İNDİR

MADDENİN ISI İLE ETKİLEŞİMİ

Madde ve Isı Konu Özeti 7

Isı alan bir maddenin sıcaklığında artış gözlenebilir. Bu sıcaklık değişimini etkileyen faktörlerden biri maddenin cinsidir. Eşit kütlelerdeki farklı cins maddelere eşit miktarda ısı aktarıldığında maddelerdeki sıcaklık artışları farklı olur. Çünkü bu maddelerin öz ısıları birbirinden farklıdır.

1 g saf maddenin sıcaklığını 1 °C artırmak için gerekli ısı miktarına öz ısı denir. Öz ısının birimi cal/g°C (kalori bölü gram çarpı derece selsiyus) veya J/g°C’tur (Jul bölü gram çarpı derece selsiyus).

Saf maddelerin öz ısısı birbirinden farklıdır. Bundan dolayı öz ısı saf maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

Öz ısı “c” sembolü ile gösterilir.

• Suyun öz ısısı 4,18 J/g°C’tur. Buna göre 1 g suyun sıcaklığını 1 °C artıran ısı miktarı 4,18 J’dür.

• Zeytinyağının öz ısısı 1,96 J/g°C’tur. Buna göre 1 g zeytinyağının sıcaklığını 1 °C artıran ısı miktarı 1,96 J’dür.

• Demirin öz ısısı 0,46 J/g°C’tur. Buna göre 1 g demirin sıcaklığını 1 °C artıran ısı miktarı 0,46 J’dür.

Suyun ve zeytinyağının öz ısıları farklıdır. Zeytinyağının öz ısısı, suyun öz ısısından daha düşük olduğu için sıcaklığı daha kısa sürede artar. Cıva, öz ısısı küçük olması nedeniyle sıcaklık değişimlerinden daha kısa sürede etkilenmektedir.

Yeni pişirilen patatesli gözleme, peynirli gözlemeye göre daha geç soğur. Bu durumun sebebi, patatesin öz ısısının peynirin öz ısısından büyük olmasıdır. Öz ısısı büyük olan maddeler geç ısınır, geç soğur.

Yukarıdaki tabloda bazı maddelerin öz ısıları verilmiştir.

• Tabloya göre öz ısısı daha düşük olan kurşun, ısı değişimlerinden daha kısa sürede etkilenir.

Bu nedenle tabloda verilen maddelerin eşit kütlelerine eşit miktarda ısı aktarıldığında kurşunun sıcaklık değişimi daha fazla olur.

• Tabloya göre öz ısısı daha yüksek olan alüminyum, ısı değişimlerinden daha uzun sürede etkilenir. Bu nedenle tabloda verilen maddelerin eşit kütlelerine eşit miktarda ısı aktarıldığında alüminyumun sıcaklık değişimi en az olur.

HÂL DEĞİŞİMİ

Bir maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki boşluğun artması veya azalması sonucu hâl değişimi gerçekleşir. Erime, buharlaşma ve süblimleşmenin gerçekleşmesi için maddenin ısı alması ve tanecikleri arasındaki boşluğun artması gerekir. Donma, yoğunlaşma ve kırağılaşmanın gerçekleşmesi için maddenin ısı vermesi ve tanecikleri arasındaki boşluğun azalması gerekir.

• Erime, donma ve süblimleşme hâl değişimleri gerçekleşirken kütlesi fazla olan maddeler daha fazla, kütlesi az olan maddeler ise daha az ısı alır.

• Donma, yoğunlaşma ve kırağılaşma hâl değişimleri gerçekleşirken kütlesi fazla olan maddeler daha fazla, kütlesi az olan maddeler ise daha az ısı verir.

HÂL DEĞİŞİM GRAFİKLERİ

Isınma Eğrisi

Yukarıdaki şekilde kapalı bir kapta bulunan –20 °C sıcaklıktaki buzun 120 °C sıcaklıkta su buharı hâline gelinceye kadar ısıtılması gösterilmiştir. Bu esnada maddenin hâlinde ve sıcaklığında gerçekleşen değişimlerle ilgili aşağıdaki ısınma eğrisi çizilebilir. Isı alan bir maddenin sıcaklığındaki değişimi gösteren grafiğe ısınma eğrisi denir.

• Grafikte I. zaman aralığında buz, erime noktasına kadar ısınmaktadır. Buzun aldığı ısı, sıcaklığını artırır.

• II. zaman aralığında erime gerçekleşir. Bu esnada kapta buz ve su karışımı vardır. Buz II. zaman aralığının başlangıcında erimeye başlar, II. zaman aralığı bittiğinde ise buzun tamamı erir. Bu aralıkta alınan ısı, buzun erimesi için harcandığından buzun sıcaklığı sabit kalır.

• Grafikte III. zaman aralığında su, kaynama noktasına kadar ısınmaktadır. Suyun aldığı ısı, sıcaklığını artırır.

• IV. zaman aralığında su kaynamaktadır. Bu esnada kapta su ve su buharı karışımı vardır. Su IV. zaman aralığının başlangıcında kaynamaya başlar, IV. zaman aralığı bittiğinde ise suyun tamamı su buharına dönüşür. Bu aralıkta maddenin aldığı ısı, suyun buharlaşması için harcandığından suyun sıcaklığı sabit kalır.

• Grafikte V. zaman aralığında su buharı ısınmaktadır. Su buharının aldığı ısı, sıcaklığını artırır.

Soğuma Eğrisi

Isı veren bir maddenin sıcaklığındaki değişimi gösteren grafiğe soğuma eğrisi denir. Yanda 380 °C sıcaklıkta bulunan cıvanın ısı vererek –50 °C sıcaklığa düşmesini gösteren soğuma eğrisi verilmiştir.

• Grafikte I. zaman aralığında

380 °C sıcaklıktaki cıva, 357 °C sıcaklığa kadar soğumuştur. Cıvanın verdiği ısı, sıcaklığını azaltır.

• Grafikte II. zaman aralığında yoğunlaşma gerçekleşir. Bu esnada kapta sıvı ve gaz karışımı vardır. Cıva II. zaman aralığının başlangıcında yoğunlaşmaya başlar. II. zaman aralığı bittiğinde ise cıvanın tamamı sıvıya dönüşür.

Bu aralıkta, cıva hâl değiştirdiği için cıvanın sıcaklığı sabit kalır.

• Grafikte III. zaman aralığında 357 °C sıcaklıktaki cıva, donma noktasına kadar soğumuştur. Cıvanın verdiği ısı, sıcaklığını azaltır.

• Grafikte IV. zaman aralığında donma gerçekleşir. Bu esnada kapta katı ve sıvı karışımı vardır.

Cıva IV. zaman aralığının başlangıcında donmaya başlar, IV. zaman aralığı bittiğinde ise cıvanın tamamı katıya dönüşür. Bu aralıkta cıva hâl değiştirdiği için cıvanın sıcaklığı sabit kalır.

• Grafikte V. zaman aralığında –39 °C sıcaklıkta katı hâlde bulunan cıva, –50 °C sıcaklığa ulaşana kadar soğumuştur. Cıvanın verdiği ısı, sıcaklığını azaltır.

GÜNLÜK YAŞAMDA MEYDANA GELEN HÂL DEĞİŞİMLERİ

Kış mevsiminde yüksek dağların zirvelerine yağan kar, yaz mevsiminin gelmesiyle eriyerek suya dönüşür. Kar erirken bulunduğu ortamdan ısı alır. Bu nedenle karın eridiği zamanlarda havada bir miktar soğuma hissedilir. Buzdolabının buzluğundan çıkarılan dondurma, bulunduğu ortamdan ısı alarak erir.

Kış mevsiminde pencere önüne koyduğunuz zeytinyağının donduğunu gözlemlediniz mi? Donmaya başlayan zeytinyağı bulunduğu ortama ısı verir. Bu nedenle zeytinyağını oluşturan taneciklerin hareketliliği azalır ve zeytinyağı katı hâle geçer. Kış mevsiminin gelmesiyle birlikte dere, göl ve nehirlerdeki sular havaya ısı vererek donar.

Sıcak havalarda bazı esnaflar dükkânlarının önüne su serper.

Serpilen su buharlaşırken havadan ısı alır. Böylece havanın sıcaklığı azalır ve ortamda serinleme hissedilir. Elinize dökülen kolonya elinizden ısı alarak buharlaşır. Eliniz ısı kaybettiğinden serinlik hissedersiniz.

Havadaki su buharı atmosferde soğuk hava tabakalarıyla karşılaştığında

ısı vererek yoğunlaşır. Yağmurun yağmasının sebebi, su buharının ısı vererek yoğunlaşması ve suya dönüşmesidir. Bazı sabahlar yaprakların ve dalların üzerinde çiy adı verilen su damlacıkları görülür. Çiy, yeryüzüne yakın yerlerdeki su buharının ısı vererek yoğunlaşması sonucu oluşan bir yağış şeklidir.

Güvelerin kıyafetlere zarar vermesini engellemek için kıyafetlerin arasına naftalin konulur. Naftalin, dış ortamdan ısı alarak katı hâlden doğrudan gaz hâle geçerek süblimleşir.

Tuvaletlere ve banyolara konulan katı koku gidericiler de ısı alarak katı hâlden gaz hâle geçer. Bu olay süblimleşmeye örnektir.

Havadaki su buharının ısı vererek gaz hâlden doğrudan katı hâle geçmesine kırağılaşma denir. Karın yağması kırağılaşmanın bir sonucudur. Kar yağarken su buharı dış ortama ısı vererek katı hâle dönüşür. Bu nedenle kar yağarken havanın biraz ısındığını hissedersiniz.

Madde ve Isı Konu Özeti 7