Sorunun Çözümü
Verilen deneyde, özdeş ısıtıcılar kullanıldığı için her iki kaba da birim zamanda aktarılan ısı miktarı (ısı gücü, \(P\)) aynıdır.
- Buzun erimesi için gerekli ısı miktarı \(Q = m \cdot L_e\) formülü ile bulunur. Burada \(m\) buzun kütlesi, \(L_e\) ise buzun erime ısısıdır.
- Isıtıcılar özdeş olduğu için, erime süresi (\(t\)) ile aktarılan toplam ısı miktarı (\(Q\)) arasında \(Q = P \cdot t\) ilişkisi vardır.
- Bu iki formülü birleştirirsek, buzun erimesi için geçen süre \(m \cdot L_e = P \cdot t\) veya \(t = \frac{m \cdot L_e}{P}\) şeklinde ifade edilebilir.
- Deneyde her iki kapta da buz kullanıldığı için buzun erime ısısı (\(L_e\)) her iki kap için de aynıdır. Ayrıca ısıtıcılar özdeş olduğu için \(P\) de aynıdır.
- Bu durumda, erime süresi (\(t\)) doğrudan buzun kütlesi (\(m\)) ile orantılıdır: \(t \propto m\).
- Soruda verilen bilgilere göre:
- I. kaptaki buz 25 saniyede eriyor (\(t_I = 25\) s).
- II. kaptaki buz 10 saniyede eriyor (\(t_{II} = 10\) s).
- Erime sürelerini karşılaştırdığımızda:
\(\frac{t_I}{t_{II}} = \frac{m_I}{m_{II}}\)
\(\frac{25}{10} = \frac{m_I}{m_{II}}\)
\(2.5 = \frac{m_I}{m_{II}}\)
\(m_I = 2.5 \cdot m_{II}\)
- Bu sonuç, I. kaptaki buzun kütlesinin II. kaptaki buzun kütlesinden daha fazla olduğunu göstermektedir.
- Seçeneklere baktığımızda:
- A) Buzun öz ısısı maddeye ait bir özelliktir ve her iki kapta da buz olduğu için aynıdır.
- B) Buzun erime ısısı maddeye ait bir özelliktir ve her iki kapta da buz olduğu için aynıdır.
- C) I kaptaki buzun kütlesi daha fazladır. Bu, yaptığımız hesaplamayla tutarlıdır.
- D) Buzun erime ısısı maddeye ait bir özelliktir ve her iki kapta da buz olduğu için aynıdır.
Cevap C seçeneğidir.