Soruda, eşit kütleli (m) X, Y ve Z sıvılarına eşit miktarda ısı (Q) verildiği belirtilmiştir. Sıvıların öz ısıları (c) tabloda verilmiştir.
Bir maddeye verilen ısı, sıcaklık değişimi ile şu formülle ilişkilidir:
\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\)
Buradan sıcaklık değişimi (\(\Delta T\)) şu şekilde ifade edilebilir:
\(\Delta T = \frac{Q}{m \cdot c}\)
Soruda Q ve m değerleri tüm sıvılar için eşit olduğundan, sıcaklık değişimi (\(\Delta T\)) öz ısı (c) ile ters orantılıdır:
\(\Delta T \propto \frac{1}{c}\)
Verilen öz ısı değerlerini karşılaştıralım:
- \(c_X = 2257 \, \text{J/g}^\circ\text{C}\) (En büyük)
- \(c_Y = 393 \, \text{J/g}^\circ\text{C}\) (En küçük)
- \(c_Z = 854 \, \text{J/g}^\circ\text{C}\)
Bu durumda, sıcaklık değişimleri arasındaki ilişki şu şekildedir:
\(\Delta T_Y > \Delta T_Z > \Delta T_X\)
Şimdi yargıları değerlendirelim:
- I. Son sıcaklığı en yüksek olan sıvı Z sıvıdır.
Sıcaklık değişimi en büyük olan sıvı Y olduğundan (\(\Delta T_Y\) en büyük), başlangıç sıcaklıkları eşit kabul edildiğinde son sıcaklığı en yüksek olan sıvı Y olacaktır. Dolayısıyla bu yargı yanlıştır.
- II. Son sıcaklığı en düşük olan sıvı X sıvıdır.
Sıcaklık değişimi en küçük olan sıvı X olduğundan (\(\Delta T_X\) en küçük), başlangıç sıcaklıkları eşit kabul edildiğinde son sıcaklığı en düşük olan sıvı X olacaktır. Dolayısıyla bu yargı doğrudur.
- III. Son durumda, toplam hareket enerjisi en büyük olan Y sıvısıdır.
Toplam hareket enerjisi (iç enerji değişimi) verilen ısı miktarına (\(Q\)) bağlıdır. Tüm sıvılara eşit miktarda ısı verildiği için, toplam hareket enerjilerindeki değişim de eşit olacaktır. Bu durumda "en büyük olan Y sıvısıdır" ifadesi yanlıştır. (Eğer son toplam hareket enerjisi kastedilseydi ve başlangıç sıcaklıkları eşit olsaydı, en yüksek sıcaklığa ulaşan Y'nin toplam hareket enerjisi en büyük olurdu. Ancak bu durumda doğru cevap C olamazdı. Dolayısıyla, değişimin kastedildiği yorumu daha tutarlıdır.)
- IV. Sıcaklık değişiminin en fazla olduğu sıvı Y sıvıdır.
Öz ısı ile sıcaklık değişimi ters orantılı olduğundan, öz ısısı en küçük olan Y sıvısının sıcaklık değişimi en fazla olacaktır (\(\Delta T_Y\) en büyük). Dolayısıyla bu yargı doğrudur.
Yukarıdaki değerlendirmelere göre, doğru olan yargılar II ve IV'tür.
Cevap C seçeneğidir.