Saf bir maddenin sıcaklık-zaman grafiği aşağıdaki gibidir. Madde başlangıçta katı hâldedir ve ısıtılmaktadır.
Buna göre, aşağıdaki ifadelerden hangisi
yanlıştır?
A) $0-t_1$ zaman aralığında maddenin kinetik enerjisi artar.
B) $t_1-t_2$ zaman aralığında maddenin potansiyel enerjisi artar.
C) $t_2-t_3$ zaman aralığında madde tamamen sıvı hâldedir.
D) $t_3-t_4$ zaman aralığında maddenin sıcaklığı artar.
Saf bir maddenin sıcaklık-zaman grafiği, maddeye ısı verildiğinde sıcaklığının nasıl değiştiğini veya hal değiştirdiğini gösterir. Bu grafiği adım adım inceleyerek seçenekleri değerlendirelim:
- Grafiğin Analizi:
- $0-t_1$ aralığı: Maddenin sıcaklığı artmaktadır. Madde başlangıçta katı olduğundan, bu aralıkta katı haldeki maddenin ısıtıldığını ve sıcaklığının yükseldiğini anlarız.
- $t_1-t_2$ aralığı: Maddenin sıcaklığı sabittir. Sıcaklık sabit kalırken maddeye ısı verilmeye devam ediyorsa, bu bir hal değişimi (erime) demektir. Bu aralıkta katı madde sıvıya dönüşmektedir.
- $t_2-t_3$ aralığı: Maddenin sıcaklığı tekrar artmaktadır. $t_2$ anında erime tamamlandığına göre, bu aralıkta madde tamamen sıvı haldedir ve sıvı haldeki madde ısıtılmaktadır.
- $t_3-t_4$ aralığı: Maddenin sıcaklığı yine sabittir. Bu da başka bir hal değişimi (kaynama/buharlaşma) demektir. Bu aralıkta sıvı madde gaza dönüşmektedir.
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) $0-t_1$ zaman aralığında maddenin kinetik enerjisi artar.
- Bu aralıkta maddenin sıcaklığı artmaktadır. Sıcaklık, bir maddedeki taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Dolayısıyla, sıcaklık arttıkça taneciklerin ortalama kinetik enerjisi de artar. Bu ifade doğrudur.
- B) $t_1-t_2$ zaman aralığında maddenin potansiyel enerjisi artar.
- Bu aralıkta madde hal değiştirmektedir (erime). Hal değişimi sırasında maddeye verilen ısı enerjisi, taneciklerin arasındaki bağları zayıflatmak ve tanecikler arası mesafeyi artırmak için kullanılır. Bu enerji, taneciklerin potansiyel enerjisi olarak depolanır. Sıcaklık sabit kalırken kinetik enerji değişmez, ancak potansiyel enerji artar. Bu ifade doğrudur.
- C) $t_2-t_3$ zaman aralığında madde tamamen sıvı hâldedir.
- $t_1-t_2$ aralığında katı madde tamamen sıvıya dönüşmüştür. $t_2$ anından sonra sıcaklık tekrar yükselmeye başlar ve bir sonraki hal değişimi ($t_3-t_4$ aralığı) başlayana kadar madde tamamen sıvı haldedir. Bu ifade doğrudur.
- D) $t_3-t_4$ zaman aralığında maddenin sıcaklığı artar.
- Grafiğe baktığımızda, $t_3-t_4$ zaman aralığında maddenin sıcaklığının sabit kaldığını görürüz. Bu aralıkta madde kaynamakta, yani sıvı halden gaz hale geçmektedir. Hal değişimi sırasında sıcaklık sabit kalır. Dolayısıyla, sıcaklığın arttığını belirten bu ifade yanlıştır.
Yukarıdaki analizlere göre, yanlış olan ifade D seçeneğidir.
Cevap D seçeneğidir.
