Sorunun Çözümü
Verilen problemde, -30 °C sıcaklığındaki bir buz parçasının, düzgün ısı veren bir ısıtıcı ile ısıtılarak su-buz karışımı elde edildiği belirtilmiştir. Bu süreçteki sıcaklık-ısı grafiğini adım adım inceleyelim:
- Başlangıç Durumu: Buz, -30 °C sıcaklığındadır. Isıtmaya başlandığında, buzun sıcaklığı artmaya başlar. Bu durum, grafikte -30 °C'den başlayan ve sıcaklığın arttığı bir eğimle gösterilir.
- Erime Noktasına Ulaşma: Normal şartlarda deniz düzeyinde buzun erime noktası 0 °C'dir. Buz, -30 °C'den 0 °C'ye kadar ısıtılır. Bu aşamada sıcaklık artışı devam eder.
- Faz Değişimi (Erime): Buzun sıcaklığı 0 °C'ye ulaştığında, erimeye başlar. Erime süresince, buz ısı almaya devam etse de sıcaklığı sabit kalır (0 °C). Bu durum, grafikte 0 °C'de yatay bir çizgi ile gösterilir. Bu yatay çizgi, buzun suya dönüştüğü (eridiği) faz değişimi sürecini temsil eder.
- Son Durum: Soruda "su-buz karışımı elde ediliyor" denilmiştir. Bu ifade, erime sürecinin başladığını ancak tamamlanmadığını, yani sistemde hem su hem de buzun 0 °C sıcaklıkta bir arada bulunduğunu gösterir. Dolayısıyla, grafik 0 °C'deki yatay çizgi üzerinde sonlanmalıdır.
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A, B, C seçenekleri: Bu grafikler, buzun 0 °C'de tamamen eridikten sonra suyun sıcaklığının 0 °C'nin üzerine çıktığını göstermektedir. Ancak soruda "su-buz karışımı" elde edildiği belirtildiği için, sıcaklığın 0 °C'nin üzerine çıkmaması gerekir.
- D seçeneği: Bu grafikte, -30 °C'den sonra bir ara sıcaklıkta (0 °C'den farklı) yatay bir çizgi bulunmaktadır. Bu, buz için hatalı bir faz değişimi sıcaklığını ifade eder. Buzun erime noktası 0 °C'dir.
- E seçeneği: Bu grafik, -30 °C'den 0 °C'ye kadar sıcaklık artışını, ardından 0 °C'de yatay bir çizgiyi (erime) ve bu yatay çizgi üzerinde sonlanmayı göstermektedir. Bu durum, buzun 0 °C'ye ulaşıp erimeye başladığını ve bir su-buz karışımı oluştuğunu doğru bir şekilde temsil eder.
Bu nedenle, verilen süreci en doğru şekilde gösteren grafik E seçeneğidir.
Cevap E seçeneğidir.