İki farklı sıcaklıktaki sıvılar karıştırıldığında, karışımın denge sıcaklığı her zaman en düşük sıcaklıktaki sıvı ile en yüksek sıcaklıktaki sıvı arasındaki bir değerde olur. Bu, termal denge prensibinin temel bir sonucudur.
- Verilen Bilgiler:
- Birinci kapta suyun sıcaklığı: \(T_1 = 30^\circ C\)
- İkinci kapta suyun sıcaklığı: \(T_2 = 50^\circ C\)
- Denge Sıcaklığı Prensibi:
Karışımın denge sıcaklığı (\(T_{denge}\)), en düşük ve en yüksek başlangıç sıcaklıkları arasında olmalıdır. Yani:
\[ T_{min} < T_{denge} < T_{max} \]
Bu durumda:
\[ 30^\circ C < T_{denge} < 50^\circ C \]
Denge sıcaklığı, en soğuk sıvının sıcaklığından daha yüksek ve en sıcak sıvının sıcaklığından daha düşük olmalıdır. Hiçbir zaman başlangıç sıcaklıklarından birine eşit olamaz (aksi takdirde ısı alışverişi olmazdı veya diğer sıvının kütlesi sıfır olurdu, ki bu bir karışım durumu değildir).
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) 39°C: \(30^\circ C < 39^\circ C < 50^\circ C\). Bu değer denge sıcaklığı olabilir.
- B) 43°C: \(30^\circ C < 43^\circ C < 50^\circ C\). Bu değer denge sıcaklığı olabilir.
- C) 47°C: \(30^\circ C < 47^\circ C < 50^\circ C\). Bu değer denge sıcaklığı olabilir.
- D) 50°C: \(50^\circ C\) değeri, en sıcak sıvının başlangıç sıcaklığına eşittir. Denge sıcaklığı, en sıcak sıvının sıcaklığından daha düşük olmak zorundadır. Bu nedenle \(50^\circ C\) denge sıcaklığı olamaz.
Denge sıcaklığı, karıştırılan sıvıların başlangıç sıcaklıkları arasında, ancak bu sıcaklıklara eşit olmayan bir değerde olmalıdır. Bu kurala göre, 50°C denge sıcaklığı olamaz.
Cevap D seçeneğidir.