Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için ideal gazların davranışını açıklayan temel bir fizik yasası olan İdeal Gaz Yasası'nı hatırlamamız gerekiyor. Bu yasa, bir gazın basıncı, hacmi, sıcaklığı ve molekül sayısı arasındaki ilişkiyi gösterir.
İdeal Gaz Yasası'nın matematiksel ifadesi şöyledir:
$PV = nRT$
- Burada:
- $P$: Gazın basıncıdır.
- $V$: Gazın hacmidir.
- $n$: Gazın mol sayısıdır (molekül sayısı ile doğru orantılıdır).
- $R$: İdeal gaz sabitidir (sabit bir değerdir).
- $T$: Gazın mutlak sıcaklığıdır (Kelvin cinsinden).
Şimdi, basıncı ($P$) artırmak için verilen her bir işlemi tek tek inceleyelim:
- I. Sıcaklığı artırmak ($T$):
- İdeal Gaz Yasası'nı basınç ($P$) için yeniden düzenlersek: $P = \frac{nRT}{V}$.
- Eğer gazın mol sayısı ($n$) ve hacmi ($V$) sabit tutulurken, sıcaklık ($T$) artırılırsa, eşitliğin sağ tarafındaki pay kısmı ($nRT$) büyür.
- Bu durumda, gazın basıncı ($P$) artar. Tıpkı bir düdüklü tencerede sıcaklık arttıkça basıncın yükselmesi gibi düşünebilirsiniz.
- Dolayısıyla, bu işlem basıncı artırır.
- II. Hacmi artırmak ($V$):
- Yine $P = \frac{nRT}{V}$ formülüne bakalım.
- Eğer gazın mol sayısı ($n$) ve sıcaklığı ($T$) sabit tutulurken, hacim ($V$) artırılırsa, eşitliğin sağ tarafındaki payda kısmı ($V$) büyür.
- Payda büyüdüğünde, kesrin değeri küçülür. Yani, gazın basıncı ($P$) azalır. Bir balonu şişirip sonra serbest bıraktığınızda hacmi artar ve içindeki hava dışarı çıktığı için basıncı düşer.
- Dolayısıyla, bu işlem basıncı azaltır.
- III. Molekül sayısını artırmak ($n$):
- Tekrar $P = \frac{nRT}{V}$ formülüne dönelim.
- "Molekül sayısını artırmak", gazın mol sayısını ($n$) artırmak demektir.
- Eğer gazın hacmi ($V$) ve sıcaklığı ($T$) sabit tutulurken, mol sayısı ($n$) artırılırsa, eşitliğin sağ tarafındaki pay kısmı ($nRT$) büyür.
- Bu durumda, gazın basıncı ($P$) artar. Bir bisiklet lastiğine daha fazla hava bastığınızda, lastiğin içindeki molekül sayısı artar ve lastik daha sertleşir (basıncı artar).
- Dolayısıyla, bu işlem basıncı artırır.
Yukarıdaki analizlere göre, basıncı artırmak için I. (Sıcaklığı artırmak) ve III. (Molekül sayısını artırmak) işlemleri tek başına uygulanabilir.
Cevap C seçeneğidir.
