Kapalı bir kapta -5°C'de bulunan saf su ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Su donma noktasının altında olduğu için tamamen buz halindedir
B) Su ve buz fiziksel dengesi kurulmuştur
C) Sistem fiziksel denge halinde olamaz çünkü sıcaklık donma noktasının altındadır
D) Buharlaşma-yoğuşma dengesi kurulmuştur
Merhaba sevgili öğrenciler,
Bu soruyu adım adım inceleyerek doğru cevabı bulalım:
- Adım 1: Sorudaki Temel Bilgileri Anlayalım
- Bize verilenler: Kapalı bir kap, saf su ve sıcaklık $-5^\circ C$.
- Adım 2: Saf Suyun Donma Noktasını Hatırlayalım
- Saf su, standart atmosfer basıncında $0^\circ C$ sıcaklıkta donar (katı hale geçer) veya erir (sıvı hale döner). Bu sıcaklık, su ve buzun bir arada bulunabildiği denge noktasıdır.
- Adım 3: Verilen Sıcaklığı Donma Noktasıyla Karşılaştıralım
- Soruda verilen sıcaklık $-5^\circ C$'dir. Bu sıcaklık, saf suyun donma noktası olan $0^\circ C$'nin altındadır.
- Adım 4: Suyun Bu Sıcaklıktaki Halini Belirleyelim
- Eğer saf su, donma noktasının altına (yani $0^\circ C$'nin altına) soğutulursa, tamamen donarak buz haline geçer. $-5^\circ C$ sıcaklığında, suyun sıvı halde kalması mümkün değildir; tamamen katı (buz) fazında olacaktır.
- Adım 5: Seçenekleri Değerlendirelim
- A) Su donma noktasının altında olduğu için tamamen buz halindedir: Bu ifade, yukarıdaki analizimizle tamamen uyumludur. $-5^\circ C$, $0^\circ C$'nin altında olduğu için su tamamen donmuş olacaktır. Bu seçenekteki bilgi doğrudur.
- B) Su ve buz fiziksel dengesi kurulmuştur: Su ve buzun bir arada bulunabildiği fiziksel denge sadece $0^\circ C$'de gerçekleşir. Sıcaklık $-5^\circ C$ olduğu için bu denge kurulamaz, su tamamen buz halindedir. Bu seçenek yanlıştır.
- C) Sistem fiziksel denge halinde olamaz çünkü sıcaklık donma noktasının altındadır: Sistem $-5^\circ C$'de tamamen buz halinde bir dengeye ulaşmıştır. Sadece su-buz dengesi kurulamaz. Bu seçenek, durumu tam olarak açıklamaz ve yanıltıcı olabilir.
- D) Buharlaşma-yoğuşma dengesi kurulmuştur: Buharlaşma-yoğuşma dengesi genellikle sıvı-buhar fazı arasında kurulur. Buzun da buharı ile (süblimleşme-yoğuşma) bir denge kurması mümkündür, ancak sorunun ana odağı ve sıcaklık değeri göz önüne alındığında, suyun halini en doğru ve temel şekilde açıklayan seçenek A'dır.
Bu adımları takip ettiğimizde, $-5^\circ C$'deki saf suyun tamamen buz halinde olması gerektiğini açıkça görüyoruz.
Cevap A seçeneğidir.
