Soru:
Başlangıçta sıcaklıkları farklı olan iki cisim, A ve B, birbiriyle temas ettirilerek ısı alışverişi yapmaları sağlanıyor. A cisminin sıcaklığı $60 \text{ } ^\circ\text{C}$, B cisminin sıcaklığı ise $20 \text{ } ^\circ\text{C}$'dir.
Bu iki cisim arasında gerçekleşen ısıl denge süreci ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A) Isı, B cisminden A cismine doğru akmaya başlar ve sıcaklıkları eşitlenene kadar devam eder.
B) A cismi soğurken, B cismi ısınır ve son sıcaklıkları birbirine eşit olur.
C) Sistem dengeye ulaştığında, son sıcaklık kesinlikle $40 \text{ } ^\circ\text{C}$ olur.
D) A cismi sahip olduğu tüm ısıyı B cismine aktarır.
E) Cisimlerin öz ısıları farklıysa ısıl denge oluşmaz.
Doğru Cevap: B
✍️ Çözüm:Isıl denge, farklı sıcaklıktaki maddelerin bir araya gelerek ısı alışverişi yapması ve sonunda sıcaklıklarının eşitlenmesi durumudur.
Isı her zaman sıcaklığı yüksek olan maddeden, sıcaklığı düşük olan maddeye doğru akar.
Bu durumda, A cismi $60 \text{ } ^\circ\text{C}$ ile daha sıcak, B cismi ise $20 \text{ } ^\circ\text{C}$ ile daha soğuktur. Dolayısıyla ısı, A cisminden B cismine doğru akacaktır.
- A seçeneği: Isı, B cisminden A cismine doğru akmaya başlar ifadesi yanlıştır. Isı, A cisminden B cismine doğru akar.
- B seçeneği: A cisminden B cismine ısı akışı olduğu için, A cismi ısı kaybeder ve sıcaklığı azalır (soğur). B cismi ise ısı alır ve sıcaklığı artar (ısınır). Bu ısı alışverişi, her iki cismin sıcaklıkları eşitlenene kadar devam eder ve bu duruma ısıl denge denir. Bu ifade doğrudur.
- C seçeneği: Sistem dengeye ulaştığında son sıcaklık, cisimlerin kütlelerine, öz ısılarına ve ilk sıcaklıklarına bağlıdır. Bu nedenle son sıcaklığın kesinlikle $40 \text{ } ^\circ\text{C}$ olacağı söylenemez; bu değer sadece özel durumlar için geçerlidir (örneğin kütleleri ve öz ısıları eşitse).
- D seçeneği: A cismi, sahip olduğu tüm ısıyı B cismine aktarmaz. Yalnızca sıcaklıkları eşitlenene kadar ısı aktarımı yapar. Bu noktada ısı akışı durur.
- E seçeneği: Cisimlerin öz ısıları farklı olsa bile ısıl denge oluşur. Öz ısı, denge sıcaklığının ne olacağını etkiler, ancak dengeye ulaşmayı engellemez.
Bu analizlere göre doğru ifade B seçeneğidir.
