Kaynama, Kaynama Noktasını Etkileyen Faktörler ve Bağıl Nem

12 soru

Soru 1Soru

Kimya laboratuvarında gerçekleştirilen bir deneyde, maddelerin fiziksel özellikleri ile ortam koşulları arasındaki ilişkiyi incelemek amacıyla üç farklı sıvı örneği hazırlanmıştır:

ÖrnekSıvı TürüSıvı Hacmi (mLmL)Ortamın Dış Basıncı (mmHgmmHg)Sıcaklık (C^\circ C)
1Saf su10076025
2Saf su20068025
3Tuzlu su çözeltisi10076025

Buna göre, bu örneklerin belirtilen sıcaklıktaki denge buhar basınçları (P1,P2,P3P_1, P_2, P_3) ve aynı ortamlardaki kaynamaya başlama sıcaklıkları (T1,T2,T3T_1, T_2, T_3) arasındaki ilişki aşağıdakilerin hangisinde doğru kıyaslanmıştır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Denge buhar basınçları: P1=P2>P3P_1 = P_2 > P_3 ; Kaynamaya başlama sıcaklıkları: T3>T1>T2T_3 > T_1 > T_2

Cevap

Denge buhar basınçları arasındaki ilişki P1=P2>P3P_1 = P_2 > P_3 ve kaynamaya başlama sıcaklıkları arasındaki ili��ki T3>T1>T2T_3 > T_1 > T_2 şeklindedir.
Denge buhar basıncı sıcaklık, sıvının cinsi ve saflık derecesine bağlı olup dış basınçtan etkilenmez. Bu nedenle aynı sıcaklıktaki saf suların denge buhar basınçları eşittir (P1=P2P_1 = P_2). Tuzlu su ise uçucu olmayan tanecikler içerdiğinden suyun buharlaşmasını zorlaştırır ve buhar basıncını düşürür (P1=P2>P3P_1 = P_2 > P_3). Kaynamaya başlama sıcaklığı ise dış basınç azaldıkça düşer (T1>T2T_1 > T_2) ve uçucu olmayan çözünen eklenmesiyle yükselir (T3>T1T_3 > T_1). Bu durumları birleştirdiğimizde doğru kıyaslama elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Denge buhar basıncını etkileyen faktörleri belirleme ve karşılaştırma yapma.
P1=P2>P3P_1 = P_2 > P_3
Denge buhar basıncı sıvının cinsine, saflığına ve sıcaklığına bağlıdır; dış basınca ve sıvı miktarına bağlı değildir. 1. ve 2. örnekler aynı sıcaklıkta saf su olduğundan buhar basınçları eşittir (P1=P2P_1 = P_2). 3. örnekte su içinde uçucu olmayan bir katı (tuz) çözündüğü için denge buhar basıncı düşer (P3<P1P_3 < P_1).
2
Kaynamaya başlama sıcaklığını etkileyen faktörleri belirleme ve karşılaştırma yapma.
T3>T1>T2T_3 > T_1 > T_2
Kaynama noktası dış basınca, sıvının cinsine ve saflığına bağlıdır. 1. ve 2. örneklerdeki saf sulardan 2. örneğin bulunduğu ortamın dış basıncı (680 mmHg680\text{ mmHg}) daha düşük olduğu için kaynama noktası daha düşüktür (T1>T2T_1 > T_2). 3. örnekte tuz çözünmesi kaynama noktasını yükseltir, dolayısıyla aynı dış basınçtaki saf suya göre kaynama noktası daha yüksektir (T3>T1T_3 > T_1).

Anahtar Kavram

Denge buhar basıncı dış basınca bağlı değilken, kaynama noktası dış basınca doğrudan bağlıdır. Safsızlık (uçucu olmayan çözünen eklenmesi) denge buhar basıncını düşürürken kaynama noktasını yükseltir.
Soru 2Soru

Aşağıda farklı koşullarda bulunan bazı sıvılar tanımlanmıştır:

I. Antalya kıyısında (1 atm1\text{ atm}) bulunan kütlece %10\%10'luk yemek tuzu (NaClNaCl) sulu çözeltisi
II. Erciyes Da��ı'nın zirvesinde (07 atm0{}7\text{ atm}) bulunan saf su
III. Antalya kıyısında (1 atm1\text{ atm}) bulunan saf etil alkol
IV. Antalya kıyısında (1 atm1\text{ atm}) bulunan saf su

Bu sıvıların kaynamaya başladıkları sıcaklıkları büyükten küçüğe doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Sıvıların kaynamaya başlama sıcaklıklarının büyükten küçüğe doğru doğru sıralaması I > IV > II > III şeklindedir.
Sıvıların kaynamaya başlama sıcaklıkları karşılaştırılırken saflık, moleküller arası çekim kuvvetleri ve dış basınç faktörleri birlikte incelenir. Antalya'da (1 atm1\text{ atm}) tuzlu su çözeltisi uçucu olmayan bir katı içerdiğinden kaynama noktası en yüksektir (>100C>100^\circ\text{C}). Aynı koşullardaki saf su 100C100^\circ\text{C}'de kaynar. Erciyes Dağı'nda (07 atm0{}7\text{ atm}) dış basınç düşük olduğundan saf suyun kaynama noktası düşer (90C\,\sim 90^\circ\text{C}). Ancak su molekülleri arasındaki hidrojen bağları etil alkole göre daha güçlü olduğu için bu sıcaklık etil alkolün deniz seviyesindeki kaynama noktasından (78C78^\circ\text{C}) daha büyüktür.

Adım Adım Çözüm

1
Çözünen saflığının kaynama noktasına etkisini belirleme
Antalya deniz seviyesinde (1 atm1\text{ atm}) yer alır. Saf suya uçucu olmayan tuz gibi bir katı eklendiğinde oluşan çözeltinin kaynamaya başlama sıcaklığı saf suyun kaynama noktasından (100C100^\circ\text{C}) yüksek olur. Dolayısıyla I numaralı çözeltinin kaynama noktası en büyüktür (>100C>100^\circ\text{C}).
Uçucu olmayan çözünen tanecikleri çözücünün buharlaşmasını zorlaştırır, buhar basıncını düşürür ve kaynama noktasını yükseltir.
2
Aynı dış basınçtaki farklı sıvıların moleküller arası etkileşimlerini karşılaştırma
Antalya kıyısında (1 atm1\text{ atm}) bulunan saf su (IV) 100C100^\circ\text{C}'de kaynarken, saf etil alkol (III) 78C78^\circ\text{C}'de kaynar.
Suyun moleküller arası hidrojen bağları etil alkole kıyasla daha güçlü ve etkindir; moleküller arası çekim gücü fazla olan sıvının kaynama noktası daha yüksektir.
3
Dış basınç değişiminin (yüksekliğin) kaynama noktasına etkisini analiz etme
Erciyes Dağı'nın zirvesinde dış basınç deniz seviyesine göre daha düşüktür (07 atm0{}7\text{ atm}). Bu ortamdaki saf suyun (II) kaynama sıcaklığı deniz seviyesindeki suya (IV) göre daha düşüktür (yaklaşık 90C90^\circ\text{C}). Ancak bu değer, moleküller arası bağları çok zayıf olan etil alkolün deniz seviyesindeki kaynama noktasından (78C78^\circ\text{C}) hâlâ büyüktür.
Kaynama olayı, sıvının denge buhar basıncının dış basınca eşitlendiği sıcaklıkta başlar. Dış basınç düştükçe kaynama sıcaklığı da düşer.
4
Elde edilen tüm sıcaklık değerlerini sıralama
Belirlenen değerler: I (>100C>100^\circ\text{C}) > IV (100C100^\circ\text{C}) > II (90C\,\sim 90^\circ\text{C}) > III (78C78^\circ\text{C}) şeklinde sıralanır.
Kaynama noktasına etki eden saflık, dış basınç ve moleküller arası etkileşim faktörlerinin tamamı sentezlenerek doğru sıralamaya ulaşılmıştır.

Anahtar Kavram

Kaynama noktası; dış basınca, moleküller arası çekim kuvvetlerinin gücüne ve sıvının saflık derecesine bağlıdır.
Soru 3Soru

Aynı ortamda (1 atm1\text{ atm} dış basınçta) bulunan aşağıdaki sıvıların kaynamaya başlama sıcaklıklarını en yüksek olandan en düşük olana doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Sıvıların kaynamaya başlama sıcaklıklarının en yüksek olandan en düşük olana doğru sıralaması: Kütlece %10'luk tuzlu su çözeltisi > Saf su > Saf dietil eter şeklindedir.
Aynı dış basınç altında bulunan sıvılarda, kütlece %10'luk tuzlu su çözeltisi uçucu olmayan bir katı içerdiği için kaynama noktası saf sudan yüksektir. Saf su ise molekülleri arasındaki güçlü hidrojen bağları nedeniyle, molekülleri arasında hidrojen bağı bulunmayan polar dietil eterden daha yüksek bir sıcaklıkta kaynar. Bu durumda en yüksek kaynama noktasına kütlece %10'luk tuzlu su çözeltisi, ardından saf su ve en düşük olarak saf dietil eter sahip olur.

Adım Adım Çözüm

1
Çözünen katının kaynama noktasına etkisini belirleme
Saf suya tuz gibi uçucu olmayan bir katı eklendiğinde oluşan çözeltinin kaynama noktası saf suyunkinden daha yüksek olur. Bu nedenle kütlece %10'luk tuzlu suyun kaynama noktası saf sudan yüksektir.
Uçucu olmayan çözünenlerin kaynama noktasını yükselttiği ilkesini uygulamak için.
2
Moleküller arası çekim kuvvetlerini karşılaştırma
Saf su molekülleri arasında güçlü hidrojen bağları bulunurken, saf dietil eter molekülleri arasında hidrojen bağı bulunmaz (zayıf dipol-dipol etkileşimleri bulunur). Moleküller arası çekim kuvveti daha büyük olan saf suyun kaynama noktası, dietil eterden daha yüksektir.
Maddelerin kimyasal türleri arasındaki etkileşim gücünün kaynama noktasına etkisini belirlemek için.
3
Elde edilen verileri birleştirerek sıralama yapma
Kaynama noktası en yüksek olan kütlece %10'luk tuzlu su çözeltisi, ardından saf su ve en düşük olan saf dietil eterdir.
Sıvıları en yüksek kaynama sıcaklığından en düşüğe doğru nihai olarak sıralamak için.

Anahtar Kavram

Aynı dış basınç altında bulunan sıvıların kaynama noktaları, tanecikler arası çekim kuvvetinin büyüklüğüne ve sıvının saflığına (uçucu olmayan çözünen madde varlığına) bağlıdır. Tanecikler arası çekim kuvveti büyük olan veya içinde uçucu olmayan katı çözünmüş sıvıların kaynama noktası daha yüksektir.
Soru 4Soru

Aşağıda farklı ortamlarda ve saflık derecelerinde bulunan bazı sıvı örnekleri verilmiştir:

I. Deniz seviyesinde (1 atm1\text{ atm}) bulunan kütlece %10\%10’luk sulu yemek tuzu (NaClNaCl) çözeltisi
II. Deniz seviyesinde (1 atm1\text{ atm}) bulunan saf su
III. Yüksek bir dağın zirvesinde (08 atm0{}8\text{ atm} dış basınçta) bulunan saf su
IV. Deniz seviyesinde (1 atm1\text{ atm}) bulunan saf etil alkol

Buna göre, bu sıvıların aynı koşullarda ısıtılması durumunda kaynamaya başlama sıcaklıklarını en yüksek olandan en düşük olana doğru sıralayın��z.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Sıvıların kaynamaya başlama sıcaklıklarının en yüksek olandan en düşük olana doğru sıralaması I, II, III ve IV şeklindedir.
Sıvıların kaynamaya başlama sıcaklıkları karşılaştırıldığında, içerisinde uçucu olmayan bir katı barındıran sulu yemek tuzu çözeltisi deniz seviyesinde en yüksek kaynama noktasına sahiptir (100°C'den yüksek). Deniz seviyesindeki saf su 100°C'de kaynar. Dış basıncın daha az olduğu dağ zirvesinde bulunan saf su ise 100°C'nin altında bir sıcaklıkta (yaklaşık 94°C) kaynar. Moleküller arası çekim kuvvetleri en zayıf olan etil alkolün deniz seviyesindeki kaynama noktası ise en düşüktür (78°C). Bu verilere göre kaynama noktalarının büyükten küçüğe sıralaması I, II, III ve IV şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
Uçucu olmayan çözünen maddenin kaynama noktasına etkisini belirlemek.
Bir sıvıda uçucu olmayan bir katı (örneğin tuz) çözündüğünde, tanecikler arası çekim kuvvetleri artar ve buhar basıncı düşer. Bu nedenle çözeltinin kaynamaya başlama sıcaklığı saf çözücününkinden yüksek olur. 1 atm1\text{ atm} dış basınçtaki kütlece %10\%10’luk sulu yemek tuzu çözeltisinin kaynamaya başlama sıcaklığı 100C100^\circ\text{C}'den büyüktür.
Saf çözücüye uçucu olmayan katı eklenmesi kaynama noktasını yükseltir (koligatif özellik).
2
Moleküller arası çekim kuvvetlerinin kaynama noktasına etkisini karşılaştırmak.
Aynı dış basınç altında moleküller arası çekim kuvveti güçlü olan sıvının kaynama noktası daha yüksektir. Su molekülleri arasındaki hidrojen ba��ları, etil alkol molekülleri arasındaki hidrojen bağlarından daha etkindir. Bu nedenle deniz seviyesinde (1 atm1\text{ atm}) saf suyun kaynama noktası (100C100^\circ\text{C}), saf etil alkolün kaynama noktasından (78C78^\circ\text{C}) büyüktür.
Çekim kuvvetleri arttıkça sıvının moleküllerini sıvı fazdan gaz fazına geçirmek zorlaşır ve kaynama noktası yükselir.
3
Dış basıncın kaynama noktasına etkisini analiz etmek.
Kaynama, iç buhar basıncının dış basınca eşit olduğu anda gerçekleşir. Dış basınç azaldıkça sıvının buhar basıncının bu değere ulaşması için daha az ısıtılması gerekir, yani kaynama noktası düşer. Yüksek bir dağın zirvesinde (08 atm0{}8\text{ atm}) saf suyun kaynama noktası deniz seviyesindeki (1 atm1\text{ atm}) saf suyun kaynama noktasından (100C100^\circ\text{C}) daha düşüktür (yaklaşık 94C94^\circ\text{C}). Ancak bu değer, etil alkolün deniz seviyesindeki kaynama noktasından (78C78^\circ\text{C}) büyüktür.
Dış basınç azaldığında sıvıların kaynama noktası düşer.
4
Belirlenen tüm sıcaklıkları karşılaştırarak büyükten küçüğe sıralamak.
Sıralama: Kütlece %10\%10’luk yemek tuzu çözeltisi (>100C>100^\circ\text{C}) > Deniz seviyesindeki saf su (100C100^\circ\text{C}) > Dağ zirvesindeki saf su (94C\approx 94^\circ\text{C}) > Deniz seviyesindeki saf etil alkol (78C78^\circ\text{C}). Bu durum I > II > III > IV sıralamasına karşılık gelir.
Sıvının cinsi, saflığı ve dış basıncın kaynama noktasına etkileri birleştirilmiştir.

Anahtar Kavram

Kaynama noktası; sıvının cinsine (moleküller arası çekim kuvvetlerine), saflığına (içinde uçucu olmayan bir katı çözünüp çözünmediğine) ve üzerindeki dış basınca bağlıdır. Dış basınç ve moleküller arası çekim kuvveti arttıkça kaynama noktası yükselir, uçucu olmayan çözünen katı derişimi arttıkça kaynama noktası yükselir.
Soru 5Soru

Yaz aylarında Antalya ve Isparta illerinde hava sıcaklığı ve nem oranlarını inceleyen bir araştırmacı aşağıdaki verileri kaydetmiştir:

* Antalya: Deniz seviyesinde (1 atm1\text{ atm} dış basınç), hava sıcaklığı 35 C35\text{ }^\circ\text{C}, bağıl nem %80\%80
* Isparta: Deniz seviyesinden yüksekte (09 atm0{}9\text{ atm} dış basınç), hava sıcaklığı 35 C35\text{ }^\circ\text{C}, bağıl nem %30\%30

Buna göre, bu iki şehirde gerçekleştirilen ölçümler ve suyun davranışları ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: İki şehirde de 25 C25\text{ }^\circ\text{C} sıcaklıkta özdeş kaplarda bulunan saf suların denge buhar basınçları birbirine eşittir.

Cevap

İki şehirde de 25 C25\text{ }^\circ\text{C} sıcaklıkta özdeş kaplarda bulunan saf suların denge buhar basınçları birbirine eşittir.
Denge buhar basıncı sadece sıvının cinsine, saflığına ve sıcaklığına bağlıdır. İki şehirde de özdeş kaplardaki saf suların sıcaklığı eşit (25 C25\text{ }^\circ\text{C}) olduğu için denge buhar basınçları da birbirine eşit olur. Dış basıncın farklı olması buhar basıncını etkilemez.

Adım Adım Çözüm

1
Dış basıncın kaynama noktasına etkisini analiz etmek
Isparta'da dış basınç (09 atm0{}9\text{ atm}) daha düşük olduğu için saf suyun kaynamaya başlama sıcaklığı Antalya'dakinden (1 atm1\text{ atm}) daha düşük olur.
Kaynama olayı iç buhar basıncının dış basınca eşitlenmesiyle gerçekleştiğinden dış basınç düştükçe kaynama noktası da düşer.
2
Denge buhar basıncını etkileyen faktörleri değerlendirmek
Her iki şehirdeki 25 C25\text{ }^\circ\text{C}'taki saf suların denge buhar basınçları birbirine eşit bulunur.
Denge buhar basıncı dış basınca bağlı değildir; yalnızca sıvının cinsine, sıcaklığına ve saflığına bağlıdır.
3
Bağıl nemin hissedilen sıcaklığa etkisini incelemek
Antalya'da bağıl nem daha yüksek olduğu için hissedilen sıcaklık Isparta'dakinden daha yüksektir.
Yüksek nem terlemeyi ve dolayısıyla vücudun ısı kaybetmesini zorlaştırarak sıcaklığın daha yüksek hissedilmesine yol açar.
4
Bağıl nemin buharlaşma hızına etkisini karşılaştırmak
Isparta'da nem oranı daha düşük olduğundan buharlaşma hızı Antalya'dakine göre daha fazladır.
Havadaki nem oranı azaldıkça suyun havaya karışma eğilimi (buharlaşma hızı) artar.

Anahtar Kavram

Kaynama noktası dış basınca doğrudan bağlı iken denge buhar basıncı dış basınca bağlı değildir. Bağıl nem oranı arttıkça buharlaşma hızı azalır, hissedilen sıcaklık ise artar.
Soru 6Soru

Trabzon sahilinde (0 m0\text{ m} rakım) ve Ağrı Dağı'nın zirvesinde (5137 m5137\text{ m} rakım) ağzı açık kaplarda bulunan saf etanol sıvıları ısıtılmaktadır.

Buna göre, bu sıvılarla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Trabzon'da dış basınç daha yüksek olduğundan, saf etanolün Trabzon'daki kaynama noktası Ağrı Dağı'ndakinden daha yüksektir.

Cevap

Trabzon'da dış basınç daha yüksek olduğundan, saf etanolün Trabzon'daki kaynama noktası Ağrı Dağı'ndakinden daha yüksektir.
Trabzon sahilinde (0 m0\text{ m}) dış basınç Ağrı Dağı'nın zirvesine (5137 m5137\text{ m}) göre daha yüksektir. Sıvıların kaynama noktası dış basınç arttıkça yükseldiğinden, saf etanolün Trabzon sahilindeki kaynama noktası Ağrı Dağı'ndakinden daha yüksek olur.

Adım Adım Çözüm

1
Dış basınç ile rakım arasındaki ilişkiyi belirleme.
Rakım arttıkça açık hava basıncı (dış basınç) azalır. Bu nedenle deniz seviyesinde (0 m0\text{ m}) olan Trabzon'daki dış basınç, Ağrı Dağı'nın zirvesindeki (5137 m5137\text{ m}) dış basınçtan daha büyüktür.
Dış basıncın kaynama noktasına etkisini yorumlayabilmek için öncelikle iki konumdaki dış basınçları karşılaştırmak gerekir.
2
Dış basınç ile kaynama noktası arasındaki ilişkiyi kurma.
Bir sıvının kaynama noktası dış basınç arttıkça yükselir. Trabzon'da dış basınç daha fazla olduğu için saf etanolün Trabzon'daki kaynama noktası, Ağrı Dağı'ndakinden daha yüksek olur.
Kaynama olayı, sıvının buhar basıncının dış basınca eşitlendiği anda gerçekleşir; dış basınç yüksekse bu eşitliğin sağlanması için daha yüksek sıcaklık gerekir.
3
Denge buhar basıncını etkileyen faktörleri değerlendirme.
Denge buhar basıncı sadece sıvının cinsine, saflığına ve sıcaklığına bağlıdır; dış basınca veya sıvı miktarına bağlı değildir. Bu nedenle aynı sıcaklıktaki etanollerin denge buhar basınçları her iki konumda da birbirine eşittir.
Diğer seçeneklerdeki denge buhar basıncının dış basınca veya miktara bağlı olduğu iddialarının yanlış olduğunu kanıtlamak için.

Anahtar Kavram

Sıvıların kaynama noktası dış basınçla doğru orantılı olarak değişirken, aynı sıcaklıktaki denge buhar basınçları dış basınca veya sıvı miktarına bağlı değildir.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 7Soru

Aşağıda farklı konumlarda bulunan üç farklı saf su örneği verilmiştir:

I. Deniz seviyesinde (1 atm1\text{ atm} dış basınçta) bulunan saf su
II. Deniz seviyesinden daha yüksekte yer alan Erzurum il merkezinde (083 atm0{}83\text{ atm} dış basınçta) bulunan saf su
III. Erzurum yakınlarındaki Palandöken Dağı'nın zirvesinde (070 atm0{}70\text{ atm} dış basınçta) bulunan saf su

Bu saf su örneklerini kaynamaya başlama sıcaklıklarına göre en yüksek olandan en düşük olana doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Kaynamaya başlama sıcaklıkları en yüksek olandan en düşük olana doğru I, II, III şeklindedir.
Sıvıların kaynamaya başlama sıcaklığı dış basınca bağlıdır ve dış basınç azaldıkça kaynama noktası da azalır. Verilen konumlarda dış basınç sıralaması Deniz seviyesi (1 atm) > Erzurum il merkezi (0,83 atm) > Palandöken Dağı'nın zirvesi (0,70 atm) şeklindedir. Buna paralel olarak kaynama noktası sıralaması da I > II > III olur.

Adım Adım Çözüm

1
Ortamların dış basınç değerlerini karşılaştırınız.
Deniz seviyesinde dış basınç 1 atm1\text{ atm}, Erzurum il merkezinde 083 atm0{}83\text{ atm}, Palandöken Dağı'n��n zirvesinde ise 070 atm0{}70\text{ atm}'dir. Dış basınç sıralaması: I > II > III.
Rakım (yükseklik) arttıkça atmosfer tabakası incelir ve sıvı üzerine etki eden dış basınç (açık hava basıncı) azalır.
2
Dış basınç ile kaynama noktası arasındaki ilişkiyi kurunuz.
Dış basınç azaldıkça sıvıların kaynamaya başlama sıcaklığı (kaynama noktası) düşer.
Kaynama, sıvının buhar basıncının dış basınca eşitlendiği anda gerçekleşir. Dış basınç ne kadar düşükse, buhar basıncının bu değere ulaşması için gereken sıcaklık (kaynama sıcaklığı) o kadar düşük olur.
3
Saf su örneklerinin kaynama noktalarını sıralayınız.
Kaynamaya başlama sıcaklıkları dış basınçla doğru orantılı olduğundan sıralama I > II > III şeklinde gerçekleşir.
Dış basıncı en yüksek olan I. örneğin kaynama noktası en yüksek, dış basıncı en düşük olan III. örneğin kaynama noktası ise en düşüktür.

Anahtar Kavram

Sıvıların kaynama noktası, üzerlerine etki eden dış basınçla doğru orantılıdır; dış basınç azaldıkça kaynama noktası düşer.
Tahmini Süre:1m 0s
Soru 8Soru

Antalya kıyısında (deniz seviyesi, 1 atm1\text{ atm} dış basınç) ve Toros Dağları'nın yüksek bir yaylasında (08 atm0{}8\text{ atm} dış basınç) özdeş kaplarda bulunan sıvılarla ilgili aşağıdaki çalışma yapılmaktadır:

* Antalya kıyısında: 25 C25\text{ }^\circ\text{C}'de saf su (I) ve 25 C25\text{ }^\circ\text{C}'de saf dietil eter (II) kapları bulunmaktadır.
* Toros Dağları'nda: 25 C25\text{ }^\circ\text{C}'de saf su (III) kabı bulunmaktadır.

Aynı sıcaklıkta su molekülleri arasındaki çekim kuvveti, dietil eter molekülleri arasındaki çekim kuvvetinden büyüktür.

Buna göre, bu sıvı örnekleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve III sıvılarının aynı sıcaklıktaki denge buhar basınçları birbirine eşittir.

Cevap

I ve III sıvılarının aynı sıcaklıktaki denge buhar basınçları birbirine eşittir.
I ve III sıvılarının her ikisi de 25 °C sıcaklıkta bulunan saf su örnekleridir. Denge buhar basıncı sıvının türüne, saflığına ve sıcaklığına bağlı olup dış basınçtan etkilenmez. Dolayısıyla, bulundukları ortamların dış basınçları farklı olsa bile I ve III sıvılarının denge buhar basınçları birbirine eşittir.

Adım Adım Çözüm

1
Denge buhar basıncını etkileyen faktörleri belirlemek.
Denge buhar basıncı sadece sıvının cinsine, saflığına ve sıcaklığına bağlıdır; dış basınca veya bulunulan yerin yüksekliğine bağlı değildir.
Dış basınç farkının buhar bas��ncına bir etkisi olmadığını saptamak için bu kural hatırlanmalıdır.
2
Aynı sıcaklıktaki sıvıların buhar basınçlarını karşılaştırmak.
I ve III sıvılarının her ikisi de 25 °C'deki saf sudur. Bu nedenle buhar basınçları eşittir (PI=PIIIP_{\text{I}} = P_{\text{III}}). Dietil eterin (II) çekim kuvveti sudan zayıf olduğu için buhar basıncı sudan daha büyüktür (PII>PI=PIIIP_{\text{II}} > P_{\text{I}} = P_{\text{III}}).
Sıvı türünün ve sıcaklığın buhar basıncına olan etkisini belirlemek için bu karşılaştırma yapılır.
3
Dış basınç ve moleküller arası çekim kuvvetinin kaynama noktasına etkisini analiz etmek.
Dış basınç arttıkça kaynama noktası yükselir. Antalya'da (1 atm) bulunan suyun (I) kaynama noktası, Toroslar'da (0,8 atm) bulunan suyun (III) kaynama noktasından yüksektir (TI>TIIIT_{\text{I}} > T_{\text{III}}). Çekim kuvveti zayıf olan dietil eterin (II) kaynama noktası en düşüktür (TI>TIII>TIIT_{\text{I}} > T_{\text{III}} > T_{\text{II}}).
Kaynamaya başlama sıcaklıklarının karşılaştırıldığı seçenekleri doğrulamak için bu analiz gereklidir.

Anahtar Kavram

Denge buhar basıncı dış basınca bağlı değildir; kaynama noktası ise dış basınç ve moleküller arası çekim kuvveti arttıkça artar.
Soru 9Soru

Aşağıda farklı dış basınç koşullarında bulunan bazı sıvı örnekleri verilmiştir. Bu sıvı örneklerini, kaynamaya başlama sıcaklıkları en yüksek olandan en düşük olana doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Sıvıların kaynamaya başlama sıcaklıkları en yüksek olandan en düşük olana doğru; deniz seviyesindeki saf su, Erciyes Dağı'ndaki saf su ve deniz seviyesindeki saf etil alkol şeklinde sıralanmalıdır.
Sıvıların kaynamaya başlama sıcaklıkları, tanecikler arası çekim kuvvetlerine ve üzerlerine etki eden dış basınca bağlıdır. Aynı dış basınçta (1 atm1\text{ atm}), tanecikler arası çekim kuvveti daha fazla olan saf su (100 C100\text{ }^\circ\text{C}), saf etil alkole (78 C78\text{ }^\circ\text{C}) göre daha yüksek sıcaklıkta kaynar. Erciyes Dağı'nda dış basınç azaldığı için suyun kaynama noktası düşer (yaklaşık 86 C86\text{ }^\circ\text{C}), fakat bu değer yine de deniz seviyesindeki etil alkolün kaynama noktasından büyüktür. Bu nedenle doğru sıralama; deniz seviyesindeki saf su, Erciyes Dağı'ndaki saf su ve deniz seviyesindeki saf etil alkol şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
Sıvıların moleküller arası çekim kuvvetlerini ve bu kuvvetlerin kaynama noktasına etkisini belirlemek.
Su molekülleri arasındaki hidrojen bağları, etil alkol molekülleri arasındaki hidrojen bağlarından daha etkindir. Bu nedenle aynı dış basınçta suyun kaynama noktası etil alkolünkünden daha yüksektir.
Moleküller arası çekim kuvvetleri arttıkça sıvının kaynama noktası yükselir.
2
Dış basıncın kaynama noktasına etkisini değerlendirmek.
Dış basınç düştükçe sıvının kaynama noktası azalır. Erciyes Dağı'nda (06 atm0{}6\text{ atm}) saf suyun kaynama noktası deniz seviyesine (1 atm1\text{ atm}, 100 C100\text{ }^\circ\text{C}) göre düşerek yaklaşık 86 C86\text{ }^\circ\text{C} olur.
Sıvının kaynaması için iç buhar basıncının dış basınca eşit olması gerekir. Dış basınç azaldığında bu eşitlik daha düşük bir sıcaklıkta sağlanır.
3
Elde edilen kaynama noktası değerlerini karşılaştırarak sıralama yapmak.
Deniz seviyesindeki saf suyun kaynama noktası 100 C100\text{ }^\circ\text{C} (en yüksek), Erciyes Dağı'ndaki saf suyun kaynama noktası yaklaşık 86 C86\text{ }^\circ\text{C} (orta), deniz seviyesindeki saf etil alkolün kaynama noktası ise 78 C78\text{ }^\circ\text{C} (en düşük) olarak bulunur. Sıralama büyükten küçüğe doğru; deniz seviyesindeki saf su, Erciyes Dağı'ndaki saf su ve deniz seviyesindeki etil alkol şeklindedir.
Hesaplanan ve tahmin edilen yaklaşık kaynama noktası değerleri karşılaştırıldığında sıralamanın bu şekilde olduğu görülür.

Anahtar Kavram

Kaynama noktasına etki eden faktörler (tanecikler arası çekim kuvveti ve dış basınç).
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 10Soru

Bir laboratuvarda özdeş kaplarda bulunan aşağıdaki sıvıların belirtilen dış basınç koşullarında kaynamaya başlama sıcaklıkları karşılaştırılacaktır.

Buna göre, bu sıvıların kaynamaya başlama sıcaklıklarını en düşükten en yükseğe doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Sıvıların kaynamaya başlama s��caklıklarının en düşükten en yükseğe doğru sıralanışı: Deniz seviyesinde (1 atm1 \text{ atm}) bulunan saf aseton < Yüksek rakımlı bir dağ zirvesinde (07 atm0{}7 \text{ atm}) bulunan saf su < Deniz seviyesinde (1 atm1 \text{ atm}) bulunan saf su şeklindedir.
Moleküller arası çekim kuvvetleri zayıf olan aseton en düşük sıcaklıkta kaynar. Aynı tür sıvı olan su örneklerinde ise dış basınç azaldıkça kaynama noktası düştüğünden, dağ zirvesindeki (07 atm0{}7 \text{ atm}) su, deniz seviyesindeki (1 atm1 \text{ atm}) suya göre daha düşük sıcaklıkta kaynar.

Adım Adım Çözüm

1
Moleküller arası çekim kuvvetlerinin kaynama noktasına etkisini belirlemek.
Aseton molekülleri arasında dipol-dipol etkileşimleri bulunurken, su molekülleri arasında daha güçlü olan hidrojen bağları etkindir. Bu nedenle aynı dış basınçta (1 atm1 \text{ atm}) saf asetonun kaynama noktası (56C56^\circ\text{C}), saf suyun kaynama noktasından (100C100^\circ\text{C}) belirgin şekilde düşüktür.
Moleküller arası çekim kuvvetleri arttıkça sıvının moleküllerini bir arada tutan bağları koparmak zorlaşır ve kaynama noktası yükselir.
2
Dış basıncın aynı sıvının kaynama noktasına etkisini karşılaştırmak.
Dış basınç azaldıkça sıvıların kaynama noktası düşer. Bu nedenle yüksek dağ zirvesindeki (07 atm0{}7 \text{ atm}) saf suyun kaynama noktası (yaklaşık 90C90^\circ\text{C}), deniz seviyesindeki (1 atm1 \text{ atm}) saf suyun kaynama noktasından (100C100^\circ\text{C}) daha düşüktür.
Sıvıların kaynaması, buhar basınçlarının dış basınca eşitlendiği sıcaklıkta başlar. Dış basınç düşük olduğunda buhar basıncının bu değere ulaşması daha düşük sıcaklıkta gerçekleşir.
3
Tüm etkenleri birleştirerek nihai sıralamayı yapmak.
Aseton en zayıf etkileşime sahip olduğundan en düşük sıcaklıkta kaynar. Su örnekleri arasında ise dış basıncı düşük olan dağ zirvesindeki su, deniz seviyesindeki suya göre daha düşük sıcaklıkta kaynar. Sıralama: Deniz seviyesinde bulunan saf aseton < Yüksek dağ zirvesindeki saf su < Deniz seviyesindeki saf su şeklinde gerçekleşir.
Hem madde türünün çekim kuvvetleri hem de dış basınç parametreleri bir arada değerlendirilerek kaynama noktaları kıyaslanır.

Anahtar Kavram

Kaynama noktası; sıvının cinsine (moleküller arası çekim kuvvetlerinin gücüne) ve ortamın dış basıncına bağlıdır. Moleküller arası çekim gücü ve dış basınç arttıkça kaynama noktası yükselir.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 11Soru

Bağıl nem; havadaki su buharı miktarının, o sıcaklıkta havanın taşıyabileceği maksimum su buharı miktarına oranıdır. Havadaki bağıl nemi ölçmek amacıyla kuru ve ��slak termometrelerden oluşan psikrometreler kullanılır. Islak termometrenin haznesi ıslak bir bezle sarılır. Bezin üzerindeki su buharlaşırken termometreden ısı alır ve ıslak termometrenin sıcaklığı düşer. Havadaki bağıl nem ne kadar düşükse buharlaşma o kadar hızlı olur ve kuru ile ıslak termometre arasındaki sıcaklık farkı o kadar büyük olur.

Bir laboratuvarda, sıcaklıkları aynı olan üç farklı odada bulunan kuru ve ıslak termometrelerdeki sıcaklık değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

OdaKuru Termometre Sıcaklığı (°C)Islak Termometre Sıcaklığı (°C)
I2525
II2520
III2515

Buna göre, bu odalar ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: III. odadaki bağıl nem en düşük olduğundan, bu odada özdeş ıslak çamaşırların kuruma hızı en fazladır.

Cevap

III. odadaki bağıl nem en düşük olduğundan, bu odada özdeş ıslak çamaşırların kuruma hızı en fazladır.
Kuru ve ıslak termometreler arasındaki sıcaklık farkının en büyük olduğu oda, havanın en kuru (bağıl nemin en düşük) olduğu odadır. Bağıl nemin düşük olması buharlaşmayı hızlandırdığından, ıslak çamaşırlar en hızlı bağıl nemin en düşük olduğu odada kurur.

Adım Adım Çözüm

1
Kuru ve ıslak termometre sıcaklıkları arasındaki farkları hesaplama.
I. odadaki fark: 2525=0C25 - 25 = 0^\circ\text{C}
II. odadaki fark: 2520=5C25 - 20 = 5^\circ\text{C}
III. odadaki fark: 2515=10C25 - 15 = 10^\circ\text{C}
Sıcaklık farkı, ortamdaki buharlaşma hızı ve bağıl nem hakkında bilgi edinmemizi sağlar.
2
Sıcaklık farkları ile bağıl nem oranlarını ilişkilendirme.
Sıcaklık farkı arttıkça bağıl nem azalır. Buna göre odaların bağıl nem sıralaması: I > II > III şeklindedir. I. odada bağıl nem %100'dür.
Havadaki nem oranı ne kadar azsa (bağıl nem düşükse), ıslak bezden su o kadar hızlı buharlaşır ve termometreyi o kadar fazla soğutarak sıcaklık farkını artırır.
3
Bağıl nem ile buharlaşma (kuruma) hızı arasındaki ilişkiyi kurma.
Bağıl nem azaldıkça buharlaşma hızı artar. III. odadaki bağıl nem en düşük olduğundan, bu odada buharlaşma hızı en yüksektir ve çamaşırlar en hızlı kurur.
Havadaki su buharı doygunluğu (bağıl nem) azaldıkça, havanın su buharı alma kapasitesi artar ve buharlaşma hızı yükselir.

Anahtar Kavram

Bağıl nem, ıslak ve kuru termometre sıcaklık farkı ile ters orantılıdır; bağıl nem azaldıkça buharlaşma hızı artar.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 12Soru

Aşağıda farklı konumlarda ve saflık derecelerinde bulunan sıvı örnekleri verilmiştir. Bu sıvı örneklerini, bulundukları ortamlardaki kaynamaya başlama sıcaklıkları en düşükten en yükseğe doğru olacak şekilde sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Sıvıların bulundukları koşullardaki kaynamaya başlama sıcaklıklarının en düşükten en yükseğe doğru sıralanışı: Uludağ Zirvesi'nde bulunan saf su < İzmir Kordon'da bulunan saf su < İzmir Kordon'da bulunan kütlece %10'luk yemek tuzu sulu çözeltisi şeklindedir.
Uludağ Zirvesi'nde dış basınç deniz seviyesine göre daha düşük olduğundan, buradaki saf su en düşük sıcaklıkta kaynamaya başlar. İzmir Kordon'daki saf su deniz seviyesinde (1 atm1\text{ atm}) 100 C100\text{ }^\circ\text{C}'de kaynar. Aynı ortamda bulunan yemek tuzu sulu çözeltisi ise uçucu olmayan bir katı içerdiğinden kaynamaya başlama sıcaklığı 100 C100\text{ }^\circ\text{C}'nin üzerindedir. Bu durum sıralamayı Uludağ'daki saf su < İzmir'deki saf su < İzmir'deki tuzlu su şeklinde yapar.

Adım Adım Çözüm

1
Sıvıların bulundukları ortamların dış basınç de��erlerini ve yükseklik ilişkilerini belirlemek.
İzmir Kordon deniz seviyesinde yer aldıgından dış basınç 1 atm1\text{ atm}'dir. Uludağ Zirvesi yüksek rakımda yer aldığı için dış basınç daha düşüktür (074 atm0{}74\text{ atm}).
Yükseklik (rakım) arttıkça açık hava basıncı (dış basınç) azalır.
2
Aynı madde olan saf su örneklerinin (İzmir ve Uludağ) kaynamaya başlama sıcaklıklarını dış basınç farkına göre karşılaştırmak.
Uludağ Zirvesi'ndeki saf suyun kaynama noktası, İzmir Kordon'daki saf suyun kaynama noktasından (100 C100\text{ }^\circ\text{C}) daha düşüktür.
Kaynama noktası dış basınçla doğru orantılıdır; dış basınç azaldıkça kaynama noktası da azalır.
3
Aynı dış basınçtaki (1 atm1\text{ atm}) saf su ile yemek tuzu sulu çözeltisinin kaynamaya başlama sıcaklıklarını saflık etkisine göre karşılaştırmak.
İzmir Kordon'daki tuzlu su çözeltisinin kaynamaya başlama sıcaklığı, aynı ortamdaki saf suyun kaynama noktasından (100 C100\text{ }^\circ\text{C}) daha yüksektir.
Saf sıvılarda uçucu olmayan bir katı çözündüğünde, tanecikler arası çekim kuvveti artar ve buhar basıncı düşer. Buhar basıncının dış basınca eşitlenmesi için çözeltinin daha yüksek bir sıcaklığa ısıtılması gerekir.

Anahtar Kavram

Sıvıların kaynama noktası dış basınca ve sıvının saflığına (çözünen uçucu olmayan katı miktarına) bağlıdır.