Slayt 1 - Ogretmenler.com

MADDENİN
HALLERİ VE ISI
ALIŞVERİŞİ
ANAHTAR KAVRAMLAR
Erime: Bir Katının ısı alarak sıvı hale geçmesidir.Sıvı
hale geçmeye başladığı sıcaklığa erime noktası denir.
 Donma: Bir maddenin sıvı halden katı hale
geçmesine donma, donmanın meydana geldiği
sıcaklığa donma sıcaklığı denir.
 Buharlaşma:Sıvı bir maddenin ısı olarak gaz haline
geçmesi olayına buharlaşma denir .Buharlaşma olayı
sıvı yüzeyinde olur.
 Yoğunlaşma:Gazdan sıvıya maddenin ısı
kaybetmesine denir.

İleride bilim adamı olmak isteyen Arda katı,sıvı ve
gaz halde bulunan maddeleri oluşturan taneciklerin
hareketlerini somutlaştırmak için bir etkinlik
tasarlar.Düşündüklerini arkadaşlarına yaptığı
resimler eşliğinde anlatıp onların da bu durumu
kavramaları için pil yuvası 1,2 veya 3 pil ile
kullanılmaya uygun olan 9 adet oyuncak fare temin
etmeyi düşünür.Bu oyuncak farelerin gövdelerinin
belirli yerlerine mıknatıs parçaları parçaları
yerleştirerek bir kutu içine koymayı
planlar.Ardından oyuncak farelerin pil sayılarını
değiştirerek aşağıdaki durumların olacağını anlatır.
I. Şekildeki farelerin pil yuvasında sadece 1 adet
pil vardır.Bu durumdaki oyuncak farelerin
mıknatısın etkisinden kurtulamayıp oldukları yerde
hareket edeceklerini düşünür.
II.şekildeki oyuncak farelerin pil yuvalarına 2 adet
pil yerleştirilmiştir.Bu durumda oyuncak farelerin
hareketlerinin artacağını fakat kutudan
çıkamayacaklarını ,bulundukları ortamda birbirleri
etrafında yer değiştirerek hareket
edebileceklerini iddia eder.
Daha sonra kutudaki oyuncak farelerin pil
yuvalarına 3 adet pil yerleştirildiğinde oyuncak
farelerin III. Şekildeki gibi hareketlerinin
artacağı ve kutuyu parçalayarak dışarı çıkabilecek
enerji bulabileceklerini arkadaşlarına anlatır.
7.sınıfta kimyasal bağlar konusunda,atomlar arasındaki çekim kuvveti
sonucunda moleküllerin oluştuğunu öğrenmiştik.Peki ,bir arada durarak
maddenin bütünsel yapısını nasıl oluşturuyor olabilir?Veya demir
elementinde olduğu gibi demir atomları bir arada nasıl duruyor olabilir?
Maddeyi oluşturan taneciklerin birbirlerine uyguladıkları çekim
kuvvetleri
sayesinde bir arada bulunur.Bu tanecikler arasındaki çekim kuvveti çok
zayıf iken molekülü oluşturan atomlar veya zıt yüklü iyonlar arasındaki
çekim kuvveti çok güçlüdür.Çok güçlü olan bu çekim kuvveti kimyasal bağ
olarak adlandırılmaktadır.
Tanecikler arasındaki çekim kuvvetinin büyüklüğü maddenin fiziksel halini belirtir.Taneciklerin hareket enerjisi arttıkça
aralarındaki çekim kuvveti azalır,buna bağlı olarak tanecikler
arasındaki mesafe artar.Bu durumu konu giriş sayfasında
Yer alan farelerin besin aldıkça enerjilerinin artması ve
birbirlerinden uzaklaştırmalarına benzetiriz.Maddenin
katı,sıvı ve gaz hallerini oluşturan taneciklerinin
yakınlık derecelerini aralarındaki mesafeyi ve çekim
kuvvetinin büyüklüğünü alt sayfadaki şekilleri
inceleyerek tartışalım…
Madde katı hâlde iken tanecikler arasındaki çekim kuvveti en fazla, gaz
halde iken çekim kuvveti yok denecek kadar azdır. Bu çekim kuvvetine
bağlı olarak madde hâl değiştirdiğinde tanecikler arasındaki çekim
kuvvetinin büyüklüğü de değişir.
Bu durumu mıknatısların iki zıt kutbunu birbirine yaklaştırdığımızda
birbirlerini etkileyerek daha çok çekmesine benzetebiliriz. Katı hâldeki
maddelerde tanecikler birbirlerini daha yakın oldukları için aralarındaki
çekim kuvveti daha büyüktür. Peki katı maddeye ısı aktarıldığında
tanecikler arasındaki mesafe, buna bağlı olarak aralarındaki çekim
kuvveti nasıl değişir.
Maddenin katı halden sıvı hale geçmesine erime adı
verildiğini biliyoruz. Mıknatıs örneğimize tekrar
dönelim. Mıknatısları birbirinden biraz
uzaklaştırdığımızda aralarındaki çekim kuvveti
azalacaktır. Benzer şekilde katı maddeye ısı
aktarıldığında tanecikler hız kazanacak ve tanecikler
arasındaki mesafe artacak ve madde sıvı hâle
geçecektir. Bu durumda tanecikler yer değiştirecek ve
dolayısıyla farklı taneciklerle yeni çekim kuvvetleri
oluşmuş olacaktır.
Peki sıvı maddeye ısı aktarıldığında tanecikler arasındaki
çekim kuvveti hakkında ne söyleyebilirsiniz?
Biliyoruz ki sıvı hâldeki madde,ısı aldığında gaz hâle geçer ve bu olaya
buharlaşma adı verilir.Mıknatısları birbirinden tamamen uzaklaştırarak
bu durumu düşünelim.Bu durumda mıknatısların birbirini çekmesinden
bahsedebilir miyiz?Madde sıvı hâlden gaz hâle geçerken tanecikler
arasındaki çekim kuvvetleri etkisini kaybeder ve tanecikler serbest
hareket ederler.
Şekilde görüldüğü gibi madde katı hâlden sıvı hâle, sıvı hâlden gaz hâle
geçerken maddenin taneciklerinin sahip oldığu hareket enerjisinin
artması sonucunda tanecikler daha hızlı hareket eder ve aralarındaki
mesafe artar. Bu bilgilere dayanarak konu girişinde fareler ile yapılan
deneyde farelerin hangi durumları maddenin hangi hâllerine karşılık
gelir? Peki maddeler ısı verirse ne olur ? Maddeler ısı vererek hâl
değiştirirken tanecikler arasındaki çekim kuvveti bu durumdan nasıl
etkilenir? Maddeler gazdan sıvıya, sıvıdan katıya geçerken maddenin
taneciklerinin hareket enerjileri nasıl değişir?
ÖĞRENELİM!!!
Buz suyun donarak katı hale gelmesi sonucu
oluşur.Su molekülleri sıvı hâlden katı hâle
geçerken daha az hareket ettikleri için daha
düzenli kristal yapı oluşturur.Eğer suyun
içerisine suda çözünen bir madde örneğin
yemek tuzu eklenirse tuzun yapısını oluşturan
iyonlar su moleküllerinin arasına girerek
moleküllerin düzenli bir kristal yapı olmasını
geciktirir. Böylece 0° henüz düzenli yapıda
olmayacağı için sıvı hâlde bulunacak ve daha
düşük bir sıcaklıkta donacaktır.
SOĞUK VE KARLI GÜNLERDE YOLLARA
TUZ DÖKÜLMESİNİN SEBEBİ SİZCE NE
OLABİLİR??
*Kış aylarında yoğun kar yağışı yüzünden yollarımızın
buzlanması ve arabalarımızın tekerleklerine zincir
takmamamız dışın tekerleklerin kaymaması için bulunan
,çözüm :
Buz üzerine tuz döküldüğünde
Suyun donma derecesini -15° ‘ye
Kadar düşürülür ve suyun erimesini
sağlar…

Katı maddeler erirken çevresinden ısı alır.Çevreden
alınan ısı,katı maddenin erime sıcaklığına gelmesi ve
tamamen erimesi için kullanılır.Bu sebeple buz erimeye
başladığında(yani sıcaklığı 0 derecede iken)ısı almaya
devam etmesine rağmen sıcaklığında bir değişme olmaz
fakat buz erir.Çünkü alınan ısı buzun halinin
değişmesine harcanmıştır.Buz erirken çevreden aldığı
bu ısıya buzun erime ısısı denir.Erime ısısı erime
sıcaklığındaki 1 gram saf katı maddeyi sıvı hale geçiren
ısıdır.Erime ısısı,katı halde bulunan maddenin
tanecikleri arasındaki çekim kuvvetinin azalmasına
neden olur.Başka ifadeyle katı bir maddenin erimesi
için sadece erime sıcaklığına kadar ısıtmak yeterli
değildir.Bu sıcaklığa geldikten sonra,katı maddenin
taneciklerinin,sıvı maddeyi oluşturan tanecikler gibi
birbirinden uzaklaşması gerekir.Bu sebeple maddeye
erime ısısı kadar enerji verilmelidir.
Katı bir madde erirken ne kadar ısı alırsa aynı ısıyıkatı
hale geçerken de çevresine verir.Bu sebeple maddelerin
donma ve erime ısıları birbirine eşittir.Donma
sıcaklığında bulunan 1g sıvı saf maddenin katı hale
geçmesi için çevreye verdiği ısı miktarına donma ısısı
denir.donma ısısı “Ld“şelinde gösterilir.
 Buzun erime ısısı 334,4J/g olduğuna göre suyun donma
ısısı hakkında ne söyleyebilirsiniz?Peki erime ve donma
ısıları maddeler için ayırt edici bir özellik midir?Her katı
madde,erirken farklı miktarda ısıya ihtiyaç duyar.Çünkü
maddelerin tanecikleri arasındaki çekim kuvvetinin
etkisi maddeden maddeye değişir.Bu sebeple erime
sırasında bu çekim kuvvetlerinin zayıflaması için
harcanan enerji de her madde için farklı olacaktır.Bu
durumda“Erime ısısının değeri katı maddenin
taneciklerinin arasındaki çekim kuvvetinin bir
ölçüsüdür.”diyebiliriz.Kısaca maddelerin erime-donma
ısıları birbirinden farklıdır.Bu sebeple erime-donma ısısı
maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

Yandaki çizelgede bazı
maddelerin erime/donma
ısıları verilmiştir.
Çizelgedeki değerleri
inceleyelim ve bu
maddelerin birer gramını
göz önüne alarak hangi
maddenin sıvı hale
geçmesi için daha çok
enerjiye ihtiyacı olduğunu
belirtelim.Donma
sıcaklığındaki 50g civanın
tamamen katı hale
geçmesi için gereken
enerji miktarını
çizelgeden yararlanarak
hesaplayalım
MADDE
ERİME
DONMA
ISISI(J/g)
CİVA
11,28
DEMİR
117,04
BAKIR
175,56
BUZ
334,40
KURŞUN
22,57
ALÜMİNYUM
321,02
Maddelerin katı halden sıvı hale,sıvı halden katı hale
geçmesi ile enerji alışverişini ilişkilendirdik. Bir başka
hal değişimi ise maddelerin sıvı halden gaz
hale(buharlaşma)ve gaz halden sıvı
hale(yoğuşma)geçmesidir.
Buharlaşma olayının gerçekleşmesi için ısıya ihtiyaç
vardır. Sıvı buharlaşırken dışarıdan ısı alır ve çevresini
soğutur. Sıvı maddeye ısı verildiğinde sıcaklık değeri
kanama sıcaklığına kadar artar. Sıvıların bundan sonra
aldıkları ısı ise sıvının buhar haline geçmesi için
harcanır. Buharlaşma sırasında sıvı maddeye aktarılan
ısı, tanecikler arasındaki çekim kuvvetlerinin yok
denecek kadar azalması ve taneciklerin bağımsız hale
gelmesine sebep olur.
Kaynama sıcaklığında 1g saf sıvıya, aynı sıcaklıktaki 1g
buhar haline getirmek için gerekli ısıya buharlaşma ısısı
denir. Sıvılar buharlaşırken aldıkları ısıyı yoğunlaşırken
geri verirler.Kaynama sıcaklığındaki buhar,yoğunlaşma
ısısı kadar ısı kaybettiğinde sıvı hale geçer.Bu sebeple
buharlaşma ısısı yoğunlaşma ısınsa eşittir.buharlaşma
ısısı Lb,yoğunlaşma ısısı Ly şeklindedir ve Lb=Ly olarak
ifade edebiliriz.
Farklı maddeler farklı buharlaşmayoğunlaşma ısısına sahiptir.Bu
sebeple buharlaşma-yoğunlaşma
ısıları da maddeler için ayırt edici
bir özelliktir.Yandaki çizelgede bazı
maddelerin buharlaşma-yoğunlaşma
ısıları
Verilmiştir. Sıvıların buharlaşması
için verilmesi gereken ısı miktarı
kütleleriyle doğru
orantılıdır.Kaynama sıcaklığındaki
“m“ gram sıvıyı buharlaştırmak için
gerekli ısı aşağıdaki formülle
hesaplanır.
Q = m
.
Çevreye verilen ısı Kütle(g)
Toplam ısı(J)
L
Yoğuşma ısısıJ/g
MADDE
Su
Aseton
Alkol
Eter
BUHARLAŞMA
YOĞUNLAŞ
MA ISISI(J\g)
2257
520,41
854,97
296,78
Q
=
M .
L
Alınan Toplam Kütle(g) Buharlaşma Isı
(J)
ısısı(J/g)
100 derece sıcaklığındaki 50 g su buharının aynı sıcaklıkta 50 g su
haline getirmek için çevreye verilen toplam ısı miktarını hesaplayalım.
m: 50 g
Ly:2254 J/g
Q= m . x
Q= 50g . 2257 J/g
Q=112 850 J olarak hesaplanır.
Maddelerin buharlaşırken çevreden ısı alması ve yoğunlaşırken
çevreye ısı vermesi,günlük hayatta birçok alanda karşımıza
çıkmaktadır.Örneğin,bu olaydan yararlanılarak soğutucular
yapılmıştır.Buzdolaplarının çalışması ve içindeki maddelerin
soğuması bu ilkeye dayanır.
Elimize kolonya döktüğümüzde bir süre sonra serinlik
hissetmemizi veya karpuzu kesip güneş ışığı alına koyduğumuzda
soğumasını buharlaşma ile nasıl ilişkilendiririz?
Sıcak havada duş aldığımızda serinlik hissedip ardından
sıcaktan bunalmamızı buharlaşma ve yoğunlaşma ile bir ilgisi var
mıdır?
Bildiğimiz gibi saf maddelerin erime-donma ve buharlaşmayoğunlaşma sıcaklıkları sabittir.Peki, saf maddelere farklı maddeler
karışınca,bu karışımların erime-donma ve buharlaşma-yoğunlaşma
sıcaklıkları hakkında ne söyleyebiliriz?
Buz, suyun donarak katılaşmış halidir.sıvı haldeyken düzensiz
hareket eden su, molekülleri, donma sıcaklığında daha düzenli
yapıda ve daha az hareketli halidir.Suya tuz gibi farklı bir madde
eklendiğinde,tuzu oluşturan klor ve sodyum iyonları su
moleküllerinin arasına girer ve su moleküllerinin düzenli bir yapı
oluşturmasını geciktirir.Böyle bir durumda,içinde tuz olan suyun
donması için, sıcaklığın(atılan tuz oranına göre) 0derecenin altında
bir değere inmesi gerekir.Yani saf olmayan maddelerin belli bir
donma sıcaklığı yoktur,donma olayı geniş bir sıcaklık aralığında
gerçekleşir.
Katı maddeleri,sıvıların donma sıcaklığını
düşürdüğünden,kışın yollardaki buzlanmayı önlemek için yollara
tuz dökülür.Tuz atıldığında,suyun donma sıcaklığı 0dereceden15dereceye kadar düşebilir.Verilen örnekten yola çıkarak
arabaların radyatörlerindeki suya hangi amaçla antifriz
konduğunu söyleyebilir miyiz?
Uçak pistlerinin kışın alkolle yıkanması,buzlanmayı
nasıl engelliyor olabilir?
Peki,suya eklenen katı maddelerin suyun kaynama
sıcaklığına olan etkisini nasıl açıklarız?
Sıvılara karışmış olan katkı maddeleri ise sıvının
kaynama sıcaklığını yükseltir.Saf su 100derecede
kaynarken içine farklı madde eklediğimizde kaynama
sıcaklığı eklenen katkı maddesinin miktarına bağlı
olarak yükselir.Bu bilgiden yola çıkarak yemek
pişerken tuzun, yemek pişmeden önce eklemek mi
yoksa yemek piştikten sonra eklemek mi bize avantaj
sağlar?
Konumuzda fark ettiğimiz gibi bilimsel bilgileri ve
bilimsel düşünme becerilerini hayatımızda
uygulamamız, karşılaştığımız problemlerin çözümünde
kolaylık sağlayacaktır.Geçmişimize baktığımızda
bilimsel bilgilerin doğru uygulama alanlarında
kullanılması birçok toplumsal sorunun giderilmesine
sağlamıştır.Kurtuluş Savaşı yıllarında maddi yokluk
içinde iken bu durumdan zaferle çıkmamızı Atatürk şu
sözleriyle ifade etmiştir:“Düşmanı mağlup eden zaferin
sırrı nedir, bilir misiniz?