İçeriğe geç
OptikOptik.
KPSS · Fizik Öğretmenliği

Termodinamik ve Genleşme Soru Çözümü

Termodinamik ve Genleşme, KPSS Fizik Öğretmenliği hazırlığında karşına çıkan konulardan biri. Aşağıda bu konudan seçilmiş çözümlü örnek sorular ve adım adım açıklamalar var. Tamamını çözdükten sonra Optik uygulamasında bu konudan daha fazla soruyu yapay zekâ destekli çözümlerle çalışabilirsin.

Soru 1

1 kg buz, $0^\circ C$ sıcaklıkta erimektedir. Buzun erime ısısı $L_f = 334 \text{ kJ/kg}$ ve $0^\circ C = 273 \text{ K}$ kabul edilirse, erime sürecindeki entropi değişimi kaç J/K'dir?

  1. A

    $1220 \text{ J/K}$

  2. B

    $1222 \text{ J/K}$

  3. $1223 \text{ J/K}$

    Doğru cevap
  4. D

    $1224 \text{ J/K}$

  5. E

    $334000 \text{ J/K}$

Çözüm

Entropi değişimi formülü: $$\Delta S = \frac{Q}{T}$$ burada $Q$ gizli ısıdır. Erime için $Q = m L_f = 1 \text{ kg} \times 334000 \text{ J/kg} = 334000 \text{ J}$ ve $T = 273 \text{ K}$. O halde: $$\Delta S = \frac{334000}{273} \approx 1223 \text{ J/K}$$

Soru 2

Bir bilim insanı, yalnızca bir ısı kaynağından aldığı ısıyı tamamen işe dönüştüren bir termal makine tasarladığını iddia ediyor. Termodinamiğin ikinci yasasının Kelvin-Planck ifadesi göz önüne alındığında, bu iddiayla ilgili aşağıdaki yorumlardan hangisi doğrudur?

  1. Bu iddia Kelvin-Planck ifadesiyle çelişir, çünkü bir ısı kaynağından alınan ısının tamamı işe dönüştürülemez; mutlaka bir kısmı soğuk bir kaynağa atılmalıdır.

    Doğru cevap
  2. B

    Bu iddia Kelvin-Planck ifadesiyle uyumludur, çünkü ısı kaynaklarının verimli kullanımı teşvik edilir.

  3. C

    Bu iddia Clausius ifadesiyle çelişir, ancak Kelvin-Planck ifadesiyle uyumludur.

  4. D

    Bu iddia ancak sistemin entropisi azalıyorsa geçerlidir, ki bu termodinamiğin ikinci yasasına aykırıdır.

  5. E

    Bu iddia doğrudur, çünkü ısı ve iş birbirine dönüştürülebilir enerji formlarıdır.

Çözüm

Kelvin-Planck ifadesi, termodinamiğin ikinci yasasının bir formülasyonu olup, yalnızca bir ısı kaynağından ısı alarak sürekli çalışan bir makinenin (perpetuum mobile of the second kind) imkansız olduğunu belirtir. Yani, bir ısı motorunun verimi asla %100 olamaz; alınan ısının ($Q_h$) bir kısmı işe ($W$) dönüşürken, geri kalanı soğuk bir kaynağa ($Q_c$) atılmalıdır: $W = Q_h - Q_c$. Bu nedenle, iddia edilen makine Kelvin-Planck ifadesiyle çelişir ve fiziksel olarak imkansızdır. Diğer seçenekler yanlıştır: B seçeneği yasayı yanlış yorumlar, C seçeneği iki ifadenin eşdeğerliğini göz ardı eder, D seçeneği entropiyle ilişkilidir ancak iddianın temel hatasını vurgulamaz, E seçeneği ise enerjinin korunumunu (birinci yasa) doğru ifade eder ancak ikinci yasayı ihmal eder.

Soru 3

5 L'lik bir kapta, 400 K sıcaklıkta He ve Ne gazları karışımı bulunmaktadır. He gazının kısmi basıncı 2 atm, Ne gazının miktarı ise 0.5 mol'dür. İdeal gaz sabiti $R = 0.082 \frac{L \cdot atm}{mol \cdot K}$ olduğuna göre, karışımın toplam basıncı kaç atm'dir?

  1. A

    $4.0$ atm

  2. B

    $4.92$ atm

  3. $5.28$ atm

    Doğru cevap
  4. D

    $6.0$ atm

  5. E

    $6.56$ atm

Çözüm

Dalton yasası: $P_{total} = P_{He} + P_{Ne}$. He'nin kısmi basıncı verildi ($P_{He} = 2$ atm). Ne'nin kısmi basıncını ideal gaz denklemi ile bulalım: $P_{Ne} = \frac{n_{Ne} R T}{V} = \frac{0.5 \times 0.082 \times 400}{5} = \frac{16.4}{5} = 3.28$ atm. Toplam basınç: $2 + 3.28 = 5.28$ atm. Alternatif yol: He'nin mol sayısını bulup toplam mol ile hesaplayabiliriz. $n_{He} = \frac{P_{He} V}{R T} = \frac{2 \times 5}{0.082 \times 400} \approx 0.3049$ mol. Toplam mol $\approx 0.3049 + 0.5 = 0.8049$ mol. $P_{total} = \frac{0.8049 \times 0.082 \times 400}{5} \approx 5.28$ atm.

Termodinamik ve Genleşme konusunu uygulamada çöz

Optik'te KPSS Fizik Öğretmenliği dersinde termodinamik ve genleşme konusundan daha fazla soru, anlık AI çözümleri ve konu tekrarı seni bekliyor.

Ücretsiz başlaApp StoreGoogle Play

Fizik Öğretmenliği — diğer konular

Tümünü gör