Bir öğrenci, bir miktar su dolu bardağı derin dondurucuya koyuyor. Birkaç saat sonra bardağın içindeki suyun tamamen buz hâline geldiğini gözlemliyor. Bu deneyle ilgili olarak aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A) Su, ısı alarak katı hâle geçmiştir.
B) Donma olayı sırasında suyun sıcaklığı sürekli artmıştır.
C) Su donarken çevresine ısı vermiştir.
D) Buzun hacmi, suyun hacminden daha küçüktür.
Sevgili öğrenciler, bu soru maddenin hâl değişimi ve ısı alışverişi konularını anlamamız için harika bir fırsat sunuyor. Bir maddenin bir hâlden başka bir hâle geçerken çevresiyle nasıl etkileşimde bulunduğunu adım adım inceleyelim.
- Deneyin Analizi: Öğrenci, su dolu bardağı derin dondurucuya koyduğunda, dondurucu suyun ısısını çekmeye başlar. Suyun sıcaklığı düşer ve $0^\circ C$ (donma noktası) sıcaklığına ulaştığında, su katı hâle yani buza dönüşmeye başlar. Bu olaya donma denir.
- A) Su, ısı alarak katı hâle geçmiştir.
- Bu ifade yanlıştır. Maddeler katı hâle geçmek için (donma) çevrelerine ısı verirler. Eğer ısı alsaydı, erime veya buharlaşma gibi hâl değişimleri gerçekleşirdi. Dondurucunun amacı da ortamdan ısıyı almaktır.
- B) Donma olayı sırasında suyun sıcaklığı sürekli artmıştır.
- Bu ifade yanlıştır. Donma olayı sırasında suyun sıcaklığı önce düşer, donma noktasına ($0^\circ C$) ulaştığında ise hâl değişimi tamamlanana kadar sıcaklık sabit kalır. Hâl değişimi bittikten sonra buzun sıcaklığı düşmeye devam eder. Sıcaklık artışı söz konusu değildir.
- C) Su donarken çevresine ısı vermiştir.
- Bu ifade doğrudur. Donma, ekzotermik bir olaydır. Yani, su sıvı hâlden katı hâle geçerken, yapısındaki gizli ısıyı (donma ısısı) çevreye (dondurucuya) verir. Dondurucu da bu ısıyı dışarı atarak ortamın soğuk kalmasını sağlar.
- D) Buzun hacmi, suyun hacminden daha küçüktür.
- Bu ifade yanlıştır. Su, donduğunda hacmi artan nadir maddelerden biridir. Bu nedenle buz, suyun üzerinde yüzer ve donan su boruları patlatabilir. Yani, aynı miktardaki suyun hacmi, buza dönüştüğünde artar.
Bu analizler sonucunda, suyun donarken çevresine ısı verdiğini açıkça görüyoruz.
Cevap C seçeneğidir.
