HACİM:

HACİM:
Yukarıda tüm maddelerin uzayda bir yer kapladığını söyledik. Bir maddenin uzayda kapladığı yere onun hacmi denir. Hacim, ölçülebilen bir büyüklüktür. Cisimlerin hacimleri ölçülüp birbiriyle karşılaştırılabilir. Hacim, maddelerin ortak özelliğidir.
Bu kitapta, tüm dünyada kullanılan Uluslararası Birim Sistemi SI kullanmakta, fakat günlük hayatta kullanılan birimlere de yer verilmektedir. Hacim ölçümünde SI birimi olarak bir kenarı

1 m olan bir küpün hacmi tanimlanmistir. Bilindiği gibi, küp ya da dikdörtgenler prizması seklindeki cisimlerin hacmi en x boy x yükseklik çarpımına eşittir. Bir kenarı 1 m olan küpün hacmi 1 m x 1 m 1 m çarpımından 1 m3 olarak bulunur ve buna metreküp (m3) adi verilir.
Küçük hacimlerin ölçümünde metreküpün askatları kullanılır. Günlük hayatta, özellikle sıvıların hacminin ölçümünde yaygın olarak kullanılan hacim birimine litre (L) denir. Çizelge 1-2 de hacim ölçümünde kullanılan birimler ve bu birimleri birbirine dönüştürmek için gereken çarpanlar verilmektedir.

DÜZGÜN OLMAYAN HACİMLERİN ÖLÇÜLMESİ: Bir tas parçası gibi sekli düzgün olmayan bir cismin hacmini bulmak için sıvıların bazı özelliklerinden yararlanılır. Bir sıvı konulduğu kabin seklini alır. Böyle bir sıvının içine sıvıda çözünmeyen bir cisim batırılırsa, cismin hacmine eşit hacimde sıvı yer değiştirir. Yer değiştiren sıvının hacmini ölçülerek kati cismin hacmi elde edilir.
Sıvının yer değiştirmesi ile hacim ölçmede dereceli cam silindir denilen bir kap kullanılır. Bu kap, adından da anlaşılacağı gibi, üzerine eşit aralıklı çizgiler çizilmiş cam bir silindirdir. Silindir üzerindeki dereceyi yapmak için kenarları 1 cm olan küp seklindeki bir kap su ile doldurulur ve bu silindire dökülür. Suyun üst düzeyinin geldiği yere bir çizgi çekilir ve buna 1 cm3 çizgisi denir. Her seferinde 1 cm su eklenerek 2 cm3, 3 cm3, 4 cm3 .. Bu çizgilerin çekilmesinde bir noktaya dikkat etmek gerekir. Yakından bakıldığında dereceli silindirde su yüzeyinin düz olmadığı, kenarlarda yukarı doğru biraz yükseldiği çizgileri çizilir ve derece tamamlanır. ve orta kısmının aşağı doğru içbükey bir durum aldığı gözlenir.




ERİME VE DONMA: Katı bir maddenin, yeteri bir süre ısıtıldığında, hal değiştirerek eridiği ve sıvı haline geçtiği gözlenir. Eğer bunun tersi yapılıp, bir sıvı soğutulursa sıvı belirli bir süre sonra donar ve katı hale geçer. Biri büyük, diğeri küçük iki buz parçası birlikte erimeye bırakılırsa, küçük olan daha önce erir. Bu gözlemden giderek, büyük buz parçası daha yüksek sıcaklıkta erir denilebilir mi?
Buzdolabından aldığınız iki parça buzdan birini su dolu bir bardağa, diğerini sıcak çay dolu bir bardağa atsanız, erime anında hangi buzun sıcaklığı daha büyüktür? Erime ve donmayı incelemek, bir maddenin erime ve donma sıcaklıklarını ölçmek ve bu iki sıcaklığın maddenin ayırt edici özelliği olup olmadığını görmek için bazı deneyler yapalım.

KAYNAMA VE BUHARLAŞMA:Bir çaydanlık su ile yarısına kadar doldurulunca, tamamen dolu olduğu duruma göre, daha kısa sürede kaynar. Çaydanlık ocakta ısınmaya bırakılırsa, içindeki suyun önce sıcaklığının arttığı, sonra sıcaklığın belirli bir değere ulaşmasıyla kaynamaya başladığı görülür. Isıtma sürdürülürse, bir süre sonra suyun tamamının kaynayıp buhar haline geçtiği gözlenir. Suyun ısıtılarak sıvı halden gaz haline geçmesine kaynama, kaynamanın olduğu sıcaklığa kaynama sıcaklığı ya da kaynama noktası denir. Suyun 1 atmosfer basınç altında kaynama noktası 100 oC dir. Sıvılar ısıtılıp kaynatılarak gaz haline geçirilebilir.
İki çay tabağından birine su, diğerine alkol konulsun. Su ve alkolün oda içinde zamanla azaldığı görülür. Çünkü her iki sıvının da yüzeylerinden zamanla bazı moleküller havaya kaçmaktadır. Sıvıların yüzeylerinden havaya moleküllerin kaçması bütün sıcaklıklarda olabilir. Yüksek sıcaklıklarda bu kaçış daha fazla olur. Sıvıların yüzeylerinden havaya molekül kaçmasına buharlaşma denir.
Yağmur yağdıktan sonra çukurlarda biriken suyun, yağmur dindikten sonra buharlaşıp yok olduğunu görmüşsünüzdür. Yağmur suyu buharlaşırken sıcaklığı nedir? Çamaşırlar yaza göre daha uzun sürede de olsa, kışın soğukta dışarıya asıldıklarında kururlar. Islak çamaşırların kışın kuruması suyun her sıcaklıkta buharlaştığının bir kanıtıdır.
Kaynama sıvının her tarafında meydana gelir. Tüm sıvıların kaynadığı belirli bir sıcaklık vardır. Buharlaşma sadece sıvının yüzeyinde olur. Kaynamanın aksine, buharlaşmanın olduğu belirli bir sıcaklık yoktur. Buharlaşma her sıcaklıkta olur.
Bazı katılar ısıtıldıkları zaman, sıvı haline geçmeden, doğrudan gaz haline geçmektedir. Katıların sıvı haline geçmeden doğrudan gaz haline geçmesine süblimleşme denir.
Süblimleşme tersinir bir olaydır. Yani nasıl madde katı halden gaz haline direk geçiyorsa, donma sırasında da sıvı hale geçmiyor. Süblimleşme özelliği olan katılar gaz halinden, sıvı halini atlayarak, katı haline doğrudan geçerler. Süblimleşme özelliği olan maddelere örnek olarak karbon dioksit (katı haline kuru buz adı verilir) ve iyot verilebilir.
ISI VE SICAKLIK: Günlük yaşantıda ısı ve sıcaklık sözcükleri çoğu kez birbirinin yerine kullanılmaktadır. Sizce bu iki sözcüğün anlamı aynı mıdır? Çaydanlıktan yeni konmuş bir bardak çay da mı, ya da musluktan yeni doldurulmuş bir kova su da mı daha çok ısı vardır? Bunlardan hangisinin sıcaklığı daha yüksektir?İnsanlarda sıcaklık duygusu bir cisme dokundukları zaman meydana çıkar. Sıcaklık bakımından cisim sıcak ya da soğuk olarak algılanır. Dokununca, insanda, bir buz parçası soğuk, yanmakta olan bir ocak sıcak duygusu yaratır.
Isı ve sıcaklık ölçülebilir büyüklüklerdir. Isının nasıl ölçüldüğü daha sonra açıklanacaktır. Daha önce, sıcaklığı ölçmek için termometre kullanıldı. Şimdi deneylerde kullanılan termometrenin nasıl çalıştığını görelim. Termometre, sıcaklığı boy ve basınç gibi bazı fiziksel özelliklerin değişiminden faydalanarak ölçer. Civalı bir laboratuar termometresi ilerideki şekilde görülmektedir.

Amaç: Kütleleri eşit olan iki su örneğine aynı miktarda ısı verilince örneklerin sıcaklıklarının nasıl değiştiğini inceleme.
Araç-gereç:
Delikli deney tahtası
İki delikli mantar tıpa (2 adet)
Deney tüpü (2 adet; 25×150mm)
İspirto Ocağı
Beherglas (500 mL)
Sacayağı
Termometre (2 adet; -10, +110 oC)
Su
Maşalı tutturucu
Kibrit
Dereceli silindir(100 mL)





Deneyin Yapılışı:
Deftere deney verilerinin kaydedileceği bir çizelge önceden hazırlanır.
İki deney tüpüne eşit hacimde su konulur ve alttaki şekilde görülen düzenek kurulur. İspirto ocağı ile beher glastaki su ısıtılır. Her iki tüpteki termometreden su örneklerinin sıcaklık değişimi incelenir. Bu yapılırken sıcaklık değerleri kaydedilir. Beher glastaki suyun kaynamasına gerek yoktur.


Amaç: Kütleleri farklı olan iki su örneğine aynı miktarda ısı verilince örneklerin sıcaklıklarının nasıl değiştiğini inceleme.
Önbilgi:
Bu deneyde kullanılan düzenek önceki deneydekinin aynısıdır.
Deneyin yapılışı:
Deftere deney verilerinin kaydedileceği şekilde çizelge çizilmelidir. İki deney tüpünden birine konulan suyun yarısına eşit su diğerine konulur ve yandaki şekilde görülen düzenek kurulur. Deney 5 in yolu izlenir.
Deney Sonu Soruları:
1. Aynı su banyosu içinde ısıtılan örneklere verilen ısı her zaman eşit midir?
2. Hacimleri ve kütleleri farklı iki su örneğine aynı miktarda ısı verildiğinde örneklerin sıcaklığı nasıl değişmektedir?
3. Kütleleri farklı iki su örneğine aynı miktarda ısı verildiğinde, örneklerin sıcaklık artışlarının kütleleri ile çarpımı eşit midir?
Bir madde ısıtıldığında ilk gözlenen etki ne olur? Kütleleri eşit olan iki su örneğine aynı miktarda ısı verilse sıcaklıkları aynı miktarda mı artar? Su örneklerinin kütleleri farklı olsa ne olur? Kütleleri eşit, fakat farklı maddelere aynı miktarda ısı verilse, sıcaklıkları nasıl artar? Üstte verilen bazı deneyler bu soruları yanıtlamada kolaylık sağlayacaktır.



Bir cismin sıcaklığını değiştirmek için ona ısı vermek yada ondan ısı almak gerekir. Kütlesi m olan bir cisme verilen ısı miktarı Q, cismin sıcaklık değişimi Dt olsun. Deneyler cisimde meydana gelen sıcaklık değişimi Dt nin Q ile doğru, M ile ters orantılı olduğunu göstermektedir.
Maddelerin birim kütlesinin sıcaklığını 1 oC değiştirmek için gereken ısıya özısı denir ve c ile gösterilir. Özısı c yi veren bağlantı
C = Q / m Dt olur.
Terimleri yeniden düzenleyerek
Q = m c Dt Bulunur.
Hesaplamalarda eğer Q bir cismin verdiği ısıyı gösteriyorsa Dt yi bulmak için cismin ilk sıcaklığından son sıcaklığı çıkarılır. Q bir cismin aldığı ısıyı gösteriyorsa Dt yi bulmak için son sıcaklıktan ilk sıcaklık çıkarılır.
Amaç: Kütleleri aynı, farklı maddelerden oluşan iki örneğe aynı miktarda ısı verilince örneklerin sıcaklıklarının nasıl değiştiğini inceleme.
Önbilgi: Bu deneyde kullanılan düzenek önceki deneydekinin (deney 6) aynısıdır. Deneyde su ve etil alkol örnekleri kullanılmaktadır. Kullanılacak örneklerin kütlelerinin eşit olması gerekir. Örneklerin kütleleri eşit kollu terazi ile ölçülebileciği gibi, öz kütle esitliğinden de yararlanılabilir. Suyun hacmi V1, öz kütlesi d1; etil alkolün hacmi V2, öz kütlesi d2 olsun. İki örneğin kütleleri eşit olunca, d1V1=d2V2 olur. Buradan etil alkolün hacmi: V2=(d1/d2)*V1 bulunur. Öz kütle değerleri d1= 1 g/cm3 ve d2= 0,8 g/cm3 alınırsa etil alkolün hacmi V2 = 1.25 V1 elde edilir. Örneğin 20 cm3 suyun kütlesi 25 cm3 etil alkolün kütlesine eşittir. 40 cm3 suyun kütlesi kaç cm3 etil alkolün kütlesine eşittir?
Deneyin Yapılısı: Deney tüplerine su ve etil alkol konulur, deney 6 nın yolu izlenir.