1- Maddenin Tanecikli Yapısı :
BoÅlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliÄi olan her Åeye madde denir. Madde, doÄada fiziksel özelliklerine göre katı, sıvı ve gaz olarak 3 halde bulunur.
⢠Madde hangi halde olursa olsun bütün maddeler taneciklerden oluÅmuÅtur. Maddeleri oluÅturan tanecikler bazı maddelerde atomu bazı maddelerde de molekülü temsil eder.
⢠Maddeyi oluÅturan taneciklerin arasında boÅluk bulunur.
⢠Madde hangi halde olursa olsun maddeyi oluÅturan tanecikler hareket halindedir. Bu nedenle maddeyi oluÅturan taneciklerin hareketlerinden dolayı hareket (kinetik) enerjileri vardır.
⢠Maddelerin tanecikleri arasındaki boÅluk miktarı ve taneciklerin hareketi maddenin haline göre deÄiÅir.
SORU : 1- GüneÅâten gelen ıÅınlar havayı, topraÄı ve çevredeki her Åeyi nasıl ısıtır?
2- Hava, su, toprak, çevredeki her Åey nasıl ısı alır ve ısı verir?
3- Dünyanın ısınması ve soÄuması sırasında ısı nasıl aktarılır?
4- Isının aktarımında maddeyi oluÅturan tanecilerin rolü (önemi) nedir?
5- SoÄuk günlerde niçin ısıya ihtiyaç duyulur?
6- Sıcak günlerde niçin serinleme ihtiyacı duyulur?
7- Resimdeki sıcak hava balonları nasıl hareket ediyor olabilir?
8- Resimdeki oklar havayı oluÅturan taneciklerin hareketini nasıl açıklar?
2- Isı :
Bir maddeyi oluÅturan taneciklerin sahip oldukları hareket (kinetik) enerjilerinin toplamına ısı denir. Isı bir enerji türüdür ve ısı enerjisi kalorimetre kabı ile ölçülür. (Kutulardaki boncuklarla eÅleÅtirilir).
a) Isı Enerjisi Birimleri :
⢠Kalori (cal)
⢠Kilo Kalori (kcal)
⢠Joule (J)
⢠Kilo Joule (kJ)
b) Isı Enerjisi Birimlerinin DönüÅümü :
⢠1 kcal = 1000 cal
1 cal = kcal
⢠1 kJ = 1000 J
1 J = kJ
⢠1 cal = 4,18 J
1 cal 4 J
⢠1 J = 0,24 cal
1 J 0,25 cal
3- Sıcaklık :
Bir maddeyi oluÅturan taneciklerden bir tanesinin sahip olduÄu hareket enerjisine (taneciklerin sahip oldukları hareket = kinetik enerjilerinin ortalamasına) sıcaklık denir.
Sıcaklık birimi derecedir. Derece 0C ile gösterilir ve selsiyus derece veya santigrat derece diye okunur.
Sıcaklık, termometre ile ölçülür. Termometrelerin cıvalı, alkolü, ispirtolu ve metal termometre gibi çeÅitleri vardır.
4- Isı ve Sıcaklık Arasındaki Farklar :
1- Isı bir enerji çeÅidi, sıcaklık ise bir ölçümdür.
2- Isı kalorimetre kabı ile sıcaklık termometre ile ölçülür.
3- Isı birimi kalori (cal) veya Joule, sıcaklık birimi ise derecedir.
4- Isı, madde miktarına baÄlıdır, sıcaklık ise madde miktarında baÄlı deÄildir.
SORU : 1- Maddeyi oluÅturan tanecikler hareketli midir?
2- Maddeyi oluÅturan taneciklerin hareketleri deÄiÅtirilebilir mi?
3- Erime ve soÄuma sırasında maddeyi oluÅturan taneciklerin hareketleri ısı alıÅveriÅinden etkilenir mi?
4- Maddenin tanecikleri hangi halde iken daha hareketlidir?
5- Isıalan maddenin taneciklerinin hareketi nasıl deÄiÅir?
6- Isıveren maddenin taneciklerinin hareketi nasıl deÄiÅir?
5- Isı Enerjisinin Maddenin Tanecikleri Ãzerindeki Etkisi :
Maddeler ısıtıldıÄında ya da soÄutulduÄunda maddeyi oluÅturan taneciklerin hızları ve aralarındaki boÅluk miktarı deÄiÅirken maddeyi oluÅturan taneciklerin büyüklüklerinde (belirgin olarak) deÄiÅme olmaz.
Maddeyi oluÅturan tanecikler görülemeyecek kadar küçük olduÄu için ısı alan veya ısı veren maddelerde gözlenen hareketler taneciklere deÄil tanecik (molekül) yıÄınlarına aittir.
a) Isıtılan Maddenin Taneciklerinin Hareketi :
Maddeler ısıtıldıÄında yani ısı enerjisi aldıÄında maddeyi oluÅturan taneciklerin hareket enerjileri artar yani tanecikler daha hızlı hareket ederler. Hızlı hareket eden tanecikler yavaÅ hareket eden taneciklere çarparak enerjilerini yavaÅ hareket eden taneciklere aktarır. Böylece maddeyi oluÅturan taneciklerin hızları birbirine eÅit olur. Taneciklerin hızları birbirine eÅit olduÄu için maddenin sıcaklıÄı her yerinde aynı olur ve maddenin sıcaklıÄı ilk duruma göre artar.
Sıcak ortamda bulunan tanecikler hızlı hareket ettikleri için tanecikler arasındaki boÅluk fazladır ve fazla hacim kaplarlar.
⢠Taneciklerin hızı artar.
⢠Tanecikler arasındaki boÅluk artar.
⢠Maddenin hacmi artar.
b) SoÄutulan Maddenin Taneciklerinin Hareketi :
Maddeler soÄutulduÄunda yani ısı enerjisi kaybettiÄinde (verdiÄinde) maddeyi oluÅturan taneciklerin hareket enerjileri azalır yani tanecikler daha yavaÅ hareket ederler. YavaÅ hareket eden tanecikler, hızlı hareket eden taneciklerden enerji alırlar. Böylece maddeyi oluÅturan taneciklerin hızları birbirine eÅit olur. Taneciklerin hızları birbirine eÅit olduÄu için maddenin sıcaklıÄı her yerinde aynı olur ve maddenin sıcaklıÄı ilk duruma göre azalır.
SoÄuk ortamda bulunan tanecikler yavaÅ hareket ettikleri için tanecikler arasındaki boÅluk azdır ve az hacim kaplarlar.
⢠Taneciklerin hızı azalır.
⢠Tanecikler arasındaki boÅluk azalır.
⢠Maddenin hacmi azalır.
6- Isı Aktarımı (Isı AlıÅveriÅi) :
Sıcaklıkları farklı olan maddeler bir araya getirildiklerinde yani birbirlerine dokundurulduklarında sıcaklık farkından dolayı maddenin taneciklerinin arasında enerji aktarımı (alıŠveriÅi) gerçekleÅir. Aktarılan bu enerji ısı enerjisidir.
Hızlı hareket eden taneciklere sahip madde ile yani sıcaklıÄı fazla olan madde ile yavaÅ hareket eden taneciklere sahip madde yani sıcaklıÄı az olan madde birbirine dokundurulursa maddenin tanecikleri çarpıÅır. ÃarpıÅma sırasında tanecikler arasında ısı alıÅveriÅi gerçekleÅir. ÃarpıÅmadan sonra hızlı hareket eden tanecikler yavaÅlarken yavaÅ hareket eden tanecikler hızlanır. Tanecikler arasındaki ısı aktarımı, taneciklerin hızları (sıcaklıkları) eÅit oluncaya kadar devam eder. Taneciklerin hızları eÅit olduÄunda maddenin sıcaklıÄı da her yerinde eÅitlenmiÅ olur.
Bir maddede ısı aktarımı, o maddenin taneciklerinin çarpıÅması ile gerçekleÅir. Farklı sıcaklıklardaki maddeler birbirlerine dokundurulduklarında (temas ettiklerinde) ısı aktarımı, sıcak olan maddedeki taneciklerin, soÄuk olan maddedeki taneciklerle çarpıÅması ile gerçekleÅir.
Isı alan maddenin taneciklerinin hızı (hareketliliÄi) artar.
Isı veren maddenin taneciklerinin hızı (hareketliliÄi) azalır.
7- Isı Enerjisinin Maddeler Ãzerindeki Etkileri :
Isı bir enerji çeÅididir ve maddeler üzerinde 3 türlü deÄiÅiklik yapabilir. Bunlar;
⢠Sıcaklık DeÄiÅimi
⢠Hal DeÄiÅimi
⢠Boyut DeÄiÅimi (GenleÅme veya Büzülme)
a) Sıcaklık DeÄiÅimi :
SıcaklıÄın var olmasının nedeni ısı enerjisidir. Sıcaklık, maddenin aldıÄı veya verdiÄi ısı enerjisinin bir göstergesidir.
Bir madde dıÅarıdan ısı enerjisi aldıÄında yani madde ısıtıldıÄında, verilen ısı enerjisini maddeyi oluÅturan tanecikler alır ve tanecikler bu enerjiyi hareket enerjisine dönüÅtürür. Yani maddeyi oluÅturan taneciklerin hareket enerjileri artar. Bu nedenle de maddenin sıcaklıÄı artar.
Bir madde dıÅarıya ısı enerjisi verdiÄinde yani madde soÄutulduÄunda maddeyi oluÅturan taneciklerin hareket enerjileri azalır. Bu nedenle de maddenin sıcaklıÄı azalır.
b) Hal DeÄiÅimi :
Katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin ısı enerjisi etkisiyle bir halden diÄerine dönüÅmesine hal deÄiÅimi denir. Hal deÄiÅimi olayı ısı enerjisi sayesinde gerçekleÅir. Madde hal deÄiÅtirdiÄinde o maddeyi oluÅturan taneciklerin sayısı ve büyüklüÄü deÄiÅmez, sadece taneciklerin birbirlerine olan uzaklıÄı ve yaptıkları hareket deÄiÅir.
c) Boyut DeÄiÅimi (GenleÅme veya Büzülme) :
DıÅarıdan ısı enerjisi alan maddelerin hacimlerinde meydana gelen artıÅa genleÅme denir.
DıÅarıya ısı enerjisi veren maddelerin hacimlerinde meydana gelen azalmaya büzülme denir.
Bir madde dıÅarıdan ısı enerjisi aldıÄında yani madde ısıtıldıÄında, maddeyi oluÅturan taneciklerin hareket enerjileri artar. Taneciklerin hareket enerjileri artınca titreÅim hızları artar ve tanecikler birbirlerinden uzaklaÅırlar. Bu nedenle de maddenin hacmi artar yani madde genleÅir.
Bir madde dıÅarıya ısı enerjisi verdiÄinde yani madde soÄutulduÄunda, maddeyi oluÅturan taneciklerin hareket enerjileri azalır. Taneciklerin hareket enerjileri azalınca titreÅim hızları azalır ve tanecikler birbirlerine yaklaÅırlar. Bu nedenle de maddenin hacmi azalır yani madde büzülür.