Sorunun Çözümü
Verilen soruyu adım adım inceleyelim:
- Sorunun Temel Bilgileri:
- K ve L cisimlerine eşit miktarda ısı enerjisi (Q) veriliyor. Yani, \(Q_K = Q_L = Q\).
- K cisminin kütlesi \(m_K = 3m\).
- L cisminin kütlesi \(m_L = m\).
- Ortam ısıca izole edilmiş.
- I. Yargı: Cisimlerin sıcaklık değişimleri eşit ise ısı sığaları da eşittir.
- Isı sığası (C), bir cismin sıcaklığını 1 birim değiştirmek için gereken ısı miktarıdır ve \(Q = C \cdot \Delta T\) formülü ile ifade edilir.
- Soruda \(Q_K = Q_L = Q\) olduğu belirtilmiştir.
- Eğer sıcaklık değişimleri de eşit ise (\(\Delta T_K = \Delta T_L = \Delta T\)), o zaman:
- \(Q = C_K \cdot \Delta T\)
- \(Q = C_L \cdot \Delta T\)
- Bu iki eşitlikten \(C_K = C_L\) sonucu çıkar.
- Dolayısıyla, I. yargı doğrudur.
- II. Yargı: Cisimlerin iç enerji değişimleri eşittir.
- Termodinamiğin birinci yasasına göre, bir sisteme verilen ısı enerjisi (\(Q\)), sistemin iç enerji değişimine (\(\Delta U\)) ve sistem tarafından yapılan işe (\(W\)) eşittir: \(\Delta U = Q - W\).
- Bu tür sorularda, genellikle cisimlerin hacim değişimleri veya yapılan iş ihmal edilir (yani \(W \approx 0\)).
- Bu durumda, iç enerji değişimi doğrudan verilen ısı enerjisine eşit olur: \(\Delta U = Q\).
- K ve L cisimlerine eşit miktarda ısı enerjisi verildiği için (\(Q_K = Q_L\)), iç enerji değişimleri de eşit olacaktır (\(\Delta U_K = \Delta U_L\)).
- Dolayısıyla, II. yargı doğrudur.
- III. Yargı: Cisimlerin sıcaklık değişimleri eşit ise L nin öz ısısı K nin öz ısısından büyüktür.
- Alınan ısı miktarı, kütle (m), öz ısı (c) ve sıcaklık değişimi (\(\Delta T\)) ile \(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\) formülüyle ilişkilidir.
- Soruda \(Q_K = Q_L = Q\) olduğu ve sıcaklık değişimlerinin eşit olduğu varsayılmıştır (\(\Delta T_K = \Delta T_L = \Delta T\)).
- K cismi için: \(Q = m_K \cdot c_K \cdot \Delta T = (3m) \cdot c_K \cdot \Delta T\)
- L cismi için: \(Q = m_L \cdot c_L \cdot \Delta T = (m) \cdot c_L \cdot \Delta T\)
- Bu iki eşitliği birbirine eşitleyelim: $$(3m) \cdot c_K \cdot \Delta T = (m) \cdot c_L \cdot \Delta T$$
- Eşitliğin her iki tarafındaki \(m\) ve \(\Delta T\) değerlerini sadeleştirirsek: $$3 \cdot c_K = c_L$$
- Bu eşitlik, L cisminin öz ısısının K cisminin öz ısısının 3 katı olduğunu gösterir. Yani \(c_L > c_K\).
- Dolayısıyla, III. yargı doğrudur.
Tüm yargılar (I, II ve III) doğru olduğundan, doğru seçenek E'dir.
Cevap E seçeneğidir.