Bir öğrenci beherglas içindeki suyu ısıtırken aşağıdaki düzenekleri kuruyor. Hangisinde buharlaşmanın daha hızlı olması beklenir?
A) Geniş yüzey alanlı kapta, düşük sıcaklıkta
B) Dar yüzey alanlı kapta, yüksek sıcaklıkta
C) Geniş yüzey alanlı kapta, yüksek sıcaklıkta
D) Dar yüzey alanlı kapta, düşük sıcaklıkta
Sevgili öğrenciler, bu soruyu doğru cevaplamak için suyun buharlaşma hızını etkileyen temel faktörleri anlamamız gerekiyor. Buharlaşma, bir sıvının yüzeyindeki moleküllerin yeterli enerjiye sahip olarak sıvı fazdan gaz fazına geçmesi olayıdır. Bu olayın hızını etkileyen en önemli iki faktör şunlardır:
- Yüzey Alanı: Bir sıvının havayla temas eden yüzey alanı ne kadar geniş olursa, buharlaşma için uygun olan sıvı molekülü sayısı o kadar fazla olur. Daha fazla molekül aynı anda yüzeyden ayrılabileceği için buharlaşma hızı artar. Örneğin, yere dökülen bir bardak su, bardaktaki suya göre çok daha hızlı kurur çünkü yüzey alanı geniştir.
- Sıcaklık: Sıvının sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, sıvı moleküllerinin ortalama kinetik enerjisi (hareket enerjisi) o kadar fazla olur. Yüksek enerjiye sahip moleküllerin sıvı yüzeyinden ayrılarak havaya karışması (buharlaşması) daha kolaydır. Bu nedenle, sıcaklık arttıkça buharlaşma hızı da artar. Örneğin, kaynar su soğuk suya göre çok daha hızlı buharlaşır.
Şimdi seçenekleri bu iki faktörü göz önünde bulundurarak değerlendirelim:
- A) Geniş yüzey alanlı kapta, düşük sıcaklıkta: Geniş yüzey alanı buharlaşmayı hızlandırır, ancak düşük sıcaklık buharlaşmayı yavaşlatır. Bu durumda buharlaşma hızı orta seviyede olacaktır.
- B) Dar yüzey alanlı kapta, yüksek sıcaklıkta: Yüksek sıcaklık buharlaşmayı hızlandırır, ancak dar yüzey alanı buharlaşmayı yavaşlatır. Bu durumda da buharlaşma hızı orta seviyede olacaktır.
- C) Geniş yüzey alanlı kapta, yüksek sıcaklıkta: Bu seçenekte hem geniş yüzey alanı (daha fazla molekülün yüzeyden kaçabilmesi için) hem de yüksek sıcaklık (moleküllerin kaçmak için yeterli enerjiye sahip olması için) bir aradadır. Her iki faktör de buharlaşma hızını maksimum seviyeye çıkarır. Bu, buharlaşmanın en hızlı gerçekleşeceği durumdur.
- D) Dar yüzey alanlı kapta, düşük sıcaklıkta: Hem dar yüzey alanı hem de düşük sıcaklık buharlaşmayı yavaşlatan faktörlerdir. Bu durumda buharlaşma en yavaş gerçekleşir.
Sonuç olarak, buharlaşmanın en hızlı olması için hem yüzey alanının geniş hem de sıcaklığın yüksek olması gerekir.
Cevap C seçeneğidir.
