Soru:
Bir saf maddenin sıcaklık-ısı grafiği aşağıda verilmiştir. Madde başlangıçta katı haldedir ve düzenli bir şekilde ısıtılmaktadır.
(Grafik tanımı: Y ekseni sıcaklık ($^{\circ}C$), X ekseni alınan ısı (Joule).
Grafik, $0^{\circ}C$ ve $0$ Joule noktasından (A noktası) başlar.
A noktasından $20^{\circ}C$'ye ve $1000$ Joule'e kadar (B noktası) sıcaklık artışı gözlenir.
B noktasından $20^{\circ}C$'de kalarak $3000$ Joule'e kadar (C noktası) sıcaklık sabit kalır.
C noktasından $50^{\circ}C$'ye ve $5000$ Joule'e kadar (D noktası) tekrar sıcaklık artışı gözlenir.)
Yukarıda verilen sıcaklık-ısı grafiğine göre aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Maddenin erime sıcaklığı $20^{\circ}C$'dir.
B) AB aralığında madde katı haldedir ve taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi artmaktadır.
C) BC aralığında madde tamamen sıvı haldedir ve potansiyel enerjisi artmaktadır.
D) CD aralığında madde sıvı haldedir ve taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi artmaktadır.
Doğru Cevap: C
✍️ Çözüm:Verilen grafik, bir saf maddenin ısıtılması sırasında sıcaklığının alınan ısıya bağlı değişimini göstermektedir. Madde başlangıçta katı haldedir.
- Grafiğin Yorumlanması:
- AB Aralığı ($0^{\circ}C$ - $20^{\circ}C$): Bu aralıkta madde ısı almasına rağmen sıcaklığı artmaktadır. Başlangıçta katı halde olduğu belirtildiği için, bu aralıkta madde katı haldedir. Sıcaklık artışı, taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin arttığını gösterir.
- BC Aralığı ($20^{\circ}C$): Bu aralıkta madde ısı almasına rağmen sıcaklığı sabit kalmaktadır. Bu durum, maddenin hal değiştirdiğini (eridiğini) gösterir. Erime sırasında madde hem katı hem de sıvı fazda bulunur (heterojen karışım). Sıcaklık sabit kaldığı için taneciklerin ortalama kinetik enerjisi değişmez, ancak alınan ısı tanecikler arası çekim kuvvetlerini yenmek için kullanıldığından potansiyel enerjisi artar. Bu sıcaklık, maddenin erime noktasıdır.
- CD Aralığı ($20^{\circ}C$ - $50^{\circ}C$): Bu aralıkta madde tekrar ısı alarak sıcaklığını artırmaktadır. Erime olayı tamamlandığı için, bu aralıkta madde sıvı haldedir. Sıcaklık artışı, taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin arttığını gösterir.
- Şıkları Değerlendirme:
- [A] Maddenin erime sıcaklığı $20^{\circ}C$'dir. BC aralığında sıcaklık sabit kalmış ve madde hal değiştirmiştir. Bu sıcaklık, maddenin erime noktasıdır. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.
- [B] AB aralığında madde katı haldedir ve taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi artmaktadır. Grafiğe göre AB aralığında sıcaklık artmaktadır ve madde başlangıçta katı haldedir. Sıcaklık artışı, taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin arttığını gösterir. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.
- [C] BC aralığında madde tamamen sıvı haldedir ve potansiyel enerjisi artmaktadır. BC aralığında madde erimekte olduğu için hem katı hem de sıvı haldedir, tamamen sıvı değildir. Sıcaklık sabit kaldığı için ortalama kinetik enerji değişmezken, hal değişimi sırasında alınan ısı potansiyel enerjiyi artırır. Maddenin tamamen sıvı olmadığı ifadesi bu seçeneği yanlış yapar.
- [D] CD aralığında madde sıvı haldedir ve taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi artmaktadır. BC aralığında erime tamamlandığı için CD aralığında madde sıvı haldedir. Sıcaklık $20^{\circ}C$'den $50^{\circ}C$'ye yükseldiği için taneciklerin ortalama kinetik enerjisi artmaktadır. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.
Yukarıdaki değerlendirmelere göre yanlış olan ifade C seçeneğidir.
