Sorunun Çözümü
Verilen grafik ve bilgilere göre, 10 gram kütleli bir sıvının sıcaklık-ısı değişimi incelenmektedir. Kaynama sıcaklığı 90°C olarak belirtilmiştir.
- Grafiğin Analizi:
- 0 cal - 500 cal arası: Sıvının sıcaklığı 0°C'den 90°C'ye yükseliyor. Bu aralıkta sıvı haldeki maddenin ısınması gerçekleşir. Alınan ısı \(Q_1 = 500 \text{ cal}\), sıcaklık değişimi \(\Delta T_1 = 90 \text{ °C}\), kütle \(m = 10 \text{ g}\).
- 500 cal - 1200 cal arası: Sıcaklık 90°C'de sabit kalıyor. Bu aralıkta madde hal değiştiriyor (kaynama/buharlaşma). Alınan ısı \(Q_2 = 1200 - 500 = 700 \text{ cal}\), kütle \(m = 10 \text{ g}\).
- 1200 cal - 1400 cal arası: Sıcaklık 90°C'den 180°C'ye yükseliyor. Bu aralıkta gaz haldeki maddenin ısınması gerçekleşir. Alınan ısı \(Q_3 = 1400 - 1200 = 200 \text{ cal}\), sıcaklık değişimi \(\Delta T_3 = 180 - 90 = 90 \text{ °C}\), kütle \(m = 10 \text{ g}\).
- Hesaplanabilecek Değerlerin İncelenmesi:
- Donma sıcaklığı: Grafik, maddenin katı halini veya donma/erime olayını göstermemektedir. Sadece sıvı ve gaz fazındaki ısınma ve buharlaşma süreçleri mevcuttur. Bu nedenle donma sıcaklığı hesaplanamaz.
- Öz ısı:
- Sıvı haldeki maddenin öz ısısı, ilk aralıktan hesaplanabilir: \(Q_1 = m \cdot c_{sıvı} \cdot \Delta T_1 \Rightarrow 500 = 10 \cdot c_{sıvı} \cdot 90\). Buradan \(c_{sıvı}\) değeri bulunabilir.
- Gaz haldeki maddenin öz ısısı da üçüncü aralıktan hesaplanabilir: \(Q_3 = m \cdot c_{gaz} \cdot \Delta T_3 \Rightarrow 200 = 10 \cdot c_{gaz} \cdot 90\). Buradan \(c_{gaz}\) değeri bulunabilir.
- Buharlaşma ısısı: İkinci aralıkta madde hal değiştirirken (buharlaşırken) ısı almaktadır. Buharlaşma ısısı (latent ısı), \(Q_2 = m \cdot L_v\) formülü ile hesaplanır. \(700 = 10 \cdot L_v\). Buradan \(L_v\) değeri bulunabilir. Dolayısıyla, buharlaşma ısısı hesaplanabilir.
Sonuç olarak, sıvının öz ısısı (II) ve buharlaşma ısısı (III) hesaplanabilirken, donma sıcaklığı (I) hesaplanamaz.
Cevap D seçeneğidir.