Sorunun Çözümü
Bu soruyu çözmek için, bir sıvının sıcaklığını belirli bir miktar artırmak için gereken ısı miktarını ve bu ısının kütle ile ilişkisini anlamamız gerekir.
- Isı Miktarı Formülü: Bir maddenin sıcaklığını değiştirmek için gereken ısı miktarı şu formülle hesaplanır: \(Q = mc\Delta T\).
- \(Q\): Alınan veya verilen ısı miktarı.
- \(m\): Maddenin kütlesi.
- \(c\): Maddenin özgül ısı kapasitesi.
- \(\Delta T\): Sıcaklık değişimi.
- Sabit Değişkenler:
- Soruda "aynı cins sıvılar" denildiği için, tüm sıvıların özgül ısı kapasitesi (\(c\)) aynıdır.
- Tüm sıvılar 15°C'den 90°C'ye ısıtılacaktır, bu da sıcaklık değişiminin (\(\Delta T = 90°C - 15°C = 75°C\)) tüm kaplar için aynı olduğu anlamına gelir.
- Isı ve Kütle İlişkisi: \(c\) ve \(\Delta T\) sabit olduğundan, gereken ısı miktarı (\(Q\)) doğrudan sıvının kütlesi (\(m\)) ile orantılıdır. Yani, daha fazla kütleye sahip bir sıvıyı ısıtmak için daha fazla ısı enerjisi gerekir.
- Zaman ve Isı İlişkisi: Isıtma işlemi sırasında birim zamanda aktarılan ısı miktarının (ısı gücünün) sabit olduğu varsayılır. Bu durumda, daha fazla ısı gerektiren sıvı, istenen sıcaklığa ulaşmak için daha uzun süre ısıtılmalıdır.
- Kaplardaki Sıvı Miktarları: Görseldeki kaplara baktığımızda:
- A seçeneğinde en az sıvı vardır.
- B seçeneğinde en fazla sıvı vardır.
- C ve D seçeneklerinde orta miktarda sıvı vardır.
- Sonuç: En fazla kütleye sahip olan sıvı, 90°C'ye ulaşmak için en fazla ısıya ihtiyaç duyacak ve dolayısıyla en uzun sürede bu sıcaklığa ulaşacaktır. Kaplar arasında en fazla sıvıyı içeren seçenek B'dir.
Cevap B seçeneğidir.