Sorunun Çözümü
Verilen sıcaklık-verilen ısı grafiğini iki ana bölüme ayırarak inceleyelim:
- Birinci Bölüm (0'dan Q'ya kadar):
- Bu aralıkta madde katı haldedir ve sıcaklığı 0'dan T'ye yükselmektedir.
- Maddeye verilen ısı miktarı Q'dur.
- Sıcaklık değişimi için verilen ısı formülü \(Q = mc\Delta T\) şeklindedir.
- Burada \(\Delta T = T - 0 = T\)'dir.
- Dolayısıyla, \(Q = mcT\) (Denklem 1) eşitliğini yazabiliriz.
- İkinci Bölüm (Q'dan 3Q'ya kadar):
- Bu aralıkta maddenin sıcaklığı T'de sabit kalırken, maddeye ısı verilmeye devam edilmektedir. Bu durum, maddenin erime (faz değişimi) geçirdiğini gösterir.
- Erime için maddeye verilen toplam ısı miktarı \(3Q - Q = 2Q\)'dur.
- Faz değişimi (erime) için verilen ısı formülü \(Q_{erime} = mL\) şeklindedir.
- Burada \(Q_{erime} = 2Q\)'dur.
- Dolayısıyla, \(2Q = mL\) (Denklem 2) eşitliğini yazabiliriz.
Şimdi Denklem 1'deki Q değerini Denklem 2'de yerine koyalım:
- \(2(mcT) = mL\)
- Her iki taraftaki 'm' kütlesini sadeleştirelim:
- \(2cT = L\)
- Bu da \(L = 2cT\) ilişkisini verir.
Cevap E seçeneğidir.