5. sınıf fen bilimleri 2. dönem 2. yazılı 2. senaryo Test 2

$70^{\circ}\text{C}$ sıcaklığındaki bir miktar kahveye $10^{\circ}\text{C}$ sıcaklığında süt eklendiğinde, karışımın son sıcaklığı için aşağıdakilerden hangisi doğru olur?

A) Karışımın son sıcaklığı $10^{\circ}\text{C}$'den daha düşük olur.

B) Karışımın son sıcaklığı $70^{\circ}\text{C}$'den daha yüksek olur.

C) Karışımın son sıcaklığı $10^{\circ}\text{C}$ ile $70^{\circ}\text{C}$ arasında bir değer alır.

D) Karışımın son sıcaklığı kesinlikle $40^{\circ}\text{C}$ olur.

Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için ısı transferi ve termal denge prensiplerini anlamamız gerekiyor. Adım adım ilerleyelim:

• Başlangıç Durumu: Elimizde iki farklı sıcaklıkta madde var. Birincisi $70^{\circ}\text{C}$ sıcaklığındaki kahve, ikincisi ise $10^{\circ}\text{C}$ sıcaklığındaki süt.
• Isı Transferi Prensibi: Fizikteki temel prensiplerden biri, ısı enerjisinin her zaman daha sıcak maddeden daha soğuk maddeye doğru akmasıdır. Bu akış, iki madde aynı sıcaklığa ulaşana kadar devam eder. Bu duruma termal denge denir.
• Kahve ve Süt İçin Uygulama: $70^{\circ}\text{C}$'deki kahve, $10^{\circ}\text{C}$'deki sütten daha sıcaktır. Bu durumda, kahve ısı kaybedecek ve sıcaklığı düşecektir. Süt ise kahveden ısı alacak ve sıcaklığı yükselecektir.
• Karışımın Son Sıcaklığı: Kahvenin sıcaklığı düşeceği için, karışımın son sıcaklığı asla başlangıçtaki kahvenin sıcaklığı olan $70^{\circ}\text{C}$'den daha yüksek olamaz. (Bu, B seçeneğini eler.) Sütün sıcaklığı yükseleceği için, karışımın son sıcaklığı asla başlangıçtaki sütün sıcaklığı olan $10^{\circ}\text{C}$'den daha düşük olamaz. (Bu, A seçeneğini eler.) Isı transferi sonucunda, kahve ve süt aynı sıcaklığa ulaşacaklardır. Bu sıcaklık, başlangıçtaki en düşük sıcaklık ($10^{\circ}\text{C}$) ile en yüksek sıcaklık ($70^{\circ}\text{C}$) arasında bir değer olmak zorundadır.
• Neden Kesin Bir Değer Değil? Karışımın tam olarak kaç derece olacağını bulmak için kahvenin ve sütün kütlelerini (miktarlarını) ve öz ısılarını bilmemiz gerekir. Bu bilgiler verilmediği için, son sıcaklığın kesinlikle $40^{\circ}\text{C}$ olacağını söyleyemeyiz. $40^{\circ}\text{C}$ sadece iki sıcaklığın ortalamasıdır ve kütleler eşit ve öz ısılar aynı olduğunda geçerli olabilir. (Bu, D seçeneğini eler.)
• Sonuç: Karışımın son sıcaklığı, en soğuk bileşenin sıcaklığından daha yüksek ve en sıcak bileşenin sıcaklığından daha düşük olacaktır. Yani $10^{\circ}\text{C}$ ile $70^{\circ}\text{C}$ arasında bir değer alacaktır.

Cevap C seçeneğidir.