Ayşe, bir bardağa $70$ $°C$'deki sıcak çayı ve başka bir bardağa $10$ $°C$'deki soğuk suyu koydu. Daha sonra bu iki sıvıyı boş bir kaba dökerek karıştırdı. Buna göre, ısı akışının yönü ve karışımın son sıcaklığı için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Isı soğuk sudan sıcak çaya doğru akar ve son sıcaklık $10$ $°C$'den düşük olur.
B) Isı sıcak çaydan soğuk suya doğru akar ve son sıcaklık $70$ $°C$'den yüksek olur.
C) Isı soğuk sudan sıcak çaya doğru akar ve son sıcaklık $10$ $°C$ ile $70$ $°C$ arasında olur.
D) Isı sıcak çaydan soğuk suya doğru akar ve son sıcaklık $10$ $°C$ ile $70$ $°C$ arasında olur.
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, farklı sıcaklıklardaki iki sıvının karıştırılması durumunda ısı akışının yönünü ve karışımın son sıcaklığını bulmamız isteniyor. Haydi bu durumu adım adım inceleyelim ve doğru cevabı birlikte bulalım:
- 1. Başlangıç Sıcaklıklarını Belirleyelim:
- Sıcak çayın başlangıç sıcaklığı: $70$ $°C$
- Soğuk suyun başlangıç sıcaklığı: $10$ $°C$
- 2. Isı Akışının Yönünü Anlayalım:
- Fizikte temel bir kural vardır: Isı her zaman daha sıcak maddeden daha soğuk maddeye doğru akar. Bu, sıcaklıklar eşitlenene kadar devam eder.
- Bizim durumumuzda, çay $70$ $°C$ ile daha sıcak, su ise $10$ $°C$ ile daha soğuktur.
- Bu nedenle, ısı akışı sıcak çaydan soğuk suya doğru olacaktır. Çay ısı kaybederken, su ısı kazanacaktır.
- 3. Karışımın Son Sıcaklığını Tahmin Edelim:
- İki farklı sıcaklıktaki sıvı karıştırıldığında, karışımın son sıcaklığı her zaman bu iki sıvının başlangıç sıcaklıkları arasında bir değerde olur.
- Yani, son sıcaklık en soğuk sıvının sıcaklığından ($10$ $°C$) daha düşük olamaz ve en sıcak sıvının sıcaklığından ($70$ $°C$) daha yüksek olamaz.
- Bu durumda, karışımın son sıcaklığı $10$ $°C$ ile $70$ $°C$ arasında bir değerde olacaktır. Tam değeri, sıvıların kütlelerine ve öz ısılarına bağlıdır, ancak aralığı kesinlikle bu sınırlar içindedir.
- 4. Seçenekleri Değerlendirelim:
- A) Isı soğuk sudan sıcak çaya doğru akar (Yanlış) ve son sıcaklık $10$ $°C$'den düşük olur (Yanlış).
- B) Isı sıcak çaydan soğuk suya doğru akar (Doğru) ve son sıcaklık $70$ $°C$'den yüksek olur (Yanlış).
- C) Isı soğuk sudan sıcak çaya doğru akar (Yanlış) ve son sıcaklık $10$ $°C$ ile $70$ $°C$ arasında olur (Doğru aralık, ama akış yönü yanlış).
- D) Isı sıcak çaydan soğuk suya doğru akar (Doğru) ve son sıcaklık $10$ $°C$ ile $70$ $°C$ arasında olur (Doğru).
Yukarıdaki adımları takip ettiğimizde, hem ısı akışının yönünü hem de karışımın son sıcaklık aralığını doğru bir şekilde belirleyen seçeneğin D olduğunu görüyoruz.
Cevap D seçeneğidir.
