MADDELERİN ISI İLE ETKİLEŞİMİ

• Maddeler doğada  katı, sıvı ve gaz halinde bulunur.
• Maddenin hallerini moleküller arasındaki çekim kuvveti belirler.
• Isı alan bir maddenin molekülleri arasındaki çekim kuvveti zayıflar, moleküller arasındaki mesafe artar.
• Katı maddenin tanecikleri arasındaki çekim kuvveti en fazladır.
• Gaz maddenin tanecikleri arasındaki çekim kuvveti en azdır.
• Maddenin tanecikleri (atom, molekül veya iyonlar) ısı enerjisi aldıkça tanecikleri arasındaki bağlar kopar.
• Molekülü oluşturan atomlar arasında kimyasal bağ vardır.
• Moleküller arasında da çekim kuvveti bulunur.
• Bu çekim kuvveti kimyasal bağa göre daha zayıftır.
• Bir madde ısı aldıkça hareket enerjileri artar, moleküller arasındaki çekim kuvveti azalır.

                                Moleküller Arası Çekim Kuvveti

Tanecikler arasındaki çekim kuvveti maddenin halini belirler.

Katı halde maddenin sıcaklığı azdır, taneciklerin titreşim enerjisi de azdır, tanecikler arası çekim kuvveti fazladır.

Sıvı halde sıcaklık artmıştır, sıcaklık arttıkça titreşim enerjisi artar, taneciklerin arasındaki çekim kuvveti zayıflar, tanecikler kendi aralarında serbestçe hareket etmeye başlar.

Gaz halinde sıcaklık daha da artmıştır, titreşim enerjinin çok fazla olmasından dolayı tanecikler artık bir arada duramaz, serbestçe hareket etmeye başlar. Taneciklerin arasındaki çekim kuvveti en azdır.

Maddenin Halleri ve Isı Alışverişi

Saf maddeler erime, buharlaşma, kaynama ve süblimleşme sırasında ısı alır.

Saf maddeler donma, yoğuşma ve kırağılaşma sırasında ısı verir.

Saf maddeler erime, donma, kaynama hal değişimleri sırasında sıcaklıkları sabit kalır.

Saf maddeler hal değişimi sırasında aldıkları enerjiyi tanecikleri arasındaki mesafenin artması veya azalması için kullanırlar.

A- Hal Değişim Isısı

1. Erime ısısı

Erime: Maddenin ısı alarak katı halden sıvı hale geçmesine erime denir.

Erime sıcaklığı:Erimenin başladığı sıcaklıktır.

Erime ısısı:Erime sıcaklığındaki 1g maddenin katı halden sıvı hale geçmesi için gereken ısı miktarıdır.

• Erime ısısı Le ile gösterilir.
• Erime ısısının birimi j/g dır.
• Erime sıcaklığına gelen madde ısı almasına rağmen sıcaklığında bir artış meydana gelmez.
• Alınan ısı hal değişimi için kullanılır. Taneciklerin arasındaki bağ koparılır.
• Erime ısısı maddenin ayırt edici özelliğidir.
• Farklı maddelerin erime ısıları da farklıdır.

Q = m.Le formülü ile erime ısısı bulunur.

Q: Verilen ısı

m: Kütle

Le: Erime ısısı

2. Donma ısısı

Donma:Maddenin ısı vererek sıvı halden katı hale geçmesine denir.

Donma sıcaklığı:Maddenin katılaşmaya başladığı sıcaklıktır.

Donma ısısı:Donma sıcaklığındaki 1g saf sıvının katı hale geçmesi için çevreye verdiği ısıdır.

• Donma ısısı Ld ile gösterilir. Birimi j/g dır.
• Bir madde erime ve donma sıcaklıkları aynıdır.
• Bir maddenin erime ve donma ısıları aynıdır. (Le=Ld)

Q = m.Ld

Q: Çevreye verilen ısı

m: Kütle

Ld: Donma ısısı

3. Buharlaşma ısısı

Buharlaşma:Maddenin ısı alarak sıvı halden gaz hale geçmesine denir. Buharlaşma her sıcaklıkta olur.

Kaynama:Sıvının içerisinde gaz kabarcıklarının oluşmasıdır.

Kaynama hızlı buharlaşmadır.

Kaynama sıcaklığı:Sıvının kaynamaya başladığı sıcaklıktır.

Buharlaşma ısısı:Kaynama sıcaklığındaki 1g sıvıyı gaz haline geçirmek için gerekli ısıdır.

• Buharlaşma ısısı Lb ile gösterilir. Birimi j/g dır.
• Buharlaşma ısısı maddenin ayırt edici özelliğidir.
• Farklı maddelerin buharlaşma ısıları da farklıdır.

Q = m.Lb

Q: Buharlaşma için verilmesi gereken ısı

m: Kütle

Lb: Buharlaşma ısısı

4. Yoğuşma ısısı

Yoğuşma:Gaz halindeki bir maddenin çevreye ısı vererek sıvı hale geçmesine denir.

Yoğuşma sıcaklığı:Yoğuşma olayının başladığı sıcaklıktır.

Yoğuşma ısısı:Kaynama sıcaklığındaki 1g gaz halindeki maddenin sıvı hale geçerken verdiği ısıdır.

• Yoğuşma ısısı Ly ile gösterilir.
• Yoğuşma ısısının birimi j/g dır.
• Buharlaşma ısısı yoğuşma ısısına eşittir. (Lb=Ly)

Q = m.Ly

Q: Yoğuşurken verdiği ısı

m: Kütle

Ly: Yoğuşma ısısı

B- Hal Değişim Grafikleri

                                            Isınma Eğrisi

-10 °C bulunan buzun ısıtılması ile oluşan sıcaklık-zaman grafiği görülmektedir.

1. A-B noktaları arasında buzdur. Alınan ısı buzun sıcaklığını artırır.

2. B-C noktaları arasında buz ve su karışımı vardır. Alınan ısı buzun erimesi için kullanılır. Sıcaklık sabittir.

3. C-D noktaları arasında sudur. Alınan ısı suyun sıcaklığını artırır.

4. D-E noktaları arasında su ve buhar karışımıdır. Alınan ısı suyun buharlaşması için kullanılır. Sıcaklık sabittir

5. E-F noktaları arasında buhardır. Alınan ısı buharın sıcaklığını artırmaktadır.

                                           Soğuma Eğrisi

110 °C de bulunan su buharının soğuması ile oluşan sıcaklık-zaman grafiği görülmektedir.

1. E-F noktaları arasında buhardır. Buhar ısı kaybederek sıcaklığı azalmaktadır.

2. D-E noktaları arasında su ve buhar karışımıdır. Kaybedilen ısı buharın yoğuşmasına neden olur. Sıcaklık sabittir.

3. C-D noktaları arasında sudur. Suyun kaybettiği ısı suyun sıcaklığını azaltır.

4. B-C noktaları arasında buz ve su karışımı vardır. Su ısı vererek donmaktadır. Sıcaklık sabittir.

5. A-B noktaları arasında buzdur. Buzun sıcaklığı giderek azalmaktadır.

C- Günlük Yaşamda Hal Değişimi ve Isı Alışverişi

1.Günlük yaşamda karşılaşılan erime olayları

• Erime maddeler çevrelerinden ısı alırlar.
• Dondurmanın, katı yağ, buz sıcakta erir.
• Metaller fabrikalarda eritilerek kalıplara dökülür.

2.Günlük yaşamda karşılaşılan donma olayları

• Donan maddeler çevreye ısı verirler.
• Buzdolabının buzluğuna konulan su ısı vererek donar.
• Kışın soğuk havalarda göl, su ve akarsular donar.
• Kışın meyve-sebze hallerinde, meyve ve sebzelerin donmasını engellemek için su dolu kaplar bırakılır.
• Su donarken etrafa ısı vereceğinden ortamın aşırı soğuması engellenmiş olur.

3.Günlük yaşamda karşılaşılan yoğuşma olayları

• Yoğuşma olayı sırasında madde etrafa ısı verir.
• Yoğuşmalı kombiler su buharı yerine, suyu sıvı halde verir.
• Buzdolabından çıkan su şişesinin etrafında yoğuşmadan dolayı su damlaları oluşur.
• Gökyüzünde su buharı yoğuşarak su damlalarına dönüşür.

4.Günlük yaşamda karşılaşılan buharlaşma olayları

• Buharlaşma olayının görüldüğü yerlerde soğuma görülür.
• Elimize dökülen kolonya, elimizde serinlik hissetmemizi sağlar.
• Kolonya buharlaşırken ısıyı elimizden alır.
• Toprak testinin içindeki suyu serin tutması buharlaşma ile gerçekleşir.
• Kesilen karpuzun güneş altında soğuması buharlaşma ile gerçekleşir.
• Islak başımızla veya denizden dışarı çıktığımızda üşümemiz buharlaşma ile gerçekleşir.

5.Günlük yaşamda karşılaşılan kırağılaşma olayları

• Kırağılaşma olayı sırasında madde dışarıya ısı verir.
• Soğuk havada araçların, ağaçların üzerinde su kırağılaşır.

6. Günlük yaşamda karşılaşılan süblimleşme olayları

• Güve kovucu olarak kullanılan naftalin katı haldedir. Naftalin sıvı hale geçmeden süblimleşerek buharlaşır.
• Lavabolarda kullanılan ernet ısı alarak süblimleşir.

Not:

• Saf maddelerin erime ve donma sıcaklıkları sabittir.
• Saf maddelerin içerisine yabancı madde ilave edildiğinde erime ve donma sıcaklığı düşer.
• Suyun içerisine tuz ilave edildiğinde donma sıcaklığı 0°C nin altına düşer.
• Suyun içindeki tuz oranı ne kadar fazla ise donma sıcaklığı da o kadar düşük olur.

Not:

• Saf maddelerin kaynama sıcaklığı sabittir.
• Saf maddelerin içerisine yabancı madde ilave edildiğinde kaynama sıcaklığı yükselir.
• Su içerisine tuz ilave edildiğinde, tuz oranına bağlı olarak suyun kaynama sıcaklığı 100°C nin üzerine çıkar.