Hâl Değişimi, Isının Maddenin Cinsi ve Kütlesiyle İlişkisi
Maddeler doğada katı, sıvı ve gaz halinde bulunur. Maddenin hali, moleküller arasındaki çekim kuvvetine bağlıdır. Isı alan bir maddenin molekülleri arasındaki çekim kuvveti zayıflar ve moleküller arasındaki mesafe artar.
- Katı maddelerde tanecikler arasındaki çekim kuvveti en fazladır.
- Gaz maddelerde tanecikler arasındaki çekim kuvveti en azdır.
Maddenin tanecikleri (atom, molekül veya iyonlar) ısı enerjisi aldıkça tanecikler arasındaki bağlar kopar. Molekülü oluşturan atomlar arasında kimyasal bağ bulunur; moleküller arasında ise çekim kuvveti vardır. Bu çekim kuvveti, kimyasal bağlara göre daha zayıftır.
Bir madde ısı aldıkça taneciklerin hareket enerjisi artar, böylece moleküller arasındaki çekim kuvveti azalır.
Moleküller Arası Çekim Kuvveti ve Maddenin Halleri
Tanecikler arasındaki çekim kuvveti, maddenin halini belirler:
- Katı halde: Maddenin sıcaklığı düşüktür, taneciklerin titreşim enerjisi azdır ve çekim kuvveti fazladır.
- Sıvı halde: Sıcaklık artmıştır, titreşim enerjisi artar, tanecikler arasındaki çekim kuvveti azalır ve tanecikler birbirleri arasında serbestçe hareket etmeye başlar.
- Gaz halinde: Sıcaklık daha da artmıştır, titreşim enerjisi çok yüksektir; tanecikler birbirlerinden ayrılarak serbestçe hareket eder. Bu halde tanecikler arasındaki çekim kuvveti en azdır.
Saf Maddelerin Hal Değişimleri ve Isı Alışverişi
Saf maddeler, erime, buharlaşma, kaynama ve süblimleşme sırasında ısı alırlar; donma, yoğuşma ve kırağılaşma sırasında ise ısı verirler. Saf maddelerin hal değişimi sırasında sıcaklıkları sabit kalır.
Hal değişimi sırasında maddeler aldıkları enerjiyi, tanecikler arasındaki mesafenin artması veya azalması için kullanırlar.
Hal Değişim Isıları
Hal değişim ısıları, maddenin ayırt edici özelliklerindendir ve L ile gösterilir. Birimi j/g’dır.
- Erime Isısı (Le):
Maddelerin katı halden sıvı hale geçmesi için gereken ısıdır. Erime sıcaklığına gelen madde ısı alır fakat sıcaklığı değişmez; alınan ısı tanecikler arasındaki bağları koparmak için kullanılır. - Donma Isısı (Ld):
Maddenin sıvı halden katı hale geçerken çevreye verdiği ısıdır. Donma sıcaklığı ve erime sıcaklığı aynıdır. Donma ısısı erime ısısına eşittir (Ld = Le). - Buharlaşma Isısı (Lb):
Sıvının gaz haline geçmesi için gerekli ısıdır. Kaynama hızlı buharlaşmadır ve kaynama sıcaklığı, sıvının kaynamaya başladığı sıcaklıktır. Buharlaşma ısısı da maddenin ayırt edici özelliklerindendir. - Yoğuşma Isısı (Ly):
Gaz halindeki maddenin sıvı hale geçerken çevreye verdiği ısıdır. Buharlaşma ısısına eşittir (Lb = Ly).
Günlük Yaşamda Hal Değişimi ve Isı Alışverişi
- Erime Olayları:
Maddeler çevreden ısı alarak erirler. Örneğin, dondurma, katı yağ ve buz sıcakta erir. Metaller ise fabrikalarda eritilerek kalıplara dökülür. - Donma Olayları:
Donan maddeler çevreye ısı verir. Buzdolabındaki su donar, kışın göl ve akarsular donar. Meyve ve sebzelerin donmasını önlemek için su dolu kaplar bırakılır; su donarken ısı verdiği için ortamın aşırı soğumasını engeller. - Yoğuşma Olayları:
Yoğuşma sırasında madde ısı verir. Örneğin, yoğuşmalı kombiler su buharını sıvı hale getirir. Buzdolabındaki su şişesinin etrafında yoğuşma sonucu su damlacıkları oluşur. Gökyüzündeki su buharı yoğuşarak yağmur damlalarına dönüşür. - Buharlaşma Olayları:
Buharlaşma sırasında ortamda soğuma görülür. Kolonya buharlaşırken elimizden ısı alır ve serinlik hissi verir. Toprak testisi içindeki su buharlaşarak serinlik sağlar. Kesilen karpuz güneş altında buharlaşma yoluyla soğur. Islak tenimizin buharlaşması da üşümeye neden olur. - Kırağılaşma Olayları:
Kırağılaşma sırasında madde dışarıya ısı verir. Örneğin, soğuk havada araçların ve ağaçların üzerinde su kırağılaşır. - Süblimleşme Olayları:
Katı halden sıvı hale geçmeden doğrudan gaz haline geçmeye süblimleşme denir. Örnek olarak, güve kovucu naftalin süblimleşir. Lavabolarda kullanılan ernet de ısı alarak süblimleşir.
Notlar
- Saf maddelerin erime ve donma sıcaklıkları sabittir.
- Saf maddelere yabancı madde katıldığında erime ve donma sıcaklıkları düşer. Örneğin, suya tuz eklendiğinde donma sıcaklığı 0°C’nin altına iner ve tuz oranı arttıkça donma sıcaklığı daha da düşer.
- Saf maddelerin kaynama sıcaklığı da sabittir.
- Yabancı madde katıldığında kaynama sıcaklığı yükselir. Örneğin, suya tuz eklendiğinde kaynama sıcaklığı 100°C’nin üzerine çıkar.
Fen liseleri taban puanları ve yüzdelik dilimleri için sayfamızı takip ediniz.