Aşağ��daki tabloda X, Y ve Z saf maddelerinin 1\text{ atm} dış basınç altındaki normal kay… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Aşağ��daki tabloda $X$ , $Y$ ve $Z$ saf maddelerinin $1\text{ atm}$ dış basınç altındaki normal kaynama noktaları ile kritik sıcaklıkları verilmiştir.

Madde	Normal Kaynama Noktası ( $^\circ\text{C}$ )	Kritik Sıcaklık ( $^\circ\text{C}$ )
$X$	$-269$	$-268$
$Y$	$-196$	$-147$
$Z$	$-33$	$132$

Buna göre, bu maddeler ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A
Aynı koşullarda bulunan bu maddelerin ideal gaz davranışından sapma eğilimleri arasındaki ilişki $Z > Y > X$ şeklindedir.
B
$25^\circ\text{C}$ sıcaklıkta ve $1\text{ atm}$ dış basınçta $X$ ve $Y$ gaz, $Z$ ise buhar fazındadır.
$-150^\circ\text{C}$ sıcaklıktaki $Y$ maddesi üzerine uygulanan basınç ne kadar artırılırsa artırılsın sıvılaştırılamaz.Cevap
D
$Z$ maddesi, kritik sıcaklığının yüksek ve normal kaynama noktasının düşük olması sebebiyle soğutucu akışkan olarak kullanılmaya en uygundur.
E
Joule-Thomson genleşmesine uğrayan $Y$ gazının genleşme sonrasında sıcaklığının düşmesi, gazın ideal davranıştan saptığını gösterir.

Cevap

-150^\circ\text{C}

sıcaklıktaki

Y

maddesinin hiçbir basınç altında sıvılaştırılamayacağını belirten ifade yanlı��tır. Maddelerin kritik sıcaklıklarının altındaki sıcaklıklarda basınç uygulanarak sıvılaştırılabilmesi mümkündür;

-150^\circ\text{C}

sıcaklığı da

Y

maddesinin kritik sıcaklığı olan

-147^\circ\text{C}

'den daha düşük bir sıcaklıktır.

Doğru yanıt olan seçenek,

-150^\circ\text{C}

sıcaklığındaki

Y

maddesinin hiçbir basınç altında sıvılaştırılamayacağını iddia etmektedir. Ancak

-150^\circ\text{C}

sıcaklığı,

Y

maddesinin kritik sıcaklığı olan

-147^\circ\text{C}

değerinden daha düşüktür. Kritik sıcaklığın altındaki bir sıcaklık değerinde madde buhar fazında bulunur ve uygun basınç uygulandığında sıvılaştırılabilir.

Adım Adım Çözüm

Kritik sıcaklık ve sıvılaşabilme sınır kurallarının tanımlanması

Bir maddenin basınç uygulanarak sıvılaştırılabilmesi için sıcaklığının kritik sıcaklığından (

T_c

) daha düşük olması gerekir. Kritik sıcaklığın üzerindeki sıcaklıklarda madde 'gaz' fazındadır ve ne kadar yüksek basınç uygulanırsa uygulansın sıvılaştırılamaz. Kritik sıcaklığın altında ancak kaynama noktasının üzerindeki sıcaklıklarda ise madde 'buhar' fazındadır ve basınçla sıvılaştırılabilir.

Maddelerin hangi sıcaklıklarda basınçla sıvılaşabileceğini belirlemek için teorik temel oluşturulur.

-150^\circ\text{C}

'deki

Y

maddesinin sıcaklık durumunun kritik sıcaklık değeriyle karşılaştırılması

Y

maddesinin kritik sıcaklığı

-147^\circ\text{C}

olarak verilmiştir.

-150^\circ\text{C}

sıcaklığ��, sayısal değer olarak

-147^\circ\text{C}

'den daha düşüktür (

-150 < -147

). Dolayısıyla

Y

maddesi bu sıcaklıkta kritik sıcaklığının altındadır.

Negatif sıcaklık değerleri arasındaki büyüklük ilişkisini doğru analiz ederek maddenin faz sınırını belirlemek.

Y

maddesinin sıvılaşma durumuna karar verilmesi

-150^\circ\text{C}

sıcaklığı kritik sıcaklığın altında kaldığı için

Y

maddesi bu sıcaklıkta buhar fazında bulunur ve uygun basınç uygulandığında sıvılaştırılabilir. Bu nedenle, sıvılaştırılamayacağını savunan ifade yanlıştır.

Yanlış ifadenin tespiti ve gerekçelendirilmesi sağlanır.

Diğer seçeneklerin bilimsel doğruluğunun teyit edilmesi

Kritik sıcaklık ve kaynama noktası değerleri tanecikler arası çekim kuvvetlerinin büyüklüğü ile doğru orantılıdır. Çekim kuvvetleri

Z > Y > X

şeklinde sıralandığından ideallikten sapma miktarları da

Z > Y > X

olur.

25^\circ\text{C}

oda sıcaklığı

X

Y

'nin kritik sıcaklığından yüksek olduğu için gaz,

Z

'nin ise altında kaldığı için buhardır. Soğutucu akışkan olarak oda sıcaklığında sıvılaşabilen ve kaynama noktası düşük olan

Z

en uygundur. Joule-Thomson genleşmesi sırasında gerçek gazların soğuması tanecikler arası çekim kuvvetlerini yenmek için iç enerji kullanmalarından kaynaklanır, bu da ideallikten sapma ölçütüdür. Tüm bu analizler diğer seçeneklerin doğru olduğunu gösterir.

Sorunun bütünsel olarak doğruluğundan ve distractörlerin tam analizinden emin olunur.

Anahtar Kavram

Gerçek gazlar, kritik sıcaklık sınırı, gaz ve buhar fazlarının ayrımı, Joule-Thomson genleşmesinin temel çalışma prensibi ve soğutucu akışkan seçimi.

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru