7 Nisan 2012 Cumartesi

Maddenin halleri ve ısı

                                MADDENİN HALLERİ VE ISI







          Maddenin Tanecikli Yapısı :

Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Madde, doğada fiziksel özelliklerine göre katı, sıvı ve gaz olarak 3 halde bulunur. 
• Madde hangi halde olursa olsun bütün maddeler taneciklerden oluşmuştur. Maddeleri oluşturan tanecikler bazı maddelerde atomu bazı maddelerde de molekülü temsil eder.
• Maddeyi oluşturan taneciklerin arasında boşluk bulunur. 
• Madde hangi halde olursa olsun maddeyi oluşturan tanecikler hareket halindedir. Bu nedenle maddeyi oluşturan taneciklerin hareketlerinden dolayı hareket (kinetik) enerjileri vardır.
• Maddelerin tanecikleri arasındaki boşluk miktarı ve taneciklerin hareketi maddenin haline göre değişir.
• Katı tanecikleri arasındaki boşluk çok azdır ve tanecikler sadece oldukları yerde titreşme hareketi yaparlar.
• Sıvı tanecikleri arasındaki boşluk katılara göre daha fazladır ve tanecikler hem titreşme hem de birbirleri üzerinden kayarak dönme (öteleme) hareketi yaparlar.
• Gaz tanecikleri arasındaki boşluk katı ve sıvılara göre çok fazladır ve tanecikler birbirlerinden tamamen bağımsız hareket ederler. Gaz tanecikleri titreşme, birbirleri üzerinden kayarak dönme ve hem birbirlerine hem de bulundukları kabın duvarlarına çarpıp sıçrama (yayılma = difüzyon) hareketi yaparlar.







            Isı Ve Sıcaklık







    Isı

Bir maddeyi oluşturan taneciklerin sahip oldukları hareket (kinetik) enerjilerinin toplamına ısı denir. Isı bir enerji türüdür ve ısı enerjisi kalorimetre kabı ile ölçülür. (Kutulardaki boncuklarla eşleştirilir).

 Sıcaklık :
Bir maddeyi oluşturan taneciklerin sahip oldukları kinetik enerjilerinin ortalamasına (yaklaşık bir taneciğin kinetik enerjisine) sıcaklıkdenir.
Maddeyi oluşturan tanecikler sahip oldukları kinetik enerjileri birbirlerine çarpışma sonucu aktardıkları için her taneciğin kinetik enerjisi farklı olur ve birbirlerine çarptıklarında da kinetik enerjileri sürekli değişir. Aynı sıcaklıktaki maddenin taneciklerinin kinetik enerjileri farklı olduğu için sıcaklık, tek bir taneciğin değil, taneciklerin tamamının kinetik enerjilerinin ortalamasıdır. (Maddeyi oluşturan taneciklerin –moleküllerin– tek tek kinetik enerjileri aynı olabildiği gibi, farklı da olabilir. Bütün moleküllerin kinetik enerjileri toplanıp tanecik sayısına bölünürse, ortalama bir değer bulunur. Bu ortalama değer hangi maddede daha fazla çıkmış ise o maddenin sıcaklığı daha fazladır.)
Sıcaklık bir ölçümdür ve birimi derecedir. Sıcaklık, termometre ile ölçülür. 

- Isı ve Sıcaklık Arasındaki Farklar :

1- Isı bir enerji çeşidi, sıcaklık ise bir ölçümdür.
2- Isı kalorimetre kabı ile sıcaklık termometre ile ölçülür.
3- Isı birimi kalori (cal) veya Joule, sıcaklık birimi ise derecedir.
4- Isı, madde miktarına bağlıdır, sıcaklık ise madde miktarında bağlı değildir.

5 Isı ve Sıcaklık Arasındaki İlişki :
Sıcaklık, bir maddenin aldığı ya da verdiği ısı enerjisinin göstergesidir. Bu nedenle sıcaklığın var olmasının nedeni ısı enerjisidir.
Bir maddeye ısı enerjisi verildiğinde verilen ısı enerjisini alan tanecikler bu ısı enerjisini kinetik enerjiye çevirir. Bu nedenle taneciklerin kinetik enerjisi artacağı için maddenin sıcaklığı artar.
Bir madde dışarıya ısı enerjisi verdiğinde taneciklerin kinetik enerjisi azalacağı için maddenin sıcaklığı azalır.

ÖRNEKLER : 


1- Yanan kibrit çöpü ile deniz suyunun sıcaklıklarının karşılaştırılması :
Kibrit çöpündeki bir molekülün kinetik enerjisi, deniz suyunu oluşturan moleküllerden birinin kinetik enerjisinden fazla olacağı için kibrit çöpünün sıcaklığı deniz suyunun sıcaklığından fazladır.

2- Yanan kibrit çöpü ile deniz suyunun ısılarının karşılaştırılması :
Deniz suyundaki bütün moleküllerin toplam kinetik enerjisi, kibrit çöpündeki moleküllerin toplam kinetik enerjisinden fazla olacağı için deniz suyunun ısısı kibrit çöpünün ısısından fazladır.

NOT :
 1- Isı enerjisi, kütlesi olmayan (ve foton denilen) enerji paketçikleridir (kuantalarıdır).
Isı enerjisi atom, molekül ve maddenin hareket enerjisinden oluşur.
2- Isı enerjisinin kütlesi olmadığı için boşlukta da yayılır.
3- Isı, hem moleküllerin kinetik enerjilerinin hem de moleküller arasındaki bağlanma enerjilerinin toplamına eşittir.
 Isı, bir enerji olduğu için birimi joule ( j )’dur. Bir başka ısı birimi ise kalori (cal)’dir.
 • (1 kalori = 4,18 joule dür.)
 • Bir maddenin sahip olduğu ısı direkt olarak herhangi bir aletle ölçülemez. Sadece maddelerin birbirine aktardığı ısı ölçülebilir. Bazı matematiksel ifadeler kullanılarak hesaplanabilir.
 • Farklı sıcaklıklara sahip cisimler birbirlerine temas ettiklerinde aralarında ısı alışverişi gerçekleşir. Sıcaklığı yüksek cismin taneciklerinin sahip oldukları hareket enerjisi daha büyüktür.
 • Sıcak cismin tanecikleri, soğuk cismin tanecikleriyle temas ettiklerinde enerjilerinin bir kısmını bu taneciklere aktarırlar. Böylece sıcak cisimden soğuk cisme ısı akışı olur. Sıcak cismin sıcaklığı biraz düşer. Soğuk cismin sıcaklığı biraz artar. Eğer cisimler arasındaki ısı alış verişi sona erene kadar beklenirse her iki cismin sıcaklığı da eşit olur.
 Sıcak su torbaları, ısı alışverişi sayesinde bizi ısıtır. Üşüyen el ve ayağınıza sıcak su torbasını koyduğunuzda torbadan size aktarılan ısı, el ve ayaklarınızın sıcaklığını arttırarak üşümenizi engeller.




















Sıcaklığın Ölçülmesi ve Termometreler
1- Sıcaklığın Ölçülmesi ve Termometreler :
Sıcaklık ölçmek için kullanılan araçlara termometre denir ve sıcaklık birimi derecedir. Termometreler, maddelerin sıcaklık derecelerini sayı ile belirten araçlardır.
Termometreler, sıcaklığı ölçülen maddelerin taneciklerinin kinetik enerjileri hakkında bilgi verir. Farklı iki maddenin sıcaklığı ölçüldüğünde termometreden okunan değerler, taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin hangi maddede fazla olduğunu belirtir.
• Termometreler, ısıtılan maddelerin hacimlerinin artması (genleşmesi), soğutulan maddelerin hacimlerinin azalması (büzülmesi) esasına (prensibine) göre çalışırlar.
• Termometrelerde maddenin hacminde (boyutunda) olan değişim, sıcaklığında olan değişimi gösterir.
• Termometrelerde sabit olan iki nokta (sıcaklık) vardır. Bunlardan biri suyun donma noktası (sıcaklığı), diğeri de suyun kaynama noktasıdır (sıcaklığıdır). (76 cm–Hg’da).

2- Termometrenin Duyarlılığı :
Küçük sıcaklık değişimlerinden etkilenen termometrelerin duyarlılığı daha fazladır. Bunun için termometrenin haznesinde daha fazla sıvı ve sıcaklıkla daha çok genleşen sıvı olmalıdır. Termometrelerde genelde cıvanın tercih edilmesinin nedeni budur. Ayrıca kullanılan kılcal boru dar olmalı ki genleşen sıvının hareketi rahat gözlenebilsin.
Yerçekimi kuvvetinin sıfır olduğu bir yerde termometre çalışır. Çünkü genleşme yerçekimine bağlı değildir.

3- Kullanılan Maddenin Cinsine Göre Termometreler :
Katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerden kullanım amacına göre çeşitli termometreler yapılmıştır. Termometrelerde kullanılan maddelerin genleşme özelliği, sıcaklıkla doğru orantılı olmalıdır. Günümüzde yaygın olarak sıvılı ve metal termometreler kullanılmaktadır. (Basınç, renk, direnç gibi özelliklerdeki değişiklikler de termometrelerin hazırlanmasında kullanılan özelliklerdir).

a) Sıvılı Termometreler :
Sıvılı termometrelerde sıvı konan bir hazne ve bu hazneye bağlı ince boru bulunur. Sıvılı termometrelerde cıva, alkol, ispirto gibi sıvılar kullanılır ve termometrenin haznesi bu sıvılarla doldurulur. (Kullanılan sıvı cıva ise cıvalı, alkol ise alkollü termometre adını alır).
Termometre haznesi bir maddeye temas ettiğinde veya daldırıldığında maddenin tanecikleri termometrenin haznesinin camına çarpar ve önce madde ve cam arasında daha sonra da cam ve sıvı arasında enerji aktarımı yani ısı alışverişi gerçekleşir.
Enerji aktarımı sonucu sıvı taneciklerinin hareket enerjileri artarsa tanecikler daha hızlı hareket eder ve aralarındaki boşluk artar yani sıvı genleşir ve hazneye bağlı cam boruda sıvı seviyesi yükselir.
Enerji aktarımı sonucu sıvı taneciklerinin hareket enerjileri azalırsa tanecikler daha yavaş hareket eder ve aralarındaki boşluk azalır yani sıvı büzülür ve hazneye bağlı cam boruda sıvı seviyesi düşer.
Termometreden okunan değer, termometrelerin temas ettiği maddenin taneciklerinin sıcaklığını yani ortalama kinetik enerjisini gösterir.
Sıvılı termometreler kullanıldığı yere göre yere göre çeşitli isimler alır. (Duvar termometresi, laboratuar termometresi, hasta termometresi gibi).

b) Metal Termometreler :
Cıvalı ve alkollü termometreler ile ölçülemeyen sıcaklık değerlerini ölçmek için metal termometreler kullanılır. Metal termometreler 1600oC sıcaklığa kadar olan yüksek sıcaklıkları ölçebilir. Fabrika ve fırınlarda bu tür termometreler kullanılır.


4- Bölmelerine Göre Termometreler :
Farklı bilim adamları sıcaklığı ölçmek için farklı termometreler yapmışlardır. Termometreler, aynı sıcaklığı ölçerler. Fakat ölçtükleri sıcaklığı ifade etmek için farklı rakam ve birim kullanırlar.

a) Celcius (Santigrat) Termometresi :
Suyun kaynama sıcaklığını 1000, donma sıcaklığını 00 kabul eder ve sıcaklığı Santigrat derece (oC) cinsinden ölçer. oC sıcaklığı t ile de gösterilir.
(1 atmosferlik basınç altında içinde cıva bulunan her iki ucu kapalı ince bir boru, suyun donma noktasının 0, kaynama noktasının 100 ile gösterilmesi ve bu aralığın 100 eşit parçaya bölünmesiyle oluşur).
(1742)

b) Fahrenheit Termometresi :
Suyun kaynama sıcaklığını 2120, donma sıcaklığını 320 kabul eder ve sıcaklığı Fahrenheit derece (0F) cinsinden ölçer.
(1727)

c) Reomür Termometresi :
Suyun kaynama sıcaklığını 800, donma sıcaklığını 00 kabul eder ve sıcaklığı Reomür derece (0R) cinsinden ölçer.

d) Kelvin Termometresi :
Suyun kaynama sıcaklığını 3730, donma sıcaklığını 2730 kabul eder ve sıcaklığı Kelvin derece (0K) cinsinden ölçer. 0K sıcaklığı T ile de gösterilir.












NOT :
1- Cıva –39oC’ ta donar, 357oC’de kaynar. Bu nedenle cıvalı termometreler ile –39oC
ile 357 oC arasındaki sıcaklık değerleri ölçülebilir.
2- Çok soğuk kış günlerinde cıvalı termometreler kullanılmaz. Bunun yerine donma sıcaklığı daha düşük olan alkollü termometreler kullanılır. Çünkü alkol yaklaşık olarak –115 oC’de donar.
3- Deniz seviyesinde kaynamakta olan suyun sıcaklığını alkollü termometre ile ölçülmez. Çünkü deniz seviyesinde su 100oC’de kaynar. Alkolün kaynama noktası 78oC olduğundan yeterli olmaz.
4- Alkollü termometreler kutuplarda kullanılır. Ancak kılcal boru içindeki sıvının iyi görülmesi için kırmızı, mavi, sarı gibi renkli boya maddeleri ile boyanması gerekir. 

Isı Ve Sıcaklık Konusundaki Kavram Yanılgıları



ISI VE SICAKLIK KONUSUNDAKİ KAVRAM YANILGILARI
• Isı sıcakla ters orantılıdır.
• Isı ve sıcaklık aynı kavramlardır.
• Isı sabittir değişmez
• Sıcaklık potansiyel enerji ile ilgili bir olaydır.
• Saf su iyi bir ısı iletkenidir.
• Su molekülleri arasında ısı iletkenliği vardır
• Moleküller arası boşluğu fazla olan sıvılar çabuk ısınır
• Maddelerin sıcaklığı en fazla donma noktalarına kadar düşürülebilir.
• Mutlak sıfırda madde kaybolur.
• Cisimler donma noktasına ulaştıktan sonra sıcaklığı değişmez.
• Isı bir enerji değildir.
• Isı alışverişlerinde enerji korunmaz.
• Özısısı küçük olanın ısısıda küçüktür.
• Kazaklar insanları daha çok ısıtır.
• Sıcaklıkları Oo C nin altındaki cisimler soğuk cisimlerdir.
• Soğuk cisimler katı halde bulunurlar.
• Buharlaşan sıvının sıcaklığı yüksektir.
• Buharlaşma için sıvı kaynama noktasına ulaşmalıdır.
• Buharlaşma iç basıncın dış basınca eşit olduğu an gerçekleşir.
• Soğuk bir ortamda bulunan metal maddeler, aynı ortamda bulunan ahşap maddelerden daha soğuktur.
• Sıcaklık transfer edilir.

a) Isı Enerjisi Birimleri :

• Kalori (cal)
• Kilo Kalori (kcal)
• Joule (J)
• Kilo Joule (kJ)

b) Isı Enerjisi Birimlerinin Dönüşümü :

• 1 kcal = 1000 cal
1 cal = kcal
• 1 kJ = 1000 J
1 J = kJ
• 1 cal = 4,18 J
1 cal  4 J
• 1 J = 0,24 cal
1 J  0,25 cal

3- Sıcaklık :
Bir maddeyi oluşturan taneciklerden bir tanesinin sahip olduğu hareket enerjisine (taneciklerin sahip oldukları hareket = kinetik enerjilerinin ortalamasına) sıcaklık denir.
Sıcaklık birimi derecedir. Derece 0C ile gösterilir ve selsiyus derece veya santigrat derece diye okunur.
Sıcaklık, termometre ile ölçülür. Termometrelerin cıvalı, alkolü, ispirtolu ve metal termometre gibi çeşitleri vardır.

4- Isı ve Sıcaklık Arasındaki Farklar :

1- Isı bir enerji çeşidi, sıcaklık ise bir ölçümdür.
2- Isı kalorimetre kabı ile sıcaklık termometre ile ölçülür.
3- Isı birimi kalori (cal) veya Joule, sıcaklık birimi ise derecedir.
4- Isı, madde miktarına bağlıdır, sıcaklık ise madde miktarında bağlı değildir.


SORU : 1- Maddeyi oluşturan tanecikler hareketli midir?
2- Maddeyi oluşturan taneciklerin hareketleri değiştirilebilir mi?
3- Erime ve soğuma sırasında maddeyi oluşturan taneciklerin hareketleri ısı alışverişinden etkilenir mi?
4- Maddenin tanecikleri hangi halde iken daha hareketlidir?
5- Isıalan maddenin taneciklerinin hareketi nasıl değişir?
6- Isıveren maddenin taneciklerinin hareketi nasıl değişir?

 Isı Enerjisinin Maddenin Tanecikleri Üzerindeki Etkisi :
Maddeler ısıtıldığında ya da soğutulduğunda maddeyi oluşturan taneciklerin hızları ve aralarındaki boşluk miktarı değişirken maddeyi oluşturan taneciklerin büyüklüklerinde (belirgin olarak) değişme olmaz.
Maddeyi oluşturan tanecikler görülemeyecek kadar küçük olduğu için ısı alan veya ısı veren maddelerde gözlenen hareketler taneciklere değil tanecik (molekül) yığınlarına aittir.

a) Isıtılan Maddenin Taneciklerinin Hareketi :
Maddeler ısıtıldığında yani ısı enerjisi aldığında maddeyi oluşturan taneciklerin hareket enerjileri artar yani tanecikler daha hızlı hareket ederler. Hızlı hareket eden tanecikler yavaş hareket eden taneciklere çarparak enerjilerini yavaş hareket eden taneciklere aktarır. Böylece maddeyi oluşturan taneciklerin hızları birbirine eşit olur. Taneciklerin hızları birbirine eşit olduğu için maddenin sıcaklığı her yerinde aynı olur ve maddenin sıcaklığı ilk duruma göre artar.
Sıcak ortamda bulunan tanecikler hızlı hareket ettikleri için tanecikler arasındaki boşluk fazladır ve fazla hacim kaplarlar.




• Taneciklerin hızı artar.
• Tanecikler arasındaki boşluk artar.
• Maddenin hacmi artar.

b) Soğutulan Maddenin Taneciklerinin Hareketi :
Maddeler soğutulduğunda yani ısı enerjisi kaybettiğinde (verdiğinde) maddeyi oluşturan taneciklerin hareket enerjileri azalır yani tanecikler daha yavaş hareket ederler. Yavaş hareket eden tanecikler, hızlı hareket eden taneciklerden enerji alırlar. Böylece maddeyi oluşturan taneciklerin hızları birbirine eşit olur. Taneciklerin hızları birbirine eşit olduğu için maddenin sıcaklığı her yerinde aynı olur ve maddenin sıcaklığı ilk duruma göre azalır.
Soğuk ortamda bulunan tanecikler yavaş hareket ettikleri için tanecikler arasındaki boşluk azdır ve az hacim kaplarlar.




• Taneciklerin hızı azalır.
• Tanecikler arasındaki boşluk azalır.
• Maddenin hacmi azalır.


Isı Aktarımı (Isı Alışverişi) :
Sıcaklıkları farklı olan maddeler bir araya getirildiklerinde yani birbirlerine dokundurulduklarında sıcaklık farkından dolayı maddenin taneciklerinin arasında enerji aktarımı (alış verişi) gerçekleşir. Aktarılan bu enerji ısı enerjisidir.
Hızlı hareket eden taneciklere sahip madde ile yani sıcaklığı fazla olan madde ile yavaş hareket eden taneciklere sahip madde yani sıcaklığı az olan madde birbirine dokundurulursa maddenin tanecikleri çarpışır. Çarpışma sırasında tanecikler arasında ısı alışverişi gerçekleşir. Çarpışmadan sonra hızlı hareket eden tanecikler yavaşlarken yavaş hareket eden tanecikler hızlanır. Tanecikler arasındaki ısı aktarımı, taneciklerin hızları (sıcaklıkları) eşit oluncaya kadar devam eder. Taneciklerin hızları eşit olduğunda maddenin sıcaklığı da her yerinde eşitlenmiş olur.
Bir maddede ısı aktarımı, o maddenin taneciklerinin çarpışması ile gerçekleşir. Farklı sıcaklıklardaki maddeler birbirlerine dokundurulduklarında (temas ettiklerinde) ısı aktarımı, sıcak olan maddedeki taneciklerin, soğuk olan maddedeki taneciklerle çarpışması ile gerçekleşir.
Isı alan maddenin taneciklerinin hızı (hareketliliği) artar.
Isı veren maddenin taneciklerinin hızı (hareketliliği) azalır.








7- Isı Enerjisinin Maddeler Üzerindeki Etkileri :
Isı bir enerji çeşididir ve maddeler üzerinde 3 türlü değişiklik yapabilir. Bunlar;
• Sıcaklık Değişimi
• Hal Değişimi
• Boyut Değişimi (Genleşme veya Büzülme)

Sıcaklık Değişimi
1- Isı Enerjisinin Sıcaklık Değişimine Etkisi :
Sıcaklık, maddeyi oluşturan taneciklerin (moleküllerin ve atomların) ortalama (yaklaşık bir tanesinin) kinetik enerjisidir. Bir madde ısı enerjisi alırsa moleküllerinin kinetik enerjisi artacağı için sıcaklığı artar. Bir madde dışarıya ısı enerjisi verirse moleküllerinin kinetik enerjisi azalacağı için sıcaklığı azalır.
Bir maddenin sıcaklığının değişmesi için gerekli olan ısı enerjisi o maddenin kütlesine, cinsine (öz ısısına), sıcaklık değişimine ve ısı veren ısı kaynağının gücüne bağlı olup bunlarla doğru orantılıdır.
• Bir maddenin sıcaklığının değişmesi için gerekli ısı enerjisi pozitifse madde dışarıdan ısı enerjisi alır, sıcaklığı artar.
• Bir maddenin sıcaklığının değişmesi için gerekli ısı enerjisi negatifse madde dışarıya ısı enerjisi verir, sıcaklığı azalır.

NOT :
1- Sıcaklığın sıfır veya sıfırın altında olması, moleküllerin enerjilerinin sıfır olması
anlamına gelmez.

2- Isı Enerjisi Alan Maddenin Kütlesinin (Miktarının) Sıcaklık Değişimine Etkisi :
Maddelerin kütleleri farklı ise maddeyi oluşturan tanecik sayıları farklı olur. Kütlesi büyük olan maddede fazla, kütlesi küçük olan maddede daha az sayıda tanecik bulunur.
Aynı cins maddeler özdeş ısıtıcılarla eşit sürelerde ısıtıldıklarında, maddelerin kütleleri farklı ise, maddelerin sıcaklık değişimleri de farklı olur. Kütlesi büyük olan maddede ısı enerjisi daha fazla taneciğe aktarılır ve taneciklerin ortalama kinetik enerjilerindeki artış yani sıcaklık artışı daha az olur.
Farklı kütleli aynı cins maddelerin özdeş ısıtıcılarla aynı (belli bir) sıcaklığa kadar ısıtılması için, kütlesi büyük olan maddenin, kütlesi küçük olan maddeye göre daha uzun süre ısıtılması veya daha çok ısı yayan ısı kaynağının kullanılması yani daha fazla ısı enerjisi aktarılması gerekir. Kütlesi büyük olan maddede daha fazla tanecik bulunur ve tanecik sayısı artığında ısı enerjisi daha fazla taneciğe aktarılır.










ÖRNEKLER :

1- İlk sıcaklıkları eşit olmasına rağmen özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısı enerjisi verilen farklı kütledeki aynı cins maddelerin sıcaklık değişimleri farklı olur. Özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısı enerjisi verilen sulardan bardaktaki suyun sıcaklığı, kovadaki suyun sıcaklığından fazla olur.


t → Suların İlk Sıcaklıkları
t1 → Kovadaki Suyun Son Sıcaklığı
t2 → Bardaktaki Suyun Son Sıcaklığı

• Eşit süre ısıtılan farklı kütleli aynı cins maddelerin sıcaklıkları farklı olur.

m2 < m1 olduğu için t2 > t1 olur.

2- Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan bir kova su ile bir bardak suyun aynı sıcaklığa kadar ısıtılması (veya kaynatılması) için gerekli ısı enerjileri farklıdır. Bu nedenle kovadaki suya daha fazla ısı enerjisi verilebilmesi için daha uzun süre ısıtılması gerekir.




t1 → Suların İlk Sıcaklıkları
t2 → Suların Son Sıcaklıkları

• Farklı kütleli aynı cins maddelerin sıcaklıklarının eşit olması için farklı sürelerde ısıtılır yani verilen ısı enerjisi miktarları farklı olur.



3- Özdeş ısıtıcıların eşit süre küçük ve büyük odaları ısıtması durumunda, küçük odanın sıcaklığı, büyük odaya göre daha fazla artar.

3- Isı Enerjisi Alan Maddenin Cinsinin (Öz Isısının) Sıcaklık Değişimine Etkisi :
Bir maddenin 1 gramının (birim kütlesinin) sıcaklığını 10C değiştirmek için gerekli olan ısı miktarına öz ısı denir. Öz ısı c ile gösterilir ve her madde için farklıdır. Bu nedenle maddeler için ayırt edici özelliktir. Ayırt edici özellik olduğu için maddenin öz ısısı miktarına bağlı değildir.
• Her maddenin birim kütlesinde farklı sayıda molekül bulunur. Çünkü her maddenin molekül büyüklüğü birbirinden farklıdır. Maddelerin molekül büyüklükleri farklı olduğu için molekül kütleleri de farklıdır ve bu moleküllerin kinetik enerjilerini (sıcaklığını) değiştirmek için gerekli olan ısı enerjisi miktarı da farklıdır.
• Aynı kütleli farklı cins maddeler özdeş ısıtıcılarla eşit sürelerde ısıtıldıklarında, moleküllerin kütleleri farklı olduğu için maddelerin eşit kütlelerindeki tanecik sayıları farklı olur ve tanecik sayısı az olan yani öz ısısı küçük olan maddenin taneciklerinin ortalama kinetik enerjisi daha fazla artacağından sıcaklığı daha fazla artar.
• Öz ısısı küçük olan maddeler kolay ısınır, büyük olan maddeler zor ısınır.
• Öz ısısı küçük olan maddeler, öz ısısı büyük olan maddelere göre daha hızlı soğur yani etrafına daha hızlı ısı enerjisi yayarlar.
• Aynı sıcaklıktaki öz ısısı küçük ve büyük olan maddeden, öz ısısı büyük olan madde çevresine daha fazla ısı enerjisi yayar. (Aynı sıcaklıktaki ısı enerjileri, öz ısısı büyük olan maddede fazladır).

4- Isı Kaynağının Gücünün Maddenin Sıcaklık Değişimine Etkisi :
Isı kaynağının birim zamanda verdiği ısı enerjisi miktarı, maddenin sıcaklığının değişme süresini etkiler.
• Aynı kütleli, aynı cins ve aynı sıcaklıktaki maddeler özdeş olmayan ısıtıcılarla eşit sürelerde ısıtılırsa, verdiği ısı miktarı fazla olan kaynağın ısıttığı maddenin taneciklerine daha fazla ısı enerjisi aktarılacağı için taneciklerin kinetik enerjisi yani maddenin sıcaklığı daha fazla artar.

5- Isıtma Süresinin Maddenin Sıcaklık Değişimine Etkisi :
Sıcaklık, maddenin aldığı ya da verdiği ısı enerjisinin göstergesidir.
• Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan aynı kütleli, aynı cins ve aynı sıcaklıktaki maddelerden uzun süre ısıtılan maddeye daha fazla ısı enerjisi aktarılacağı için taneciklerin kinetik enerjisi yani madenin sıcaklığı daha fazla artar.

NOT : 1- Bazı Maddelerin Öz Isıları :




SORU :
1- Isı kaynağının güçlü olması, maddenin kısa sürede ısınmasına nasıl katkı
sağlar?
2- Aynı sıcaklıkta bir maddenin taneciklerinin hızları birbirine eşit midir?
3- Aynı sıcaklıkta taneciklerin enerjisi birbirinden farklı olduğuna göre sıcaklık kavramı madde ile nasıl ilişkilendirilir?
4- Termometre ile ölçülen sıcaklık değeri, neyin ölçüsü olabilir?
5- Çok yüksek ve çok düşük sıcaklıkları ölçmek için hangi tür termometreler kullanılır?
6- Bu tür termometreler, günlük hayatta hangi alanlarda kullanılmaktadır?
7- Termometrelerde okunan değer, maddelerin miktarları ile orantılı mıdır?
8- Aynı ortamdaki bir bardak kaynar su ile bir kova kaynar suyun sıcaklıkları hakkında ne söylenebilir?
9- Peki, bir bardak sıcak ve bir kova soğuk suya özdeş maddeler bırakıldığında hangi kaptaki suyun maddeye aktardığı ısı daha fazladır?
Hal Değiştirme İle İlgili Özellikler Nelerdir?
Hal değiştirme ısısı(L): 1gram maddeyi bir halden başka bir hale geçirmek için ona verilmesi veya ondan alınması gereken ısıdır.
Eğer madde eriyorsa erime ısısı(Le), kaynıyorsa kaynama ısısı(Lk) adını alır.
Özısı(c): 1 maddenin 1gramının sıcaklığını 1°C değiştirmek için ona verilmesi veya ondan alınması gereken ısıdır.
Hal değişimi sırasında erime ve kaynama noktalarında bir süre sıcaklık değişmez alınan ısı moleküllerin arasındaki bağları çözmek için harcanır. Bu noktalarda harcanan enerji aşağıdaki gibi hesaplanır.
Q = m.L
Q = ısı
m = kütle
L = Bu harlaşma yada erime erime ısı.
Hal Değiştirme İle İlgili Özellikler:
1. Hal değiştirme süresince sıcaklık sabit kalır.
2. Bir madde için ;
erime sıcaklığı=donma sıcaklığı
kaynama sıcaklığı=yoğunlaşma sıcaklığı
erime ısısı=donma ısısı
kaynama ısısı=yoğunlaşma ısısı’dır.
3. Her maddenin belirli bir basınç altında belirli bir erime noktası vardır. Erime sırasında hacmi artan maddeler de donma noktası basıncın artmasıyla artar. Erime sırasında hacmi azalan maddelerin donma noktası basıncın artmasıyla azalır, yani daha düşük sıcaklıklarda donar. Buzun üzerine basıldığında 0°C den daha düşük sıcaklıklarda da erimesi buna örnektir.
4. Her sıvının belirli bir basınç altında belirli bir kaynama noktası vardır. Basınç azaldıkça kaynama noktası düşer. Çünkü kaynama buhar basıncı ile dış ortam basıncın eşitlendiği anda başlar. Yükseklere çıkıldıkça atmosfer basıncı azaldığından kaynama noktası düşer.
5. Isı çoğaldıkça buharlaşma kolaylaşır.
6. Hava akımı buharlaşmayı kolaylaştırır.
7. Sıvı yüzeyi genişledikçe buharlaşma kolaylaşır.
8. Basınç azaldıkça buharlaşma kolaylaşır.
9. Erime, donma, kaynama, yoğunlaşma sıcaklıkları, özısı, hal değiştirme ısıları maddenin ayırt edici özelliklerindendir.




a) Sıcaklık Değişimi :
Sıcaklığın var olmasının nedeni ısı enerjisidir. Sıcaklık, maddenin aldığı veya verdiği ısı enerjisinin bir göstergesidir.
Bir madde dışarıdan ısı enerjisi aldığında yani madde ısıtıldığında, verilen ısı enerjisini maddeyi oluşturan tanecikler alır ve tanecikler bu enerjiyi hareket enerjisine dönüştürür. Yani maddeyi oluşturan taneciklerin hareket enerjileri artar. Bu nedenle de maddenin sıcaklığı artar.
Bir madde dışarıya ısı enerjisi verdiğinde yani madde soğutulduğunda maddeyi oluşturan taneciklerin hareket enerjileri azalır. Bu nedenle de maddenin sıcaklığı azalır.

b) Hal Değişimi :
Katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin ısı enerjisi etkisiyle bir halden diğerine dönüşmesine hal değişimi denir. Hal değişimi olayı ısı enerjisi sayesinde gerçekleşir. Madde hal değiştirdiğinde o maddeyi oluşturan taneciklerin sayısı ve büyüklüğü değişmez, sadece taneciklerin birbirlerine olan uzaklığı ve yaptıkları hareket değişir.





c) Boyut Değişimi (Genleşme veya Büzülme) :
Dışarıdan ısı enerjisi alan maddelerin hacimlerinde meydana gelen artışa genleşme denir.
Dışarıya ısı enerjisi veren maddelerin hacimlerinde meydana gelen azalmaya büzülme denir.
Bir madde dışarıdan ısı enerjisi aldığında yani madde ısıtıldığında, maddeyi oluşturan taneciklerin hareket enerjileri artar. Taneciklerin hareket enerjileri artınca titreşim hızları artar ve tanecikler birbirlerinden uzaklaşırlar. Bu nedenle de maddenin hacmi artar yani madde genleşir.
Bir madde dışarıya ısı enerjisi verdiğinde yani madde soğutulduğunda, maddeyi oluşturan taneciklerin hareket enerjileri azalır. Taneciklerin hareket enerjileri azalınca titreşim hızları azalır ve tanecikler birbirlerine yaklaşırlar. Bu nedenle de maddenin hacmi azalır yani madde büzülür.

ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ VE ÖZISI
*Isı bir enerji çeşidi olduğuna göre maddelerin ısınması da enerji aktarımı ile gerçekleşir.
*Bir gram maddenin sıcaklığını 1 0C arttırmak için gerekli ısı miktarına o maddenin öz ısısı denir.
*Isı birimi olan “kalori” suyun öz ısısı esas alınarak tarif edilmiştir. 1 g suyun sıcaklığını1 0C arttırmak için gerekli ısı miktarı 1 kaloridir.
*Öz ısı cal/g 0C veya J/g 0C birimleriyle ifade edilir.(1 cal=4,18 joule ise suyun öz ısısı 4,18 J/g 0C olur)
* Öz ısı madde miktarına bağlı olmayıp maddenin cinsine bağlıdır ve tüm maddeler için farklıdır. Bu yüzden öz ısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir ve c sembolü ile gösterilir. 


MADDENİN HALLERİ VE ISI ALIŞVERİŞİ



*Maddeyi oluşturan tanecikler birbirlerine uyguladıkları çekim kuvvetleri sayesinde bir arada
durur. Bu tanecikler arasındaki çekim kuvveti çok zayıf iken zıt yüklü iyonları ve moleküldeki
atomları bir arada tutan çekim çok kuvvetlidir. Yani madde ısıtıldığında taneciklerin birbirinden
ayrılmasıyla madde hal değiştirebilir, fakat ısıtılan bir bileşik elementlerine ayrılmaz.




















*Tanecikler arasındaki çekim kuvvetinin büyüklüğü maddenin fiziksel hâlini belirler. Taneciklerin enerjisi arttığında tanecikler birbirinden uzaklaşır ve buna bağlı olarak çekim kuvveti azalır.
Bir maddede katı halden gaz hale doğru gidildikçe:
-       Tanecikler birbirinden uzaklaşır.
-       Tanecikler arasındaki çekim kuvveti azalır.(Gazlarda yok denecek kadar az)
-       Taneciklerin hareket enerjisi artar ve tanecikler hızlanır.
-       Tanecikler düzensizleşir. Şekil, hacim gibi özellikler ortadan kalkar.
*Maddeye ısı aktarıldığında taneciklerin enerjisi artacağından tanecikler arasındaki mesafe de artacak ve çekim azalacaktır.

ERİME – DONMA ve BUHARLAŞMA – YOĞUŞMA ISISI
* Katı maddeler erirken çevresinden ısı alır ve alınan ısıyı erime sıcaklığına gelmek ve tamamen erinmek için kullanırlar.
*Katı madde erimeye başladığı an sıcaklık bir süre sabit kalır, çünkü alınan ısı katının tamamen erimesi için kullanılır. Sıcaklığın sabit kaldığı bu sürede verilen ısı o maddenin erime ısısıdır.
*Erime ısısı erime sıcaklığındaki 1 gram saf katı maddeyi sıvı hâle geçiren ısıdır. Her madde için farklı olduğundan maddeler için ayırt edici bir özelliktir ve Le gösterilir. Birimi J/g dır.
* Maddenin donmak için dışarıya vermesi gereken ısıya ise donma ısısı denir. Madde donarken geçen sürede sıcaklık yine sabit kalır. Madde erimek için aldığı ısı ne kadarsa, donmak için aynı ısıyı geri vermek zorundadır: Bu yüzden erime ısısı donma ısısına eşittir. (Le =Ld)
* Maddenin erimeye başladığı sıcaklığa erime noktası, donmaya başladığı sıcaklığa ise donma noktası denir. Erime ve donma noktası maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Aynı madde için erime ve donma noktası birbirine eşittir. (Erime noktası = Donma noktası) Örneğin su sıfırın üstünde sıvı, sıfırın altında katıdır.(buz)
* Aktarılan ısı kütle ile doğru orantılı olarak artar veya azalır. O halde bir miktar maddeyi eritmek için gerekli ısı;  Q= m.Le  ile donması için dışarı vermesi gereken ısı  Q= m.Ld ile hesaplanır.
*Sıvı haldeki madde buharlaşma sıcaklığına geldiğinde sıcaklık sabit kalır.Çünkü verilen ısı maddenin tamamının gaz hale geçmesi için harcanmıştır.
*   Kaynama sıcaklığındaki 1 g saf sıvıyı, aynı sıcaklıktaki 1g buhar hâline getirmek için gerekli
ısıya buharlaşma ısısı denir. Sıvılar buharlaşırken aldıkları ısıyı yoğuşurken geri verirler. Bu sebeple buharlaşma ısısı yoğuşma ısısına eşittir. Buharlaşma ısısı Lb, yoğuşma ısısı Ly şeklindedir ve Lb=Ly dir.
* Farklı maddeler farklı buharlaşma - yoğuşma ısısına sahiptir. Bu sebeple buharlaşma - yoğuşma ısıları da maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
* Sıvıların buharlaşması için gereken ısı miktarı kütleleriyle doğru orantılıdır. Kaynama sıcaklığındaki “m” gram sıvıyı buharlaştırmak için gerekli ısı Q= m.Lb bağıntısı ile , “m” gram buharın yoğuşarak sıvı hâle geçmesi için çevresine verdiği toplam enerji miktarı Q= m.Ly bağıntısı ile hesaplanır.
* Maddelerin buharlaşırken çevreden ısı alması ve yoğuşurken çevreye ısı vermesi, günlük hayatta birçok alanda karşımıza çıkmaktadır.  Buzdolabına konulan yiyeceklerin sulanması, yazın yolların ve mağaza önlerinin sulanması, kesildikten sonra güneşe konulan karpuzun soğuması, kolonya dökülen elin bir müddet sonra serinlemesi buna örnektir.
* Saf maddelerin belirli bir erime ve kaynama noktaları vardır, fakat saf olmayan maddelerin belirli bir erinme ve kaynama noktaları yoktur. Bu yüzden saf olmayan maddelerde kaynama süresince sıcaklık sabit kalmaz. Örneğin suya tuz atıldığında oluşan karışımda sodyum ve klor iyonları su moleküllerinin arasına girer ve suyun donma noktasını düşürür. Kışın yollara tuz dökülmesinin sebebi budur.
*Sıvılara karışmış olan katkı maddeleri ise sıvının kaynama sıcaklığını yükseltir. Örneğin suya tuz atıldığında kaynama noktası yükselecektir. Bu yüzden yemeklere atılan tuz, piştikten sonra atılırsa daha mantıklı bir karar verilmiş olacaktır.  

ISINMA – SOĞUMA EĞRİLERİ


Şekildeki ısı kaynağı değiştirildiğinde,
*Taneciklerin birbirlerinden ayrılma süresi değişir. Daha fazla ısı verildiğinde tanecikler birbirlerinden daha kolay ayrılacaktır.
*Erime ve kaynama süresi değişir. Daha güçlü bir ısı kaynağıyla buz daha çabuk eriyip kaynamaya başlayacaktır.
* Erime ve kaynama sıcaklıkları değişmez. Isıtıcı ne kadar büyük olursa olsun su 0oC de erir,      100 oC de kaynar.  Su miktarının artması ya da azalması da erime ve kaynama noktasını değiştirmez.
* Erime ve buharlaşma ısıları değişmez. Erime noktası, kaynama noktası, erime ısısı ve buharlaşma ısı gibi özellikler ayırt edici özellikler olduğundan madde miktarına bağlı olmayıp, maddenin türüne bağlıdır.



















MADDE HANGİ HALLERDE BULUNUR? (MADDE’NİN ÜÇ HALİ)
Deneyin Amacı:Maddelerin hallerini gözlemleyerek hangi hallerde bulunduğunu kavratmak
Sorubak Deney

Hazırlık Soruları:

1.Bu dolabından çıkarılan buz parçası biraz bekleyince erimeye başlar. Nedenlerini tartışınız.

2.Güneşte bir kap içerisinde bulunan bir miktar su bir müddet sonra yok olur. Nedenlerini araştırınız.

3.Kolonya kokusunu uzaktan nasıl algılarız. Araştırınız.


Sorubak Deney

Deney Sonucu:

 Maddelerin ısı etkisiyle katı,sıvı ve gaz haline dönüşebildiğini  söyleyebilir misiniz? 

Teorik Bilgi:

Maddeler ısı etkisiyle hal değiştirirler. Katı maddeler ısı alarak sıvı hale, sıvılar ısı alarak gaz haline geçerler. Sıvıların katılaşması donma, sıvıların gaz haline geçmesi ise buharlaşmadır.





Gazlar mı, yoksa sıvılar mı hızlı yayılır?
Sorubak Deney

DENEYİN ADIGazlar mı, yoksa sıvılar mı hızlı yayılır?
DENEYİN AMACI
Gazların sıvılardan daha hızlı ortama yayıldığını fark eder.










DENEYDE KULLANILACAK ARAÇ VE GEREÇLER :
2 balon, su, topluiğne
DENEYİ YAPACAK ÖĞRENCİLER :
Bütün sınıf
DENEYİN YAPILIŞI: 
1.Deneyde kullanılacak malzemeler masaya konur.
2. Balonlar iğneyle delinir.
3. Balonlardan birine su doldurulur, diğeri şişirilir.
4. Balonların durumu hakkında tahminler alınır.
5. Gazların ve sıvıların özellikleri hakkında konuşulur.
 DENEYİN SONUCU:
Balonda hava kalmadı, su dolu balonda hala su var. Çünkü gazlar sıvılardan daha hızlı yayılır.
Kaynakça

(2011,Ocak 30).maddenin halleri ve ısı animasyon.<http://www.fenci.gen.tr/Download.asp?goster=dos&id=2957|>(2012, Nisan 9)


(2012,Ocak 19).Isı ve sıcaklık arasındaki farklar özellikleri karşılaştırma.<http://www.arasindakifarklar.com/2012/01/isi-ve-sicaklik-arasindaki-farklar/>
(2012,Nisan 9)


(2011,Ekim 2).ısı maddeleri etkiler.<http://www.dersteknik.com/2011/10/isi-maddeleri-etkiler-5-sinif-fen-ve.html>(2012,Nisan 9)
http://www.fenokulu.net/portal/Sayfa.php?Git=KonuKategorileri&Sayfa=BaslikListesi&altkatid=153


http://www.karmabilgi.net/isi-ve-sicaklik/
http://www.sorubak.com/deney.php?id=94
http://www.fenkurdu.gen.tr/maddenin-halleri-ve-isi-ders-notu.html



Gözde Onar
2.Sınıf
200610047






























































Hiç yorum yok:

Yorum Gönder