Sorunun Çözümü
Soruyu adım adım inceleyelim:
- Başlangıç Durumu: Isıca yalıtılmış bir kapta su ve içine atılan buz parçası var.
- Önemli Koşul: Isıl denge sağlandığında ortamda hiç su kalmadığı belirtiliyor. Bu ifade, denge durumunda sistemin tamamen buzdan oluştuğu anlamına gelir. Yani, başlangıçtaki tüm su donmuş ve katı hale geçmiştir.
Şimdi verilen yargıları değerlendirelim:
- Denge sıcaklığı 0 °C dir.
- Eğer başlangıçtaki suyun tamamı donar ve sistemde sadece buz kalırsa, denge sıcaklığı 0 °C olabilir. Bu durum, suyun donması için gerekli olan ısının tam olarak karşılandığı ve faz değişiminin 0 °C'de tamamlandığı anlamına gelir. Örneğin, 0 °C'deki suya 0 °C'deki buz atılır ve suyun tamamı donarsa, denge sıcaklığı 0 °C olur. Bu yargı doğru olabilir.
- Denge sıcaklığı 0 °C nin altındadır.
- Eğer başlangıçtaki suyun tamamı donduktan sonra, sistemde hala soğutma kapasitesi (örneğin, çok soğuk veya çok fazla buz) varsa, oluşan buzun sıcaklığı 0 °C'nin altına düşebilir. Örneğin, 0 °C'deki suya -10 °C'deki buz atılır ve suyun tamamı donduktan sonra hala buzun soğutma kapasitesi varsa, denge sıcaklığı -10 °C ile 0 °C arasında bir değer (örneğin -5 °C) olabilir. Bu yargı doğru olabilir.
- Denge sıcaklığı 0 °C nin üstündedir.
- Eğer denge sıcaklığı 0 °C'nin üstünde olsaydı, bu durumda ortamda sıvı halde su bulunması gerekirdi (çünkü buz 0 °C'nin üzerinde erir). Ancak soruda "ortamda hiç su kalmadığına göre" ifadesi, sıvı fazın olmadığını açıkça belirtmektedir. Dolayısıyla, denge sıcaklığının 0 °C'nin üstünde olması ve aynı zamanda hiç su kalmaması mümkün değildir. Bu yargı yanlıştır.
Bu durumda, I ve II numaralı yargılar doğru olabilir.
Cevap E seçeneğidir.