İç enerji nedir Test 1

25°C'deki 100 gram su ile 50°C'deki 100 gram su karıştırılıyor. Oluşan karışımın son sıcaklığı 35°C olduğuna göre, aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

A) Sıcak suyun kaybettiği iç enerji, soğuk suyun kazandığı iç enerjiden fazladır
B) İki su örneğinin toplam iç enerjisi değişmemiştir
C) Soğuk suyun iç enerjisi azalmıştır
D) Sistemin toplam iç enerjisi artmıştır

Haydi bu termodinamik soruyu eğlenceli ve anlaşılır bir şekilde çözelim!

• 🌡️ Öncelikle soruda verilen sıcaklıkları ve kütleleri not alalım: Soğuk suyun sıcaklığı $T_1 = 25°C$, sıcak suyun sıcaklığı $T_2 = 50°C$ ve her iki suyun kütlesi de $m = 100$ gram. Karışımın son sıcaklığı ise $T_{son} = 35°C$.
• 🔥 Şimdi, sıcak suyun verdiği ısıyı ve soğuk suyun aldığı ısıyı düşünelim. Isı alışverişi sırasında sistemin dışına ısı çıkışı olmadığını varsayıyoruz.
• ⚖️ Isı alışverişi denklemini yazalım: $Q_{alınan} = Q_{verilen}$. Yani, soğuk suyun aldığı ısı, sıcak suyun verdiği ısıya eşit olmalı.
• 🧮 Suyun aldığı veya verdiği ısıyı hesaplamak için şu formülü kullanırız: $Q = mc\Delta T$, burada $m$ kütle, $c$ öz ısı (su için yaklaşık $4.18 J/g°C$) ve $\Delta T$ sıcaklık değişimidir.
• 💧 Soğuk suyun aldığı ısı: $Q_{soğuk} = 100 \cdot c \cdot (35 - 25) = 1000c$.
• ♨️ Sıcak suyun verdiği ısı: $Q_{sıcak} = 100 \cdot c \cdot (50 - 35) = 1500c$.
• 💡 Gördüğümüz gibi, sıcak suyun verdiği ısı ($1500c$), soğuk suyun aldığı ısıdan ($1000c$) fazla değil. Aslında, enerjinin korunumu gereği, bir miktar ısı kaybı olmuş olmalı. Ancak soruda ideal bir durum varsayılıyor ve toplam iç enerji değişmiyor.
• 🔑 İç enerji, bir sistemdeki moleküllerin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamıdır. Karışımda toplam enerji korunur, sadece sıcaklıklar eşitlenir.
• ✅ Doğru Seçenek B'dır. İki su örneğinin toplam iç enerjisi değişmemiştir çünkü sistem dışına ısı alışverişi olmamıştır.