Merhaba sevgili öğrencilerim,
Harika bir üniteyi daha geride bırakıyoruz. Şimdi bu bölüm sonu sorularını birlikte çözerek öğrendiklerimizi pekiştirelim. Unutmayın, Fen Bilimleri mantık yürütme ve gözlem yapma dersidir. Hadi başlayalım!
Soru A: Halime, A, B ve C özdeş kaplarına ilk sıcaklığı 20 °C olan sulardan farklı miktarda koyup kapları 20 dakika boyunca özdeş ısıtıcılarla ısıtıyor. Suların sıcaklığını ölçüp şekildeki grafiği çiziyor. A, B ve C kaplarındaki suların kütlelerini aşağıdaki kapların içini karalayarak kıyaslayalım.
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için önce elimizdeki bilgilere ve grafiğe dikkatlice bakalım. Bu bir kontrollü deney sorusu!
- Adım 1: Deneyi Anlayalım
Bize verilen en önemli bilgiler şunlar: “özdeş kaplar” ve “özdeş ısıtıcılar”. Bu ne anlama geliyor? Bu, her üç kaba da 20 dakika boyunca eşit miktarda ısı enerjisi verildiği anlamına gelir. Yani A kabı ne kadar ısı aldıysa, B ve C kapları da o kadar ısı almıştır. Değişken olan tek şey, kaplardaki su miktarı (yani kütlesi). - Adım 2: Grafiği Yorumlayalım
Grafik, 20 dakika sonunda kaplardaki suların son sıcaklıklarını gösteriyor.- A kabının son sıcaklığı 90 °C olmuş.
- B kabının son sıcaklığı 60 °C olmuş.
- C kabının son sıcaklığı 40 °C olmuş.
Gördüğümüz gibi, en çok ısınan A, en az ısınan ise C kabındaki su.
- Adım 3: Mantık Yürütelim
Şimdi biraz düşünelim. Ocağa bir cezve su bir de tencere dolusu su koysak ve ikisini de aynı ateşte eşit süre ısıtsak hangisi daha çabuk ve daha çok ısınır? Tabii ki cezvedeki az miktardaki su! Çünkü kütlesi az olan madde, aynı miktarda ısıyla daha çok ısınır. Yani, kütle ile sıcaklık artışı ters orantılıdır. - Adım 4: Sonuca Ulaşalım
Madem A kabındaki suyun sıcaklığı en fazla artmış, o zaman A kabında en az su vardır. C kabındaki suyun sıcaklığı en az arttığına göre, C kabında en çok su vardır. B kabı ise bu ikisinin arasındadır.
Bu durumda suların kütleleri arasındaki ilişki şöyledir:Kütle (C) > Kütle (B) > Kütle (A)
Kapları çizerken C kabını en dolu, A kabını en boş, B kabını da orta seviyede su ile dolu olarak çizmeliyiz.
Soru B: Yapılan bir deneyde ilk sıcaklığı -30 °C olan madde ısıtıcı ile ısıtılıyor ve ölçüm sonuçları aşağıdaki tabloya yazılıyor. Tablodaki verilerden yararlanarak bu maddenin sıcaklık-zaman grafiğini aşağıya çizelim.
Çözüm:
Bu soruda bir maddenin katı halden gaz hale geçiş serüvenini adım adım grafiğe dökeceğiz. Tablodaki sihirli sayılar bizim yol haritamız olacak: Erime sıcaklığı (40 °C) ve kaynama sıcaklığı (90 °C).
- Adım 1: Başlangıç Noktası
Maddemiz en başta -30 °C sıcaklıkta. Bu sıcaklık, erime sıcaklığı olan 40 °C’den çok daha düşük. Demek ki maddemiz yolculuğuna katı halde başlıyor. Grafiğimizin sol alt köşesindeki -30 noktasından başlayacağız. - Adım 2: Katı Isınıyor
Isı vermeye başladığımızda katı maddemizin sıcaklığı artmaya başlar. Bu artış, erime sıcaklığına ulaşana kadar devam eder. Yani grafikte -30 °C’den 40 °C‘ye doğru yukarı yönlü bir çizgi çizeriz. - Adım 3: Erime Başlıyor! (İlk Düzlük)
İşte en önemli anlardan biri! Madde 40 °C’ye ulaştığında erimeye başlar. Saf maddeler hal değiştirirken sıcaklıkları sabit kalır. Çünkü verilen ısı, tanecikleri birbirinden ayırmak için kullanılır, sıcaklığı artırmak için değil. Bu yüzden grafikte 40 °C’de bir süre yatay giden bir çizgi (düzlük) çizeriz. Bu çizgi, bütün katı eriyip sıvı olana kadar devam eder. - Adım 4: Sıvı Isınıyor
Tüm madde eriyip sıvı hale geçtikten sonra, ısı vermeye devam ettiğimiz için sıcaklık tekrar yükselmeye başlar. Grafiğimizde 40 °C’den kaynama sıcaklığı olan 90 °C‘ye kadar tekrar yukarı yönlü bir çizgi çizeriz. - Adım 5: Kaynama Başlıyor! (İkinci Düzlük)
Maddemiz 90 °C’ye ulaştığında buharlaşmanın en yoğun olduğu kaynama olayı başlar. Tıpkı erimede olduğu gibi, kaynama sırasında da sıcaklık sabit kalır. Grafiğimize 90 °C’de ikinci bir yatay çizgi çizeriz. Bu düzlük, tüm sıvı buharlaşıp gaz olana kadar devam eder. - Adım 6: Gaz Isınıyor
Kapta hiç sıvı kalmadığında ve her şey gaz haline geçtiğinde, ısı vermeye devam edersek gazın sıcaklığı artmaya başlar. Tabloda son sıcaklığın 110 °C olduğu belirtilmiş. Grafiğimizi 90 °C’den 110 °C‘ye kadar yukarı doğru çizerek tamamlarız.
Sonuç olarak çizeceğimiz grafik: -30’dan 40’a çıkan bir rampa, 40’ta bir düzlük (erime), 40’tan 90’a çıkan ikinci bir rampa, 90’da ikinci bir düzlük (kaynama) ve son olarak 90’dan 110’a çıkan son bir rampadan oluşur. Tıpkı basamaklı bir merdiven gibi!