Bir öğrenci, erime noktası $0^{\circ}\text{C}$ olan buz ve erime noktası $80^{\circ}\text{C}$ olan bir katı X maddesi ile ilgili deneyler yapıyor. Her iki maddeye de özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısı veriyor ve maddelerin erimesi için geçen süreleri karşılaştırıyor.
Öğrenci, $100\text{ g}$ buzun tamamen erimesi için $T_1$ süresi geçtiğini, $200\text{ g}$ buzun tamamen erimesi için $T_2$ süresi geçtiğini gözlemliyor.
Bu gözlem, hâl değiştirmek için gerekli ısının hangi faktöre bağlı olduğunu gösterir?
A) Maddenin cinsine
B) Ortamın sıcaklığına
C) Maddenin kütlesine
D) Isıtıcının gücüne
Bu soruda, bir öğrencinin buzun erimesiyle ilgili yaptığı deneyler üzerinden hâl değişimi için gerekli ısının hangi faktöre bağlı olduğunu bulmamız isteniyor. Adım adım inceleyelim:
- Deneyin Amacı: Öğrenci, buzun erimesi için geçen süreleri farklı kütlelerde karşılaştırarak, hâl değişimi için gerekli ısının hangi faktöre bağlı olduğunu anlamaya çalışıyor.
- Kullanılan Malzemeler ve Koşullar:
- Erime noktası $0^{\circ}\text{C}$ olan buz kullanılıyor.
- "Özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısı veriyor" ifadesi, ısıtıcıların aynı güçte olduğunu ve birim zamanda aynı miktarda ısı enerjisi sağladığını gösterir. Ancak burada "eşit süre ısı veriyor" ifadesi biraz yanıltıcı olabilir. Aslında kastedilen, maddelerin tamamen erimesi için geçen sürelerin karşılaştırılmasıdır. Yani, ısıtıcılar aynı güçte ısı veriyor ve maddeler tamamen eriyene kadar ısıtılıyor. Bu durumda, bir maddenin tamamen erimesi için ne kadar süre geçerse, o kadar çok ısı almıştır.
- Gözlemler:
- $100\text{ g}$ buzun tamamen erimesi için $T_1$ süresi geçiyor.
- $200\text{ g}$ buzun tamamen erimesi için $T_2$ süresi geçiyor.
- Gözlemlerin Analizi:
- Her iki durumda da madde buzdur, yani maddenin cinsi aynıdır.
- Değişen tek şey buzun kütlesidir ($100\text{ g}$'dan $200\text{ g}$'a).
- Kütle değiştiğinde, erime için geçen süre de değişiyor ($T_1$ ve $T_2$). Isıtıcının gücü sabit olduğu için, erime süresinin değişmesi, erime için gereken ısı miktarının da değiştiğini gösterir. Daha uzun süre ısıtmak, daha fazla ısı vermek demektir.
- Bu gözlem bize, maddenin kütlesi arttığında, aynı maddenin hâl değiştirmesi için daha fazla ısı enerjisine ihtiyaç duyulduğunu açıkça gösterir. Yani, hâl değiştirmek için gerekli ısı miktarı, maddenin kütlesine bağlıdır.
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Maddenin cinsine: Deneyde sadece buz kullanıldığı için bu deney, hâl değişim ısısının maddenin cinsine bağlı olduğunu göstermez. (Buz ve X maddesi karşılaştırılmıyor, sadece buzun farklı kütleleri karşılaştırılıyor.)
- B) Ortamın sıcaklığına: Deneyde ortam sıcaklığının değiştiğine dair bir bilgi yoktur. Bu faktör test edilmemiştir.
- C) Maddenin kütlesine: Deneyde buzun kütlesi değiştirilmiş ($100\text{ g}$ ve $200\text{ g}$) ve erime sürelerinin farklı olduğu gözlemlenmiştir. Bu durum, hâl değiştirmek için gerekli ısının maddenin kütlesine bağlı olduğunu doğrudan gösterir.
- D) Isıtıcının gücüne: Deneyde "özdeş ısıtıcılar" kullanıldığı belirtilmiştir, bu da ısıtıcının gücünün sabit olduğunu gösterir. Bu faktör test edilmemiştir.
Sonuç olarak, öğrencinin yaptığı deneyde, aynı maddenin farklı kütlelerinin erimesi için farklı süreler geçmesi, hâl değiştirmek için gerekli ısının maddenin kütlesine bağlı olduğunu kanıtlar.
Cevap C seçeneğidir.
