Isıca yalıtılmış ortamda K, L ve M çubuklarıyla yapılan genleşme deneyinde verilen I–III yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur?

, ,
1

17623285465502557083674292877447
176232854655025570836742928774471920×2560 625 KB

  1. Isıca yalıtılmış bir ortamda boyları ve kesitleri aynı olan K, L ve M metal çubukları ile yapılan genleşme deneyinin basamakları ve bu basamaklardaki gözlemlenen olaylar aşağıdaki gibidir.

• Birinci basamakta K ve L çubukları birbirine dokunduruluyor. Cisimler ısıl dengeye geldiklerinde K’nin boyunun kısaldığı, L’nin ise boyunun uzadığı gözlemleniyor.

• Deneyin ikinci basamağında ise K çubuğu L çubuğundan uzaklaştırılıyor ve K çubuğu M çubuğuna dokunduruluyor. K ve M ısıl dengeye geldiklerinde ise her iki çubuğun boylarında değişme olmadığı gözlemleniyor.

Buna göre,

I. K ve L çubukları farklı cins maddeden yapılmıştır.

II. K çubuğunun ilk sıcaklığı, L çubuğunun ilk sıcaklığından büyüktür.

III. L çubuğunun ilk sıcaklığı, M çubuğunun ilk sıcaklığından büyüktür.

yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur?

A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) Yalnız III
D) I ve II
E) II ve III

28 Diğer sayfaya geçiniz

2

Doğru cevap: B) Yalnız II. K’nın ilk sıcaklığı, L’nin ilk sıcaklığından büyüktür.

Açıklama

Deneyin gözlemleri ve çıkarımlar

  • Birinci aşamada K ile L birbirine dokundurulduğunda K kısaldı, L uzadı. Bu, K’nın ilk sıcaklığının dokunma sonrası ortak denge sıcaklığından daha yüksek; L’nin ise ortak denge sıcaklığından daha düşük olduğunu gösterir. Yani
    T_{K0} > T_{denge} > T_{L0} .
  • İkinci aşamada K, M ile temas ettiğinde her iki çubuğun da boyunda değişme olmadığı gözleniyor. Bu, K ile M temas ettiğinde ısı alışverişi olmadığı, dolayısıyla K ile M’nin temas öncesinde zaten aynı sıcaklıkta oldukları anlamına gelir. Yani
    T_{M0} = T_{denge} .
  • Bu iki sonucu birleştirdiğimizde kesin sıcaklık sıralaması:
    T_{K0} > T_{M0} > T_{L0} .

Önerme değerlendirmesi

  • I. “K ve L farklı cins maddeden yapılmıştır.” — Kesinlikle doğru değildir. Gözlem sadece sıcaklıkların farklı olduğunu ve K’nın soğuduğunu, L’nin ısındığını söyler; aynı madde de olsalar farklı başlangıç sıcaklıkları bu sonucu verebilir. Dolayısıyla materyal farkı gerektiği çıkarımı yapılamaz.
  • II. “K çubuğunun ilk sıcaklığı, L çubuğunun ilk sıcaklığından büyüktür.” — Kesinlikle doğrudur, çünkü K temasla kısalıyor (soğuyor) ve L uzuyor (ısınıyor); bu durum ancak K’nın başlangıçta daha sıcak olmasıyla açıklanır.
  • III. “L çubuğunun ilk sıcaklığı, M çubuğunun ilk sıcaklığından büyüktür.” — Yanlıştır. Yukarıdaki sıralamaya göre L, M’den daha soğuktur ( T_{L0} < T_{M0} ).

Sonuç

Sadece II. önerme kesinlikle doğrudur; doğru seçenek B) Yalnız II.

TERİMLER:

Genleşme: Sıcaklık arttığında bir cismin boyutlarının artmasına verilen ad.
Isıl denge (termodinamik denge): İki cismin birbirine temas ettiğinde, aralarında ısı akışı durduğunda ulaşacakları aynı sıcaklık durumu.
Sıcaklık: Bir cismin termal enerjisinin nicel ölçüsü; genellikle ısı akışının yönünü belirler (yüksek → düşük).