Harika bir soru! Fen Bilimleri dersimizin en keyifli konularından biri olan “Madde ve Endüstri” ünitesinden gelen bu soruları birlikte adım adım çözelim. Tıpkı sınıfta yaptığımız gibi, tane tane ve anlayarak ilerleyeceğiz.
Soru 1: Buz erirken sıcaklığı değişti mi? Neden?
Çözüm:
Adım 1: Öncelikle soruyu dikkatlice anlayalım. Bize, bir buz kalıbının erimeye başladığı andan tamamen suya dönüştüğü ana kadar termometredeki değerin değişip değişmediğini soruyor.
Adım 2: Ders kitabımızdaki bilgiyi hatırlayalım. Metinde ne yazıyordu? “Hâl Değiştiriyorum” isimli etkinlikte buz parçaları erirken termometrenin gösterdiği değerin 0 °C’ta sabit kaldığını gözlemlemiştik. Bu çok önemli bir ipucu!
Adım 3: Peki neden sabit kalıyor? Çünkü saf maddeler hâl değiştirirken sıcaklıkları sabit kalır. Buz, yani katı hâldeki su, bir saf maddedir. Erime sırasında dışarıdan aldığı ısı enerjisini, sıcaklığını artırmak için değil, katı tanecikleri arasındaki bağları koparıp sıvı hâle geçmek için kullanır. Bu yüzden termometrede okuduğumuz değer, yani sıcaklık, buzun tamamı eriyene kadar 0 °C olarak kalır.
Sonuç: Hayır, buz erirken sıcaklığı değişmez. Çünkü erime bir hâl değişimi olayıdır ve saf maddeler (buz gibi) hâl değiştirirken, verilen ısı enerjisi sıcaklığı artırmak yerine sadece katı hâlden sıvı hâle geçmek için harcanır. Bu nedenle, son buz parçası eriyene kadar sıcaklık 0 °C’ta sabit kalır.
Soru 2: Her iki beherglastaki buzların tamamının erimesi için geçen süreler eşit mi? Neden?
Çözüm:
Adım 1: Bu soruyu cevaplamak için bir deney yaptığımızı hayal edelim. İki tane beherglasımız (cam deney bardağı) var. Birine az miktarda buz, diğerine ise daha çok miktarda buz koyuyoruz. Her ikisini de aynı ortamda erimeye bırakıyoruz. Soru bize, bu iki beherdeki buzların tamamen erimesi için aynı sürenin mi geçtiğini soruyor.
Adım 2: Yine kitaptaki bilgiye başvuralım. Bakın ne diyor: “…ancak bir maddenin miktarı arttıkça maddenin tamamen erimesi için gerekli ısı miktarı da artar.” Bu cümle, sorumuzun cevabını içinde saklıyor.
Adım 3: Mantık yürütelim. Daha çok buz demek, eritilmesi gereken daha fazla madde demektir. Her bir buz parçasını eritmek için belirli bir miktarda ısı enerjisi gerekir. Dolayısıyla, madde miktarı (yani buzun kütlesi) fazla olan beherdeki tüm buzları eritmek için daha fazla toplam ısı enerjisine ihtiyaç duyarız. Ortamdan ısıyı aynı hızda aldıklarını varsayarsak, daha fazla ısıya ihtiyaç duyan beherdeki buzların erimesi doğal olarak daha uzun sürecektir.
Sonuç: Hayır, geçen süreler eşit değildir. Madde miktarı fazla olan (içinde daha çok buz bulunan) beherdeki buzun tamamen erimesi daha uzun sürer. Çünkü kütle arttıkça, maddenin erimesi için gereken toplam ısı miktarı da artar. Bu da erime süresini uzatır.