🌡️ Maddenin Halleri ve Isı
Madde katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç halde bulunur. Maddelerin hal değiştirmesinde ısı enerjisi kritik rol oynar. Bu konu anlatımında maddenin hallerini, hal değişimlerini, ısı-sıcaklık farkını, öz ısı kavramını ve ısı hesaplama formüllerini LGS’ye yönelik detaylarla öğreneceksin.
🧊 Maddenin Üç Hali
| Özellik | Katı 🧊 | Sıvı 💧 | Gaz 💨 |
|---|---|---|---|
| Tanecik düzeni | Düzenli, sıkı dizilmiş | Daha düzensiz | Tamamen düzensiz |
| Tanecik hareketi | Titreşim hareketi | Öteleme + titreşim | Serbest hareket |
| Tanecikler arası boşluk | En az | Orta | En fazla |
| Çekim kuvveti | En güçlü | Orta | En zayıf |
| Şekil | Belirli | Kabının şeklini alır | Kabının şeklini alır |
| Hacim | Belirli | Belirli | Belirsiz (değişken) |
| Sıkıştırılabilirlik | Sıkıştırılamaz | Sıkıştırılamaz | Sıkıştırılabilir |
| Örnek | Buz, demir, taş | Su, süt, yağ | Hava, oksijen, CO₂ |
🌡️ Isı ve Sıcaklık Farkı
Isı ve sıcaklık sıkça karıştırılan ama farklı kavramlardır:
| Özellik | Isı (Q) 🔥 | Sıcaklık (T) 🌡️ |
|---|---|---|
| Tanım | Bir enerji türüdür. Maddelerin içinde depolanan toplam enerji. | Maddenin sıcaklık-soğukluk derecesi. Taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin ölçüsüdür. |
| Birimi | Joule (J) veya kalori (cal) | °C (Celsius), K (Kelvin), °F (Fahrenheit) |
| Ölçü aleti | Kalorimetre | Termometre |
| Madde miktarına bağlı mı? | Evet! Madde miktarı arttıkça ısı artar. | Hayır! Madde miktarından bağımsızdır. |
💡 Somut Örnek: Bir bardak sıcak su ile bir havuz dolusu ılık suyu düşün. Bardağın sıcaklığı daha yüksek olabilir ama havuzun toplam ısı enerjisi çok daha fazladır (çünkü madde miktarı çok fazla).
🔄 Hal Değişimleri
Maddelere ısı verildiğinde veya alındığında halleri değişir. Altı farklı hal değişimi vardır:
| Hal Değişimi | Geçiş | Isı Durumu | Örnek |
|---|---|---|---|
| Erime | Katı → Sıvı | Isı alır 🔥 | Buz → Su |
| Donma | Sıvı → Katı | Isı verir ❄️ | Su → Buz |
| Buharlaşma | Sıvı → Gaz | Isı alır 🔥 | Su → Buhar |
| Yoğuşma | Gaz → Sıvı | Isı verir ❄️ | Buhar → Su damlası |
| Süblimleşme | Katı → Gaz | Isı alır 🔥 | Naftalin, kuru buz |
| Kırağılaşma | Gaz → Katı | Isı verir ❄️ | Kırağı oluşumu |
🔑 Kolay Hatırlama: Katı→Sıvı→Gaz yönünde ısı alınır. Gaz→Sıvı→Katı yönünde ısı verilir.
⚠️ ÖNEMLİ: Hal değişimi sırasında sıcaklık sabit kalır! Verilen ısı, tanecikler arası bağları koparmak/kurmak için kullanılır, sıcaklığı değiştirmez. Bu “gizli ısı” denir.
📊 Erime ve Kaynama Noktası
Erime Noktası
Katı maddenin sıvıya dönüşmeye başladığı sıcaklık derecesidir. Erime noktası = Donma noktası
Buz: 0°C’de erir → Su: 0°C’de donar
Kaynama Noktası
Sıvı maddenin gaza dönüşmeye başladığı sıcaklık derecesidir. Kaynama noktası = Yoğuşma noktası
Su: 100°C’de kaynar → Buhar: 100°C’de yoğuşur
Önemli Noktalar
- Erime ve kaynama noktaları her madde için farklı ve sabittir → ayırt edici özelliktir.
- Bu noktalar madde miktarına bağlı değildir (1 kg buz da 100 kg buz da 0°C’de erir).
- Saf maddeler sabit sıcaklıkta erir/kaynar. Karışımlar belirli bir aralıkta erir/kaynar.
📐 Isı Hesaplama Formülü
| Simge | Anlamı | Birimi |
|---|---|---|
| Q | Alınan veya verilen ısı miktarı | Joule (J) veya kalori (cal) |
| m | Kütle (madde miktarı) | gram (g) veya kilogram (kg) |
| c | Öz ısı (maddeye özgü sabit) | J/(g·°C) veya cal/(g·°C) |
| ΔT | Sıcaklık değişimi (Tson − Tilk) | °C |
Öz Isı (c) Nedir?
Öz ısı, 1 gram maddenin sıcaklığını 1°C artırmak için gereken ısı miktarıdır. Her madde için farklıdır ve ayırt edici bir özelliktir.
| Madde | Öz Isı (cal/g·°C) |
|---|---|
| Su | 1 |
| Buz | 0,5 |
| Buhar | 0,5 |
| Demir | 0,11 |
| Bakır | 0,09 |
💡 Öz ısısı büyük olan madde: Geç ısınır, geç soğur (su gibi). Öz ısısı küçük olan madde: Çabuk ısınır, çabuk soğur (demir gibi). Bu yüzden deniz kenarı iklimleri karasal iklimlere göre daha ılıman!
📝 Çözümlü Örnekler
Örnek 1
Soru: 200 g suyun sıcaklığı 20°C’den 70°C’ye yükseltilmiştir. Suya verilen ısı miktarını bulunuz. (csu = 1 cal/g·°C)
Çözüm:
Q = m × c × ΔT
Q = 200 × 1 × (70 − 20)
Q = 200 × 1 × 50
Q = 10.000 cal = 10 kcal
Örnek 2
Soru: 500 g demir, 30°C’den 80°C’ye ısıtılıyor. Kaç kalori ısı gerekir? (cdemir = 0,11 cal/g·°C)
Çözüm:
Q = m × c × ΔT
Q = 500 × 0,11 × (80 − 30)
Q = 500 × 0,11 × 50
Q = 2.750 cal
Örnek 3 (Ters formül)
Soru: 100 g bir maddeye 800 cal ısı verildiğinde sıcaklığı 10°C artıyor. Bu maddenin öz ısısı kaçtır?
Çözüm:
Q = m × c × ΔT → c = Q / (m × ΔT)
c = 800 / (100 × 10)
c = 0,8 cal/g·°C
📈 Isı-Sıcaklık Grafiği (Isınma Eğrisi)
Saf bir maddeye sürekli ısı verildiğinde sıcaklık değişimi grafik üzerinde 5 bölgede incelenir:
| Bölge | Durum | Sıcaklık | Hal |
|---|---|---|---|
| 1 | Katı ısınıyor | Artıyor ↑ | Katı |
| 2 | Erime (hal değişimi) | Sabit → | Katı + Sıvı karışım |
| 3 | Sıvı ısınıyor | Artıyor ↑ | Sıvı |
| 4 | Kaynama (hal değişimi) | Sabit → | Sıvı + Gaz karışım |
| 5 | Gaz ısınıyor | Artıyor ↑ | Gaz |
⚠️ LGS Kilit Bilgi: Hal değişimi bölgelerinde (erime ve kaynama) sıcaklık sabit kalır. Grafik düz çizgi olarak gider. Bu düz çizginin süresi madde miktarıyla orantılıdır — daha fazla madde = daha uzun düz çizgi.
⚠️ LGS’de Sık Yapılan Hatalar
1. Isı ve Sıcaklık Karıştırma
❌ “Sıcaklık bir enerji türüdür.” → ✅ Isı bir enerji türüdür. Sıcaklık bir ölçüdür.
2. Hal Değişiminde Sıcaklık
❌ “Buz erirken sıcaklık artar.” → ✅ Erime süresince sıcaklık sabit kalır (0°C).
3. Buharlaşma vs Kaynama
❌ “Buharlaşma sadece kaynama noktasında olur.” → ✅ Buharlaşma her sıcaklıkta olur (sadece yüzeyden). Kaynama belirli bir sıcaklıkta tüm sıvıda olur.
4. Öz Isı ve Toplam Isı
❌ “Öz ısısı büyük olan madde daha çok ısı alır.” → ✅ Öz ısısı büyük olan madde, aynı miktarda ısıyla daha az ısınır (geç ısınır, geç soğur).
5. Erime-Kaynama Noktası ve Madde Miktarı
❌ “Daha fazla buz daha yüksek sıcaklıkta erir.” → ✅ Erime noktası madde miktarından bağımsızdır. 1 g buz da 1 ton buz da 0°C’de erir.
✏️ Kendini Test Et! (6 Soru)
Soru 1: 300 g suyun sıcaklığı 25°C’den 75°C’ye çıkarılıyor. Kaç kalori ısı gerekir? (c=1)
Çözüm: Q = 300 × 1 × (75−25) = 300 × 50 = 15.000 cal
Soru 2: Buz erirken sıcaklığı neden sabit kalır?
Cevap: Verilen ısı, tanecikler arası çekim kuvvetlerini kırmak (bağları koparmak) için kullanılır. Sıcaklığı artırmak yerine yapısal değişimi sağlar.
Soru 3: Buharlaşma ile kaynama arasındaki fark nedir?
Cevap: Buharlaşma her sıcaklıkta sadece yüzeyden olur, yavaştır. Kaynama belirli bir sıcaklıkta (kaynama noktası) sıvının her yerinden olur, hızlıdır ve kabarcıklar oluşur.
Soru 4: Aynı ısıyı alan su ve demir hangisi daha çok ısınır?
Cevap: Demir daha çok ısınır. Çünkü demirin öz ısısı (0,11) suyunkinden (1) çok daha küçüktür. Öz ısısı küçük olan madde daha çabuk ısınır.
Soru 5: Naftalinin zamanla küçülmesi hangi hal değişimine örnektir?
Cevap: Süblimleşme → Katı halden doğrudan gaz haline geçer (sıvı hal atlanır). Naftalin, kuru buz ve kar süblimleşmeye örnek verilebilir.
Soru 6: Soğuk bir camda su damlacıkları oluşması hangi hal değişimidir?
Cevap: Yoğuşma → Havadaki su buharı (gaz), soğuk cam yüzeyine temas edince soğuyarak sıvıya (su damlacıkları) dönüşür. Gaz → Sıvı = Yoğuşma.
📋 Konu Özeti
- Katı: Düzenli dizilim, belirli şekil ve hacim, sıkıştırılamaz
- Sıvı: Kabının şeklini alır, belirli hacim, sıkıştırılamaz
- Gaz: Her yeri doldurur, belirsiz hacim, sıkıştırılabilir
- Isı: Enerji türü (J, cal), madde miktarına bağlı | Sıcaklık: Ölçü (°C), bağımsız
- Hal değişimleri: Erime, donma, buharlaşma, yoğuşma, süblimleşme, kırağılaşma
- Hal değişiminde sıcaklık sabit! Verilen ısı yapısal değişim için kullanılır
- Q = m × c × ΔT → Isı = kütle × öz ısı × sıcaklık değişimi
- Öz ısı büyük: Geç ısınır, geç soğur (su) | Öz ısı küçük: Çabuk ısınır (demir)
📝 Konuyu anladın mı? Şimdi kendini test et!
0 Yorum