Bir öğrenci laboratuvarda saf suyun kaynama noktasını ölçmek istiyor. Deney sırasında termometre 102°C'yi gösterdiğine göre, bu durumun en olası nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
A) Suyun içinde çözünmüş katı madde bulunması
B) Ortam basıncının azalması
C) Suyun sıvı halden gaz hale geçmesi
D) Termometrenin hassasiyetinin yüksek olması
Sevgili öğrenciler,
Bu soruyu çözmek için öncelikle saf suyun standart koşullardaki kaynama noktasını ve kaynama noktasını etkileyen faktörleri hatırlayalım.
- Saf Suyun Kaynama Noktası: Standart atmosfer basıncında (deniz seviyesinde yaklaşık 1 atm), saf suyun kaynama noktası $100^\circ C$'dir. Kaynama noktası, bir sıvının buhar basıncının dış basınca eşit olduğu sıcaklıktır.
- Deneydeki Durum: Öğrenci saf suyun kaynama noktasını ölçmek isterken termometre $102^\circ C$ göstermiştir. Bu, beklenen $100^\circ C$ değerinden daha yüksek bir sıcaklıktır. Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) Suyun içinde çözünmüş katı madde bulunması:
- Sıvıların içinde çözünmüş uçucu olmayan katı maddeler (örneğin tuz, şeker gibi), sıvının buhar basıncını düşürür.
- Buhar basıncının düşmesi, sıvının dış basınca eşit bir buhar basıncına ulaşması için daha yüksek bir sıcaklığa ihtiyaç duyması anlamına gelir.
- Bu duruma "kaynama noktası yükselmesi" denir ve koligatif özelliklerden biridir. Eğer suyun içinde çözünmüş bir madde varsa, kaynama noktası $100^\circ C$'den daha yüksek olacaktır. $102^\circ C$ bu duruma oldukça uygun bir değerdir. Bu nedenle, suyun "saf" olmadığı ve içinde çözünmüş madde bulunduğu en olası nedendir.
- B) Ortam basıncının azalması:
- Ortam basıncı azaldığında (örneğin yüksek rakımlı yerlerde), sıvının buhar basıncının dış basınca eşit olması için daha düşük bir sıcaklık yeterli olur.
- Yani, ortam basıncı azaldığında kaynama noktası $100^\circ C$'den daha düşük olur (örneğin, dağlarda su $90^\circ C$ civarında kaynar).
- Soruda kaynama noktasının $102^\circ C$ olduğu belirtildiğinden, bu seçenek doğru olamaz.
- C) Suyun sıvı halden gaz hale geçmesi:
- Bu ifade, kaynama olayının tanımıdır. Suyun $102^\circ C$'de kaynaması, sıvı halden gaz hale geçtiği anlamına gelir.
- Ancak bu seçenek, suyun neden $100^\circ C$ yerine $102^\circ C$'de kaynadığının "nedenini" açıklamaz, sadece olayın kendisini tanımlar. Bu nedenle aradığımız cevap bu değildir.
- D) Termometrenin hassasiyetinin yüksek olması:
- Termometrenin hassasiyeti, küçük sıcaklık değişimlerini ne kadar doğru ölçebildiğini ifade eder. Yüksek hassasiyetli bir termometre, sıcaklığı daha kesin bir şekilde gösterir.
- Ancak termometrenin hassasiyeti, suyun kaynama noktasını fiziksel olarak etkileyen bir faktör değildir. Eğer termometre doğru kalibre edilmişse ve hassas ise, saf suyun kaynama noktasını $100^\circ C$ olarak gösterecektir. $102^\circ C$ göstermesi, ya suyun saf olmadığını ya da termometrenin yanlış kalibre edildiğini düşündürür. Seçenek "hassasiyetinin yüksek olması" dediği için, bu durum kaynama noktasının yükselmesinin nedeni olamaz.
Yukarıdaki açıklamalar ışığında, saf suyun kaynama noktasının $100^\circ C$ yerine $102^\circ C$ olarak ölçülmesinin en olası nedeni, suyun içinde çözünmüş katı maddelerin bulunmasıdır. Bu maddeler kaynama noktasını yükseltir.
Cevap A seçeneğidir.
