Examkin

Soru

Zorluk: ZorIsıl Denge ve Denge Sıcaklığı

Isıca yalıtılmış bir bardağın içinde 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} sıcaklıkta su-buz karışımı ısıl dengededir. Bu bardağın içerisine, ilk sıcaklığı 80 ∘C80\ ^\circ\text{C} olan metal bir bilye yavaşça bırakılıyor. Isıl denge sağlandığında bardakta hâlâ bir miktar buz olduğu ve dışarıya sıvı taşmadığı gözlemleniyor.

Buna göre, sistem yeniden ısıl dengeye ulaştığında;

I. Metal bilyenin son sıcaklığı 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} olur.
II. Metal bilyenin verdiği ısı miktarı, eriyen buzun erimesi için aldığı ısı miktarına eşittir.
III. Son durumda metal bilye ile bardaktaki suyun ��sıları birbirine eşit olur.

yargılarından hangileri doğrudur?

  1. A
    Yalnız I
  2. B
    Yalnız II
  3. I ve IICevap
  4. D
    I ve III
  5. E
    I, II ve III

Cevap

I ve II ifadeleri doğrudur. Metal bilyenin son sıcaklığı 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} olur ve bilyenin verdiği ısı miktarı, eriyen buzun erimesi için aldığı ısı miktarına eşit olur.
Başlangıçta 0 ∘C0\ ^\circ\text{C}'de su-buz karışımı içeren kaba 80 ∘C80\ ^\circ\text{C}'de metal bilye bırakıldığında, ısıl denge durumunda bardakta hâlâ buz kaldığı ifade edilmiştir. Su ile buzun bir arada ısıl dengede bulunabileceği sıcaklık 0 ∘C0\ ^\circ\text{C}'dir. Bu nedenle denge sıcaklığı 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} olur ve bilyenin sıcaklığı 0 ∘C0\ ^\circ\text{C}'ye düşer (birinci ifade doğrudur). Isıca yalıtılmış sistemde enerjinin korunumu gereğince alınan ısı verilen ısıya eşittir. Sıcaklığı değişmeyen 0 ∘C0\ ^\circ\text{C}'deki su ve kalan buz ısı almadığı için bilyenin verdiği ısının tamamı buzun erimesine gitmiştir (ikinci ifade doğrudur). Isı, maddeler arasında transfer edilen enerji olduğundan cisimlerin sahip olduğu bir 'ısı' değeri yoktur ve ısıl dengede ısılar eşitlenmez (üçüncü ifade yanlıştır).

Adım Adım Çözüm

1
Isıl denge sıcaklığını belirleme.
Denge sıcaklığı 0 ∘C0\ ^\circ\text{C}'dir.
Bardakta başlangıçta 0 ∘C0\ ^\circ\text{C}'de su-buz karışımı vardır. Metal bilye atılıp ısıl denge kurulduğunda da bardakta hâlâ buz kaldığı belirtilmiştir. Su ve buzun bir arada dengede kalabildiği tek sıcaklık değeri 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} olduğundan, sistemin son denge sıcaklığı 0 ∘C0\ ^\circ\text{C}'dir. Bu durumda 80 ∘C80\ ^\circ\text{C}'deki bilyenin sıcaklığı 0 ∘C0\ ^\circ\text{C}'ye düşer.
2
Alınan ve verilen ısı ilişkisini kurma.
Bilyenin verdiği ısı eriyen buzun erime ısısına eşittir.
Dışarıya ısı kaybı olmayan yalıtılmış sistemde alınan ısı verilen ısıya eşittir (Qalınan=QverilenQ_{\text{alınan}} = Q_{\text{verilen}}). Sıcaklığı değişmeyen 0 ∘C0\ ^\circ\text{C}'deki su ve erimeyen buz çevreye ısı vermemiş veya almamıştır. Isıyı alan tek şey eriyen buzdur. Dolayısıyla metal bilyenin verdiği ısı, sadece eriyen buzun hal değişimi için harcanmıştır.
3
Isı kavramının tanımını değerlendirme.
Maddelerin 'ısısı' kavramı tanımsızdır.
Isı, sıcaklık farkından dolayı transfer edilen enerjidir. Durağan haldeki bir maddenin tek başına 'ısısı' diye bir kavramdan bahsedilemez. Dolayısıyla son durumda bilye ile suyun ısılarının eşitlenmesi fiziksel olarak yanlıştır.

Anahtar Kavram

Isıl dengede olan su-buz karışımlarında denge sıcaklığının sabit kalması, enerjinin korunumu ve ısı kavramının doğru tanımlanması.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Isıl Denge ve Denge Sıcaklığı

Bu konudan daha fazla soru