Cevap:
Grafikte saf bir maddeye ait sıcaklık-zaman değişimi verilmiş. Sorulara dair detayları inceleyelim ve çözümleyelim:
Sorular ve Cevaplar
- Madde kaç kez hâl değiştirmiştir?
Cevap: Grafikte hâl değişimleri yatay çizgilerle temsil edilir. Bu değişimler şu noktalarda gerçekleşmiştir:- 20°C’de (katıdan sıvıya geçiş, 2. dakikadan 4. dakikaya kadar).
- 80°C’de (sıvıdan gaz fazına geçiş, 8. dakikadan 10. dakikaya kadar).
Sonuç: Madde 2 kez hâl değiştirmiştir.
- Madde hangi zaman aralığında katı-sıvı hâlindedir?
Cevap: Katı-sıvı hâli geçiş aşamasında (eritme safhasında) görülür. Bu, grafikte yatay bir çizgi ile gösterilen 2 ile 4. dakikalar arasında gerçekleşmektedir.
Sonuç: Madde 2-4 dakikalar arasında katı-sıvı hâlinde bulunur.
- Maddenin 2 ve 4. dakikalar arasında aldığı ısı miktarı kaç Joule’dür?
Cevap: Bu soru için maddenin özkütlesi, ısınma/erime entalpisi, ya da herhangi bir enerji faktörü verilmediğinden hesap yapılamaz. Ancak grafikte maddenin hâl değiştirdiği bir süreçte olduğu görülmektedir. Hâl değişimi esnasında sıcaklık sabit kalır ve alınan enerji tamamen hal değişimini sağlar. Eğer gerekli veriler sağlanırsa Joule cinsinden hesap tamamlanabilir.
- Maddenin donma sıcaklığı kaç °C’dir?
Cevap: Grafikteki maddeye ait donma sıcaklığı, katıdan sıvıya geçiş sıcaklığına eşittir. Bu sıcaklık 20°C olarak gösterilmiştir.
Sonuç: Maddenin donma sıcaklığı 20°C’dir.
Grafik Hakkında Cevap Verilemeyecek Soru
Sorular arasında “Maddenin 2 ve 4. dakikalar arasında aldığı ısı miktarı kaç Jouledür?” sorusu için grafik üzerinden doğrudan bir değer belirlenemez. Bu sorunun cevabı için ek bilgiler gereklidir:
- Maddenin özkütlesi.
- Isı kapasitesi.
- Madde miktarı (kütlesi).
Bu bilgiler olmadan Joule cinsinden bir değer belirlenemez.
Özet Tablo
| Soru | Cevap |
|---|---|
| Madde kaç kez hâl değiştirmiştir? | 2 kez |
| Madde hangi zaman aralığında katı-sıvı hâlindedir? | 2-4 dakika |
| Maddenin 2 ve 4. dakikalar arasında aldığı ısı miktarı kaç Jouledür? | Cevaplanamaz (eksik veri) |
| Maddenin donma sıcaklığı kaç °C’tur? | 20°C |
Sonuç olarak grafik üzerinden madde 2 kez hâl değiştirmiş, 2-4 dakika arasında katı-sıvı hâlinde bulunmuş, ve donma noktası 20°C olarak belirlenmiştir. Ancak, enerji miktarı hesaplanamamaktadır.
Bu grafiğe bakarak aşağıdaki sorulardan hangisine cevap verilemez?
Cevap:
İçindekiler
- Grafiğin Genel İncelemesi
- Hal Değişimleri ve Zaman Aralıkları
- Donma (Erime) Sıcaklığı Bilgisi
- Isı Miktarının (Joule) Hesaplanması
- Grafik Verilerinden Hangi Soru Cevaplanamaz?
- Özet Tablo
- Sonuç ve Özet
1. Grafiğin Genel İncelemesi
Yukarıda paylaşılan sıcaklık-zaman grafiği, saf bir maddenin ısıtılması sırasında sıcaklığının zamana göre nasıl değiştiğini göstermektedir. Dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardır:
- Negatif belirli bir sıcaklıktan (örneğin -10 °C) başlıyor.
- Belirli zaman aralıklarında sıcaklığın sabit kaldığı ya da arttığı görülüyor.
- Zaman ekseninde (dakika cinsinden) bazı kesitlerde sıcaklık sabit kalırken bazı kesitlerde hızlı bir artış gözlemleniyor.
Bu tip grafiklerde hal değişimleri, erime noktası, buharlaşma noktası gibi bilgiler sıkça yer alır. Ancak ısı miktarını sayısal olarak (örneğin Joule cinsinden) bulabilmek için ek verilere ihtiyaç duyulur.
2. Hal Değişimleri ve Zaman Aralıkları
Grafikte madde katı, sıvı veya gaz hâlde olabilir. Hal değişimi esnasında:
- Sıcaklık sabit kalır.
- Isı verilmeye devam ettiği hâlde bu ısı, sıcaklığı artırmak yerine katıdan sıvıya veya sıvıdan gaza geçiş için kullanılır.
Nasıl Anlarız?
- Eğik kısım: Sıcaklık artışı veya azalışı yaşanan alan (madde tek hâlde ısınıyor veya soğuyor).
- Yatay (sabit) kısım: Madde hal değiştiriyor, sıcaklık sabit kalıyor.
Grafikte mavi çizgilerle gösterilen (örneğin 2. ve 4. dakikalar arası gibi) sabit sıcaklık bölgeleri, madde hal değiştiriyorsa net şekilde görülebilir. Burada dikkat edilmesi gereken, her yatay bölümün “erime” veya “buharlaşma” bölgesi olduğunu anlamak için sıcaklık değerlerinin kritik noktalara (örneğin donma/erime noktası ya da kaynama noktası) karşılık gelmesi gerekir.
3. Donma (Erime) Sıcaklığı Bilgisi
Erime sıcaklığı (katıdan sıvıya geçiş) bir maddenin aynı zamanda donma sıcaklığıdır. Eğer grafikte katıdan sıvıya geçişin gerçekleştiği sıcaklık açıksa, bu değer donma/erime sıcaklığı olarak adlandırılır. Örneğin, eğer grafikte 0 °C’de yatay bir bölüm varsa su için tipik bir erime/donma noktası diyebiliriz.
4. Isı Miktarının (Joule) Hesaplanması
Bir maddenin belirli bir zaman aralığında aldığı ısı miktarını (Joule cinsinden) bulabilmek için normalde şunlara ihtiyacımız vardır:
- Madde miktarı (örneğin kütlesi, m).
- Öz ısısı (c, birimi J/(g·°C) veya benzeri).
- Sıcaklık değişimi (ΔT).
Gelinen sıcaklık veya hal değişimi bölgesinin gizli ısısı (örneğin erime ısısı, buharlaşma ısısı) da gerekli olabilir. Sadece sıcaklık-zaman grafiğine bakarak, maddenin ne kadar ısı aldığını hesaplamak mümkün değildir; çünkü hesaplama için en azından öz ısı veya kütle gibi ek verilere ihtiyaç vardır.
5. Grafik Verilerinden Hangi Soru Cevaplanamaz?
Grafiğin sağladığı bilgilerle:
- Madde kaç kez hâl değiştirmiştir? Bu, grafiğin yatay kısımlarını sayarak cevaplanabilir.
- Madde hangi zaman aralığında katı-sıvı hâlde bulunur? Yatay çizginin olduğu yani sıcaklığın sabit kaldığı bölüm, katıdan sıvıya geçiş (erime) aralığıdır.
- Maddenin donma (erime) sıcaklığı kaç °C’tur? Hal değişiminin gözlendiği yatay bölgenin sıcaklık değeri grafikten okunarak rahatlıkla bulunabilir.
- Maddenin 2 ve 4. dakikalar arasında aldığı ısı miktarı kaç Joule’dür? Bu soruya net sayı ile grafikten cevap verilemez; çünkü ısı miktarını hesaplamak için gereken öz ısı, kütle veya ısıtma gücü gibi bilgiler grafikte mevcut değildir.
Dolayısıyla bu soru (Joule cinsinden ısı hesabı), grafiğe bakarak kesin bir sayı ile cevaplayamayacağımız tek sorudur.
6. Özet Tablo
| Soru | Grafik Bilgisiyle Cevaplanabilir mi? | Gerekçe |
|---|---|---|
| Madde kaç kez hâl değiştirmiştir? | Evet | Yatay bölgelerin sayısından anlaşılır. |
| Madde hangi zaman aralığında katı-sıvı hâlde bulunur? | Evet | Erime sürecinin yaşandığı yatay zaman diliminden tespit edilir. |
| Maddenin 2 ve 4. dakikalar arasında aldığı ısı miktarı kaç Joule’dür? | Hayır | Özel ısı, kütle vb. bilgiler olmadan Joule hesabı yapılamaz. |
| Maddenin donma (erime) sıcaklığı kaç °C’tur? | Evet | Hal değişimi sırasında sabit kalan sıcaklık değeri grafikten okunabilir. |
7. Sonuç ve Özet
- Madde kaç kez hâl değiştirmiştir? yanıtını grafiğin yatay bölümlerini sayarak bulabilirsiniz.
- Katı-sıvı hâlinde olduğu zaman aralığı, yatay bölümün zaman eksenindeki başlangıç ve bitiş noktalarıdır.
- Donma (erime) sıcaklığı, yatay çizginin sıcaklık eksenindeki değerine bakılarak rahatlıkla okunur.
- Isı miktarı (Joule) sorusu ise grafikte yer alan verilere ek olarak madde kütlesi, öz ısısı veya hal değişim ısısı gibi parametreleri gerektirdiği için doğrudan cevaplanamaz.
Kısacası, grafikten tam olarak cevaplanamayan soru “2 ve 4. dakikalar arasında alınan ısı miktarı” sorusudur. Bu soruya cevap verebilmek için fazladan fiziksel veya kimyasal verilere ihtiyaç vardır.