Sorunun Çözümü
Verilen soruyu adım adım inceleyelim:
- Başlangıç Durumu: Eşit kütleli (m) K, L, M ve N maddeleri, sıcaklığı 100°C olan kaynar suya bırakılıyor. Maddelerin öz ısıları ($c$) grafikte verilmiştir. Isı alışverişi bitene kadar beklendiği belirtiliyor.
Öz Isı Grafiği Analizi:
- Grafiğe göre öz ısılar arasındaki ilişki: $c_M < c_K < c_L < c_N$ şeklindedir.
Öncülleri Değerlendirelim:
I. Sıcaklığı en hızlı artan madde M olur.
- Bir maddenin sıcaklık değişimi ($\Delta T$), aldığı ısı (Q), kütlesi (m) ve öz ısısı (c) ile $Q = mc\Delta T$ formülüyle ilişkilidir.
- Aynı ortamda, eşit kütleli maddeler aynı miktarda ısı aldığında, öz ısısı küçük olan maddenin sıcaklığı daha hızlı artar ($\Delta T = Q / (mc)$).
- Grafiğe göre M maddesinin öz ısısı en küçüktür ($c_M$).
- Bu nedenle, M maddesinin sıcaklığı en hızlı artacaktır.
- Öncül I doğrudur.
II. Maddelerinin son sıcaklıkları arasındaki ilişki grafikteki gibi olur.
- Maddeler, 100°C'deki kaynar suyun içinde "ısı alışverişi bitene kadar" bekletildiğinde, termal dengeye ulaşırlar.
- Termal denge durumunda, tüm maddelerin son sıcaklığı kaynar suyun sıcaklığına, yani 100°C'ye eşit olur.
- Verilen "Son Sıcaklık" grafiği, maddelerin farklı son sıcaklıklara sahip olduğunu göstermektedir. Bu durum, termal denge prensibine aykırıdır.
- Öncül II yanlıştır.
III. K, L, M ve N maddeleri bir buz kalıbı üzerine konulursa en fazla buzu N maddesi eritir.
- Kaynar sudan çıkarılan tüm maddelerin son sıcaklığı 100°C'dir.
- Bu maddeler buz kalıbı üzerine konulduğunda, buzun erimesi için ısı verirler.
- Verilen ısı miktarı $Q = mc\Delta T$ formülüyle hesaplanır. Burada m eşit, $\Delta T$ (100°C'den 0°C'ye soğuma) eşit kabul edilebilir.
- Dolayısıyla, en çok ısı veren madde, öz ısısı (c) en büyük olan maddedir.
- Grafiğe göre N maddesinin öz ısısı en büyüktür ($c_N$).
- Bu nedenle, N maddesi en fazla ısıyı vererek en fazla buzu eritecektir.
- Öncül III doğrudur.
Sonuç olarak, I ve III numaralı öncüller doğrudur.
Cevap C seçeneğidir.