Sorunun Çözümü
Bu soruyu çözmek için, ısıtıcıların verdiği ısı enerjisi ile suyun sıcaklık değişimi arasındaki ilişkiyi kullanacağız. Isı enerjisi formülü $Q = m \cdot c \cdot \Delta T$'dir, burada $Q$ alınan ısı, $m$ kütle, $c$ öz ısı ve $\Delta T$ sıcaklık değişimidir. Özdeş ısıtıcılar eşit süre ısıttığı için, bir ısıtıcının verdiği ısı miktarı sabittir. Suyun öz ısısı (c) tüm kaplar için aynıdır.
- 1. K Kabı için Isı Miktarını Bulma:
- K kabındaki suyun başlangıç sıcaklığı $T_{ilk,K} = 30^\circ C$, kütlesi $m_K = 100 \, g$'dır.
- Son sıcaklığı $T_{son,K} = 50^\circ C$ olarak verilmiştir.
- Sıcaklık değişimi $\Delta T_K = T_{son,K} - T_{ilk,K} = 50^\circ C - 30^\circ C = 20^\circ C$'dir.
- K kabına verilen ısı miktarı $Q_K = m_K \cdot c \cdot \Delta T_K = 100 \cdot c \cdot 20 = 2000c$'dir.
- K kabı 1 adet ısıtıcı ile ısıtıldığı için, 1 ısıtıcının verdiği ısı miktarı $Q_{bir\_ısıtıcı} = 2000c$'dir.
- 2. L Kabı için Son Sıcaklığı Bulma:
- L kabındaki suyun başlangıç sıcaklığı $T_{ilk,L} = 40^\circ C$, kütlesi $m_L = 100 \, g$'dır.
- L kabı 2 adet ısıtıcı ile ısıtıldığı için, verilen toplam ısı miktarı $Q_L = 2 \cdot Q_{bir\_ısıtıcı} = 2 \cdot 2000c = 4000c$'dir.
- $Q_L = m_L \cdot c \cdot \Delta T_L$ formülünü kullanarak sıcaklık değişimini bulalım:
- $4000c = 100 \cdot c \cdot \Delta T_L$
- $4000 = 100 \cdot \Delta T_L \Rightarrow \Delta T_L = \frac{4000}{100} = 40^\circ C$'dir.
- L kabındaki suyun son sıcaklığı $T_{son,L} = T_{ilk,L} + \Delta T_L = 40^\circ C + 40^\circ C = 80^\circ C$'dir.
- 3. M Kabı için Son Sıcaklığı Bulma:
- M kabındaki suyun başlangıç sıcaklığı $T_{ilk,M} = 50^\circ C$, kütlesi $m_M = 200 \, g$'dır.
- M kabı da 2 adet ısıtıcı ile ısıtıldığı için, verilen toplam ısı miktarı $Q_M = 2 \cdot Q_{bir\_ısıtıcı} = 2 \cdot 2000c = 4000c$'dir.
- $Q_M = m_M \cdot c \cdot \Delta T_M$ formülünü kullanarak sıcaklık değişimini bulalım:
- $4000c = 200 \cdot c \cdot \Delta T_M$
- $4000 = 200 \cdot \Delta T_M \Rightarrow \Delta T_M = \frac{4000}{200} = 20^\circ C$'dir.
- M kabındaki suyun son sıcaklığı $T_{son,M} = T_{ilk,M} + \Delta T_M = 50^\circ C + 20^\circ C = 70^\circ C$'dir.
Buna göre, L kabındaki suyun son sıcaklığı 80°C ve M kabındaki suyun son sıcaklığı 70°C'dir.
Cevap D seçeneğidir.