Yarısına kadar 2T sıcaklığında su dolu olan bir kap

YKS TYT
1

Yarısına kadar 2T sıcaklığında su dolu olan bir kap
ısıl dengededir.
Kap ve sudan oluşan sistemin iç enerjisini
artırmak için
I. kap doluncaya kadar kaba T sıcaklığında su ilave
etmek,
ilave etmek,
III. kabı ısıtıcı ile bir süre ısıtmak
işlemlerinden hangileri tek başına yapılabilir?
A) Yalnız II
B) I ya da II
C) I ya da III
D) II ya da III
E) I ya da II ya da III

Yarısına kadar 2T sıcaklığında su dolu olan bir kap ısıl dengededir.
Yarısına kadar 2T sıcaklığında su dolu olan bir kap ısıl dengededir.814×799 58.2 KB

2

Kap ve Sıvı Sisteminde İç Enerji Değişimi

:light_bulb: KULLANILAN FORMÜL / KURAL:

  • İç Enerji (U): Bir sistemdeki taneciklerin öteleme, dönme, titreşim kinetik enerjileri ile aralarındaki bağlardan kaynaklanan potansiyel enerjilerinin toplamıdır.
U = \sum E_{\text{kinetik}} + \sum E_{\text{potansiyel}}
  • Termodinamiğin I. Yasası: Sisteme ısı verildiğinde (\Delta Q > 0) ya da sisteme madde eklendiğinde sistemin toplam iç enerjisi artar.

:brain: ÇÖZÜM ADIMLARI & Öncül Analizi:

  • I. Kap doluncaya kadar kaba T sıcaklığında su ilave etmek:
    Eklenen suyun sıcaklığı kaptaki suyun sıcaklığından (2T) düşük olsa bile, eklenen suyun da taneciklerinin kinetik ve potansiyel enerjisi (iç enerjisi) vardır (U_{\text{eklenen}} > 0). Kaba madde ilave edildiğinde sistemin toplam tanecik sayısı artacağından, kabın ve içindeki sıvının toplam iç enerjisi artar. (Yargı doğru)

  • II. Kap doluncaya kadar kaba 3T sıcaklığında su ilave etmek:
    Sisteme hem kütle eklenmekte hem de daha yüksek sıcaklıkta madde katılarak sisteme enerji kazandırılmaktadır. Dolayısıyla sistemin toplam iç enerjisi kesinlikle artar. (Yargı doğru)

  • III. Kabı ısıtıcı ile bir süre ısıtmak:
    Dışarıdan bir ısıtıcı yardımıyla sisteme ısı aktarıldığında (\Delta Q > 0), yapılan iş ihmal edildiğinde termodinamiğin birinci yasasına göre (\Delta U = Q) sistemin iç enerjisi artar. (Yargı doğru)

Sonuç ve Doğrulama:
İç enerji, sistemin kütlesine bağlı kapsamlı (ekstansif) bir büyüklüktür. Sisteme pozitif iç enerjiye sahip herhangi bir madde eklemek veya sisteme dışarıdan ısı vermek sistemin toplam iç enerjisini artırır. Bu nedenle her üç işlem de tek başına bu artışı sağlar.

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

:bullseye: TEMEL KAVRAMLAR:

  • İç Enerji: Madde miktarına (kütleye) ve sıcaklığa bağlıdır. Yalnızca sıcaklığa bakılarak iç enerji yorumu yapılamaz.
  • Sıcaklık: Bir sistemdeki taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin bir göstergesidir; bir enerji türü değildir.

:warning: SIK YAPILAN HATALAR:

  • :cross_mark: Hatalı Yaklaşım: T sıcaklığında su eklendiğinde karışımın son sıcaklığı düşeceği için iç enerjinin de azalacağını düşünmek.
  • :white_check_mark: Doğru Yaklaşım: Sıcaklık azalsa bile kütle artışı sisteme toplam tanecik enerjisi kazandırdığı için sistemin toplam iç enerjisi artar.

İç enerji ve sıcaklık kavramları arasındaki farkları pekiştirmek için benzer bir soru daha çözmek ister misin?