Verilen sütun grafiklerinden K, L ve M maddelerinin kütleleri ($m$) ve öz ısıları ($c$) aşağıdaki gibi oranlanabilir:
- Kütleler: $m_K \approx 3$ birim, $m_L \approx 1.5$ birim, $m_M \approx 3$ birim.
- Öz Isılar: $c_K \approx 3$ birim, $c_L \approx 1.5$ birim, $c_M \approx 1.5$ birim.
Bir maddeye verilen ısı ($Q$), kütlesi ($m$), öz ısısı ($c$) ve sıcaklık değişimi ($\Delta T$) arasındaki ilişki şu formülle ifade edilir:
$$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$$
Bu formülden sıcaklık değişimi ($\Delta T$) aşağıdaki gibi bulunur:
$$\Delta T = \frac{Q}{m \cdot c}$$
Şimdi her bir madde için $m \cdot c$ değerlerini hesaplayalım:
- K maddesi için: $m_K \cdot c_K \approx 3 \cdot 3 = 9$
- L maddesi için: $m_L \cdot c_L \approx 1.5 \cdot 1.5 = 2.25$
- M maddesi için: $m_M \cdot c_M \approx 3 \cdot 1.5 = 4.5$
Bu değerlere göre, $m \cdot c$ çarpımları arasındaki ilişki: $(m \cdot c)_K > (m \cdot c)_M > (m \cdot c)_L$ yani $9 > 4.5 > 2.25$.
Şimdi seçenekleri inceleyelim:
A) K ve L maddelerine eşit ısılar verilirse, L maddesinin sıcaklık artışı daha fazla olur.
- $Q_K = Q_L = Q$
- $\Delta T_K = \frac{Q}{9}$
- $\Delta T_L = \frac{Q}{2.25}$
Görüldüğü gibi, $2.25 < 9$ olduğundan $\Delta T_L > \Delta T_K$. Bu ifade doğrudur.
B) K ve M maddelerine eşit ısılar verilirse, K maddesinin sıcaklık artışı daha fazla olur.
- $Q_K = Q_M = Q$
- $\Delta T_K = \frac{Q}{9}$
- $\Delta T_M = \frac{Q}{4.5}$
Görüldüğü gibi, $4.5 < 9$ olduğundan $\Delta T_M > \Delta T_K$. Yani M maddesinin sıcaklık artışı K maddesinden daha fazla olur. Bu ifade yanlıştır (söylenemez).
C) L ve M maddelerinin sıcaklık artışlarının aynı olabilmesi için, M maddesine daha fazla ısı verilmesi gerekir.
- $\Delta T_L = \Delta T_M$ olması için $\frac{Q_L}{m_L \cdot c_L} = \frac{Q_M}{m_M \cdot c_M}$ olmalıdır.
- $\frac{Q_L}{2.25} = \frac{Q_M}{4.5} \implies Q_M = \frac{4.5}{2.25} Q_L = 2 Q_L$.
Yani M maddesine L maddesine verilen ısının 2 katı kadar ısı verilmelidir. Bu ifade doğrudur.
D) K ve L maddelerinin sıcaklık artışlarının aynı olabilmesi için, K maddesine daha fazla ısı verilmesi gerekir.
- $\Delta T_K = \Delta T_L$ olması için $\frac{Q_K}{m_K \cdot c_K} = \frac{Q_L}{m_L \cdot c_L}$ olmalıdır.
- $\frac{Q_K}{9} = \frac{Q_L}{2.25} \implies Q_K = \frac{9}{2.25} Q_L = 4 Q_L$.
Yani K maddesine L maddesine verilen ısının 4 katı kadar ısı verilmelidir. Bu ifade doğrudur.
Yukarıdaki analizlere göre, B seçeneğindeki ifade söylenemez.
Cevap B seçeneğidir.