Suyun yoğunluğu kaçtır Test 2

4°C'deki saf suyun yoğunluğu 1 g/cm³'tür. Suyun sıcaklığı 10°C'a çıkarıldığında yoğunluğu 0,9997 g/cm³ olmaktadır. Bu değişimin temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

A) Su moleküllerinin kütlesinin azalması
B) Suyun hacminin artması
C) Suyun kütlesinin azalması
D) Suyun içindeki çözünmüş gazların artması

Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için yoğunluk kavramını ve suyun sıcaklıkla nasıl davrandığını hatırlayalım.

• Öncelikle, yoğunluğun temel formülünü hatırlayalım: Yoğunluk ($ \rho $) = Kütle ($ m $) / Hacim ($ V $). Yani, $ \rho = \frac{m}{V} $ şeklinde ifade edilir.
• Soruda verilen bilgilere göre, suyun sıcaklığı 4°C'den 10°C'ye çıkarıldığında yoğunluğu 1 g/cm³'ten 0,9997 g/cm³'e düşmüştür. Bu, yoğunluğun azaldığı anlamına gelir.
• Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
• A) Su moleküllerinin kütlesinin azalması: Sıcaklık değişimi, su moleküllerinin (H₂O) yapısını veya kütlesini değiştirmez. Bir molekülün kütlesi, onu oluşturan atomların kütleleri toplamıdır ve bu, sıcaklıkla değişmez. Bu nedenle A seçeneği yanlıştır.
• C) Suyun kütlesinin azalması: Kapalı bir sistemde, sadece sıcaklık artışı suyun toplam kütlesini değiştirmez. Buharlaşma gibi bir durumdan bahsedilmediği sürece, suyun kütlesi sabit kalır. Bu nedenle C seçeneği yanlıştır.
• D) Suyun içindeki çözünmüş gazların artması: Genellikle sıcaklık arttıkça, sıvıların içinde çözünmüş gazların çözünürlüğü azalır. Yani 10°C'de suyun içinde çözünmüş gaz miktarı 4°C'ye göre daha az olur, artmaz. Ayrıca, yoğunluktaki bu temel değişimin ana nedeni bu değildir. Bu nedenle D seçeneği yanlıştır.
• B) Suyun hacminin artması: Yoğunluk formülümüz $ \rho = \frac{m}{V} $ idi. Eğer kütle ($ m $) sabit kalırken yoğunluk ($ \rho $) azalıyorsa, bu durumda hacmin ($ V $) artması gerekir. Maddeler genellikle ısıtıldığında genleşir, yani hacimleri artar. Su da 4°C'den sonra ısıtıldığında hacmi artar (4°C, suyun en yoğun olduğu sıcaklıktır ve bu noktadan sonra ısıtıldığında hacmi artar, soğutulduğunda da hacmi artar). Yoğunluğun azalmasının temel nedeni, kütle sabit kalırken hacmin artmasıdır. Bu nedenle B seçeneği doğrudur.

Cevap B seçeneğidir.