10. sınıf kimya 2. dönem 1. yazılı 3. Senaryo Test 1

Sabit sıcaklıkta ve sabit mol sayısında, bir gazın hacmi ile basıncı arasındaki ilişkiyi gösteren Boyle Yasası, ideal gaz denkleminin türetilmesinde önemli bir adımdır.
Bir gazın hacmi, basıncı ve sıcaklığı arasındaki ilişkiyi inceleyen bir öğrenci, aşağıdaki ifadelerden hangisine ulaşırsa Boyle Yasası'na ters düşmüş olur?

A) Sabit sıcaklıkta, gazın hacmi arttıkça basıncı azalır.

B) Sabit sıcaklıkta, gazın hacmi azaldıkça basıncı artar.

C) Sabit mol sayısında ve sıcaklıkta, basınç ile hacmin çarpımı sabittir.

D) Sabit hacimde, sıcaklık arttıkça gazın basıncı artar.

E) Sabit sıcaklıkta, basınç ve hacim ters orantılıdır.

Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için öncelikle Boyle Yasası'nı çok iyi anlamamız gerekiyor. Ardından, verilen her bir ifadenin Boyle Yasası ile uyumlu olup olmadığını kontrol edeceğiz.

• Boyle Yasası Nedir?

  Boyle Yasası, sabit sıcaklıkta ($T$) ve sabit mol sayısında ($n$) bir gazın basıncı ($P$) ile hacmi ($V$) arasındaki ilişkiyi açıklar. Bu yasaya göre, gazın basıncı ile hacmi ters orantılıdır. Yani, hacim artarsa basınç azalır; hacim azalırsa basınç artar. Matematiksel olarak bu ilişkiyi $P \propto \frac{1}{V}$ veya $PV = k$ şeklinde ifade edebiliriz, burada $k$ sabit bir değerdir.

• Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
• A) Sabit sıcaklıkta, gazın hacmi arttıkça basıncı azalır.

  Bu ifade, Boyle Yasası'nın doğrudan bir tanımıdır. Sabit sıcaklıkta hacim artarsa, basınç azalır ki $PV$ çarpımı sabit kalsın. Bu ifade Boyle Yasası ile tamamen uyumludur.

• B) Sabit sıcaklıkta, gazın hacmi azaldıkça basıncı artar.

  Bu ifade de Boyle Yasası'nın bir başka tanımıdır. Sabit sıcaklıkta hacim azalırsa, basınç artar ki $PV$ çarpımı sabit kalsın. Bu ifade de Boyle Yasası ile tamamen uyumludur.

• C) Sabit mol sayısında ve sıcaklıkta, basınç ile hacmin çarpımı sabittir.

  Bu ifade, Boyle Yasası'nın matematiksel formülü olan $PV = k$ eşitliğinin sözel karşılığıdır. $k$ sabit bir değer olduğu için, basınç ile hacmin çarpımı sabittir. Bu ifade de Boyle Yasası ile tamamen uyumludur.

• D) Sabit hacimde, sıcaklık arttıkça gazın basıncı artar.

  Bu ifadeyi dikkatlice okuyalım. Burada "sabit hacimde" deniyor, yani hacim değişmiyor. Ancak "sıcaklık arttıkça" deniyor, yani sıcaklık değişiyor. Boyle Yasası'nın en temel şartı ise sabit sıcaklıktır. Bu ifade, sıcaklığın değiştiği bir durumu anlatır ve aslında Gay-Lussac Yasası (veya Amontons Yasası) olarak bilinen farklı bir gaz yasasını tanımlar ($P \propto T$ sabit hacimde ve mol sayısında). Eğer bir öğrenci, sıcaklığın değiştiği bu durumu Boyle Yasası ile ilişkilendirmeye çalışırsa, Boyle Yasası'nın temel koşulunu (sabit sıcaklık) göz ardı etmiş olur ve dolayısıyla Boyle Yasası'na ters düşmüş olur. Boyle Yasası, sıcaklık değiştiğinde geçerli değildir.

• E) Sabit sıcaklıkta, basınç ve hacim ters orantılıdır.

  Bu ifade, Boyle Yasası'nın temel prensibini doğrudan belirtir ($P \propto \frac{1}{V}$). Bu ifade de Boyle Yasası ile tamamen uyumludur.

Sonuç olarak, A, B, C ve E seçenekleri Boyle Yasası'nın doğru açıklamaları veya sonuçlarıdır. D seçeneği ise sıcaklığın değiştiği bir durumu anlatır ve Boyle Yasası'nın geçerli olduğu "sabit sıcaklık" koşulunu ihlal eder. Bu nedenle, bir öğrenci D seçeneğindeki ifadeye ulaşır ve bunu Boyle Yasası ile bağdaştırmaya çalışırsa, Boyle Yasası'nın temel şartlarını yanlış anlamış olur ve bu da Boyle Yasası'na ters düşmek anlamına gelir.

Cevap D seçeneğidir.