MADDENİN HALLERİ VE ISI ALIŞVERİŞİ (8.SINIF)

      Maddeler katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç halde bulunurlar. İster katı, ister sıvı, ister gaz halinde olsun belli sıcaklıktaki her maddenin molekül ve atomları hareketlidir.

    Katı bir maddenin tanecikleri birbirine oldukça yakındır. Tanecikleri bir arada tutan kimyasal bağlar kuvvetli olduğundan tanecikler titreşim hareketi yaparlar.

    Sıvı maddelerin tanecikleri arasındaki kimyasal bağlar katılara göre daha zayıf olduğundan birbirleri üzerinden kayarak hareket ederler. Yani akışkandırlar.

    Gazlarda tanecikler arasındaki bağlar yok denecek kadar zayıftır. Bu yüzden birbirlerinden uzaklaşacak şekilde öteleme hareketi yaparlar.

HAL DEĞİŞİMİ VE ISI ALIŞVERİŞİ
    Bir maddenin ısı etkisiyle fiziksel bir halden başka bir fiziksel hale geçmesine hal değiştirme denir. Hal değiştirmeler;

  • Erime,
  • Donma,
  • Buharlaşma,
  • Yoğunlaşma (yoğuşma) ve
  • Süblimleşme olarak meydana gelir.
Erime ve Donma
Katı haldeki bir maddenin bulunduğu ortamdan ısı enerjisi alarak sıvı hale geçmesine erime denir.
Sıvı haldeki bir maddenin bulunduğu ortama ısı enerjisi vererek katı hale geçmesine donma denir. Donma erimenin tersi bir olaydır.

Buharlaşma
Sıvıyı oluşturan moleküllerin, sıvı halden gaz (buhar) haline geçmeleri olayını buharlaşma denir. Buharlaşma her sıcaklıkta olur.

Yoğuşma
Gaz halindeki bir maddenin ısı enerjisi vererek sıvı hale dönüşmesi olayına yoğuşma denir. Yoğuşma Buharlaşmanın tersi bir olaydır.

Süblimleşme
Katı maddelerin ısıtılınca, ara bir hal olan sıvı hâle geçmeden doğrudan gaz hâle geçmesine süblimleşme denir.

Örnek: kuru buz ve naftalin.


Elinize bir miktar buz aldığınızda zamanla buzun eridiğini ve elinizin üşüdüğünü hissedeceksiniz. Aynı şekilde, elinize kolonya döküldüğünde elinizin serinlediğini ve bir süre sonra elinizin kuruduğunu fark edeceksiniz. İnsan vücudunda ısı kaybı olduğu zaman üşüme ya da serinleme hissi oluşur. Elimizin serinlemesinin nedeni elimizin ısı kaybetmesidir. Demek ki buz ve kolonya hâl değiştirirken elimizden ısı almaktadır.

Bir maddenin erimesi ve buharlaşması için ısı alması gerekirse bu olayların tersinin gerçekleşmesi için yani maddenin donması ve yoğunlaşması için de ısı vermesi gerekir.



Yağmur ve kar oluşurken havadaki bulutlarda donma ya da yoğunlaşma olayı gerçekleştiği için havaya ısı verilir ve hava daha ılık bir hâle gelir. Yağış sonrası ise yağan kar erirken veya yağmur suları buharlaşırken ortamdan ısı alır, hava sıcaklığı düşer ve hava soğur.



Hâl değişimi, ısı alışverişi sonucu gerçekleşen bir olaydır. Saf bir maddenin hâl değiştirebilmesi için öncelikle hâl değişim sıcaklığında olması gerekir. Örneğin deniz seviyesinde bulunan buzun erimesi ya da suyun donması için 0 °C sıcaklıkta bulunması gerekir. Yapılan hassas ölçümlü deneyler sonucunda hâl değişimi esnasında saf maddelerin sıcaklıklarının sabit kaldığı görülmüştür.


HAL DEĞİŞİM ISISI
Erime sıcaklığına gelmiş bir maddenin birim kütlesinin erimesi ve donması için alması ve vermesi gereken ısıya erime (Le) ve donma ısısı (Ld) denir.

Her saf madde için farklı bir değere sahip olan erime ve donma ısısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Aşağıdaki tabloda bazı maddelere ait erime ve donma ısısı ve sıcaklık değerleri verilmiştir.
Bir maddenin birim kütlesi için alınan ve verilen ısı Le ve Ld ise maddenin tamamı için gereken ısı aşağıdaki şekilde hesaplanır.

(Q: Erimesi için alması gereken ısı) (m: Erime sıcaklığındaki maddenin kütlesi) Q = m . Le
(Q: Donması için vermesi gereken ısı) (m: Donma sıcaklığındaki maddenin kütlesi) Q = m . Ld

Örnek:
Erime sıcaklığındaki 1 kg demir ile 1 kg buzun erimesi için kaç J enerji gerekir?
(Demir için Le = 117 J/g, Su için Le = 334 J/g)

Cevap:
          Demir için                               Buz için
mdemir = 1kg = 1000 g            mbuz = 1kg = 1000 g
Le = 117 J/g                              Le = 334 J/g
Q = ?                                         Q = ?
Q = mdemir . Le                      Q = mbuz . Le
Q = 1000 . 117                         Q = 1000 . 334
Q = 117000 J                            Q = 334000 J

Kaynama sıcaklığındaki saf bir maddenin birim kütlesinin buharlaşması ve yoğunlaşması için alması ve  vermesi gereken ısıya buharlaşma ve yoğunlaşma ısısı denir. Bu, Lb ve Ly sembolü ile gösterilir. Aynı şekilde, buharlaşma ve yoğunlaşma ısısı saf maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Tabloda bazı maddelere ait kaynama ve yoğunlaşma sıcaklıkları ve buharlaşma ve yoğunlaşma ısıları verilmiştir.
Bir maddenin birim kütlesi için alınan/verilen ısı Lb/Ly ise maddenin tamamı için gereken ısı aşağıdaki şekilde hesaplanır.

(Q: Buharlaşması için alması gereken ısı) (m: Kaynama sıcaklığındaki maddenin kütlesi) Q = m . Lb
(Q: Yoğunlaşması için vermesi gereken ısı) (m: Yoğunlaşma sıcaklığındaki maddenin kütlesi) Q = m . Ly

Örnek:
Kaynama sıcaklığındaki 1 kg suyun buharlaşması için alması gereken ısı miktarı kaç J’dür?
(Su için Lb = 2257 J/g)

Cevap:
msu = 1kg = 1000 g        Q = msu . Lb
Lb = 2257 J/g                  Q = 1000 . 2257
Q = ?                               Q = 2257000 J

GÜNLÜK YAŞAMDA HAL DEĞİŞİMİ VE ISI ALIŞVERİŞİ
Yazın suyun serinletici etkisini hepimiz biliriz. Aşırı sıcaktan bunalıp yüzümüzü ıslattığımızda yüzümüzdeki su damlacıkları yüzümüzden ısı alarak buharlaşır ve bizleri serinletir.
Yine yaz aylarında suyumuzu topraktan yapılan testilerde muhafaza edersek suyumuzun uzun süre soğuk kaldığını görürüz. Testi, yapısı gereği suyun buharlaşmasını sağlayarak soğuk kalmasını sağlar. Eğer bir testiniz yoksa su kabınızı ıslak bir havlu ile sararak da suyunuzun soğuk kalmasını sağlayabilirsiniz. Benzer şekilde, karpuzu kesip bir süre güneş ışığı altında beklettiğimizde karpuzun suyu buharlaşırken karpuzun soğumasını sağlayacaktır.
Terlediğimizde büyüklerimiz üzerimizdeki ıslak atleti ve elbiseleri hemen değiştirmemiz gerektiğini söylerler. Bunun nedeni, terli atletin yapısındaki suyun, buharlaşırken vücudumuzdan ısı alması ve bu durumun, çok hızlı ısı kaybına ve üşümemize hatta hasta olmamıza sebep olmasıdır.
Isı alışverişi sonucu hâl değişiminden yararlanılarak üretilen teknolojik araçlar da vardır. En yaygın kullanım alanlarının başında evlerimizin ve iş yerlerimizin ısıtılması ve soğutulmasında kullandığımız klimalar yer alır. Klima ile benzer bir sistemde çalışan soğutucular da örnek olarak verilebilir. Şekilde gördüğünüz soğutma sistemi klima ve buzdolaplarında soğuk ortam oluşturmada kullanılır. Bu sistemin tam tersi çalıştırılınca klimaların ısıtma sistemi çalışır. Klima ve soğutucularda, hızla yoğunlaşan ve buharlaşan gazlar kullanılır. Gaz yoğunlaşırken ısı verip sıvı hâle geçer. Diğer ünitede ise bu sıvı, ısı alıp buharlaşarak tekrar gaz hâline geçer.




Yorumlar

Yorum Gönder