Kapalı bir kapta bulunan ideal gazın sıcaklığı artırıldığında;
I. Moleküllerin ortalama hızı artar
II. Moleküllerin kabın çeperine uyguladığı basınç artar
III. Moleküller arası çekim kuvveti artar
ifadelerinden hangileri doğrudur?
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruyu çözmek için ideal gazların temel özelliklerini ve sıcaklığın bu özellikler üzerindeki etkisini adım adım inceleyelim. Unutmayın, fizik sorularında her zaman temel prensiplere dönmek en doğru yolu bulmamızı sağlar.
Bir gazın sıcaklığı, o gazı oluşturan moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Yani, sıcaklık arttıkça moleküllerin ortalama kinetik enerjisi de artar. Bu temel bilgiyi aklımızda tutarak ifadeleri değerlendirelim.
Yukarıda belirttiğimiz gibi, sıcaklık arttığında moleküllerin ortalama kinetik enerjisi artar. Kinetik enerji formülü $E_k = \frac{1}{2}mv^2$ şeklindedir. Burada $m$ molekülün kütlesi, $v$ ise hızıdır. Moleküllerin kütlesi değişmediğine göre, kinetik enerjinin artması için ortalama hızlarının ($v$) artması gerekir. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.
Gaz basıncı, gaz moleküllerinin kabın iç çeperlerine çarparak uyguladıkları kuvvetlerin bir sonucudur. Kapalı bir kapta hacim sabittir. Sıcaklık arttığında moleküllerin ortalama hızı artar (I. maddeden biliyoruz). Bu durum, moleküllerin kabın çeperlerine hem daha sık hem de daha büyük bir momentumla çarpmasına neden olur. Daha sık ve daha şiddetli çarpışmalar, kabın çeperlerine uygulanan toplam kuvveti artırır ve dolayısıyla basıncı artırır. İdeal gaz denklemi ($PV=nRT$) açısından bakarsak, $V$ (hacim), $n$ (mol sayısı) ve $R$ (gaz sabiti) sabitken, $T$ (sıcaklık) arttığında $P$ (basınç) da artmak zorundadır. Dolayısıyla, bu ifade de doğrudur.
İdeal gaz tanımına göre, ideal gaz molekülleri arasında çekim veya itme kuvvetleri ihmal edilebilir düzeydedir, yani yok kabul edilir. Gerçek gazlarda bile sıcaklık artışı, moleküllerin kinetik enerjisini artırarak birbirlerinden uzaklaşma eğilimini güçlendirir ve moleküller arası çekim kuvvetlerinin etkisini azaltır, artırmaz. İdeal gazlar için ise bu kuvvetler zaten sıfır kabul edildiğinden, sıcaklık değişimi bu kuvvetleri etkilemez. Dolayısıyla, bu ifade yanlıştır.
Sonuç olarak, I ve II numaralı ifadeler doğru, III numaralı ifade yanlıştır.
Cevap B seçeneğidir.
