Kutup bölgelerine yakın petrol boru hatlarında ham petrol taşınırken, aşırı soğuk hava nedeniyle petrolün viskozitesi aşırı derecede artmakta ve boruların tıkanmasına yol açmaktadır. Mühendislerin bu sorunu çözmek ve petrolün boru hattında sürekli akışını sağlamak için uygulayacağı aşağıdaki yöntemlerden hangisi kimyasal ve fiziksel ilkelerle en az uyumludur?
- A) Boru hattı boyunca belirli aralıklarla ısıtma istasyonları kurarak petrolün sıcaklığını artırmak.
- B) Boruların iç yüzeyini pürüzlü hale getirerek sürtünme kuvvetiyle petrol moleküllerinin kinetik enerjisini yükseltmek.
- C) Ham petrole düşük viskoziteli hafif hidrokarbon çözücüler ekleyerek moleküller arası etkileşimi seyreltmek.
- D) Boru çeperlerini ısı yalıtım malzemeleriyle kaplayarak çevresel soğumanın etkisini minimize etmek.
- E) Petroldeki büyük ve düz zincirli ağır parafin moleküllerini kış aylarında sevk etmeden önce kimyasal yöntemlerle kısmen ayrıştırmak.
Molekül formülleri aynı fakat geometrik yapıları farklı olan izomer sıvıların viskoziteleri birbirinden farklı olabilir. Örneğin, düz zincirli n-pentan moleküllerinin viskozitesi, küresel bir geometriye sahip olan dallanmış neopentan sıvısının viskozitesinden daha yüksektir. Bu durumun moleküler düzeydeki nedeni aşağıdakilerden hangisinde en iyi açıklanmıştır?
- A) Küresel neopentan moleküllerinin molekül içi bağ enerjileri çok daha düşüktür.
- B) Düz zincirli n-pentan molekülleri daha hızlı buharlaştığı için sıvı fazda daha az kalır.
- C) Dallanmış moleküllerin birbirini itme kuvveti n-pentanın çekim kuvvetinden daha fazladır.
- D) Sıvı moleküllerinin geometrisi sadece katı fazdaki istiflenmeyi etkiler, viskozite üzerinde etkisi yoktur.
- E) Düz zincirli yapıdaki moleküllerin temas yüzeyi daha geniştir; bu durum London kuvvetlerini ve moleküler dolanmayı artırarak viskozitelerini yükseltir.
Düz zincirli alkan moleküllerinden oluşan pentan (C₅H₁₂), hekzan (C₆H₁₄) ve heptan (C₇H₁₆) oda sıcaklığında sıvı haldedir. Bu hidrokarbonların viskozite değerleri incelendiğinde pentandan heptana doğru gidildikçe akmaya karşı direncin düzenli olarak arttığı tespit edilmiştir. Bu veri örüntüsüne göre, apolar sıvıların viskozitelerini kontrol eden temel faktör aşağıdakilerden hangisi ile açıklanabilir?
- A) Moleküller arası hidrojen bağlarının sayısı arttıkça sıvıların akış hızı artar.
- B) Karbon zinciri kısaldıkça moleküllerin birbirine tutunma alanı genişler ve akış hızı azalır.
- C) Molekül kütlesi ve elektron sayısı arttıkça geçici dipol (London) çekim kuvvetleri güçlenir ve viskozite artar.
- D) Apolar sıvılarda sıcaklık arttıkça moleküller arası kalıcı dipol-dipol etkileşimleri oluşur.
- E) Molekül yapısı büyüdükçe kovalent bağların sağlamlığı artarak akışkanlığı kolaylaştırır.
Otomobil motorlarında kullanılan yağların viskozitesi, motorun ömrü ve yakıt tüketimi açısından kritik bir öneme sahiptir. Motor yağlarının üzerinde bulunan "10W-40" gibi ifadeler, yağın kış ve yaz sıcaklıklarındaki akışkanlık limitlerini belirtir. Çok düşük sıcaklıklarda motorun ilk çalışma anında yağın kolayca devirdaim yapabilmesi için viskozitesinin nasıl olması istenir ve bunun nedeni nedir?
- A) Viskozitesinin düşük olması istenir; böylece yağ hızlıca tüm motor parçalarına ulaşarak sürtünme kaynaklı aşınmayı önler.
- B) Viskozitesinin yüksek olması istenir; böylece yağ parçaların yüzeyinde donarak kalın, koruyucu bir tabaka oluşturur.
- C) Viskozitesinin düşük olması istenir; çünkü düşük viskoziteli yağlar yüksek sıcaklıklarda buharlaşarak motoru hızlıca soğutur.
- D) Viskozitesinin yüksek olması istenir; çünkü yoğun yağlar düşük sıcaklıklarda motor parçalarının birbirine temasını tamamen keser.
- E) Viskozitesinin nötr olması istenir; çünkü sıcaklık değişimleri yağ moleküllerinin kütlesini değiştirerek motoru tıkayabilir.
Sıvıların viskozitesini etkileyen faktörleri araştıran bir öğrenci grubu, özdeş büretleri sırasıyla saf su, gliserin ve zeytinyağı ile dolduruyor. Sabit sıcaklıkta her bir büretten 50 mL sıvının boşalma sürelerini ölçüp kaydediyorlar. Bu kontrollü deney tasarımıyla ilgili yapılan aşağıdaki analizlerden hangisi doğrudur?
- A) Deneydeki bağımsız değişken sıvıların büretten boşalma süreleridir.
- B) Deneyin bağımlı değişkeni sıvıların başlangıç sıcaklığıdır.
- C) Sıvının türü, deneyde sabit tutulan (kontrol edilen) değişkendir.
- D) Deneydeki bağımsız değişken sıvıların türü; bağımlı değişken ise akış hızıdır.
- E) Deney, sıcaklığın viskozite üzerindeki etkisini doğrudan ölçmek amacıyla tasarlanmıştır.
Bir öğretmen sınıfta su, etil alkol ve etilen glikol sıvılarının oda sıcaklığındaki viskozite değerlerini sırasıyla 1,00, 1,20 ve 16,1 mPa·s olarak tahtaya yazıyor. Ardından öğrencilere bu üç sıvının da molekülleri arasında hidrojen bağı kurabildiğini belirtiyor. Öğrencilerin bu değerleri karşılaştırarak sıvıların akışkanlıkları ve molekül yapıları hakkında çıkardığı aşağıdaki yorumlardan hangisi yanlıştır?
- A) Moleküller arası çekim kuvveti en zayıf olan sıvı sudur.
- B) Aynı eğimli yüzeyde akmaya bırakıldıklarında en hızlı ilerleyen sıvı etilen glikoldür.
- C) Etilen glikolün akmaya karşı gösterdiği direnç etil alkole göre yaklaşık 13 kat daha fazladır.
- D) Bu sıvılarda hidrojen bağı kurabilen grup sayısı ve molekül büyüklüğü arttıkça akışkanlık azalmaktadır.
- E) Aynı sıcaklıkta etil alkolün akış hızı suyun akış hızından daha yavaştır.
Aşağıdaki grafikte eşit hacimli X ve Y saf sıvılarının sıcaklığa bağlı viskozite değişimleri gösterilmiştir. Deney sırasında özdeş bilyeler aynı yükseklikten X ve Y sıvılarına bırakılarak bilyelerin tabana ulaşma süreleri karşılaştırılmıştır. Bu grafikteki verilere dayanarak X ve Y sıvıları hakkında yapılan yorumlardan hangisi kesinlikle doğrudur?
- A) Sıcaklık arttıkça Y sıvısının akışkanlığındaki artış hızı X sıvısına göre her zaman daha düşüktür.
- B) Aynı sıcaklıkta X sıvısına bırakılan bilye, Y sıvısına bırakılan bilyeden daha kısa sürede tabana ulaşır.
- C) X sıvısının molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri Y sıvısınınkinden daha zayıftır.
- D) Sıcaklığın artırılması her iki sıvının da molekül içi kimyasal bağlarını zayıflatmıştır.
- E) Belirli bir sıcaklıkta Y sıvısının akışkanlığı, X sıvısının akışkanlığından daha yüksektir.
Aşağıda oda sıcaklığında bulunan su, etil alkol ve gliserin sıvılarının molekül yapıları ile viskozite değerleri karşılaştırılmıştır. Gliserin molekülü yapısında üç adet, etil alkol molekülü ise bir adet hidroksil (-OH) grubu bulundurmaktadır. Yapılan ölçümlerde gliserinin viskozitesinin su ve etil alkolden çok daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu verilerden yola çıkarak ulaşılabilecek en temel örüntü aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Moleküldeki oksijen atomu sayısı azaldıkça sıvının akışkanlığı azalmaktadır.
- B) Moleküllerin yapısındaki kovalent bağ sayısı azaldıkça viskozite değeri katlanarak artar.
- C) Moleküller arası çekim kuvveti ve hidrojen bağı kurabilme kapasitesi arttıkça sıvının viskozitesi artar.
- D) Molekül kütlesi küçük olan sıvıların viskozite değerleri her zaman büyük olanlardan daha fazladır.
- E) Hidroksil grubu sayısı arttıkça sıvıların buhar basınçları ve akışkanlıkları doğru orantılı olarak artar.
Sıcak bir yaz günü dondurucusundan çıkardığı zeytinyağının çok yavaş aktığını gören Burak, oda sıcaklığında bekleyen zeytinyağının ise oldukça hızlı aktığını gözlemliyor. Burak bu durumu bilimsel olarak açıklamak için zeytinyağının farklı sıcaklıklardaki akış sürelerini ölçüp kaydediyor. Bu çalışmadan elde edilen verilere göre, sıcaklık ile sıvıların viskozitesi arasındaki ilişkiyi açıklayan doğru ifade aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Sıcaklık arttıkça taneciklerin kinetik enerjisi artar, moleküller arası çekim kuvvetlerinin etkisi zayıflar ve viskozite azalır.
- B) Sıcaklık azaldıkça moleküllerin kinetik enerjisi azalır, bu durum sıvı moleküllerinin kayma hareketini kolaylaştırarak viskoziteyi düşürür.
- C) Sıcaklık değişimi sıvıların akmaya karşı gösterdiği direnci etkilemeyen tamamen fiziksel bir değişkendir.
- D) Sıcaklığın artması sıvının yoğunluğunu artırarak moleküllerin birbirine tutunmasını kolaylaştırır ve akışkanlığı azaltır.
- E) Sıcaklık arttıkça moleküller arasındaki kovalent bağlar koparak sıvının akış süresi uzar.
Mutfakta bisküvi yapmak isteyen Elif, derin bir kaba sırasıyla eşit hacimlerde süzme bal ve su eklemektedir. Balın kaptan çok daha yavaş süzüldüğünü ve kabın tabanına yayılmasının su döküldüğündeki duruma göre daha uzun sürdüğünü gözlemler. Elif'in yaptığı bu gözleme dayanarak sıvılarla ilgili çıkarabileceği en doğru bilimsel sonuç aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Balın yoğunluğu sudan fazla olduğu için akışkanlığı daha fazladır.
- B) Su moleküllerinin kütlesi bal moleküllerinden daha büyük olduğu için daha hızlı akar.
- C) Balın viskozitesi suyun viskozitesinden daha küçük olduğu için yayılması yavaştır.
- D) Sıvıların akmaya karşı gösterdiği direnç (viskozite) arttıkça akışkanlıkları azalır.
- E) Sıcaklık arttıkça balın akmaya karşı gösterdiği direnç suyun direncine eşitlenir.
Doğru cevaplar ve adım adım çözümler testi tamamladıktan sonra gösterilir.
