corse
Yarısına kadar 2T sicaklığında su dolu olan bir kap
Isil dengededir.
Kap ve sudan oluşan sistemin iç enerjisíni
artırmak için
Il. kap doluncaya kađar kaba 3T sIcaklığında su
etmek,
21
elo lave etmek,
1 |1. kabl 1siticı ile bir süre isitmak
A) Yalnız ll
işlemlerinden hangileri tek başına yapılabilir?
D)l ya da ll
B) l ya da Il
C) l ya da ll|
E) I ya da Il ya da ll
Termodinamik: İç Enerji, Sıcaklık ve Isı Kavramları
ÇÖZÜM ADIMLARI & Seçenek Analizi:
Bir sistemin iç enerjisi, o sistemi oluşturan tüm atom ve moleküllerin sahip olduğu öteleme, dönme, titreşim (kinetik) ve bağ (potansiyel) enerjilerinin toplamıdır. Sistemin iç enerjisini artırmak için sisteme ya dışarıdan ısı/enerji verilmeli ya da madde ilave edilmelidir.
- I. Öncül (Kaba T sıcaklığında su ilave etmek):
Sıcaklığı mutlak sıfırın (0\text{ K}) üzerinde olan her maddenin bir iç enerjisi vardır. Kaba daha düşük sıcaklıkta da olsa su ilave edildiğinde sistemdeki toplam molekül (madde) sayısı artar. İlave edilen su kendi iç enerjisini de sisteme kattığı için sistemin toplam iç enerjisi kesinlikle artar. (Son sıcaklığın düşmesi iç enerjinin azaldığı anlamına gelmez; çünkü kütle iki katına çıkmıştır.) - II. Öncül (Kaba 3T sıcaklığında su ilave etmek):
Kaba hem kütlece madde eklenmekte hem de daha yüksek sıcaklıkta su ilave edilmektedir. İlave edilen su moleküllerinin enerjisi sisteme eklendiğinden sistemin toplam iç enerjisi artar. - III. Öncül (Kabı ısıtıcı ile bir süre ısıtmak):
Termodinamiğin birinci yasasına göre sisteme dışarıdan ısı aktarıldığında (Q > 0) ve sistem iş yapmadığında (\Delta U = Q), sistemin iç enerjisi artar.
Sonuç ve Doğrulama:
Her üç işlemde de sisteme dışarıdan enerji ya da enerjiye sahip madde aktarımı gerçekleştiğinden, üç işlem de tek başına sistemin iç enerjisini artırır.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP: E — I ya da II ya da III
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
TEMEL KAVRAMLAR:
- İç Enerji (U): Maddeyi oluşturan taneciklerin toplam kinetik ve potansiyel enerjisidir. Madde miktarına (kütleye) ve sıcaklığa bağlıdır.
- Sıcaklık (T): Taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin bir göstergesidir, bir enerji türü değildir.
SIK YAPILAN HATALAR:
Hatalı Yaklaşım: “Kaba daha soğuk (T sıcaklığında) su eklenirse sistemin sıcaklığı düşer, dolayısıyla iç enerjisi de azalır.”- Doğru Yaklaşım: Sıcaklık ortalama kinetik enerjinin bir ölçüsüyken, iç enerji toplam enerjidir. Sisteme madde eklendiğinde tanecik sayısı arttığı için toplam enerji mutlaka artar.
Bu soruda hedeflenen “iç enerji ile sıcaklık farkı” kavramını pekiştirmek için benzer bir ısı-sıcaklık sorusu daha çözmek ister misin?