Examkin

Soru

Zorluk: OrtaKatı ve Sıvılarda Genleşme ve Büzülme

Kendi içlerinde homojen ve sıcaklıkları eşit olan katı bir cisim ile bir sıvı, genleşmesi önemsiz olan bir kapta termal dengededir. Katı cisim, sıvının içinde hacminin yarısı batacak şekilde yüzmektedir.

Sistem ısıtılarak sıcaklığı bir miktar artırıldığında, katı cismin sıvıya batan hacminin arttığı (sıvı içine daha çok battığı) fakat cismin kap tabanına de��meden yüzmeye devam ettiği gözleniyor.

Buna göre;

I. Sıvının hacimce genleşme katsayısı, katı cismin hacimce genleşme katsayısından büyüktür.
II. Sıcaklık artışı sırasında katı cismin özkütlesi azalmıştır.
III. Sıcaklık artışı sırasında katı cisme etki eden kaldırma kuvveti artmıştır.

yargılarından hangileri doğrudur?

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

Cevap

Sıvının hacimce genleşme katsayısı katı cismininkinden büyük olup, sıcaklık artışı sırasında katı cismin özkütlesi azalmıştır ve kaldırma kuvveti değişmemiştir.
Isıtılan katı cismin hacmi artar ve özkütlesi azalır. Sıvı içindeki yüzen cismin batan hacminin artması, sıvının özkütlesinin katı cismin özkütlesine oranla daha hızlı azaldığını gösterir. Bu durum, sıvının hacimce genleşme katsayısının katı cismininkinden büyük olduğu anlamına gelir. Cisim yüzmeye devam ettiği için kaldırma kuvveti değişmeyip cismin ağırlığına eşit kalır.

Adım Adım Çözüm

1
Katı cismin sıcaklık artışından sonraki denge durumunu ve kaldırma kuvvetini analiz etmek.
Cisim kap tabanına değmeden yüzmeye devam ettiği için, cisme etki eden kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşit kalmalıdır (Fk=GF_k = G). Cismin kütlesi ve yer çekimi ivmesi değişmediğinden ağırlığı sabit kalır, bu yüzden kaldırma kuvveti de değişmez. Bu durum üçüncü öncülün yanlış olduğunu gösterir.
Yüzen cisimlerde kaldırma kuvvetinin cismin ağırlığına eşit olduğunu belirleyerek kaldırma kuvvetinin değişimini bulmak.
2
Sıcaklık artışının cismin özkütlesi üzerindeki etkisini belirlemek.
Sıcaklık artışı sonucunda katı cisim genleşir ve hacmi (VcisimV_{cisim}) artar. Cismin kütlesi (mm) sabit olduğundan, d=m/Vd = m/V formülüne göre özkütlesi azalır. Bu durum ikinci öncülün doğru olduğunu gösterir.
Sıcaklık artışının katıların hacim ve özkütle değerlerine etkisini açıklamak.
3
Batan hacimdeki artıştan yararlanarak katı ve sıvının genleşme katsayılarını karşılaştırmak.
Cismin batan hacminin cismin toplam hacmine oranı VbatanVcisim=dcisimdsıvı\frac{V_{batan}}{V_{cisim}} = \frac{d_{cisim}}{d_{sıvı}} bağıntısıyla bulunur. Soruda batan hacmin arttığı (yani bu oranın büyüdüğü) belirtilmiştir. Oranın büyümesi için paydadaki sıvının özkütlesinin (dsıvıd_{sıvı}), paydaki katının özkütlesine (dcisimd_{cisim}) göre daha hızlı azalması gerekir. Bu da sıvının hacimce genleşme katsayısının katınınkinden daha büyük olduğunu gösterir (αsıvı>αcisim\alpha_{sıvı} > \alpha_{cisim}). Bu durum birinci öncülün doğru olduğunu gösterir.
Genleşme oranlarını özkütle değişim hızları üzerinden ilişkilendirerek genleşme katsayılarını karşılaştırmak.

Anahtar Kavram

Sıcaklığı artan katı ve sıvıların hacimlerindeki artışa bağlı olarak özkütlelerinin azalması ve bu durumun sıvı içindeki cisimlerin denge durumuna etkisi.
Bu soruyu puanla

Konular

Katı ve Sıvılarda Genleşme ve Büzülme

Bu konudan daha fazla soru