Verilen soruyu adım adım, kısa ve öz bir şekilde çözelim:
- 1. Isı Alışverişi Denklemini Kurma:
- K sıvısı: Başlangıç sıcaklığı $8T$, denge sıcaklığı $5T$. Sıcaklık değişimi $\Delta T_K = 8T - 5T = 3T$.
- L sıvısı: Başlangıç sıcaklığı $2T$, denge sıcaklığı $5T$. Sıcaklık değişimi $\Delta T_L = 5T - 2T = 3T$.
- 2. Yargı I'i Değerlendirme: L'nin öz ısısı, K'nin öz ısısından büyüktür.
- 3. Yargı II'yi Değerlendirme: K'nin ısı sığası, L'nin ısı sığasından büyüktür.
- 4. Yargı III'ü Değerlendirme: K'nin iç enerji değişimi, L'nin iç enerji değişimine eşittir.
Isıca yalıtılmış bir ortamda K ve L sıvıları bir araya getirildiğinde, K sıvısı ısı verirken L sıvısı ısı alır. Denge sıcaklığına ulaşıldığında, verilen ısı alınan ısıya eşit olur.
Grafikten sıcaklık değişimlerini belirleyelim:
Alınan ısı ($Q_L$) ve verilen ısı ($Q_K$) eşit olduğundan:
$$Q_K = Q_L$$
$$m_K c_K \Delta T_K = m_L c_L \Delta T_L$$
$$m_K c_K (3T) = m_L c_L (3T)$$
Buradan $$m_K c_K = m_L c_L$$ eşitliğini elde ederiz.
Yukarıdaki eşitlikten $m_K c_K = m_L c_L$ olduğunu biliyoruz. Soruda K'nin kütlesinin L'nin kütlesinden fazla olduğu verilmiş: $m_K > m_L$.
Eşitliğin sağlanabilmesi için, kütlesi büyük olanın öz ısısının küçük, kütlesi küçük olanın öz ısısının büyük olması gerekir. Yani, $c_K < c_L$ olmalıdır.
Bu durumda, L'nin öz ısısı K'nin öz ısısından büyüktür ifadesi doğrudur.
Isı sığası $C = mc$ olarak tanımlanır.
Daha önce $m_K c_K = m_L c_L$ eşitliğini bulmuştuk. Bu eşitlik aynı zamanda $C_K = C_L$ anlamına gelir.
Yani, K'nin ısı sığası L'nin ısı sığasına eşittir. Bu nedenle, K'nin ısı sığasının L'ninkinden büyük olduğu ifadesi yanlıştır.
Isıca yalıtılmış bir sistemde, bir cismin aldığı veya verdiği ısı miktarı, o cismin iç enerji değişiminin büyüklüğüne eşittir. K sıvısı ısı verirken, L sıvısı ısı alır. Alınan ve verilen ısı miktarları eşit olduğundan ($Q_K = Q_L$), iç enerji değişimlerinin büyüklükleri de eşit olacaktır.
$\Delta U_K = -Q_K$ (K ısı verdiği için iç enerjisi azalır)
$\Delta U_L = Q_L$ (L ısı aldığı için iç enerjisi artar)
Büyüklük olarak $|\Delta U_K| = Q_K$ ve $|\Delta U_L| = Q_L$ olduğundan, $Q_K = Q_L$ olduğu için $|\Delta U_K| = |\Delta U_L|$ olur. Fizik sorularında "iç enerji değişimi" ifadesi genellikle bu büyüklüğü kasteder.
Bu nedenle, K'nin iç enerji değişimi, L'nin iç enerji değişimine eşittir ifadesi (büyüklük olarak) doğrudur.
Sonuç olarak, I ve III numaralı yargılar doğrudur.
Cevap D seçeneğidir.