Sorunun metnini önce okuyup düzenli yazayım, sonra çözümü vereyim.
Soru (TYT / Fen)
Isıca yalıtılmış bir ortamda bulunan K ve L cisimleri yalnız birbirleriyle ısı alışverişi yapabilmektedir.
Başlangıçta K cisminin sıcaklığı, L cisminin sıcaklığından büyüktür.
Buna göre cisimler arasında ısıl denge kurulana kadar;
I. K cisminin sıcaklığı değişmez, L cisminin sıcaklığı artar.
II. Her iki cismin de sıcaklığı değişmez.
III. K cisminin sıcaklığı azalır, L cisminin sıcaklığı değişmez.
yargılarından hangileri gerçekleşebilir?
Doğru cevap
Hiçbiri gerçekleşemez.
Yani seçenekler arasında olsaydı: “Hiçbiri” doğru olurdu.
(Verilen şıklardan birine zorla işaretlenecekse, hiçbiri fiziksel olarak mümkün değil demek gerekir.)
Senin işaretlediğin “I ve III” fizik kurallarına göre yanlış.
Neden?
Başlangıç koşulu:
- T_K > T_L
- Sistem yalıtılmış, yani dışarı ile ısı alışverişi yok.
- K ve L birbirleriyle ısı alışverişi yapabiliyor.
Isıl denge kuruluncaya kadar enerji korunumu ve ısı akışı prensibi geçerli:
- Sıcak olan K, soğuk olan L’ye ısı verir.
- Bu süreçte:
- K’nın sıcaklığı azalmak zorunda,
- L’nin sıcaklığı artmak zorunda
- Denge anında ikisinin sıcaklığı eşit olur: T_K = T_L
Şimdi önermelere bakalım:
I. “K’nın sıcaklığı değişmez, L’nin sıcaklığı artar.”
- L’nin sıcaklığının artması için ısı alması gerekir.
- Bu ısıyı yalnız K verebilir.
- O halde K enerji kaybeder ve sıcaklığı azalmak zorunda.
- “K değişmez” ifadesi bu yüzden fiziksel olarak imkânsız.
II. “Her iki cismin de sıcaklığı değişmez.”
- K zaten daha sıcak, L ise daha soğuk.
- Isıca yalıtılmış ortamda birbirleriyle temas halindelerse, mutlaka aralarında ısı geçişi olur.
- Isı geçişi varsa, en az birinin sıcaklığı değişmek zorunda.
- İkisinin de sıcaklığının sabit kalması sadece ısıl denge baştan beri varsa mümkündür; ama soruda açıkça T_K > T_L denmiş.
Bu yüzden yanlış.
III. “K’nın sıcaklığı azalır, L’nin sıcaklığı değişmez.”
- K’nın sıcaklığı azalıyorsa, K ısı kaybediyor demektir.
- Bu ısı, sistem yalıtılmış olduğuna göre yalnız L’ye geçebilir.
- L ısı alıyorsa, onun sıcaklığı da artmak zorunda.
- “L değişmez” ifadesi enerji korunumu ve ısı akışına aykırı.
Dolayısıyla I, II, III’ün hiçbiri gerçekleşemez.
TERİMLER:
Enerji korunumu: Kapalı bir sistemde toplam enerji zamanla değişmez; sadece tür değiştirir veya cisimler arasında yer değiştirir.
Isı alışverişi (ısı akışı): Sıcaklığı yüksek cisimden düşük olana doğru enerji geçişi. Dengeye kadar sürer.
Isıca yalıtılmış ortam: Sistemle çevresi arasında ısı geçişinin olmadığı durum. Toplam ısı değişimi $ 0 $’dır.
Isıl denge: Birbirleriyle ısı alışverişi yapabilen cisimlerin sıcaklıklarının eşitlenip ısı akışının durduğu durum.
