3. Şekilde ısıca yalıtılmış ortamda, özdeş iki adet cam beherde sıcaklıkları 20 °C ve kütleleri 200 gram olan su ve sıvı yağ vardır. Beherlere 80 °C’ta 10'ar gramlık demir bilyeler aynı anda bırakılıyor. demir bilye demir bilye Su Sıvı yağ Suyun öz ısısı sıvı yağın öz ısısından büyük olduğuna göre, sistemler dengeye ulaştığında sıvı yağa bırakılan demir bilyenin son sıcaklığı ile suya bırakılan demir bilyenin son sıcaklıklarını kıyaslayarak bu sonuca nasıl ulaştığınızı açıklayınız. (cdemir = 0,115 cal/g·°C; csu= 1 cal/g·°C; csıvıyağ = 0,47 cal/g·°C)
✅ Cevap ve adım adım çözüm
1. Dengede alınan ısı = verilen ısı: m(demir) × c(demir) × (80 - T) = m(sıvı) × c(sıvı) × (T - 20).
2. Su için: 10 × 0,115 × (80 - T) = 200 × 1 × (T - 20) → 92 - 1,15T = 200T - 4000 → T ≈ 20,3 °C.
3. Sıvı yağ için: 10 × 0,115 × (80 - T) = 200 × 0,47 × (T - 20) → 92 - 1,15T = 94T - 1880 → T ≈ 20,7 °C.
4. Yorum: Suyun öz ısısı büyük olduğu için aynı ısıyı alınca sıcaklığı daha az artar; demir bilye ise suya daha çok ısı vererek daha fazla soğur.
Cevap: Sıvı yağa bırakılan demir bilyenin son sıcaklığı, suya bırakılan bilyeninkinden büyüktür (yaklaşık 20,7 °C > 20,3 °C).
Dikkat: Son sıcaklık her zaman iki ilk sıcaklık (20 °C ile 80 °C) arasında olmalı; öz ısı-kütle çarpımı (ısı sığası) büyük olan madde son sıcaklığı kendi ilk sıcaklığına yakın tutar.