Sorunun Çözümü
Soruyu adım adım inceleyelim:
- Verilen Bilgi: Eşit sürelerde eşit ısı veren bir ısıtıcı ile madde ısıtılıyor. Bu, her 't' süresinde maddeye aynı miktarda ısı (Q) verildiği anlamına gelir.
- Sıcaklık Değişimleri:
- 0 - t aralığı: 20°C'den 25°C'ye (Sıcaklık artışı)
- t - 2t aralığı: 25°C'den 30°C'ye (Sıcaklık artışı)
- 2t - 3t aralığı: 30°C'den 30°C'ye (Sıcaklık sabit)
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
A) 0 - t zaman aralığında maddenin her bir taneciğinin ortalama kinetik enerjisi artmıştır.
- Sıcaklık 20°C'den 25°C'ye yükselmiştir.
- Maddenin sıcaklığı arttığında, taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi de artar.
- Bu ifade doğrudur.
B) 0 - t zaman aralığında maddenin iç enerjisi artmıştır.
- Isıtıcı çalıştığı için maddeye ısı verilmiştir.
- Madde ısı aldığında iç enerjisi artar. Ayrıca sıcaklık artışı da kinetik enerjinin arttığını ve dolayısıyla iç enerjinin arttığını gösterir.
- Bu ifade doğrudur.
C) t - 2t zaman aralığında maddenin taneciklerinin toplam potansiyel enerjisi değişmemiştir.
- Sıcaklık 25°C'den 30°C'ye yükselmiştir.
- Sıcaklık artışı, maddenin faz değiştirmediğini gösterir. Faz değişimi olmadığı sürece (yani sıcaklık değişimi varsa), tanecikler arası potansiyel enerji genellikle sabit kabul edilir veya değişimi ihmal edilebilir düzeydedir. Bu aralıkta kinetik enerji artmıştır.
- Bu ifade doğrudur.
D) 2t - 3t zaman aralığında maddenin taneciklerinin toplam potansiyel enerjisi artmıştır.
- Sıcaklık 30°C'de sabit kalmıştır, ancak ısıtıcı çalışmaya devam ettiği için maddeye ısı verilmektedir.
- Sıcaklık sabit kalırken maddeye ısı verilmesi, maddenin faz değiştirdiği (erime veya buharlaşma) anlamına gelir.
- Faz değişimi sırasında tanecikler arası uzaklıklar artar ve bu da taneciklerin toplam potansiyel enerjisinin artmasına neden olur. Kinetik enerji (sıcaklık) ise sabit kalır.
- Bu ifade doğrudur.
E) 2t - 3t zaman aralığında maddenin iç enerjisi değişmemiştir.
- Isıtıcı eşit sürelerde eşit ısı verdiği için, 2t - 3t aralığında da maddeye ısı (Q) verilmiştir.
- Madde ısı aldığı sürece iç enerjisi artar. Bu aralıkta sıcaklık sabit kalsa da (kinetik enerji değişmese de), faz değişimi nedeniyle potansiyel enerji artmıştır (D seçeneği).
- İç enerji, kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamıdır. Potansiyel enerji arttığı için iç enerji de artmıştır.
- Dolayısıyla, iç enerjinin değişmediği ifadesi kesinlikle yanlıştır.
Cevap E seçeneğidir.