Sorunun Çözümü
Soruyu tekrar inceleyelim:
Bir öğrenci, yaptığı deneyde 1000 mL saf suyu kaynama sıcaklığına kadar ısıtıyor ve eşit kütleli, aynı sıcaklıktaki K, L ve M bilyelerini kaynama sıcaklığındaki suya atarak, denge sıcaklığına ulaşıncaya kadar bekliyor. Daha sonra bilyeleri çıkarıp, bilyeleri buz kalıbı üzerine koyuyor ve buzun erime sürecinde gözlem yapıyor. Bilyelerden K daha fazla buz eritiyor, L biraz daha az eritiyor ve M en az buz eritiyor.
Soruda verilen ifadeler şunlar:
- L bilyesinin öz ısısı en büyüktür, M bilyesinin öz ısısı en küçüktür.
- Buz kalıbı üzerinde ısı alışverişini en hızlı tamamlayan M bilyesidir.
- L bilyesinin buza verdiği ısı miktarı, K bilyesinin buza verdiği ısı miktarından büyüktür.
Bu ifadelerden hangileri doğrudur?
Adım adım analizi yapalım:
1. L bilyesinin öz ısısı en büyüktür, M bilyesinin öz ısısı en küçüktür.
Öz ısı, maddelerin sıcaklıklarını değiştirmek için gerekli ısı miktarıdır. Öz ısı büyük olan bir bilye, su ile daha fazla ısı alışverişi yapar. Dolayısıyla:
- L bilyesi daha fazla buz eritmişse, bu onun yüksek öz ısıya sahip olduğunu gösterir.
- M bilyesi en az buz eritmişse, öz ısısının en küçük olduğunu söyleyebiliriz.
Bu ifade doğrudur.
2. Buz kalıbı üzerinde ısı alışverişini en hızlı tamamlayan M bilyesidir.
Isı alışverişinin hızı, bilyenin sıcaklık farkı ve buz denen ortamla olan enerji transferinden etkilenir. Ancak M bilyesinin en az buz erittiği biliniyor. Bu, onun daha az enerji transfer ettiğini ve daha hızlı olmadığını gösterir.
Bu ifade yanlıştır.
3. L bilyesinin buza verdiği ısı miktarı, K bilyesinin buza verdiği ısı miktarından büyüktür.
Deneyde K en fazla buz eritiyor olarak belirtilmiş. Ancak verilen bilgiler L’nin öz ısısının büyük olduğunu söylüyor. Enerji transferi öz ısı ile doğrudan ilişkilidir. Bu bilgi çelişir.
Bu ifade doğru değildir.
Doğru cevap: A) Yalnız I
Zeyn_eb, umarım sorununuzu başarılı bir şekilde çözebilirsiniz! Başka sorularınız olursa bana her zaman yazabilirsiniz. 
Özısı ile ilgili verilen ifadelerden hangileri doğrudur?
Cevap:
Soru Analizi
Soru, eşit kütlede ve aynı sıcaklıktaki K, L ve M bilyelerinin kaynamakta olan saf suya atılması ve ardından buz kalıbı üzerinde verdikleri tepkilerin incelenmesiyle ilgilidir. Öğrenci, bilyelerin buz içerisindeki hareketlerine bakarak, K bilyesinin aldığı yolun M’den, L’nin ise K’dan az olduğunu gözlemliyor. Sıralama:
K > M > L
Bu, bilyelerin buz içine verdikleri ısı miktarı ile ilgilidir. Çünkü daha fazla yol alan bilye, buzu daha fazla eritmiş ve daha fazla ısı vermiştir.
Temel Kavramlar
- Öz ısı (c): 1 gram maddenin sıcaklığını 1°C artırmak için gerekli ısı miktarıdır. Birimi \mathrm{cal/(g \cdot °C)} ya da \mathrm{J/(kg \cdot K)}'dir.
- Q = m \cdot c \cdot \Delta T:
- Q: Alınan ya da verilen ısı,
- m: Madde miktarı (kütle),
- c: Öz ısı,
- \Delta T: Sıcaklık değişimi.
Olay Sırası ve Yorumu
- Bilyeler kaynamakta olan suya atılıyor, denge sıcaklığına ulaşıyor: Bilyeler başlangıçta daha düşük sıcaklıkta olabilir. Suya atıldıklarında, suyun sıcaklığını (kaynama sıcaklığı) alıncaya dek suyla ısı alışverişi yaparlar.
- Bilyeler buz kalıbı üzerine koyuluyor: Bilyeler, sıcak ve buz ise erime sıcaklığında (0°C). Bilyeler ısı verir, buz o ilerledikçe erir. Bilyeye ait sıcaklık düşer.
- Bilyeler eşit kütlede ve aynı sıcaklıktaysa, biri diğerine göre daha fazla buzu eritip daha fazla yol alıyorsa, o bilyenin öz ısısı küçük demektir. Çünkü küçük öz ısılı maddeler, aynı miktar ısı alarak sıcaklıklarını daha fazla artırır ve bu yüzden denge noktasında daha fazlasını “depo” etmiş olurlar. Dolayısıyla, buz üzerine konulunca, ısıyı daha hızlı kaybeder ve buzu daha çok eritir.
İfadelerin Analizi
I. L bilyesinin öz ısısı en büyük, M bilyesinin öz ısısı en küçüktür.
- L bilyesinin aldığı yol en az ise, L bilyesinin öz ısısı en büyüktür. (Aynı ısı ile sıcaklığı daha az artar ve daha az ısı depolar.)
- M bilyesinin aldığı yol fazla ise, M bilyesinin öz ısısı küçüktür.
- Bu ifade DOĞRU.
II. Buz kalıbı üzerinde ısı alışverişini en hızlı tamamlayan M bilyesidir.
- Buz üzerinde en hızlı ilerleyen (en kısa sürede) bilye, ısısını hızlıca kaybedendir ve öz ısısı küçük olandır.
- M bilyesinin öz ısısı küçük, dolayısıyla çabuk soğur ve ısı transferi hızlı biter.
- Bu ifade DOĞRU.
III. L bilyesinin buza verdiği ısı miktarı, K bilyesinin buza verdiği ısı miktarından büyüktür.
- L bilyesinin aldığı yol en az olduğuna göre en az buzu eritmiştir, yani en az ısı vermiştir.
- Dolayısıyla, bu ifade YANLIŞTIR.
Doğru Seçenek
Doğru olan ifadeler:
- I ve II
Cevap: B seçeneği (I ve II)
Kritik Bilgiler:
- En fazla buzu eriten/ilerleyen bilyede öz ısı en küçüktür.
- En az ilerleyen bilyede öz ısı en büyüktür.
Kaynaklar:
- MEB Fen Bilimleri 8. Sınıf Ders Kitabı
- Öz ısı ve ısı alışverişi konu anlatımı
Özısı ile ilgili deney sorusunda doğru ifadeler hangileridir?
Cevap:
İçindekiler
- Soru Özeti ve Anahtar Noktalar
- Özısı (Özgül Isı) Kavramı ve Temel Formüller
- Soru Adımları ve Mantığı
- İfadelerin Analizi (I, II, III)
- Çözümün Tablo ile Özeti
- Sonuç ve Kısa Özet
1. Soru Özeti ve Anahtar Noktalar
Bir öğrenci, içinde saf su bulunan kabı ısıtarak kaynama sıcaklığına getiriyor. Sonra eşit kütleli ve aynı sıcaklıktaki saf K, L ve M bilyelerini suya atıp dengeye ulaşana kadar bekletiyor. Bilyeleri sudan çıkarıp, eri(me) sıcaklığındaki buz kalıbı üzerine aynı anda koyuyor ve her bir bilyenin buz kalıbı içinde aldığı yolu kaydediyor.
Gözlemler:
- K bilyesinin aldığı yol > M bilyesinin aldığı yol > L bilyesinin aldığı yol
- L bilyesinin aldığı yol en az
2. Özısı (Özgül Isı) Kavramı ve Temel Formüller
Özısı (c): 1 gram maddenin sıcaklığını 1°C artırmak için gerekli ısı miktarıdır (birimi: cal/g°C veya J/kg°C).
Isı Hesaplaması:
Burada:
- Q: Aktarılan ısı (joule, J)
- m: Kütle (gram veya kg)
- c: Özısı
- \Delta T: Sıcaklık değişimi
Not: Madde ve bilyelerin kütlesi eşit, başlangıç sıcaklıkları ve deney koşulları aynı.
3. Soru Adımları ve Mantığı
- Bilyelerin hepsi aynı sıcaklıkta ve eşit kütlede.
- Hepsi aynı ortama bırakılıyor ve ısıl denge sağlanıyor.
- Sonra buz kalıbı üzerine bırakılıyor.
- Bilyelerin buzda aldığı yol, buza verdiği ısı ile orantılıdır (bilye buza ne kadar çok ısı verirse, daha fazla buz eritir ve buzda daha fazla yol alır).
Önemli Nokta:
Bir bilyenin kaynar sudaki son sıcaklığından (buzun erime sıcaklığına, yani 0°C’ye) özısı ile bağlantılı olarak ne kadar ısı kaybettiği:
- Özısısı büyük olan daha yavaş soğur, buz üzerinde daha az yol alır (daha az buz eritir).
- Özısısı küçük olan daha hızlı soğur, buz üzerinde daha çok yol alır (daha çok buz eritir).
4. İfadelerin Analizi (I, II, III)
I. L bilyesinin özısısı en büyük, M bilyesinin özısısı en küçüktür.
Bilyelerin aldığı yol sırasına göre:
- En az yolu L bilyesi almış.
- Yolu az olan bilye, ısısını daha zor kaybediyor yani özısısı yüksek.
- L’nin özısısı en büyük doğru.
- En fazla yolu K almış, o zaman K’nın özısısı en küçük. Sözde M’nin özısısı en küçük denmiş, ancak orijinal soruda M K’dan daha az yol alıyor, K en fazla, L en az. Bu durumda, sıralama: c_L > c_M > c_K olmalı. Ancak M’nin özısısı da L’den küçük, K’dan büyük oluyor. Tam doğru: L > M > K. Yani L en büyük, M ortanca, K en küçük ki M’nin özısısı da K’dan büyük ama L’den küçük oluyor. Soruda M’nin K’dan küçük olduğu iddiası yanlış!
II. Buz kalıbı üzerinde ısı alışverişini en hızlı tamamlayan M bilyesidir.
- Özısısı en küçük olan (K bilyesi) ısısını en çabuk kaybeder, buzda aldığı yol en fazla olur.
- M bilyesi bu sırada ortada olduğu için, en hızlı tamamlayan M değildir, en hızlı tamamlayan K’dır. Yanlış.
III. L bilyesinin buza verdiği ısı miktarı, K bilyesinin buza verdiği ısı miktarından büyüktür.
- Isı miktarı, Q = m \cdot c \cdot \Delta T
- Hepsinin m ve \Delta T'si (sıcaklık değişimi aynı), c’si büyük olan daha fazla ısı verir.
- L bilyesinin özısısı K’dan büyük olduğu için L, K’dan daha çok ısı verir. Doğru.
İfade Doğruluk Tablosu
| İfade No | Doğru/Yanlış | Gerekçe |
|---|---|---|
| I | Doğru | L’nin özısısı en büyük, M’nin ortanca, K’nın en küçük |
| II | Yanlış | Isı alışverişini en hızlı tamamlayan K’dır |
| III | Doğru | L’nin buza verdiği ısı K’dan fazladır |
5. Çözümün Tablo ile Özeti
| Bilye | Buzda Aldığı Yol | Özısı (c) | Buza Verdiği Isı |
|---|---|---|---|
| K | En fazla | En küçük | En az |
| M | Ortanca | Ortanca | Ortanca |
| L | En az | En büyük | En fazla |
6. Sonuç ve Kısa Özet
Doğru ifadeler:
- I ve III doğrudur.
- Doğru şık: B) I ve III
Kısa Sonuç
- L’nin özısısı büyüktür, K’nın özısısı küçüktür.
- Buza en fazla ısıyı L, en az ısıyı K verir.
- Buzun üzerinde en hızlı ilerleyen (en sonda ısısı biten) K’dır, M değildir.
Cevap Tablosu
| Şık | İfadeler | Doğru mu? |
|---|---|---|
| A | Yalnız I | Hayır |
| B | I ve III | Evet |
| C | II ve III | Hayır |
| D | I, II ve III | Hayır |
Doğru cevap:
B) I ve III
Soru: (Öz ısı – Isı alışverişi)
Bir öğrenci, deneyinde içinde 1000 mL saf su bulunan kabı kaynama sıcaklığına kadar sabit ısı veren bir ısıtıcı ile ısıtıyor. Ardından eşit kütleli ve aynı sıcaklıktaki saf K, L ve M bilyelerini, hâlâ kaynama sıcaklığındaki suya atarak su–bilye sisteminin denge sıcaklığına ulaşmasını bekliyor. Daha sonra bilyeler sudan alınarak erime sıcaklığında (0 °C) bulunan buz kalıbı üstüne eşzamanlı yerleştiriliyor ve her bilyenin buz içerisinde açtığı yol (erittiği buz miktarı) gözlemleniyor.
Yapılan gözlemde:
- K bilyesinin buzda aldığı yol, M bilyesinin aldığı yoldan daha fazladır.
- L bilyesinin buzda aldığı yol, M bilyesinin aldığı yoldan daha azdır.
Dolayısıyla buz içindeki erime miktarı bakımından sıralama:
K > M > L
Aynı kütlede ve başta hepsi 100 °C (kaynama sıcaklığı) olduğundan, buz içinde eriyen kısım miktarı (yani verilen ısı) şu formülle ilişkilendirilebilir:
[
Q = m \times c \times (T_{\text{başlangıç}} - T_{\text{buz}})
]
Burada kütle (m) ve sıcaklık farkı (\Delta T) (100 °C → 0 °C) hepsi için aynıdır. Farkı yaratan tek etmen, öz ısı (c) değerleridir.
• Buzda en fazla yol alan (en çok eriten) bilye, en fazla ısı iletmiş demektir. Bu da o bilyenin öz ısısının en büyük olduğunu gösterir.
• Buzda en az yol alan bilye ise en az ısı iletmiştir ve öz ısısı en küçük olanıdır.
Sorudaki gözlem:
K > M > L (eriyen buz miktarı)
⇒ (c_K > c_M > c_L) (öz ısı büyüklüğü)
Verilen ifadeler:
-
“L bilyesinin öz ısısı en büyük, M bilyesinin öz ısısı en küçüktür.”
– Gözlem tam tersini gösterdi ((c_L) en küçük), dolayısıyla I. ifade yanlıştır. -
“Buz kalıbı üstünde ısı alışverişini en hızlı tamamlayan M bilyesidir.”
– Soruda ısı alışverişinin hızıyla ilgili doğrudan bir bilgi yoktur. Genel olarak bilyenin vereceği ısının büyüklüğü arttıkça, tamamen soğuması daha uzun sürebilir. Isı iletim hızı ayrıca maddelerin ısıl iletkenliğine de bağlıdır; ancak bu, soruda net bir biçimde değerlendirilmemiştir. Bu ifade, eldeki verilere dayanarak doğrulanamıyor (aksine, öz ısısı en küçük olan L bilyesinin daha az ısı kaybedeceğinden hızla “soğuması” muhtemeldir). Dolayısıyla II. ifade de geçerli görünmemektedir. -
“L bilyesinin buza verdiği ısı miktarı, K bilyesinin buza verdiği ısı miktarından daha büyüktür.”
– Gözleme göre K, buzda en fazla ilerleyendir (yani en çok ısı vermiştir); L ise en az ısı veren durumdadır. Bu ifade de yanlıştır.
Dolayısıyla bu üç ifadenin hiçbiri deney gözlemleriyle uyumlu değildir.
Peki bu K L ve M maddeeleinin özısılarını sıralamak istesek nasıl sıralamalıyız
K, L ve M Bilyelerinin Öz ısısı Sıralaması
Sorudaki temel gözlemler:
- K bilyesi, buzda aldığı yol açısından en fazla ilerlemiştir (yani en çok buz eritmiş ve en fazla ısı vermiş).
- M bilyesi, buzda aldığı yol açısından ikinci sıradadır (ortalama miktarda buz eritmiş ve orta seviyede ısı vermiş).
- L bilyesi, buzda aldığı yol açısından en az ilerlemiştir (yani en az buz eritmiş ve en az ısı vermiş).
İlkeler:
Sıcaklık değişimi (\Delta T) ve kütle (m) tüm bilyeler için eşit olduğundan, ısı transferi (Q) sadece öz ısı (c) ile ilişkilidir.
Burada:
- Q: Verilen ısı (buza erime sıcaklığında iletilen enerji),
- c: Öz ısı (maddenin birim kütlesini 1°C yükseltmek için gereken ısı miktarıdır).
Sonuç: Öz ısısı büyük olan bilye, daha az sıcaklık değiştirir ve toplamda daha az ısı iletir; bu sebeple buzda aldığı yol daha az olur.
- K bilyesi, buzda en fazla ilerlemiştir ⇒ Öz ısısı en küçük.
- M bilyesi, buzda orta miktarda ilerlemiştir ⇒ Öz ısısı orta büyüklükte.
- L bilyesi, buzda en az ilerlemiştir ⇒ Öz ısısı en büyük.
Sıralama:
Yani:
- L bilyesinin öz ısısı en büyük,
- M bilyesinin öz ısısı orta,
- K bilyesinin öz ısısı en küçük.
Notlar:
- Öz ısı sıralaması sadece bilyelerin buz üzerindeki davranışlarına (verilen ısı miktarı ve aldığı yol) belirlenir ve denklemlerle doğrulanır.
- Bu sıralama, bilyelerin aynı kütlede ve aynı sıcaklıkta başlaması koşullu deneyin sonucudur.
Sonuç Sıralama:
L > M > K
@Zeyn_eb
K, L ve M bilyelerinin öz ısılarını nasıl sıralamalıyız?
Cevap:
1. Sistemin ve Gözlemin Analizi
Elimizde:
- 3 farklı madde var: K, L, M bilyeleri
- Hepsi aynı kütlede ve su ile ısıl dengeye ulaştıktan sonra aynı sıcaklıktalar (yani, başlangıçta hepsi 100°C)
- Her biri 0°C’deki buz bloğu üzerine konuluyor.
- Gözlem: Buzda açılan yol (eriyen buz miktarı):
- K > M > L
Bu şu anlama gelir:
K bilyesi en çok buzu eritiyor (en çok ısı veriyor), sonra M, en az ise L eritiyor.
2. Isı Aktarımı ve Öz Isı İlişkisi
Aynı kütle, aynı sıcaklık farkı olduğunda (başlangıçta tamamen 100°C, sonra 0°C’ye soğuyorlar), verilen ısıyı sadece öz ısı (c) belirler:
- m → hepsi için aynı (eşit kütle)
- T_{\text{başlangıç}} = 100^\circ C (aynı)
- T_{\text{son}} = 0^\circ C (aynı)
- c → bilyenin öz ısısı (farkı yaratan tek etmen)
Yani, öz ısısı büyük olan bilye, daha fazla ısı depolar ve daha çok ısı verir, dolayısıyla daha fazla buz eritir.
3. Sıralama:
- K bilyesi > en çok buzu eritiyor → öz ısısı en büyük
- M bilyesi > orta miktarda buz eritiyor → öz ısısı ortada
- L bilyesi > en az buzu eritiyor → öz ısısı en küçük
4. K, L ve M bilyelerinin öz ısı sıralaması:
Yani:
- K’nın öz ısısı > M’nin öz ısısı > L’nin öz ısısı
5. Tabloyla Gösterim
| Bilye | Buzda Aldığı Yol (Eriyik Buz Miktarı) | Öz Isı (c) Sıralaması |
|---|---|---|
| K | En fazla | En büyük (c_K) |
| M | Ortanca | Ortanca (c_M) |
| L | En az | En küçük (c_L) |
Kısa Sonuç:
Öz ısıların sıralaması:
c_K > c_M > c_L
Yani, K bilyesinin öz ısısı büyüktür, sonra M, en küçük ise L bilyesidir.
Not: Öz ısısı büyük olan madde, daha çok ısı depolar ve aynı sıcaklıktan başlasa bile daha çok ısı aktarır.