Çetin'in yaptığı deneyde, demir, bakır ve suyun başlangıç sıcaklıkları ve kütleleri eşittir. Güneş altında yeterince bekletildiklerinde, her üç madde de aynı miktarda ısı (Q) alacaktır.
Bir maddenin aldığı ısı miktarı aşağıdaki formülle ifade edilir:
\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T\]
- \(Q\): Alınan ısı miktarı
- \(m\): Maddenin kütlesi
- \(c\): Maddenin öz ısısı
- \(\Delta T\): Sıcaklık değişimi (\(T_{son} - T_{ilk}\))
Soruda verilen bilgilere göre:
- Kütleler (m) eşittir.
- Alınan ısı miktarları (Q) eşittir (çünkü aynı süre güneşte kalmışlardır).
- Başlangıç sıcaklıkları eşittir.
Bu durumda, formülü sıcaklık değişimi (\(\Delta T\)) için yeniden düzenlersek:
\[\Delta T = \frac{Q}{m \cdot c}\]
Q ve m sabit olduğundan, sıcaklık değişimi (\(\Delta T\)) öz ısı (c) ile ters orantılıdır. Yani, öz ısısı küçük olan maddenin sıcaklık değişimi daha büyük olacaktır.
Verilen öz ısı değerlerini karşılaştıralım:
- Bakır (\(c_b\)) = 0,1 cal/g°C
- Demir (\(c_d\)) = 0,115 cal/g°C
- Su (\(c_s\)) = 1 cal/g°C
Öz ısıları küçükten büyüğe sıralarsak:
\[c_b < c_d < c_s\]
\[0,1 < 0,115 < 1\]
Öz ısı ile sıcaklık değişimi ters orantılı olduğundan, sıcaklık değişimleri (\(\Delta T\)) arasındaki ilişki şu şekilde olacaktır:
\[\Delta T_b > \Delta T_d > \Delta T_s\]
Tüm maddeler aynı başlangıç sıcaklığından başladığı için, sıcaklık değişimi en büyük olan maddenin son sıcaklığı da en büyük olacaktır. Bu durumda, son sıcaklıklar (\(T_b, T_d, T_s\)) arasındaki ilişki de aynı sıralamayı takip edecektir:
\[T_b > T_d > T_s\]
Cevap B seçeneğidir.