Saf bir maddenin sabit basınç altında yoğunlaşması süresince gerçekleşen değişimlerle ilgili çizilen grafiklerden hangisi doğrudur?
A) Sıcaklık - Zaman grafiği artan bir doğrudur.Sevgili öğrenciler, bu soru saf bir maddenin hal değişimi (yoğunlaşma) sırasında meydana gelen fiziksel değişimleri anlamamızı istiyor. Yoğunlaşma, bir maddenin gaz halinden sıvı hale geçmesi olayıdır. Saf maddeler sabit basınç altında hal değiştirirken bazı önemli özellikler gösterirler. Şimdi seçenekleri adım adım inceleyelim:
Saf maddeler, sabit basınç altında hal değiştirirken (erime, kaynama, yoğunlaşma, donma gibi) sıcaklıkları sabit kalır. Yoğunlaşma süresince madde gaz halinden sıvı hale geçerken, aldığı veya verdiği enerji hal değişimine harcanır, sıcaklık değişmez. Bu nedenle, sıcaklık-zaman grafiği sabit bir doğru olmalıdır, artan bir doğru değil. Bu ifade yanlıştır.
Maddenin ortalama kinetik enerjisi, doğrudan sıcaklığı ile orantılıdır. Bir önceki maddede açıkladığımız gibi, yoğunlaşma süresince saf maddenin sıcaklığı sabit kalır. Dolayısıyla, moleküllerin ortalama kinetik enerjisi de sabit kalacaktır. Bu ifade doğrudur.
Potansiyel enerji, moleküller arası çekim kuvvetleri ve moleküllerin birbirine göre konumları ile ilgilidir. Gaz halindeki moleküller arasındaki çekim kuvvetleri zayıf ve moleküller birbirinden uzaktır, bu da yüksek potansiyel enerji anlamına gelir. Yoğunlaşma sırasında (gazdan sıvıya geçişte) moleküller birbirine yaklaşır ve aralarındaki çekim kuvvetleri artar. Bu durum, sistemin potansiyel enerjisinin azalmasına neden olur (çünkü enerji dışarıya ısı olarak verilir). Bu nedenle, potansiyel enerji-zaman grafiği azalan bir doğru olmalıdır, artan bir doğru değil. Bu ifade yanlıştır.
Düzensizlik (entropi), maddenin moleküllerinin rastgelelik ve serbestlik derecesini ifade eder. Gaz hali, moleküllerin en serbest ve düzensiz olduğu haldir. Sıvı hali ise gaz haline göre daha düzenli ve moleküllerin hareket serbestliği daha kısıtlıdır. Yoğunlaşma sırasında gazdan sıvıya geçiş olduğu için maddenin düzensizliği azalır. Bu nedenle, düzensizlik-zaman grafiği azalan bir doğru olmalıdır, artan bir doğru değil. Bu ifade yanlıştır.
Özkütle (yoğunluk), birim hacimdeki madde miktarıdır. Gazlar, aynı kütledeki sıvılara göre çok daha büyük hacim kaplar ve dolayısıyla özkütleleri çok düşüktür. Yoğunlaşma sırasında gaz halindeki madde sıvı hale geçer. Sıvı haldeki maddenin hacmi, gaz halindeki hacmine göre çok daha küçüktür (aynı kütle için). Bu da özkütlenin artması anlamına gelir. Bu nedenle, özkütle-zaman grafiği artan bir doğru olmalıdır, azalan bir doğru değil. Bu ifade yanlıştır.
Yukarıdaki analizler sonucunda, yoğunlaşma süresince saf maddenin sıcaklığı ve dolayısıyla ortalama kinetik enerjisinin sabit kaldığı sonucuna varırız.
Cevap B seçeneğidir.
