Merhaba sevgili öğrencim,
Harika sorularla karşı karşıyayız! Fen Bilimleri’nin en keyifli konularından olan “Madde ve Endüstri” ünitesini ne kadar anladığımızı görmek için güzel bir fırsat. Hadi gel, bu soruları birlikte, adım adım ve anlayarak çözelim. Ben sana bir öğretmen olarak en basit ve anlaşılır şekilde anlatacağım.
Soru 1: Yandaki grafikte K, L, M ve N cisimlerinin öz ısıları verilmiştir. Cisimler özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtıldığında sıcaklık artışlarının eşit olabilmesi için bu maddelerin kütlelerinin büyükten küçüğe doğru sıralaması nasıl olmalıdır? Yazınız.
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için önce öz ısı (c) kavramını ve ısı formülümüzü hatırlamamız gerekiyor. Unutma, bir maddenin sıcaklığını değiştirmek için gereken ısıyı Q = m • c • ΔT formülü ile buluyorduk.
Burada;
Q: Maddeye verilen ısı miktarı
m: Maddenin kütlesi
c: Maddenin öz ısısı (ayırt edici bir özellik)
ΔT: Sıcaklık değişimi
Şimdi soruda bize verilen ipuçlarına bakalım:
- “Özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtıldığında” diyor. Bu, K, L, M ve N maddelerine verilen ısı miktarlarının (Q) eşit olduğu anlamına gelir.
- “Sıcaklık artışlarının eşit olabilmesi için” diyor. Bu da tüm maddelerin sıcaklık değişimlerinin (ΔT) eşit olması gerektiğini söylüyor.
Adım 1: Formülü Yorumlayalım
Formülümüz Q = m • c • ΔT idi. Madem Q ve ΔT hepsi için aynı, o zaman formülde geriye m • c çarpımı kalıyor. Bu çarpımın da bütün maddeler için eşit olması gerekir. Yani bir maddenin kütlesi (m) ile öz ısısının (c) çarpımı sabit bir sayıya eşit olmalı.
Bu bize ne anlatır? Kütle (m) ile öz ısının (c) ters orantılı olduğunu anlatır! Yani:
- Öz ısısı büyük olan bir maddenin, diğerleriyle aynı sıcaklığa çıkabilmesi için kütlesinin küçük olması gerekir. (Çünkü öz ısısı büyük olan madde “zor ısınır”, bu yüzden az miktarda almalıyız ki çabuk ısınsın.)
- Öz ısısı küçük olan bir maddenin ise kütlesinin büyük olması gerekir. (Çünkü öz ısısı küçük olan madde “kolay ısınır”, bu yüzden çok miktarda almalıyız ki diğerleriyle aynı anda ısınsın.)
Adım 2: Grafiği İnceleyelim ve Sıralama Yapalım
Grafiğe baktığımızda maddelerin öz ısılarını (c) büyükten küçüğe şöyle sıralayabiliriz:
Öz Isı (c) Sıralaması: N > M > K > L
Adım 3: Sonuca Ulaşalım
Soru bizden kütleleri (m) büyükten küçüğe sıralamamızı istiyor. Kütle ile öz ısının ters orantılı olduğunu bulmuştuk. O zaman öz ısı sıralamasının tam tersini yapmamız yeterli olacaktır.
Sonuç:
Maddelerin kütlelerinin büyükten küçüğe doğru sıralaması: L > K > M > N şeklinde olmalıdır.
Soru 2: Aşağıda verilen olayların hangi hâl değişimine örnek olduğunu belirleyip yazınız.
Çözüm:
Hâl değişimleri, maddenin bir fiziksel hâlden diğerine geçmesidir. Gel şimdi bu olayları tek tek inceleyelim.
- a. Kar yağışı: Havadaki su buharının (gaz hâli) aniden soğuk bir hava tabakasıyla karşılaşıp doğrudan buz kristallerine (katı hâl) dönüşmesidir. Gazdan katıya geçmeye kırağılaşma denir.
- b. Sıcak havalarda esnafların dükkanlarının önüne su dökmesi: Dökülen su (sıvı hâl), etraftan ısı alarak su buharına (gaz hâli) dönüşür. Bu sırada ortamdan ısı aldığı için etrafı serinletir. Sıvıdan gaza geçme olayına buharlaşma diyoruz.
- c. Kış aylarında göl yüzeylerinin buzla kaplanması: Havanın soğumasıyla göldeki su (sıvı hâl), ısısını kaybederek buza (katı hâl) dönüşür. Sıvıdan katıya geçmeye donma denir.
- ç. Çamaşırların kuruması: Islak çamaşırların üzerindeki su (sıvı hâl), havaya karışarak su buharı (gaz hâli) olur ve çamaşırlar kurur. Bu olay da buharlaşmadır.
- d. Çiy oluşumu: Geceleri hava soğuduğunda, havadaki su buharı (gaz hâli) yeryüzündeki yaprak, ot gibi soğuk yüzeylere çarparak küçük su damlacıklarına (sıvı hâl) dönüşür. Gazdan sıvıya geçmeye yoğuşma (veya yoğunlaşma) denir.
Soru 3: Yanda bir miktar sıvının zamana bağlı sıcaklık değişim grafiği verilmiştir. Buna göre aşağıdaki soruları cevaplayınız.
Çözüm:
Bu grafik, bir maddeye ısı verildiğinde sıcaklığının nasıl değiştiğini gösteriyor. Bu tür grafiklerde düz çizgilerin olduğu yerler, maddenin hâl değiştirdiği özel anlardır. Hadi soruları bu bilgiyle cevaplayalım.
a. Maddenin kaynama sıcaklığı kaç °C’tur? Yazınız.
Adım 1: Grafikte Hâl Değişimini Bulalım
Grafiğe baktığımızda, A ve B noktaları arasında sıcaklığın sabit kaldığını görüyoruz. Madde ısı almaya devam ettiği halde sıcaklığı artmıyorsa, bu noktada kesinlikle hâl değiştiriyordur. Sıvı bir madde ısıtıldığında kaynamaya başlar. Demek ki A-B arası kaynamanın gerçekleştiği bölgedir.
Adım 2: Sıcaklık Değerini Okuyalım
Bu sabit sıcaklık değerini grafiğin dikey ekseninden (Sıcaklık ekseni) okuduğumuzda 80 °C olduğunu görüyoruz.
Sonuç:
Maddenin kaynama sıcaklığı 80 °C‘tur.
b. A ve B noktaları arasında madde hangi hâlde bulunur? Yazınız.
Adım 1: Hâl Değişimi Anını Düşünelim
A noktası, sıvının kaynamaya başladığı andır. B noktası ise sıvının tamamının buharlaştığı andır. Bu iki nokta arasında madde kaynama eylemini gerçekleştirmektedir. Tıpkı bir tencerede kaynayan su gibi, bu aralıkta ortamda hem kaynamaya devam eden sıvı hem de yeni oluşmuş olan gaz (buhar) bir arada bulunur.
Sonuç:
A ve B noktaları arasında madde sıvı + gaz hâlinde bulunur.
c. Isıtıcının gücü artırıldığında maddenin kaynama sıcaklığı değişir mi? Açıklayınız.
Adım 1: Kaynama Sıcaklığının Özelliğini Hatırlayalım
Kaynama sıcaklığı, tıpkı parmak izimiz gibi, saf maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Yani bir maddenin cinsi ve bulunduğu ortamın basıncı değişmediği sürece kaynama sıcaklığı asla değişmez.
Adım 2: Isıtıcı Gücünün Etkisini Düşünelim
Isıtıcının gücünü artırmak, maddeye birim zamanda daha fazla ısı vermek demektir. Bu durumu, ocağın altını daha fazla açmak gibi düşünebilirsin. Ocağın altını açtığında tenceredeki su daha çabuk kaynamaya başlar, değil mi? Ama yine de 100 °C‘de kaynar. Sadece 100 °C’ye ulaşma süresi ve suyun tamamen buharlaşma süresi kısalır.
Sonuç:
Hayır, değişmez. Isıtıcının gücünü artırmak, maddenin kaynama noktasına daha kısa sürede ulaşmasını ve kaynama süresinin kısalmasını sağlar. Ancak maddenin cinsi değişmediği için kaynama sıcaklığı olan 80 °C sabit kalır.
Umarım tüm açıklamalar anlaşılır olmuştur. Fen Bilimleri’ni mantığını kavrayarak öğrendiğinde ne kadar kolay ve zevkli olduğunu göreceksin. Başarılar dilerim!