Bu soruyu doğru bir şekilde yanıtlamak için, buzun suda yüzme prensibini ve eridiğinde kütle-hacim ilişkisini anlamamız gerekiyor. Adım adım inceleyelim:
- 1. Buzun Suda Yüzmesi ve Yer Değiştiren Su:
- Buzun yoğunluğu, sıvı haldeki suyun yoğunluğundan daha düşüktür (yaklaşık %9 daha az). Bu nedenle buz suda yüzer.
- Arşimet Prensibi'ne göre, yüzen bir cisim (buz küpü), kendi ağırlığına eşit miktarda sıvıyı (suyu) yer değiştirir. Yani, buz küpünün ağırlığı ne kadarsa, onun suyun içinde kalan kısmı da o ağırlıkta suyu kenara iter.
- Buzun bir kısmı suyun üstünde, büyük bir kısmı ise suyun altındadır. Suyun altında kalan kısım, yer değiştiren suyun hacmini belirler ve bu hacim, su seviyesini etkileyen kısımdır.
- 2. Buzun Erimesi ve Kütle Korunumu:
- Buz eridiğinde, katı halden sıvı hale (suya) dönüşür. Bu dönüşüm sırasında buzun kütlesi değişmez. Örneğin, 10 gram buz eridiğinde, yine 10 gram su oluşur.
- Ancak, buzun hacmi ile eriyen suyun hacmi farklıdır. Buz, aynı kütledeki sudan daha büyük bir hacme sahiptir. Yani, 10 gram buzun hacmi, 10 gram suyun hacminden daha büyüktür.
- 3. Su Seviyesindeki Değişim:
- İşte kilit nokta burası: Buz eridiğinde oluşan suyun hacmi, buzun yüzerken yer değiştirdiği suyun hacmine tam olarak eşittir.
- Buz küpü, suyun içinde zaten kendi erimiş hali kadar yer kaplıyordu. Buz eriyip suya dönüştüğünde, bu yeni oluşan su, buzun zaten boşalttığı alanı doldurur.
- Buzun suyun üstünde kalan kısmı eridiğinde, bu kısım zaten su seviyesini etkilemiyordu. Suyun altında kalan kısım eridiğinde ise, bu kısım zaten yer değiştirdiği su kadar hacim kaplıyordu. Bu nedenle, eriyen buzun oluşturduğu su, tam olarak buzun daha önce kapladığı boşluğu doldurur.
- Sonuç olarak, bardağın içindeki toplam su hacminde (ve dolayısıyla su seviyesinde) bir değişiklik meydana gelmez.
Bu nedenle, buz eridiğinde su seviyesi değişmez.
Cevap C seçeneğidir.
