Bu soruda, hâl değişimi için gerekli ısının maddenin kütlesiyle ilişkisi incelenmektedir.
Adım 1: Deneyin amacını ve değişkenlerini anlama.
Öğrenci, erime noktasına gelmiş buzun kütlesinin, tamamen erimesi için gereken ısı miktarıyla ilişkisini araştırmaktadır. Bu durumda:
Adım 2: Hâl değişimi için gerekli ısı miktarını değerlendirme.
Bir maddenin hâl değiştirmesi için gerekli ısı miktarı ($Q$), maddenin kütlesi ($m$) ve maddenin erime/buharlaşma ısısı ($L$) ile doğru orantılıdır. Formülü $Q = m \cdot L$ şeklindedir.
Bu durumda, $100$ gram buzun erimesi için $50$ gram buzun erimesi için gereken ısının iki katı kadar ısıya ihtiyaç vardır. Özdeş ısıtıcılar aynı miktarda ısı verdiği için, daha fazla ısıya ihtiyaç duyan $100$ gram buzun tamamen erimesi daha uzun sürecektir. Dolayısıyla, $50$ gram buz, $100$ gram buza göre daha kısa sürede erir. Bu, A şıkkındaki ifadenin doğru olduğunu gösterir.
Adım 3: Hâl değişimi sırasında sıcaklık değişimini değerlendirme.
Maddeler hâl değiştirirken (erirken veya kaynarken) sıcaklıkları sabit kalır. Buz $0^\circ C$'de erirken, tamamen suya dönüşene kadar sıcaklığı $0^\circ C$ olarak kalır. Bu, B şıkkındaki ifadenin doğru olduğunu gösterir.
Adım 4: Sonuç ifadesini değerlendirme.
Yukarıdaki analizlerden de anlaşıldığı gibi, kütle arttıkça ( $50$ gramdan $100$ grama) hâl değişimi için gerekli ısı miktarı da artar. Eğer madde miktarı arttıkça hâl değişimi için gereken ısı azalsaydı, $100$ gram buzun daha kısa sürede erimesi gerekirdi ki bu yanlıştır. Bu deney sonucunda, madde miktarı (kütlesi) arttıkça hâl değişimi için gereken ısının arttığı sonucuna ulaşılır. Dolayısıyla, D şıkkındaki ifade yanlıştır.
