Kapalı bir kapta bulunan su buharının bir kısmı yoğunlaşarak sıvı suya dönüşmektedir. Bu işlem sırasında kaptaki toplam kütle ve toplam hacim nasıl değişir?
A) Kütle artar, hacim azalır.
B) Kütle değişmez, hacim azalır.
C) Kütle azalır, hacim artar.
D) Her ikisi de değişmez.
E) Kütle değişmez, hacim artar.
Bu soruyu adım adım inceleyelim ve kapalı bir kaptaki su buharının yoğunlaşması sırasında kütle ve hacimdeki değişimleri anlayalım.
- Kütle Değişimi:
- Kapalı bir kap, dış ortamla madde alışverişinin olmadığı bir sistem demektir. Yani, kabın içine dışarıdan hiçbir madde giremez ve içeriden dışarıya hiçbir madde çıkamaz.
- Su buharının sıvı suya dönüşmesi olayı, bir hal değişimidir (yoğunlaşma). Bu işlem sırasında su molekülleri yok olmaz veya yeni moleküller oluşmaz; sadece moleküllerin birbirine göre düzeni ve enerjisi değişir.
- Dolayısıyla, kabın içindeki toplam su miktarı (hem buhar hem de sıvı haldeki suyun toplamı) değişmez.
- Bu nedenle, kaptaki toplam kütle değişmez.
- Hacim Değişimi:
- "Kaptaki toplam hacim" ifadesi, bazen kabın fiziksel iç hacmi olarak algılanabilir. Eğer öyle olsaydı, kap sabit bir hacme sahip olduğu için hacim değişmezdi. Ancak bu tür sorularda genellikle, maddenin kapladığı *etkin hacimdeki* değişim kastedilir.
- Başlangıçta, tüm su buhar halindedir ve gazlar bulundukları kabın tamamını doldurur. Yani, su buharı kabın tüm hacmini kaplar.
- Yoğunlaşma başladığında, buharın bir kısmı sıvı suya dönüşür. Sıvı haldeki su, aynı miktardaki buhar halindeki suya göre çok daha küçük bir hacim kaplar (moleküller arası boşluklar azaldığı için).
- Kabın içindeki buhar miktarı azaldığı için, buhar fazının kapladığı hacim de azalır. Gaz fazı, bir sistemin hacmini belirlemede baskın rol oynadığı için, gaz fazının hacmindeki bu azalma, sistemin "toplam hacminin" azaldığı şeklinde yorumlanır.
- Özetle, maddenin gaz halinden sıvı hale geçmesi, moleküllerin birbirine yaklaşarak daha az yer kaplamasına neden olur. Bu da, sistemin kapladığı toplam etkin hacmin azalmasına yol açar.
Bu analizlere göre, kaptaki toplam kütle değişmezken, toplam hacim azalır.
Cevap B seçeneğidir.
