık değişimi bağımsız değişkendir.
- Bu yanlış bir ifadedir; sıcaklık değişimi, deneyi etkileyen değil deneyden etkilenen bir değişkendir.
D) Sıcaklıklarındaki artış miktarı aynı olduğunda sıvıların aldıkları ısılar eşittir.
- Her sıvının kütlesi aynı ve her sıvı 50 °C’ye çıkartılıyor fakat L, daha fazla süre ısınması gerektiğini bilmekteyiz. Dolayısıyla özgül ısı kapasiteleri farklıdır ve aynı sıcaklık artışı için farklı ısı miktarları almışlardır. Bu ifade yanlıştır.
Bu durumda, sorudaki ve opsiyonlardaki bilgilerle eşleşen doğru seçenek B şıkkıdır. Bu durumda B şıkkı asıl doğru yanıt olarak düşünülse de verilenden dolayı farklılık gösterebilir; L’in özgül ısısının en yüksek olduğu sonucuna varılır.
Tabloda sıvılar ve süreleri arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir:
| Sıvı | Sıcaklık Artış Süresi | Özgül Isı Kapasitesi |
|---|---|---|
| L | En uzun | En yüksek |
| K | Orta | Orta |
| M | En kısa | En düşük |
Bu veriler, doğru cevabın belirlendiği şıklardan birine atıfta bulunmaktadır.