Verilen bilgilere göre, saf bir maddenin sıcaklığı 5°C'den 80°C'ye çıkarılırken iki kez hâl değiştirdiği belirtilmiştir. Bu, maddenin erime noktasının ve kaynama noktasının 5°C ile 80°C arasında olduğu anlamına gelir.
- Bir madde ısıtıldığında sırasıyla katıdan sıvıya (erime) ve sıvıdan gaza (kaynama) geçer.
- İki hâl değişimi yaşandığına göre, madde 5°C'de katı hâlde başlamalı, erime noktasında sıvıya geçmeli, kaynama noktasında gaza geçmeli ve 80°C'de gaz hâlde olmalıdır.
- Bu durumda, maddenin erime noktası (\(T_{erime}\)) ve kaynama noktası (\(T_{kaynama}\)) aşağıdaki koşulu sağlamalıdır: \[5^\circ C < T_{erime} < T_{kaynama} < 80^\circ C\]
Şimdi seçenekleri bu koşula göre inceleyelim:
- A) Sıcaklık: 20°C, Hâl: Katı
Bu durum mümkündür. Örneğin, maddenin erime noktası 30°C ve kaynama noktası 70°C olabilir. Bu durumda \(5^\circ C < 30^\circ C < 70^\circ C < 80^\circ C\) koşulu sağlanır ve 20°C'de madde katı hâlde bulunur.
- B) Sıcaklık: 60°C, Hâl: Gaz
Bu durum mümkündür. Örneğin, maddenin erime noktası 10°C ve kaynama noktası 50°C olabilir. Bu durumda \(5^\circ C < 10^\circ C < 50^\circ C < 80^\circ C\) koşulu sağlanır ve 60°C'de madde gaz hâlde bulunur.
- C) Sıcaklık: 0°C, Hâl: Katı
Bu durum mümkündür. Madde 5°C'de katı hâlde ise (çünkü erime noktası 5°C'den büyüktür), 0°C'de de katı hâlde olacaktır. Örneğin, erime noktası 15°C ve kaynama noktası 75°C olabilir. Bu durumda \(5^\circ C < 15^\circ C < 75^\circ C < 80^\circ C\) koşulu sağlanır ve 0°C'de madde katıdır.
- D) Sıcaklık: 90°C, Hâl: Sıvı
Bu durum mümkün değildir. Koşulumuza göre maddenin kaynama noktası \(T_{kaynama} < 80^\circ C\) olmalıdır. Eğer kaynama noktası 80°C'den küçükse, 90°C sıcaklıkta madde kesinlikle gaz hâlde olmalıdır. Sıvı hâlde olamaz.
Bu nedenle, D seçeneğinde belirtilen durum, verilen koşullar altında maddenin fiziksel hâli olamaz.
Cevap D seçeneğidir.