Maddenin Halleri ve Isı Alışverişi

Kazanımlar

8.6.3. Maddenin Halleri ve Isı Alış-verişi
Önerilen Süre: 6 ders saati
Konu/Kavramlar: Erime/donma ısısı, buharlaşma/yoğunlaşma ısısı, ısınma-soğuma eğrileri
8.6.3.1. Hâl değişimi esnasında ısı alışverişi olduğu sonucuna varır.
Saf maddelerin hâl değişimi sırasında sıcaklığının sabit kaldığına değinilir.
8.6.3.2. Maddelerin hâl değişim ısılarını hesaplayarak sonucu yorumlar.
8.6.3.3. Maddelerin hâl değişim grafiğini çizer ve yorumlar.
8.6.3.4. Günlük yaşamda meydana gelen hal değişimleri ile ısı alışverişini ilişkilendirir.

Maddenin Halleri ve Isı Alışverişi

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.

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.

Katı
Sıvı
Gaz
Tanecikler arası çekim kuvveti
Fazla
Orta
Az
Tanecikler arası mesafe
Az
Orta
Fazla
Taneciklerin hareket enerjisi
Az
Orta
Fazla
Titreşim hareketi
Var
Var
Var
Öteleme hareketi
Yok
Var
Var

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.

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. 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

 

Madde Erime-Donma Isısı (J/g)
Kurşun 22,57
Demir 117,04
Bakır 175,56
Alüminyum 321,02
Cıva 11,28
Buz 334.4

Örnek: 20 gram, 0 °C de buzun tamamen erimesi için gerekli ısı miktarı nedir?

Q=m.Le
Q= 20. 334,4
Q = 6688 J ısı alması gerekir.

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

 

Madde Buharlaşma-Yoğuşma Isısı (J/g)
Su 2257
Alkol 854,97
Eter 296,78
Aseton 520,41

 

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. Birimi j/g dır.

Buharlaşma ısısı yoğuşma ısısına eşittir. (Lb=Ly)

Q=m.Ly

Q: Yoğuşurken verdiği ısı
m: Kütle
Ly: Yoğuşma ısısı

Örnek: Yoğuşma sıcaklığında olan bir gazın, yoğuşma ısısı 70 j/g’dır. Bu gazın 210 joule dışarı ısı verdiğinde kaç gramı sıvı hale geçer?

Q=m.Ly
210 = m. 70
m = 210/70
m = 3 gram

 

Hal Değişim Grafikleri

Günlük Yaşamda Hal Değişimi ve Isı Alışverişi

1.Günlük yaşamda karşılaşılan erime olayları

Erime maddeler çevrelerinden ısı alırlar.

  1. Dondurmanın, katı yağ, buz sıcakta erir.
  2. Metaller fabrikalarda eritilerek kalıplara dökülür.

2.Günlük yaşamda karşılaşılan donma olayları

Donan maddeler çevreye ısı verirler.

  1. Buzdolabının buzluğuna konulan su ısı vererek donar.
  2. Kışın soğuk havalarda göl, su ve akarsular donar.
  3. 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.

  1. Yoğuşmalı kombiler su buharı yerine, suyu sıvı halde verir.
  2. Buzdolabından çıkan su şişesinin etrafında yoğuşmadan dolayı su damlaları oluşur.
  3. Gökyüzünde su buharı yoğuşarak su damlalarına dönüşür.

4.Günlük yaşamda karşılaşılan buharlaşma olayları

Buharlaşma olayının görüldüğü yerlerde soğuma görülür.

  1. Elimize dökülen kolonya, elimizde serinlik hissetmemizi sağlar.
    Kolonya buharlaşırken ısıyı elimizden alır.
  2. Toprak testinin içindeki suyu serin tutması buharlaşma ile gerçekleşir.
  3. Kesilen karpuzun güneş altında soğuması buharlaşma ile gerçekleşir.
  4. Islak başımızla veya denizden dışarı çıktığımızda üşümemiz buharlaşma ile gerçekleşir.

5.Günlük yaşamda karşılaşılan kırağılaşma olayları

Kırağılaşma olayı sırasında madde dışarıya ısı verir.

  1. Soğuk havada araçların, ağaçların üzerinde su kırağılaşır.

 

6. Günlük yaşamda karşılaşılan süblimleşme olayları

  1. Güve kovucu olarak kullanılan naftalin katı haldedir. Naftalin sıvı hale geçmeden süblimleşerek buharlaşır.
  2. 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.

1.Dönem Teog Fen Bilimleri Sınavı
30 Kasım 2017 Perşembe

Üye OlŞifremi Unuttum