Sorunun Çözümü
Verilen problemde, özdeş ısıtıcılarla eşit miktarda ısı verilen (Q sabit), eşit kütleli (m sabit) K, L ve M maddelerinin sıcaklık değişimleri ($\Delta T$) ve bazı maddelerin öz ısı (c) değerleri verilmiştir. Bu bilgilere göre K, L ve M maddelerinin hangi maddelere karşılık geldiğini bulmamız isteniyor.
- Isı Miktarının Formülü: Bir maddeye verilen ısı miktarı aşağıdaki formülle hesaplanır:
$$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$$
Burada:
- $Q$: Verilen ısı miktarı
- $m$: Maddenin kütlesi
- $c$: Maddenin öz ısısı
- $\Delta T$: Sıcaklık değişimi
- Sabit Değerler ve Orantı: Soruda K, L ve M maddelerine eşit miktarda ısı verildiği ($Q$ sabit) ve kütlelerinin eşit olduğu ($m$ sabit) belirtilmiştir. Bu durumda formülü yeniden düzenlersek: $$c \cdot \Delta T = \frac{Q}{m} = \text{sabit}$$ Bu eşitlikten, öz ısı ($c$) ile sıcaklık değişimi ($\Delta T$) arasında ters orantı olduğu anlaşılır. Yani, bir maddenin öz ısısı ne kadar küçükse, aynı miktarda ısı verildiğinde sıcaklık değişimi o kadar büyük olur ve tam tersi. $$c \propto \frac{1}{\Delta T}$$
- Grafik Analizi: Verilen grafikte K, L ve M maddelerinin sıcaklık değişimleri gösterilmiştir. Grafiğe göre sıcaklık değişimleri arasındaki ilişki şöyledir: $$\Delta T_K > \Delta T_L > \Delta T_M$$ Yani, K maddesinin sıcaklık değişimi en büyük, M maddesinin sıcaklık değişimi ise en küçüktür.
- Öz Isı Değerleri: Tabloda verilen maddelerin öz ısı değerlerini küçükten büyüğe sıralayalım:
- Civa: $c_{\text{Civa}} = 0.12 \text{ J/g°C}$ (En küçük öz ısı)
- Bakır: $c_{\text{Bakır}} = 0.37 \text{ J/g°C}$
- Demir: $c_{\text{Demir}} = 0.46 \text{ J/g°C}$ (En büyük öz ısı)
- Eşleştirme: Öz ısı ile sıcaklık değişimi ters orantılı olduğundan:
- En büyük sıcaklık değişimine sahip olan madde (K) en küçük öz ısıya sahip olmalıdır. Bu durumda K = Civa.
- En küçük sıcaklık değişimine sahip olan madde (M) en büyük öz ısıya sahip olmalıdır. Bu durumda M = Demir.
- Ortadaki sıcaklık değişimine sahip olan madde (L) ise ortadaki öz ısıya sahip olmalıdır. Bu durumda L = Bakır.
- Sonuç: Eşleştirme şu şekildedir:
- K: Civa
- L: Bakır
- M: Demir
Bu eşleştirme D seçeneğinde doğru olarak verilmiştir.
Cevap D seçeneğidir.