Hal Değişim Isıları ve Isınma Soğuma Grafikleri


Maddenin Halleri

Maddeler doğada katı, sıvı ve gaz olmak üzere 3 fiziksel halde bulunur. Maddelerin farklı fiziksel hallerde bulunması tanecikler arası çekim kuvvetinin farklı olmasından kaynaklanır. Tanecikler arası çekim kuvvetinin değişmesinin temel sebebi ise sahip olduğu enerjinin değişmesi(ısı alıp vermesi) olarak ifade edilebilir.

Cahillikler Kitabı - Maddenin Kaç Hali Vardır ? - Wattpad

Yukarıdaki şemadan da görüleceği gibi bir madde katı halden sıvı hale ve sıvı halden gaz hale geçerken dış ortamdan ısı alır. Gaz halden sıvı hale ve sıvı halden katı hale geçerken de dış ortama ısı verir.

Maddeler katı halde iken tanecikler arası boşluklar yok denecek kadar az ve tanecikler arasındaki çekim kuvveti oldukça fazladır. Katı madde ısıtıldığında enerji aldığı için tanecik hareketliliği artar, tanecikler arası bağlar zayıflar ve tanecikler bir miktar birbirinden uzaklaşarak madde sıvı hale geçer. Sıvı hale geçen madde ısıtılmaya devam ederse enerjileri yükselen sıvı tanecikleri arasındaki bağlar iyice zayıflar ve tanecikler birbirinden iyice uzaklaşarak gaz hale geçer. Maddenin gaz haldeki enerjisi en fazla katı haldeki enerjisi ise en düşüktür.

Gaz haldeki yüksek enerjili tanecikler dış ortama ısı verirse enerjileri azalan tanecikler birbirine yaklaşır ve aralarındaki bağlar daha güçlü hale gelir ve madde sıvı hale geçer. Eğer sıvı madde de dış ortama ısı vermeye devam ederse taneciklerin enerjileri iyice azalır bu sebeple tanecikler birbirine yaklaşır ve aralarında bağlar iyice güçlenerek madde katı hale geçer.

katı mı sıvı mı gaz mı Maddenin en az yoğun halidir - Eodev.com

BİLGİ: Isı alan ya da veren her madde hal değiştirmez(kağıt, odun, kömür vb.)

Hal Değişimleri

Maddeler ısı alıp verdiğinde fiziksel olarak hal değiştirebilir. Bu hal değişimlerini şu şekilde ifade edebiliriz.

A3 Boyutunda Hal Değişimi Adamı Posteri

Erime: Isı alan katı bir maddenin sıvı hale geçmesidir.

Donma: Dış ortama ısı veren sıvı bir maddenin katı hale geçmesidir.

BİLGİ: Her saf maddenin kendine özgü bir erime ve donma noktası(sıcaklığı) vardır. Bu sebeple erime ve donma noktası maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Ayrıca saf maddelerin erime ve donma noktası birbirine eşittir.

Bazı-Maddelerin-Erime-ve-Donma-Noktaları – Fencix

Buharlaşma: Isı alan sıvı bir maddenin gaz hale geçmesine buharlaşma denir. Buharlaşma belirli bir sıcaklıkta gerçekleşmez; her sıcaklıkta gerçekleşir. Bu sebeple buharlaşma noktası yada sıcaklığı diye bir kavramdan bahsedilemez.

Ancak her sıvının belirli bir kaynama noktası(sıcaklığı) vardır. Kaynama sıvının her yerinden kabarcıklar çıkması ve hızlı bir şekilde buharlaşması olarak tanımlanabilir. Kaynama olayının gerçekleşmesi için sıvının buhar basıncının ortamdaki dış basınca eşit olması gerekir.

Yoğuşma: Gaz haldeki bir maddenin dış ortama ısı vererek sıvı hale geçmesidir. Gazların yoğuşarak sıvı hale geçtiği sıcaklığa ise yoğuşma noktası(sıcaklığı) denir.

BİLGİ: Her saf maddenin kendine özgü bir kaynama ve yoğuşma noktası(sıcaklığı) vardır. Bu sebeple kaynama ve yoğuşma noktası maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Ayrıca saf maddelerin kaynama ve yoğuşma noktası birbirine eşittir.

PowerPoint Sunusu

Maddelerin herhangi bir sıcaklıkta hal değişim noktalarına bakılarak hangi fiziksel halde olduğu anlaşılabilir. Eğer ortamın sıcaklığı erime ya da donma noktasından düşükse madde katı halde, erime sıcaklığı ile kaynama sıcaklığı arasında ise madde sıvı hale, kaynama ya da yoğuşma sıcaklığından büyükse madde gaz haldedir. Örneğin yukarıdaki tabloya göre 25 derece sıcaklıkta

  • X maddesi sıvı halde
  • Y maddesi gaz halde
  • Z maddesi ise katı haldedir.

BİLGİ: Maddeler hal değiştirirken her iki fiziksel halde de bulunur. Örneğin erimekte olan bir buz hem katı hem sıvı, ya da kaynamakta olan bir su hem su hem su buharı olarak bulunur.

Hal Değişim Isıları

Sıcaklık farkı olan maddeler arasında ısı alışverişi gerçekleştiğini ve bu ısı alışverişinin maddelerin son sıcaklıkları eşit oluncaya kadar devam ettiğini daha önceki konularımızda ifade etmiştik. Ancak ısı alışverişi esnasında hal değişimi olayı da gözlenebilir. Eğer madde fiziksel olarak hal değiştiriyorsa hal değişim ısılarını incelemek gerekir. Hal değişim ısıları şu şekildedir:

Erime Isısı: Erime sıcaklığındaki bir saf maddenin 1 gramının tamamını eritmek için maddeye verilmesi gereken ısı miktarıdır. Her farklı saf madde için farklı değerlerde olduğundan ayırt edici bir özelliktir. Bir maddenin erime ısısı;

Maddenin halleri ve ısı ünitesi konu anlatımı

eşitliği yardımıyla hesaplanabilir. Eşitlikten de anlaşılacağı gibi erime ısısı büyük olan katıları eritmek için daha fazla enerji verilmesi gerekirken; erime ısısı küçük olan katılar daha az miktarda enerji verilerek eritilebilir.

Donma Isısı: Donma sıcaklığındaki bir saf maddenin 1 gramının tamamının donması için maddenin dış ortama vermesi gereken ısı miktarıdır. Her farklı saf madde için farklı değerlerde olduğundan ayırt edici bir özelliktir. Bir maddenin donma ısısı;

Maddenin halleri ve ısı ünitesi konu anlatımı

Buharlaşma Isısı: Kaynama sıcaklığındaki bir saf maddenin 1 gramının tamamını buharlaştırmak için maddeye verilmesi gereken ısı miktarıdır. Her farklı saf madde için farklı değerlerde olduğundan ayırt edici bir özelliktir.

Yoğuşma Isısı: Yoğuşma sıcaklığındaki bir saf maddenin 1 gramının tamamının yoğuşması için maddenin dış ortama vermesi gereken ısı miktarıdır. Her farklı saf madde için farklı değerlerde olduğundan ayırt edici bir özelliktir. Bir maddenin buharlaşma ve yoğuşma ısısı;

Maddenin halleri ve ısı ünitesi konu anlatımı

şeklinde hesaplanabilir.

BİLGİ: Saf maddelerin erime ve donma ısıları ile buharlaşma ve yoğuşma ısıları birbirine eşittir.

DİKKAT: Hal değiştirme ısıları ve hal değiştirme sıcaklıkları birbirine karıştırılmamalıdır. Hal değiştirme ısıları maddelerin hal değiştirmesi için maddeye verilmesi ya da maddeden alınması gereken ısı miktarlarıdır. Hal değişim sıcaklıkları(noktası) ise saf bir maddenin fiziksel hal değiştirmesi için sıcaklığının ulaşması gereken değerdir.

BİLGİ: Saf maddelerin hal değişimleri sırasında ısı alıp vermelerine rağmen sıcaklıkları değişmez. Çünkü alınan ya da verilen bütün enerji bağları zayıflatmak ya da güçlendirmek için kullanılır.

Günlük Hayatta Hal Değişim Örnekleri

maddenin hal değişimleri by mustafa çoban

Günlük hayatta biz farkında olmasak ta etrafımızda sürekli olarak ısı alışverişi gerçekleşir. Bu alışverişlerden bazıları bizim için yararlı bazıları ise zararlı olabilir. Örneğin;

  • Denizden çıkınca kurulanmazsak üzerimizde kalan su damlacıkları bizden ısı alarak buharlaşır; biz de ısı verdiğimiz için üşürüz.
  • Kesilerek güneşte bekletilen karpuzun içindeki karpuz suyu buharlaşmak için karpuzdan ısı alır; ısı veren karpuzda bir miktar soğur.
  • Yazın çok sıcaklarda yerler ıslatılır ya da akşam üzeri oturmadan önce balkonlar yıkanır çünkü su buharlaşmak için balkon ya da yerden ısı alır ve ısı veren yer ya da balkon serinler.
  • Terleyince ıslanan elbiselerimizdeki ter sıvısı buharlaşmak için bizden ısı alır; ısı veren vücudumuz üşür ve hasta olabiliriz.
  • Kolonyayı elimize sürdüğümüzde elimiz serinler çünkü hızlı bir şekilde buharlaşabilen kolonya buharlaşmak için elimizden ısı alır.
  • Ateşi yükselen birinin alnına ıslak bez konur çünkü bezdeki su buharlaşırken alından ısı alır ve kişinin vücut sıcaklığı bir miktar düşer.
  • Toprak testiye konulan su testinin gözeneklerinden çok az bir miktar dışarıya sızarak testiden ısı alıp buharlaşır ve böylelikle testinin soğuk kalmasını sağlar.
  • Sebze ve meyvelerin depolandığı soğuk hava depolarına su kapları konur çünkü sıcaklığın çok düşmesi durumunda kaplardaki sular donarak çevreye ısı verir ve ürünlerin donması engellenir.

BİLGi: Saf maddelerin hal değişim sıcaklıkları;

1-Dış Basınç Etkisi

2-Yabancı Madde Etkisi 

ile değiştirilebilir. Dış basınç etkisinin artması erime ve donma noktasını düşürürken (taşıtların geçtiği yerlerde buzlanma olmaması) dış basıncın azalması ise erime ve donma noktasını yükseltir.(yazın yüksek dağlarda karların erimemesi) Dış basıncın artması kaynama sıcaklığını da yükseltir.(düdüklü tencerelerde yemeğin daha kısa sürede pişmesi)

Saf maddelere katılan katkı maddeleri ise erime ve donma sıcaklığını düşürürken kaynama ve yoğuşma sıcaklığını ise yükseltir. (kışın yolların tuzlanması, araba radyatörlerine antifiriz koyulması)

Isınma-Soğuma Grafikleri

Isı alışverişleri grafiklerle ifade edilebilir. Bu grafikler ısınma ve soğuma eğrileri olarak isimlendirilir.

ISINMA VE SOĞUMA GRAFİKLERİ ~ FEN BİLİMLERİ & ONUR HOCA

Yukarıdaki ısınma eğrisinde -10 derece sıcaklıktaki buz ısıtılmaya başlanmış ve 0 derece sıcaklıkta eriyerek su haline geçmiştir. Isıtma işlemi devam etmiş ve su sıcaklığı 100 dereceye geldiğinde kaynayarak su buharı haline geçmiş ve ısıtılmaya devam ettiği için sıcaklığı artmaya devam etmiştir. Grafikte zaman ekseninden maddenin ne kadar sürelerde hal değiştirdiği ve katı-sıvı-gaz haldeyken sıcaklığının ne kadar sürelerde belirli değerlere ulaştığı okunabilir.

Isınma ve Soğuma Eğrileri - fenbilim.net

Su buharının soğuma eğrisine ise baktığımızda başlangıçta 110 derece sıcaklıkta bulunan su buharı dış ortama ısı vermiş ve 100 derecede yoğuşarak sıvı hale geçmiştir. Isı vermeye devam ettiği için sıcaklığı azalmış ve sıcaklık 0 dereceye geldiğinde su donarak katı hale geçmiş ve ısı vermeye devam ettiği için sıcaklığı – 10 dereceye kadar düşmüştür. 

Her iki grafikte de saf madde hal değiştirirken sıcaklığı değişmemiştir ve hal değişimi esnasında madde iki fiziksel halde birden bulunmaktadır.

Isı Alışverişi Problemleri ve Çözümleri - fenbilim.net

Isı sıcaklık grafiklerine bakılarak ta bir çok bilgiye ulaşılabilir. Yukarıdaki madde -20 derecede katı halde olup ısı almış ve 50 derecede erimiştir. B bölgesinde erimesi için maddeye 150 kalori ısı verilmiştir. Bu madde 120 derecede kaynayarak gaz hale geçmiş ve kaynaması esnasında 200 kalori ısı almıştır. Ayrıca maddenin kütlesi bilinirse katı-sıvı- gaz haldeki öz ısıları ve hal değiştirme ısıları da grafik yardımıyla hesaplanabilir.

ÇÖZELTİLER – KIMYA HERŞEY

Eğer madde saf madde değilse(karışım) hal değiştirirken sıcaklığı sabit kalmaz.

NOT: Sayısal hesaplama bölümleri ve hal değiştirme faktörlerini etkileyen faktörler müfredat dışı olmakla beraber daha geniş bir bakış açısı kazandırmak için ek bilgi olarak verilmiştir. 

      Hazırlayan: Serkan BOLCA – Fen Bilimleri Öğretmeni

 

 

Bir cevap yazın