Özdeş iki bardaktan birine $70 \text{^\circ C}$'de çay, diğerine $15 \text{^\circ C}$'de limonata konuluyor. Bu iki sıvı karıştırıldığında meydana gelen olaylarla ilgili aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır?
A) Çaydan limonataya ısı akışı gerçekleşir.
B) Limonatanın sıcaklığı artarken, çayın sıcaklığı azalır.
C) Karışımın son sıcaklığı $70 \text{^\circ C}$'den daha yüksek olur.
D) Isı alışverişi, denge sıcaklığına ulaşana kadar devam eder.
Sevgili öğrenciler, bu soru ısı alışverişi ve termal denge kavramlarını anlamamızı gerektiren temel bir fizik sorusudur. Gelin, her bir seçeneği dikkatlice inceleyerek doğru cevabı bulalım:
- Isı Akışı Prensibi: Isı her zaman sıcak maddeden soğuk maddeye doğru akar. Bu, doğanın temel bir yasasıdır.
- Soruda verilen bilgilere göre, çayın sıcaklığı $70 \text{^\circ C}$ iken, limonatanın sıcaklığı $15 \text{^\circ C}$'dir. Yani çay daha sıcak, limonata ise daha soğuktur.
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) Çaydan limonataya ısı akışı gerçekleşir.
- Çay ($70 \text{^\circ C}$) limonatadan ($15 \text{^\circ C}$) daha sıcak olduğu için, ısı çaydan limonataya doğru akacaktır. Bu ifade doğrudur.
- B) Limonatanın sıcaklığı artarken, çayın sıcaklığı azalır.
- Limonata çaydan ısı aldığı için sıcaklığı artacaktır. Çay ise ısı kaybettiği için sıcaklığı azalacaktır. Bu ifade de doğrudur.
- C) Karışımın son sıcaklığı $70 \text{^\circ C}$'den daha yüksek olur.
- İki farklı sıcaklıktaki sıvı karıştırıldığında, karışımın son sıcaklığı (denge sıcaklığı) her zaman en sıcak sıvı ile en soğuk sıvı arasındaki bir değerde olur. Yani, son sıcaklık $15 \text{^\circ C}$'den büyük ve $70 \text{^\circ C}$'den küçük olacaktır. Karışımın son sıcaklığının $70 \text{^\circ C}$'den daha yüksek olması mümkün değildir, çünkü sisteme dışarıdan bir ısı enerjisi eklenmemektedir. Bu ifade yanlıştır.
- D) Isı alışverişi, denge sıcaklığına ulaşana kadar devam eder.
- Isı alışverişi, iki madde aynı sıcaklığa (denge sıcaklığına) ulaşana kadar devam eder. Denge sıcaklığına ulaşıldığında net ısı akışı durur. Bu ifade doğrudur.
Yukarıdaki analizler sonucunda, yanlış olan yargının C seçeneğinde verildiğini görüyoruz.
Cevap C seçeneğidir.
