Sorunun Çözümü
Bir elektrikli su ısıtıcısından en iyi verimi almak için, farklı kısımlarda doğru direnç özelliklerine sahip teller kullanılmalıdır.
- 1 numaralı kısım (Güç kablosu): Bu kısım, elektrik enerjisini ısıtıcıya taşır. Enerji kaybını (ısı olarak) en aza indirmek ve verimliliği artırmak için bu telin direncinin çok küçük olması gerekir.
- 2 numaralı kısım (Isıtma elemanı): Bu kısım, suyu ısıtmak için elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştürür. Joule yasasına göre (\(P = I^2 R\)), ısı üretimi dirençle doğru orantılıdır. Dolayısıyla, etkili bir ısıtma sağlamak için bu telin direncinin büyük olması gerekir.
Verilen direnç sıralaması şöyledir (direnç soldan sağa artar):
Gümüş < Bakır < Altın < Demir < Nikel
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- 1 numaralı kısım için (küçük dirençli tel): En düşük dirençli maddeler Gümüş ve Bakır'dır. Bakır, maliyet-performans açısından genellikle tercih edilen bir seçenektir.
- 2 numaralı kısım için (büyük dirençli tel): En yüksek dirençli maddeler Nikel ve Demir'dir. Demir, ısıtma elemanı olarak kullanılmaya uygun yüksek dirence sahiptir.
Seçeneklere baktığımızda:
- A) 1: Altın (orta direnç), 2: Gümüş (en düşük direnç) - Yanlış.
- B) 1: Bakır (düşük direnç), 2: Demir (yüksek direnç) - Doğru. Bakır, güç kablosu için ideal düşük dirence sahipken, Demir ısıtma elemanı için uygun yüksek dirence sahiptir.
- C) 1: Nikel (en yüksek direnç), 2: Altın (orta direnç) - Yanlış.
- D) 1: Demir (yüksek direnç), 2: Gümüş (en düşük direnç) - Yanlış.
Bu nedenle, en iyi verimi almak için 1 numaralı kısımda Bakır, 2 numaralı kısımda ise Demir kullanılmalıdır.
Cevap B seçeneğidir.