Bu soruda, farklı ısı iletkenliğine sahip metallerin birleşiminden oluşan çubuklara eşit mesafeden ısı verilmekte ve uçlarındaki mumların düşme sırası sorulmaktadır. Mumun düşme sırası, ısının çubuğun ucuna ne kadar hızlı ulaştığına bağlıdır. Isı iletim hızı, malzemenin ısı iletkenliği ile doğru orantılıdır.
- Verilen bilgiye göre ısı iletkenlikleri arasındaki ilişki: $K > M > L$. Bu, K metalinin ısıyı en hızlı, L metalinin ise en yavaş ilettiği anlamına gelir.
- Çubuklar iki farklı metalden oluştuğu için, ısının çubuğun sonuna ulaşma hızı, her iki metalin ısı iletkenliğine de bağlıdır. Isı akışı seri bağlı dirençler gibi düşünülebilir. Toplam termal direnç ne kadar küçükse, ısı o kadar hızlı iletilir. Termal direnç ($R$) iletkenliğin ($k$) tersiyle orantılıdır ($R \propto 1/k$).
- Toplam termal direnç, iki metalin dirençlerinin toplamı olarak düşünülebilir: $R_{toplam} \propto \frac{1}{k_1} + \frac{1}{k_2}$.
Şimdi her bir çubuk için toplam termal direnci karşılaştıralım:
- 1. Çubuk (X mumu): K ve L metallerinden oluşur. Toplam direnç $\propto \frac{1}{K} + \frac{1}{L}$.
- 2. Çubuk (Y mumu): L ve M metallerinden oluşur. Toplam direnç $\propto \frac{1}{L} + \frac{1}{M}$.
- 3. Çubuk (Z mumu): M ve K metallerinden oluşur. Toplam direnç $\propto \frac{1}{M} + \frac{1}{K}$.
Isı iletkenlikleri $K > M > L$ olduğundan, tersleri için $1/K < 1/M < 1/L$ ilişkisi geçerlidir.
Bu durumda, dirençlerin toplamlarını karşılaştırırsak:
- $(\frac{1}{M} + \frac{1}{K})$ değeri en küçük olacaktır, çünkü en küçük iki ters değeri içerir. Bu, Z çubuğunun en düşük termal dirence sahip olduğu ve ısıyı en hızlı ileteceği anlamına gelir.
- $(\frac{1}{L} + \frac{1}{M})$ değeri en büyük olacaktır, çünkü en büyük iki ters değeri içerir. Bu, Y çubuğunun en yüksek termal dirence sahip olduğu ve ısıyı en yavaş ileteceği anlamına gelir.
- $(\frac{1}{K} + \frac{1}{L})$ değeri ise ortada yer alacaktır. Bu, X çubuğunun ısı iletim hızının Z ve Y arasında olduğu anlamına gelir.
Buna göre, ısı iletim hızı en hızlıdan en yavaşa doğru: Z > X > Y şeklindedir.
Mumların düşme sırası, ısının ulaştığı hıza göre olacaktır. Yani önce Z, sonra X, en son Y mumu düşecektir.
Sıralama: Z - X - Y
Cevap D seçeneğidir.