Yarısına kadar 2T sicakliğında su dolu olan bir kap Isil dengededir

YKS TYT
1

2
Yarısına kadar 2T sicakliğında su dolu olan bir kap
Isil dengededir.
dore27
Kap ve sudan oluşan sistemin iç enerjisíni
artırmak için

  1. kap doluncaya kadar kabaT sicaklığında su ilave
    etmek,
    Il. kap doluncaya kadar kaba 3T sIcaklığında su
    nalaellave etmek.
    . kabı isıticı ile bir süre isıtmak
    işlemlerinden hangileri tek başına yapılabilir?
    A) Yalnız ll
    D)l ya da ll
    B) I ya da ll
    C) l ya da Ill
    E) I ya da ll ya da lll

2 Yarısına kadar 2T sicakliğında su dolu olan bir kap Isil dengededir.
2 Yarısına kadar 2T sicakliğında su dolu olan bir kap Isil dengededir.800×927 66.5 KB

2

Sistemin İç Enerjisi ve Değişimi

:brain: ÇÖZÜM ADIMLARI & Öncül Analizi:

  • Temel Tanım (İç Enerji): Bir sistemdeki tüm moleküllerin kinetik enerjileri ile moleküller arası potansiyel enerjilerinin toplamına iç enerji denir. Bir maddenin/sistemin iç enerjisi; madde miktarına (kütleye), maddenin cinsine ve sıcaklığına bağlıdır.
  • I. Öncül: Kap doluncaya kadar kaba T sıcaklığında su ilave etmek
    • Analiz: Eklenen suyun sıcaklığı (T), kaptaki suyun sıcaklığından (2T) daha düşük olduğu için karışımın son denge sıcaklığı 2T’den küçük olur.
    • Ancak dikkat edilmelidir ki: Mutlak sıfırın (0\text{ K}) üzerindeki her maddenin pozitif bir iç enerjisi vardır. Kaba dışarıdan T sıcaklığında su eklendiğinde, eklenen su kendi bünyesindeki iç enerjiyi de sisteme katar.
    • m kütleli 2T sıcaklığındaki suyun yanına m kütleli T sıcaklığında su eklendiğinde sistemin toplam kütlesi 2 katına çıkar. Dış çevreye enerji kaybı olmadığı sürece sisteme madde eklenmesi toplam molekül sayısını artırdığından sistemin toplam iç enerjisi artar.
    • (I. öncül yapılabilir.)
  • II. Öncül: Kap doluncaya kadar kaba 3T sıcaklığında su ilave etmek
    • Analiz: Kaba hem daha yüksek sıcaklıkta (3T) su eklenmekte hem de sistemin toplam kütlesi artmaktadır.
    • Sisteme dışarıdan hem kütle hem de yüksek enerjili moleküller dahil olduğu için sistemin toplam iç enerjisi kesinlikle artar.
    • (II. öncül yapılabilir.)
  • III. Öncül: Kabı ısıtıcı ile bir süre ısıtmak
    • Analiz: Termodinamiğin birinci yasasına göre (\Delta U = Q - W), sisteme dışarıdan bir ısıtıcı vasıtasıyla Isı enerjisi (Q > 0) verildiğinde ve sistem çevreye karşı iş yapmadığında (W = 0), verilen bu enerji doğrudan sistemin iç enerjisini artırır (\Delta U > 0).
    • (III. öncül yapılabilir.)

Doğrulama:
Her üç işlemde de sisteme dışarıdan enerji (madde veya ısı şeklinde) aktarıldığı için kap ve sudan oluşan sistemin toplam iç enerjisi artar.

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
:white_check_mark: CEVAP: E — I ya da II ya da III
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

:bullseye: TEMEL KAVRAMLAR:

  • İç Enerji (U): Bir sistemdeki tüm taneciklerin öteleme, dönme, titreşim kinetik enerjileri ve bağ potansiyel enerjilerinin toplamıdır. Yalnızca sıcaklığa değil, kütleye de bağlı bir büyüklüktür.
  • Isı (Q): Sıcaklık farkından dolayı transfer edilen enerjidir.

:warning: SIK YAPILAN HATALAR:

  • :cross_mark: Hatalı Yaklaşım: “T sıcaklığında su eklenirse sistemin sıcaklığı düşer, dolayısıyla iç enerjisi de azalır.”
  • :white_check_mark: Doğru Yaklaşım: Sıcaklık ortalama kinetik enerjinin bir göstergesidir; iç enerji ise toplam enerjidir. Sıcaklık azalsa bile kütle arttığı için toplam tanecik sayısı ve dolayısıyla sistemin toplam iç enerjisi artmış olur.

Bu sorudaki “iç enerji - sıcaklık” ayrımıyla ilgili benzer bir termodinamik sorusu daha çözmek ister misin?