Sorunun Çözümü
Verilen grafik, kütleleri eşit K ve L katı maddelerinin sıcaklıklarının aldıkları ısıya göre değişimini göstermektedir. Grafiği adım adım inceleyelim:
- İlk sıcaklıklar: Her iki madde de 0 ısıda T sıcaklığından başlamıştır. Bu durumda D seçeneği (İlk sıcaklıkları eşittir.) doğrudur.
- Erime sıcaklıkları:
- K maddesi T sıcaklığından 3T sıcaklığına kadar katı halde ısınır (0'dan Q'ya kadar ısı alır). 3T sıcaklığında erimeye başlar ve 3T sıcaklığında erimesi tamamlanır (Q'dan 2Q'ya kadar ısı alır). Yani K'nin erime sıcaklığı 3T'dir.
- L maddesi T sıcaklığından 2T sıcaklığına kadar katı halde ısınır (0'dan Q'ya kadar ısı alır). 2T sıcaklığında erimeye başlar ve 2T sıcaklığında erimesi tamamlanır (Q'dan 2Q'ya kadar ısı alır). Yani L'nin erime sıcaklığı 2T'dir.
- Erime ısıları: Erime sırasında alınan ısı $Q_{erime} = m \cdot L_e$ formülü ile bulunur, burada $L_e$ erime ısısıdır. Kütleler eşit ($m_K = m_L = m$).
- K maddesi erirken (Q'dan 2Q'ya kadar) $2Q - Q = Q$ kadar ısı almıştır. Yani $Q = m \cdot L_{eK}$.
- L maddesi erirken (Q'dan 2Q'ya kadar) $2Q - Q = Q$ kadar ısı almıştır. Yani $Q = m \cdot L_{eL}$.
- Sıvı hâldeki öz ısıları: Sıvı halde sıcaklık değişimi için alınan ısı $Q_{sıvı} = m \cdot c_{sıvı} \cdot \Delta T$ formülü ile bulunur. Kütleler eşit ($m_K = m_L = m$).
- K maddesi sıvı halde (2Q'dan 3Q'ya kadar) $3Q - 2Q = Q$ kadar ısı almıştır. Sıcaklık değişimi $4T - 3T = T$'dir. Yani $Q = m \cdot c_{K,sıvı} \cdot T$.
- L maddesi sıvı halde (2Q'dan 3Q'ya kadar) $3Q - 2Q = Q$ kadar ısı almıştır. Sıcaklık değişimi $3T - 2T = T$'dir. Yani $Q = m \cdot c_{L,sıvı} \cdot T$.
Yukarıdaki analizlere göre, K'nin erime sıcaklığı (3T) L'nin erime sıcaklığından (2T) daha büyüktür. Dolayısıyla "K'nin erime sıcaklığı, L'nin erime sıcaklığından küçüktür" ifadesi yanlıştır ve grafikten bu sonuca ulaşılamaz.
Cevap C seçeneğidir.