Verilen soruda, aynı cins sıvıların farklı koşullarda 10 dakika boyunca ısıtılması sonucu hangi sıvının sıcaklığının en yüksek olacağı sorulmaktadır.
Sıcaklık değişimi (\(\Delta T\)) formülü \(Q = mc\Delta T\) olarak ifade edilir, buradan \(\Delta T = \frac{Q}{mc}\) şeklinde yazılabilir.
- \(Q\) (Isı enerjisi): Isıtıcı sayısı ile doğru orantılıdır. Daha fazla ısıtıcı, daha fazla ısı enerjisi sağlar.
- \(m\) (Sıvının kütlesi): Sıvının hacmi ile doğru orantılıdır. Daha az kütle, aynı ısı enerjisi için daha büyük sıcaklık değişimi demektir.
- \(c\) (Özgül ısı): Tüm sıvılar aynı cins olduğu için özgül ısıları aynıdır ve sıcaklık değişimini etkilemez.
Sıcaklığın en yüksek olması için, sıvının en fazla ısı enerjisini alması ve en az kütleye sahip olması gerekir.
- Isı Kaynağı Karşılaştırması:
- A ve C seçeneklerinde 1 adet ısıtıcı bulunmaktadır.
- B ve D seçeneklerinde 2 adet ısıtıcı bulunmaktadır.
Daha fazla ısı enerjisi sağlandığı için B ve D seçeneklerindeki sıvılar, A ve C seçeneklerindeki sıvılara göre daha yüksek sıcaklığa ulaşma potansiyeline sahiptir. Bu nedenle A ve C seçeneklerini eleriz.
- Sıvı Kütlesi Karşılaştırması (B ve D seçenekleri arasında):
- B seçeneğindeki sıvı hacmi (ve dolayısıyla kütlesi) diğer tüm seçeneklere göre en azdır.
- D seçeneğindeki sıvı hacmi (ve dolayısıyla kütlesi) B seçeneğine göre daha fazladır.
B ve D seçeneklerinde aynı miktarda ısı enerjisi sağlanmaktadır (2 ısıtıcı). Ancak B seçeneğindeki sıvının kütlesi, D seçeneğindeki sıvının kütlesinden daha azdır. Formüle göre (\(\Delta T = \frac{Q}{mc}\)), aynı \(Q\) değeri için kütle (\(m\)) azaldıkça sıcaklık değişimi (\(\Delta T\)) artar.
Bu durumda, en fazla ısı enerjisini alan (2 ısıtıcı) ve en az kütleye sahip olan (en az hacimli sıvı) B seçeneğindeki sıvı, 10 dakika sonunda en yüksek sıcaklığa ulaşacaktır.
Cevap B seçeneğidir.