MADDE VE ISI

Maddenin Tanecikli Yapısı Isının YayılmasıIsının yalıtılması

1- Maddenin Tanecikli Yapısı Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Madde, doğada fiziksel özelliklerine göre katı, sıvı ve gaz olarak 3 halde bulunur. 

• Madde hangi halde olursa olsun bütün maddeler taneciklerden oluşmuştur. Maddeleri oluşturan tanecikler bazı maddelerde atomu bazı maddelerde de molekülü temsil eder.

• Maddeyi oluşturan taneciklerin arasında boşluk bulunur. 

• Madde hangi halde olursa olsun maddeyi oluşturan tanecikler hareket halindedir. Bu nedenle maddeyi oluşturan taneciklerin hareketlerinden dolayı hareket (kinetik) enerjileri vardır.

• Maddelerin tanecikleri arasındaki boşluk miktarı ve taneciklerin hareketi maddenin haline göre değişir.

ISIBir maddeyi oluşturan taneciklerin sahip oldukları hareket (kinetik) enerjilerinin

toplamına ısı denir. Isı bir enerji türüdür ve ısı enerjisi kalorimetre kabı ile ölçülür. (Kutulardaki boncuklarla eşleştirilir).

a) Isı Enerjisi Birimleri :

• Kalori (cal)• Kilo Kalori (kcal)

• Joule (J)• Kilo Joule (kJ)

b) Isı Enerjisi Birimlerinin Dönüşümü :

• 1 kcal = 1000 cal1 cal = kcal

• 1 kJ = 1000 J1 J = kJ

• 1 cal = 4,18 J 1 cal  4 J

• 1 J = 0,24 cal1 J  0,25 cal

2- ISININ YAYILMASI Sıcaklıkları farklı olan maddeler bir araya getirildiklerinde yani birbirlerine dokundurulduklarında sıcaklık farkından dolayı maddenin taneciklerinin arasında enerji aktarımı (alış verişi) gerçekleşir. Aktarılan bu enerji ısı enerjisidir. Hızlı hareket eden taneciklere sahip madde ile yani sıcaklığı fazla olan madde ile yavaş hareket eden taneciklere sahip madde yani sıcaklığı az olan madde birbirine dokundurulursa maddenin tanecikleri çarpışır. Çarpışma sırasında tanecikler arasında ısı alışverişi gerçekleşir. Çarpışmadan sonra hızlı hareket eden tanecikler yavaşlarken yavaş hareket eden tanecikler hızlanır. Tanecikler arasındaki ısı aktarımı, taneciklerin hızları (sıcaklıkları) eşit oluncaya kadar devam eder. Taneciklerin hızları eşit olduğunda maddenin sıcaklığı da her yerinde eşitlenmiş olur.Bir maddede ısı aktarımı, o maddenin taneciklerinin çarpışması ile gerçekleşir. Farklı sıcaklıklardaki maddeler birbirlerine dokundurulduklarında (temas ettiklerinde) ısı aktarımı, sıcak olan maddedeki taneciklerin, soğuk olan maddedeki taneciklerle çarpışması ile gerçekleşir.Isı alan maddenin taneciklerinin hızı (hareketliliği) artar.Isı veren maddenin taneciklerinin hızı (hareketliliği) azalır.

ISININ YALITILMASIBütün maddelerin ısı iletkenlikleri farklıdır. Isının bir maddedeki yayılma hızı o maddenin

iletken mi yoksa yalıtkan mı olduğunu belirtir. Isı enerjisi daima sıcaklığı fazla olan maddelerden sıcaklığı az olan maddeye doğru yayılır.

1- İletken :Isıyı iyi ileten maddelere ısı iletkeni denir. Isı iletkenlerini oluşturan tanecikler arasındaki boşluk çok azdır ve tanecikler düzenlidir. Isı iletkenleri kısa sürede büyük miktarda ısı iletirler. Metaller (Bakır, alüminyum, demir,…), diğer maddelere göre ısıyı daha hızlı

iletirler ve ısı iletkenidirler. 

2- İletim :Maddelerdeki ısı akışını hızlandırmak için iletken malzemeler kullanılmasına iletim denir.

İletim olayında ısıyı iyi ileten iletken malzemeler kullanılır.Pişirme amaçlı kullanılan araçlarda ısı iletiminin iyi olması amaçlanır. Pişirme amaçlı

kullanılan toprak ve seramik kaplarda, toprak ısıyı yavaş iletilmesine rağmen ısıyı düzgün olarak ilettiği ve pişme kalitesini arttırdığı için bu kaplar kullanılır.

3- Yalıtkan :Isıyı iyi iletemeyen maddelere ısı yalıtkanı denir. Isı yalıtkanlarını oluşturan tanecikler

arasındaki boşluk çok fazladır ve tanecikler düzensizdir. Isı yalıtkanları kısa sürede çok az miktarda ısı iletirler. Tahta, plastik, beton, hava ısı yalıtkanıdır. Plastik köpük, cam yünü, asbest, çift camlı pencerelerdeki hava boşluğu, termoslardaki iç ve dış yüzey

arasındaki havasız ortam ısı yalıtımı için kullanılır.

4- Yalıtım :Maddelerdeki ısı akışını yavaşlatmak için yalıtkan malzemeler kullanılmasına yalıtım denir.Maddelerde yalıtımın yapılmasının nedeni bazı maddelerin bulunduğu ortama göre sıcak, bazılarının da soğuk tutulması gerektiği içindir.Yalıtım için kullanılan malzemelerin ortak özelliği bu malzemelerin yapısında hava bulunmasıdır. Hava iyi bir yalıtkandır. Çünkü havayı oluşturan tanecikler arasındaki boşluk miktarı çok fazladır. Bu nedenle havayı oluşturan tanecikler arasındaki ısı iletimi çok yavaş olur. Plastik köpüğün yapısındaki boşluklarda da hava bulunduğu için plastik köpükte ısı yalıtkan olarak kullanılır ve ısı yalıtımı sağlanır.

MADDENİN TANECİK YAPISI

Maddeyi oluşturan taneciklerElement ve BileşiklerFiziksel ve Kimyasal Değişim

Maddeyi Oluşturan TaneciklerMaddelerin, gözle görülemeyecek kadar küçük olan yapı taşlarına “atom” denir. Atom kelimesi

Yunanca “bölünemez” anlamına gelen “atomos” kelimesinden gelir.Atomlar küre şeklindedir. 

Aşağıda bazı atom modelleri verilmiştir:Atomların yapısında atomdan daha da küçük tanecikler bulunur. Bu tanecikler; ‘proton’, ‘elektron’ ve

‘nötron’dur. Maddenin Sınıflandırılması1.Katı2.Sıvı3.Gaz

1.KatıTanecikler arasında boşluk yoktur.

Genleşir.Sıkıştırılamaz

2.SıvıTanecikler arasında boşluk azdır.

Konulduğu kabın şeklini alır.Azda olsa sıkıştırılabilir

Genleşir

3.GazTanecikler arasında büyük boşluklar vardır.

Yayılır.Genleşir.

Konulduğu kabın şeklini alır.Sıkıştırılabilir.

Element & Bileşiklera) Elementler :Aynı cins atomlardan oluşan, fiziksel ya da kimyasal yollarla kendinden daha basit ve farklı maddelere ayrılamayan saf maddelere element denir.Elementler çok sayıda atomdan oluşur ve elementleri oluşturan atomlar aynı cins atomlardır. Çok sayıda aynı cins atom birleşerek görünür boyuta geldiklerinde elementleri oluştururlar.Bir elementi oluşturan bütün atomların büyüklükleri yani şekilleri (ve atomları arasındaki uzaklık) aynıdır. Fakat bir elementin atomları ile başka bir elementin atomlarının büyüklükleri yani şekilleri farklıdır (ve atomları arasındaki uzaklık).Elementi oluşturan atomların birbirine olan uzaklığı elementin katı, sıvı ve gaz haline göre değişebilir.

Örnek :• Demir elementini oluşturan atomlar demir atomlarıdır. Demir elementini oluşturan en küçük tanecikler demir atomlarıdır. Demirden yapılmış farklı maddeler de aynı demir atomlarından oluşurlar.• Bakır elementini oluşturan atomlar bakır atomlarıdır. Bakır elementini oluşturan en küçük tanecikler bakır atomlarıdır. Bakırdan yapılmış farklı maddeler de aynı bakır atomlarından oluşurlar.• Demir elementini oluşturan demir atomları ile bakır elementini oluşturan bakır atomları birbirinden farklı büyüklüktedir.

Elementlerin Özellikleri :1- Kendi özeliğini taşıyan en küçük yapı birimleri atomlardır.2- Aynı cins atomlardan oluşurlar.3- Kendinden daha basit ve farklı maddelere ayrılamazlar.4- Saf maddelerdir.5- Sembollerle gösterilirler.

SORU : 1- Bakır cezveyi oluşturan tanecikler arasında fark var mıdır?2- Demir parmaklığı oluşturan tanecikler ile bakır cezveyi oluşturan tanecikler arasında fark var mıdır?

BİLEŞİKLERBirden fazla elementin belirli oranlarda kimyasal yollarla bir araya gelerek, kendi özelligini kaybedip oluşturdukları yeni

saf maddeye bileşik denir. Bileşikteki atomların cins ve sayısını ifade etmeye bileşik formülü denir.

Kaba (Basit) FormülBileşikteki atomların cinsini ve oranını belirten formüldür. Kaba formül ile bileşiğin molekül ağırlığı hesaplanamaz.

Gerçek (molekül) formülBileşikteki atomların cinsini, oranını ve sayısını belirten

formüldür. Bileşiğin molekül ağırlığı hesaplanabilir.

İyonik bağlı bileşiklerin kaba formülleri ile gerçek formülleri aynıdır. Kovalent bağlı bileşiklerde ise bir tane kaba

formüle ait çok sayıda gerçek formül olabilir.

Fiziksel ve Kimyasal DeğişimFİZİKSEL VE KİMYASAL DEĞİŞMELER :

Günlük hayatımızda çeşitli etkiler sonucunda maddelerde bazı değişimler olduğunu görürüz. Örneğin bir kağıdı yaktığımızda kağıdın kül olduğunu, bir buz parçasını sıcak bir yere koyduğumuzda buzun

eridiğini, annemizin çeşitli sebzeleri pişirerek yemek yaptığını hepimiz görmüşüzdür.

Maddelerde meydana gelen değişimler 2 grupta incelenebilir:• Fiziksel değişmeler

• Kimyasal değişmeler

FİZİKSEL DEĞİŞMELER :

Maddenin yapısı değişmeden sadece dış görünüşünde meydana gelen değişmelerdir. Fiziksel değişmeler sonucunda yeni maddeler

oluşmaz. Sadece maddenin renk, şekil, büyüklük gibi özellikleri değişir. Fiziksel değişmeler sonucunda maddenin kimliği değişmez

ÖRNEKLER :

• Buzun erimesi• Kağıdın yırtılması

• Tebeşirin toz haline getirilmesi• Küp şekerin ezilerek toz şeker haline getirilmesi

• Suyun donması• Çaydanlıktaki suyun buharlaşması

• Camın buğulanması• Akşamları gökyüzünün renginin maviden kızıla dönüşmesi

• Altından bilezik yapılması• Odunun kırılması• Camın kırılması

• Yemek tuzunun suda çözünmesi• Yoğurttan ayran yapılması• Bakırdan tencere yapılması

• Havucun rendelenmesi

KİMYASAL DEĞİŞMELER :

Maddenin iç yapısında meydana gelen değişmelerdir. Kimyasal değişmeler sonucunda maddenin kimliği değişir ve yeni maddeler oluşur. Kimyasal değişmeye uğrayan maddeler eski haline

döndürülemez.

ÖRNEKLER :

• Kömürün yanması• Sütten yoğurt ve peynir yapılması

• Demirin paslanması• Meyvelerin çürümesi

• Un ve sudan hamur yapılması• Kumdan cam yapılması

• Ekmeğin küflenmesi• Kabartma tozunun üzerine limon sıkılması

• Canlıların ölmesi• İnsanın sindirim ve solunum yapması

• Bitkilerin fotosentez yapması• Üzüm suyundan sirke yapılması

• Doğalgazın yanması• Dişlerimizin çürümesi

• Yumurtanın haşlanması• Gümüşün açık havada zamanla kararması

NOT : Kimyasal değişmeler sonucunda hem maddenin görünümü değişir hem de yeni maddeler oluşur .

Maddenin Tanecikli Yapısı

Atomun Yapısı Karışımlar ve Hal Değişimleri

Atomun Yapısı

Elementlerin tüm özelliğini gösteren en küçük parçasına atom denir. Atomu oluşturan parçacıklar farklı yüklere sa-hiptir. Atomda bulunan

yükler; negatif yükler ve pozitif yüklerdir. Atomu oluşturan parçacıklar: * Cisimden cisme elektrik yüklerini taşıyan negatif yüklü elektron,* Elektronların yükünü dengeleyen aynı sayıda ama pozitif yüklü

olan proton,* Elektrik yükü taşımayan nötr parcacık nötron.

Atom iki kısımdan oluşur :1-Çekirdek (merkez) ve 2-Katmanlar (yörünge; enerji düzeyi) 

Çekirdek, hacim olarak küçük olmasına karşın, atomun tüm kütlesini oluşturur. Çekirdekte proton ve nötronlar bulunur. Elektronlar ise

çekirdek çevresindeki katmanlarda bulunur.

Elektronların çekirdek etrafında dönme hızı, 2,18.108 cm/sn’dir.Elementlerin Çekirdekte bulunan protonlar, atomun ( o elementin) tüm kimyasal

ve fiziksel özelliklerini belirler. 

Proton sayısı atomlar (elementler) için ayırt edici özelliktir. Yani proton sayısının farklı olması elementin diğerinden farklı olduğu anlamına gelir.

Elektronların bulunma olasılığının olduğu bölgelere elektron bulutu denir.Kimyasal olaylarda (reaksiyonlarda) yalnızca elektron sayısı değişir. Proton ve

nötron, çekirdekte bulunduğu için sayıları değişmez. Nötr bir atom için; elektron sayısı= proton sayısı

(A.N.) Atom numarası= proton sayısı Çekirdek yükü= proton sayısı

İyon yükü= proton sayısı – elektron sayısı (E.S.)(K.N.) Kütle numarası= proton + (N.S)nötron sayısı (Nükleon sayısı)(atom ağırlığı)

Atom Numarası = Proton Sayısı = Çekirdek Yükü = Elektron Sayısı

Karışımlar ve Hal Değişimleri Çözelti: Homojen karışımlara çözelti denir

Homojen karşım: karışımı oluşturan maddelerin karışımın her tarafına eşit olarak dağılmasıyla oluşan karışımdır.

Heterojen karışım: karışımı oluşturan maddelerin karışımın her tarafına eşit olarak dağılmamasıyla oluşan karışımdır.

Çözücü: karşımı oluşturan maddelerden miktarı çok olana denir.Çözünen: karışımı oluşturan maddelerden miktarı az olana denir.

Seyreltik: bir çözeltide çözünen madde miktarı, diğer bir çözeltide bulunan çözünen madde miktarından daha az ise seyreltik denir.

Derişik: bir çözeltide çözünen madde miktarı diğer bir çözeltide bulunan çözünen madde miktarından daha fazla ise derişik denir. 

 İki ve ya da daha fazla maddenin kimyasal bağ oluşturmadan bir arada

bulunmasıyla karışımlar oluşur. Karışımı oluşturan maddeler, karışımın her tarafına eşit olarak dağılmışsa bu tür karışımlar homojen karışımlardır.

Homojen karışımlar çözelti olarak adlandırılır. Örneğin; çay içine şeker attığımızda, şeker çay içinde çözünür. Şeker karışımın her tarafında eşit oranda bulunduğundan bu karışım homojen karışımdır. Eğer

karışımı oluşturan maddeler karışımın her tarafında dağılmamışsa bu tür karışımlar heterojen karışımlardır. Örneğin; toprak heterojen bir karışımdır.

Toprağı oluşturan maddeler, toprağın her katmanında aynı oranda olmadığından dolayı bu karışım heterojendir.

Örnek soru: Aşağıda verilen karışımlardan hangisi ya da hangileri homojendir?I. Kolonya

II. Portakal suyuIII. Bal

A) Yalnız II B) I ve II C) I ve III D) II ve III

Çözünen maddelerin tanecikleri, çözücü yüzünden birbirinden ayrılır. Çözücü ve çözünen maddelerin birbiri içinde iyonlarına ve

moleküllerine ayrılmasına çözünme denir. Örneğin; tuz, suya atılmadan önce, tuzu oluşturan atomlar birbiriyle sıkı bir şekilde dizilmiştir. Tuz suya eklenince, suyu oluşturan moleküller, tuzu oluşturan atomlar

birbirinden ayrılır. Eğer tuz yerine şeker kullanılırsa, şeker moleküler yapılı bir bileşik olduğundan moleküllerine kadar ayrılır.

Çözünme hızına etki eden faktörler

• Bir çözünmenin daha hızlı gerçekleşmesi için neler yapmamız gerekir?• Küp şeker mi yoksa toz şeker mi su dolu bardakta daha hızlı çözünür?

Su dolu bir bardağa bir küp şeker attığımızda, şeker su içinde çözünmeye başlar. Eğer küp şekeri parçalayıp toz halinde su içine atarsak çözünme çok daha hızlı gerçekleşir. Suyun sıcaklığı arttırıldığında çözünme hızı da artar.

Çözeltiler içerdikleri çözünen madde miktarlarına göre seyreltik ve derişik olarak ayrılabilirler. Bir çözeltide çözünen madde miktarı, diğer çözeltide bulunan çözünen madde miktarından daha az ise seyreltik, fazla ise derişiktir. 

Örnek soru: Aşağıda verilen çözeltileri derişikten, seyreltiğe doğru sıralayınız.I. içinde 10 g tuz bulunan çorbaII. içinde 5 g tuz bulunan çorbaIII. içinde 20 g tuz bulunan çorba IV. içinde 15 g tuz bulunan çorba

Örnek soru: çözündüğü zaman iyonlarına ayrılan iyonik bileşiklerin suda çözünmeleri ile oluşan çözeltilere elektrolit çözelti denir. Bu tür çözeltiler elektriği iletirler. Buna göre aşağıda verilen çözeltilerden hangisi ya da hangileri elektrik iletimi sağlar?I. tuzlu suII. şekerli suIII. limonlu suA) Yalnız II B) I ve II C) I ve III D) II ve III

Maddenin halleri ve hal değişimi:Erime ve Donma

Maddelerin katı halden sıvı hale geçmesine erime, sıvı halden katı hale geçmesine de donma denir. Eğer bir maddeye ısı verildiği

halde sıcaklığıdeğişmiyorsa madde hal değiştiriyor demektir. Madde hal değiştirirken sıcaklığıdeğişmez, verilen ısı enerjisi maddenin moleküller

arasındaki bağları kopararak hal değiştirmesinde harcanır. Hal değişim sırasında maddelerin hacminde dedeğişme olur.

Erime SıcaklığıSabit atmosfer basıncı altında bütün katı maddelerin katı halden sıvı hale

geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine erime sıcaklığı ya da erimesıcaklık noktası denir. Sabit atmosfer basıncı altında her

maddenin erimesıcaklığı farklı olduğu için maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Örneğin deniz düzeyinde buzun erime sıcaklığı 0 °C dir.

Erime IsısıErime sıcaklığındaki bir katının 1 gramının yine aynı sıcaklıkta sıvı hale gelmesi

için verilmesi gerekli ısıya erime ısısı denir. Erime ısısı da ayırt edici bir özelliktir. Kütlesi m olan, erime sıcaklığındaki bir katıyı eritmek için verilmesi

gereken ısımiktarı, Q=m. Le bağıntısı ile bulunur.

Sıvı bir maddenin ısı vererek katı haline geçmesine donma denir. Sabit atmosfer basıncı altında bütün sıvı maddelerin katı hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu değere donma sıcaklığı ya da donma sıcaklık noktası denir. Erime ile donma birbirinin tersidir.

Bundan dolayı bir maddenin erime sıcaklığı, donmasıcaklığına eşittir. Erime ısısı da donma ısısına eşittir. Örneğin deniz düzeyinde 0 °C deki su donarken dışarı 80 cal/g

lık ısı verir.· Madde hal değiştirirken sıcaklığı değişmez.

· Bir maddenin erime sıcaklıkları ile donma sıcaklığı eşittir.· Erime sıcaklığı ve erime ısısı,maddenin ayırt edici özelliklerindendir.

Erime ve Donmaya Etki Eden FaktörlerErime ve donma sıcaklığı normal şartlarda sabittir. Eğer basınç ve maddenin

saflığı değiştirilirse, maddelerin erime ve donma sıcaklığıda değişir.

1. Basıncın Erime ve Donmaya EtkisiBasınç, birim yüzeye etkiyen dik kuvvet olduğundan, maddenin moleküllerini bir arada

tutarak dağılmasını önleme yönünde etki eder. Erirken hacmi artan maddeler için, basıncın artması erimeyi zorlaştırdığı için erime noktası yükselir. Basıncın azalması

ise, erime noktasını düşürür. Buz erirken hacmi küçülür. Dolayısıyla basıncın artması, hacmin küçülmesine yardımcı olduğu için erimesıcaklığı azalır. Buz için yani erirken

hacmi küçülen maddeler için basıncın azalması erime sıcaklığını yükseltir. Deniz düzeyinde, normal basınçta 0 °C de eriyen buz, basınç artırılmasıyla sıfırın altındaki

bir sıcaklıkta da eriyebilir.

2. Safsızlığın Erime ve Donmaya EtkisiSaf bir maddenin içine başka bir madde karıştırılırsa, maddenin saflığı bozulur. Saf olmayan bu karışımın, saf maddeye göre erime ve donma sıcaklığı değişir. Arabaların soğutucu suyunun içine antifriz denen maddenin karıştırılması suyun

donma noktasını –20 °C, – 25 °C gibi sıcaklıklara indirmektedir. Kışın havasıcaklığının 0 °C nin altında olduğu durumlarda, yollardaki buzu eritmek

için, tuz dökülür. Tuz, buzun erime noktasını düşürür ve (–) değerli sıcaklıklarda da buz eriyebilir.

Kaynama, Buharlaşma ve SüblimleşmeKaynama

Bir kapta bulunan sıvı ısıtılırsa sıcaklığı yükselir ve buharlaşma artar. Sıvınınsıcaklığının yükselmesiyle meydana gelen buhar basıncı, sıvının

yüzeyine etki eden basınca eşit olduğu an, sıvı kaynamaya başlar. Kaynama sırasında sıvınınsıcaklığı değişmez. Sabit atmosfer basıncı altında bütün sıvı

maddelerin, sıvı halden gaz hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine kaynama noktası denir. Kaynama sıcaklığı maddeler için

ayırt edici birözelliktir.

BuharlaşmaSıvı bir maddenin ısı olarak gaz haline geçmesi olayına buharlaşma denir.

Buharlaşma olayı sıvı yüzeyinde olur. Isı alan sıvı moleküllerinden bazıları sıvı yüzeyinde, moleküller arası çekim kuvvetini ve sıvının yüzey gerilimini

yenerekgaz fazına geçer.