Bir katı maddeye sabit ısı veren bir ısıtıcı ile ısıtıldığında elde edilen sıcaklık-zaman grafiği aşağıdadır.
(Grafik çizimi mümkün olmadığından sözel olarak ifade edilmiştir: Sıcaklık önce artmakta, sonra sabit kalmakta, ardından tekrar artmaktadır.)
Buna göre, bu grafikle ilgili aşağıdaki yorumlardan hangisi yanlıştır?
A) Maddeye ısı verildiği halde sıcaklığın sabit kaldığı aralıkta madde hâl değiştirmektedir.
B) Grafikte sıcaklığın arttığı ilk aralıkta maddenin kinetik enerjisi artmaktadır.
C) Madde katı halden sıvı hale geçerken dışarıdan ısı almıştır.
D) Grafikte sıcaklığın arttığı son aralıkta madde tamamen sıvı haldedir ve kaynamaktadır.
Bir katı maddenin ısıtılmasıyla elde edilen sıcaklık-zaman grafiği, maddenin ısı enerjisi alırken sıcaklığının nasıl değiştiğini ve hangi sıcaklıklarda hâl değiştirdiğini gösteren önemli bir grafiktir. Grafiğin sözel ifadesine göre, sıcaklık önce artmakta, sonra sabit kalmakta ve ardından tekrar artmaktadır. Şimdi bu grafiği ve seçenekleri adım adım inceleyelim:
-
Grafiğin Yorumlanması:
- Sıcaklığın arttığı ilk aralık: Bu aralıkta madde katı haldedir ve ısı alarak sıcaklığı yükselmektedir. Maddenin taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi artar.
- Sıcaklığın sabit kaldığı aralık: Bu aralıkta madde ısı almaya devam etmesine rağmen sıcaklığı değişmemektedir. Bu durum, maddenin hâl değiştirdiğini (eridiğini) gösterir. Katı ve sıvı fazlar bir arada bulunur. Alınan ısı, tanecikler arası çekim kuvvetlerini yenmek için (potansiyel enerjiyi artırmak için) kullanılır.
- Sıcaklığın arttığı son aralık: Bu aralıkta madde tamamen sıvı hale geçmiştir ve ısı alarak sıcaklığı yükselmektedir. Maddenin taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi tekrar artar.
-
A) Maddeye ısı verildiği halde sıcaklığın sabit kaldığı aralıkta madde hâl değiştirmektedir.
- Bu ifade, ısıtma eğrilerinin temel prensiplerinden biridir. Bir madde hâl değiştirirken (erime veya kaynama gibi), aldığı ısı enerjisi sıcaklığını artırmak yerine faz değişimini gerçekleştirmek için kullanılır. Bu nedenle sıcaklık sabit kalır. Grafikteki sabit sıcaklık aralığı, maddenin erimekte olduğunu gösterir. Bu ifade doğrudur.
-
B) Grafikte sıcaklığın arttığı ilk aralıkta maddenin kinetik enerjisi artmaktadır.
- Sıcaklık, bir maddenin taneciklerinin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Sıcaklık arttığında, taneciklerin hareketliliği ve dolayısıyla ortalama kinetik enerjisi de artar. Grafikte sıcaklığın arttığı ilk aralıkta madde katı halde ısı alıp sıcaklığını yükselttiği için kinetik enerjisi artmaktadır. Bu ifade doğrudur.
-
C) Madde katı halden sıvı hale geçerken dışarıdan ısı almıştır.
- Katı bir maddenin sıvı hale geçmesi (erimesi) endotermik bir olaydır, yani dışarıdan ısı alması gerekir. Isıtma eğrisi de zaten maddeye sürekli ısı verildiğini gösterir. Sabit sıcaklıkta gerçekleşen erime olayı için madde dışarıdan ısı almıştır. Bu ifade doğrudur.
-
D) Grafikte sıcaklığın arttığı son aralıkta madde tamamen sıvı haldedir ve kaynamaktadır.
- Grafikte sıcaklığın arttığı son aralıkta madde tamamen sıvı haldedir ve ısı alarak sıcaklığı yükselmektedir. Ancak, bir madde kaynarken (sıvıdan gaz hale geçerken) sıcaklığı tıpkı erimede olduğu gibi sabit kalır. Grafikte bu aralıkta sıcaklık artmaya devam ettiği için madde henüz kaynama noktasına ulaşmamış, sadece sıvı halde ısınmaktadır. Eğer kaynıyor olsaydı, grafikte bir başka sabit sıcaklık platosu görmemiz gerekirdi. Bu nedenle, bu ifade yanlıştır.
Cevap D seçeneğidir.
