Kütlesi sabit bir şekilde azalan bir kaptaki suyun sıcaklığı neden 0°C dir?

sonsuzairaksiyanlimit3685

morgan4658

Nicin kutlesi azalsin ki?

sonsuzairaksiyanlimit3685

Şimdi su 0°C de ise soğutulunca buza dönüleveği için kütlesi azalacak çünkü özkütlesi azalmak zorunda. 0°C suyu ısıtırsak özel durum nedeniyle 4°C ye kadar özkütlesi artacak, haliyle kütlesi artıp hacmi azalacak. Bu durumda suyun başlangıçtaki sıcaklığının 0°C olup zamanla kütlesinin düzenli azalması imkansız değil mi?

morgan4658

0-4 derece meselesi.termal genlesme ve hidrojen baglari konusu.ù Demissin ki "0°C suyu ısıtırsak özel durum nedeniyle 4°C ye kadar özkütlesi artacak, haliyle kütlesi artıp hacmi azalacak." Anlamadim.Ozkutle artar tamam, hacmi de azalir,kutle dedigin hacimxozkutle degil mi ? Bu durumda kutle nicin artar ? (veya tam tersine sogudukca ozkutle azalir,hacim artar, kutle yine sabit kalir)

morgan4658

0-4 derece meselesi.termal genlesme ve hidrojen baglari konusu.ù Demissin ki "0°C suyu ısıtırsak özel durum nedeniyle 4°C ye kadar özkütlesi artacak, haliyle kütlesi artıp hacmi azalacak." Anlamadim.Ozkutle artar tamam, hacmi de azalir,kutle dedigin hacimxozkutle degil mi ? Bu durumda kutle nicin artsin ki ? (veya tam tersine sogudukca ozkutle azalir,hacim artar, kutle yine sabit kalir)

burtay-mutlu-shibumi-tr6061

Özkütle dediğimiz olay, neredeyse 200 yıl evvel koşullarında tanımlanmış ve halen geçerli bir tanım. 1 santimetreküp hacim içindeki maddenin kütlesini ifade eder. Morgan'ın net olarak ifade ettiği gibi, ısı ile ilgili maddeyi oluşturan atom-moleküller arası boşluklar, bu birimlerin titreşimine göre uzar-kısalır. Bu sadece hacim değişimidir. Eğer bir gram suyu, 1 santimetreküp kap içinde dondurursanız, kabın (%10) dışına çıkmasına rağmen, ağırlığı ile ifade edilen kütlesi değişmez. Bir santimetreküp buzu eritirseniz, (ağırı 0.9 gr) elinizde, 0.1 santimetreküp boşluk kalır. Ama var olan kütle değişmez. Sizin düşünce deneyi, sanki suyun içinde olmuş ve hacim sabitmiş gibi duruyor. Bu da yanılgıya sebep oluyor. Sisteminiz dışarı ile alış veriş durumunda...

sonsuzairaksiyanlimit3685

Şimdi bir kap düşünelim. Bu kapta belirli bir miktar su olsun. Belirli bir miktar da sonradan buz ekleyelim. Zamanla buzun kütlesi artıyor, suyun kütlesi ise azalıyorsa, suyun sıcaklığının 0°C olması zorunlu mudur? Yani elimde 2°C su ve -15°C buz varsa bunları bir kapta karıştırırsam su ve buzun kütlesi nasıl değişkenlik gösterir? Sonuçta ısı alışverişi olacak ve su buza dönüşecek. Lakin kütle ayırt edici olduğu için zamanla nasıl azalabilir? Azalıyorsa su 0°C sıcaklığında olmak zorunda mıdır. Böyle bir grafik gördüğüm için bu soruyu sormak istedim. Öğrenmek istediğim tam olarak bu.

morgan4658

Cok basit, deneyin.Buzluktan buzu cikarin, uzerine 4-5 damla su damlatin, su damlalarinin dondugunu gorursunuz. Cunku buz miktari , suyun miktarindan cok fazla. tekrarliyorum, toplam kutle asla degismez.Ozkutle ve hacim degisir,ama kutle degismez Grafigin linkini buraya yazarsaniz belki sorunuzun ne oldugunu tam anlariz.

morgan4658

sonsuzairaksiyanlimit3685

Link konusunda haklısınız, buyrun: https://i.hizliresim.com/5Nz30M.jpg

burtay-mutlu-shibumi-tr6061

Özkütle değişkenliğini bir kenara atın. Tamamen mevcut kütle miktarı üzerinden gidin. 1 gram suyun 1 derece değişmesi için 1 kalori ısı alması-atması gerekiyor. 1 gram 0 derece suyun, 0 derece buz olması (ya da tam tersi) için 80 kalori ısı atması(alması) gerekiyor. Denklikleri kurun, gerisi basit temel işlem meselesi... Örn: " Yani elimde 2°C su ve -15°C buz varsa bunları bir kapta karıştırırsam su ve buzun kütlesi nasıl değişkenlik gösterir?" Bu soruda su ve buz miktarı belirsiz. Bu yüzden ikisine de eşit kütle miktarı, mesela 10 gr diyelim. Sistemdeki mevcut toplam kalori miktarı, Buz erirken dışarıdan ısı alacak, Su soğurken dışarı ısı verecek. Şimdi iki sistemi de aynı duruma getirmek için gerekli kalori alış veriş miktarına bakalım. -15 derecedeki buzu, 0 derecede suya dönüştürmek için; 10x(-15)+10x(-80) =950 kalori sisteme eklenmeli 2 derecedeki suyu 0 derecede buza dönüştürmek için, (10x2) + (10x80)=820 kalori atmak gerekiyor. Bunun anlamı, buz ısınıp sıcaklığını yükseltirken, su ısı kaybedecek. Sistem her durumda 0 derece üzerinde eşitlenecek ve ortalama sıcaklık 0 derecede kalacak. Kademeli olarak durumu incelersek: Buz -13 dereceye çıktığında, sıvı Su 0 dereceye inmiş olacak. Oysa buzun -13 dereceden, 0 dereceye çıkabilmesi için -13x10= -130 kalori alma kapasitesi var. Bunu suyun bir kısmını dondurarak yapacak. 130/80= 1.625 su buza dönüşecek. (Su+buz karışımı) Ancak su ve buz miktarları öncekinden biraz farklı olacak. Yeni karışım, 0 derecede olmak üzere; 11,625 gram buz ve 8.375 gram su olacak. Şimdi elinizdeki grafiği incelersek, aynı süre içinde, su ve buz arasında ısı alışverişi olmuş… :Bunun sonucunda, suyun bir kısmı donarak buz miktarını artırmış. Başlangıçta buz kütlesi 20 iken, su kütlesi 30 imiş. Ama karışınca, 0 derecede eşitlenmek üzere buz kütlesi 10 birim armış, su 10 birim azalmış. Bunun anlamı, buzun – derecesi çok yüksekmiş ki 1/3 oranında daha suyu buza çevirecek kaloriyi karşılamış. Kalanı denklemi kurmak sadece: (bazılarını kafadan hesaplayıp yazıyorum. ) 20 br buz x (-A) derece= 10 br buz x 80, 0 derecede  -40 derecede ki 20 birim buz’a, 0 derecede 30 birim su eklenirse verdiğiniz grafik elde ediliyor.

burtay-mutlu-shibumi-tr6061

Ana sorunuz açısından ele alırsak; "Sistem her durumda 0 derece üzerinde eşitlenecek ve ortalama sıcaklık 0 derecede kalacak. " -Çünkü bu noktada faz farkı olsa da artık ısı eşitlendiğinden ısı alışverişi olmuyor. Bunu başka şekilde anlatmıştım (kitapda)... Özetle: Su ve buzdaki moleküllerin titreşim frekansları farklı olsa da, genlikleri aynı ... Aynı şey başka durumlar içinde geçerli. Mesela kızdırılmış bir çivinin üzerindeki toplam enerji 1000 birim diyelim. Sıcaklığı yaklaşık 1000 derece kabul edelim. Kütlesi ise 10 gr. Bunun sıcaklığı 10 derece ama kütlesi 1ton olan bir demir kütleye temas ettirelim. Toplamda demir kütlenin içerdiği ısı halindeki enerji, milyonlarca kat fazla olduğu halde, çividen kütleye enerji akışı olur. Çünkü enerji, akışkandır ve akışkan mekaniğine uygun hareket eder. Aynen sıvı pistonlardaki gibi veya şırınga iğnesindeki ilaç gibi. Hızı yüksek olan ( titreşimi fazla), az olana baskındır. Çivi ısısını, demir kütleye aktarır ve aktarılan yeni birim enerji tüm sistemde (çivi+demir külçe) ortalama yeni bir değere ulaşır. Su da sorun, 0 derecenin eşitlenme noktası oluşu, faz değişikliğine neden olan ek bir kalori atma- alma ihtiyacı olması. Bu eşitleme ancak 0 derece iken mümkün oluyor.Çünkü birimler ortalama enerji değerine ulaşmış oluyor. Tamamen farklı bir deyişle, Entropi'nin sonucu yani... :-)