Madde ve Isý. Maddeyi oluþturan taneciklerin hareketleri ýsý alýþ-veriþinden etkilenir. Aþaðýda yapýlan deneyler bu etkiyi göstermektedir.

Transkript

1

2 Maddeler tanecikli yapýdadýrlar. Bu tanecikler görülmeyecek kadar küçüktür. Fakat maddeyi oluþturan tüm taneciklerin hareketli olduðunu görmüþtük. Aþaðýda katý, sývý ve gaz hâllerinde bulunan maddelerin taceniklerinin yaptýðý hareketler verilmiþtir. KATI SIVI GAZ Katýyý oluþturan tanecikler birbiri ile temas hâlindedir. Bu sebeple taneciklerin arasýnda çok az boþluk vardýr. Katýyý oluþturan tanecikler olduðu yerde titreþim hareketi yapar. Öteleme yapmazlar. Sývýyý oluþturan tanecikler de temas hâlinde bulunur. Ancak aralarýndaki boþluk katý hâldeki maddelerin tanecikleri arasýndaki boþluktan fazladýr. Sývý hâldeki maddelerin tanecikleri titreþim hareketinin yaný sýra öteleme hareketi de yaparlar. Gazý oluþturan maddelerin tanecikleri birbirinden baðýmsýz hareket eder. Taneciklerin aralarýnda oldukça fazla boþluk vardýr. Gaz hâldeki maddelerin tanecikleri titreþim hareketi ve öteleme hareketi yaparlar. Maddeyi oluþturan taneciklerin hareketleri ýsý alýþ-veriþinden etkilenir. Aþaðýda yapýlan deneyler bu etkiyi göstermektedir. DENEY - 1 Küçük parçalara ayrýlmýþ pamuk suya atýlýp durgun hâle geldiðinde kabýn altýndaki ispirto ocaðý açýlýyor. Su ýsýnýrken su içinde durgun hâlde bulunan pamuk hareket etmeye baþlar. Bu hareket pamuk parçalarýnýn kendi aralarýnda yer deðiþtirmesi yani ötelemedir. Su ýsý almaya devam ettikçe pamuk parçalarýnýn hareket hýzý artar. Pamuðun hareketi suyu oluþturan tanecik yýðýnlarýnýn hareketinden kaynaklanmaktadýr. DENEY - 2 fener ýsýtýcý duvar Beyaz bir duvarýn önüne direnç telleri üste gelecek þekilde ýsýtýcý konulur. Istýcýnýn biraz üstünden el feneri yakýlýr. Isýtýcý havayý ýsýtmaya baþladýðýnda el fenerinin aydýnlattýðý bölgenin titreþtiði gözlenir. Istýcý havayý daha çok ýsýttýðýnda el fenerinin duvarda oluþturduðu aydýnlýk bölgenin daha hýzlý titreþtiði gözlenir. Aydýnlýk bölgenin titreþimi havadaki tanecik yýðýnlarýnýn hareketinden kaynaklanmaktadýr. 6

3 Maddeler arasý ýsý alýþ veriþi: Sýcaklýklarý farklý olan maddelerin tanecikleri arasýnda enerji aktarýmý gerçekleþir. Aktarýlan bu enerjiye ýsý denir. Madde ýsý alýrken veya verirken tanecikler arasýnda gerçekleþen ýsý aktarýmýný aþaðýdaki gibi modelleyebiliriz. Hýzlý MODELLEME Yavaþ Düz bir zemin üzerinde iki bilye birbirne doðru yollanýyor. Bilyelerden biri çok hýzlý diðeri ise çok yavaþ hareket ediyor. Bilyeler çarpýþtýktan sonra yavaþ olan bilyenin hýzý artar, hýzlý olan bilyenin hýzý azalýr. Yukarýda yapýlan modelleme ýsý alýþ veriþi yapan taneciklerin hareketlerine benzetilebilir. Sýcaklýklarý farklý iki maddenin tanecikleri birbiriyle çarpýþarak ýsý alýþ veriþi gerçekleþtirirler. Hýzlý hareket eden tanecikler yavaþ hareket eden taneciklerle çarpýþýr. Çarpýþma sonrasý hýzlý hareket eden tanecik yavaþlarken, yavaþ hareket eden tanecik hýzlanýr. Maddelerin sýcaklýklarýnýn baþlangýçta farklý olduðu taneciklerinin titreþim sayýsýndan anlaþýlmaktadýr. Hýzlý hareket eden tanecikle yavaþ hareket eden tanecik çarpýþýr. Tanecikler arasýnda ýsý aktarýmý taneciklerin hýzlarý eþit oluncaya kadar devam eder. Maddelerin taneciklerinin hýzý eþitlendiðinde maddelerin sýcaklýklarý da eþit olur. Sýcaklýðý artan maddenin tanecikleri arasýndaki boþluk artacaðýndan hacmi de artar. Sýcaklýðý azalan maddenin tanecikleri arasýndaki boþluk azalacaðýndan hacim de azalýr. Sýcaklýklarý eþit maddeler arasýnda ýsý alýþ veriþi olmaz. Sýcaklýklarý farklý maddeler arasýnda gerçekleþen ýsý alýþ veriþi maddelerin sýcaklýklarý eþit olana kadar devam eder. 8

4 ÇALIÞMA KÂÐIDI 1 Aþaðýda madde ve ýsý konusuyla ilgili verilen bilgilerin doðru veya yanlýþ olma durumlarýný belirleyiniz. B Ý L G Ý L E R Doðru Yanlýþ 1 Katý maddelerin tanecikleri arasýnda çok az boþluk vardýr. 2 Katýyý oluþturan tanecikler öteleme hareketi yapýlabilir. 3 Sývýyý oluþturan tanecikler titreþim ve öteleme hareketi yapar. 4 Gazý oluþturan tanecikler sadece öteleme hareketi yapar. 5 Moleküller gözle görünmeyecek kadar küçüktür. 6 Madde ýsý aldýðýnda maddeyi oluþturan taneciklerin hýzý azalýr. 7 Madde ýsý verdiðinde maddeyi oluþturan taneciklerin hýzý artar. 8 Sýcaklýklarý ayný olan maddeler arasýnda ýsý alýþveriþi olmaz. 9 Sýcaklýklarý farklý olan maddeler arasýnda aktarýlan enerjiye ýsý denir. 10 Tanecikler arasýnda ýsý alýþ veriþi taneciklerin birbirine çarpmasýyla gerçekleþir. 11 Isý alýþveriþi sýrasýnda hýzlý hareket eden taneciðin hýzý artar. 12 Isý alýþveriþi sonunda taneciklerin hýzý eþit olur Isý alýþveriþi taneciklerin hýzlarý farklý olduðu sürece devam eder. Maddeleri oluþturan taneciklerin hýzý eþit olduðunda maddelerin sýcaklýðý da eþit olur. Isý alan maddenin hacmi azalýr. Isý veren maddenin hacmi artar. 17 Sýcaklýðý artan maddenin tanecikleri arasýndaki boþluk da artar. 9

5 Sıcaklık X Y Z T Cisimler Yukarýda cisimlere ait sýcaklýk sütun grafiði verilmiþtir. Buna göre birbirine dokundurulan hangi cisimler arasýnda ýsý alýþveriþi gerçekleþmez? Titreþim hýzý zaman grafiðine göre taneciklerin titreþim hýzý zamanla artmýþtýr. Buna göre maddeyi oluþturan tanecikler ýsý almýþ ve enerjisi artmýþtýr. Enerjisi artan tanecikler daha süratli titreþim hareketi yapar ve aralarýndaki boþluk artar. Doðru yanýt B seçeneðidir. A) X - Z B) Z - T C) Y - Z D) T - Z Cisimler arasýnda ýsý alýþveriþi gerçekleþebilmesi için sýcaklýklarýnýn farklý olmasý gerekir. X ve Z cisimleri ayný sýcaklýkta olduðu için ýsý alýþveriþi gerçekleþmez. Doðru yanýt A seçeneðidir. Zeka Küpü Yayýnlarý Aþaðýda verilen tabloda ýsýtýlan bir maddenin zamanla taneciklerinin deðiþim modeli verilmiþtir. Isýtýlan madde Isýtma süresi Tanecik modeli 1 dk 2 dk 3 dk Bir maddenin taneciklerinin titreþim hýzý zamanla yandaki gibi deðiþmektedir. Titreşim hızı Zaman Buna göre aþaðýdaki yorumlardan hangisi doðru olabilir? A) Madde kendinden soðuk bir ortama götürülmüþtür. B) Tanecikler ýsý almýþtýr. C) Maddenin hacmi azalmýþtýr. D) Tanecikler arasý boþluk azalmýþtýr. Buna göre tablodaki tanecik modellerine bakýlarak aþaðýdaki sonuçlardan hangisine ulaþýlýr? A) Sýcaklýklarý farklý maddeler arasýnda ýsý alýþ veriþi gerçekleþir. B) Madde ýsý aldýkça taneciklerin titreþim hýzý artar. C) Madde ýsý aldýkça tanecikler arasýndaki boþluk azalýr. D) Isýnýn verilme süresi arttýkça tanecik hýzý a- zalýr. Tabloya bakýldýðýnda maddeye ýsý verildikçe taneciklerin titreþim hýzýnýn arttýðý gözlenir. Doðru yanýt B seçeneðidir. 12

6 ÇALIÞMA TESTÝ 1 1. Sýcak bir günde Sýdýka nýn serinlemek için içtiði soðuk meyve suyunun tanecik modeli aþaðýdaki gibidir. 3. Soðuk içiniz Buna göre 30 dakika sonra meyve suyunun tanecik modeli aþaðýdakilerden hangisi gibi olabilir? A) B) Ahmet kolasýnýn içine buz atýyor. Buna göre kola ve buz maddelerinin tanecikleri arasýndaki boþluk nasýl deðiþir? A) Tanecikler arasý boþluk B) kola buz Tanecikler arasý boþluk kola buz C) D) Zeka Küpü Yayýnlarý C) Tanecikler arasý D) boþluk kola buz Tanecikler arasý boþluk buz kola 2. X 6 cm/s 14 cm/s Y 4. Isý ile ilgili bir modelleme yapan Meltem, farklý hýzlardaki bilyelerin çarpýþmasýný saðlýyor. Çarpýþma bittikten sonra bilyelerin hýzlarýný aþaðýdaki çizelgeye kaydediyor. Bilyeler Ýlk Süratleri Son Süratleri X 6 cm/s 10 cm/s Y 14 cm/s 10 cm/s Buna göre Meltem, hangi bilgi için modelleme yapmýþtýr? A) Isý alýþ veriþi sonunda maddelerin son sýcaklýlarý eþit olur. B) Isý bir enerjidir. C) Taneciklerin sürati arttýkça aralarýndaki boþluk artar. D) Taneciklerin sürati artýkça maddenin hacmi de artar. Semih gece yatarken kaloriferleri kapatýyor. Uyku sýrasýnda kalorifer tesisatýndan sesler çýktýðýný duyuyor. Buna göre aþaðýdakilerden hangisi Semih in duyduðu seslerin sebebini açýklar? A) Kalorifer peteði soðurken tanecikleri birbirine yaklaþýr ve hacmi azalýr. Bu sýrada ses çýkar B) Kaloriferden havaya ýsý aktarýlýrken ses çýkar. C) Isýnan hava genleþirken ses çýkarýr. D) Tanecikler hýzlanýrken ses çýkarýr. 13

7 ISININ YAYILMA YOLLARI Isý, sýcaklýðý yüksek olan maddeden düþük olan maddeye aktarýlan enerjiydi. Örneðin yanan bir ocaðýn üstüne konulan tencere içindeki yemek, ocaktan ýsý alarak piþer. Bu olay sýrasýnda ýsý havada, tencerede ve yemeðin içinde ilerler. Isýnýn yayýlma yollarý ortamýn tanecik yapýsýna göre farklýlýk gösterir. Yemek (Sývý) Tencere (Katý) Hava (Gaz) Ocaktan çýkan ýsý hava taneciklerinin hýzýný artýrýr. Hava tanecikleri tencereyi oluþturan taneciklere çarpar. Tencereyi oluþturan tanecikler de yemeði oluþturan taneciklere çarparak ýsý enerjisinin yayýlmasýný saðlar. Isýnýn ortamlarda yayýlmasý üç farklý yolla gerçekleþir. 1. Isýnýn Ýletim Yoluyla Yayýlmasý Maþayý bir ucundan tutarak diðer ucunu ocaða yakýnlaþtýrýrsanýz bir süre sonra maþanýn ucundan ilerleyen ýsýnýn elinize ulaþtýðýný fark edebilirsiniz. Maþanýn bir ucundan diðer ucuna ýsý aktarýmý taneciklerin birbirine çarpmasý sonucu gerçekleþir. Maddenin ýsýtýlan ucundaki tanecikler daha hýzlý titreþir ve yanýndaki taneciðe çarparak onun da daha hýzlý titreþmesini saðlar. Ayný þekilde bu tanecikte yanýndaki taneciðe çarparak onun da titreþim hýzýný artýrýr. Þekildeki gibi maddeyi oluþturan taneciklerin birbirlerine çarpmasý ile ýsýnýn aktarýlmasýna ýsýnýn iletim yoluyla yayýlmasý denir. Katý maddelerde ýsý iletim yoluyla yayýlýr. Eðer maddeler birbirine temas ediyorsa örneðin tencerenin içinde duran metal kaþýk yine iletim yoluyla yayýlýr. Tencereden metal kaþýða ýsýnýn iletilmesiyle kaþýk ýsýnýr. 14

8 ÇALIÞMA KÂÐIDI 5 Aþaðýda sýcak çay ile dolu bardaða daldýrýlan çay kaþýðý verilmiþtir. Buna göre kaþýðýn gösterilen noktalarýndaki taneciklerin titreþim sayýlarýný çiziniz. ÇALIÞMA KÂÐIDI 6 Aþaðýda verilen durumlarýn hangilerinde ýsý iletim yoluyla yayýlmýþtýr. Ýþaretleyiniz Mangalýn üzerindeki ýzgara telinde Sobanýn üstündeki demlikte Ateþin üstündeki havada Güneþ Venüs Tencere içindeki suda Güneþ ten, Venüs e giderken Sýcak çorbanýn içindeki kaþýkta 15

9 3. Isýnýn Konveksiyon(Taþýma) Yoluyla Yayýlmasý Isý, taneciklerin çok düzenli olduðu katý maddelerde iletim yoluyla hýzlýca yayýlabilir. Fakat tanecikler arasýndaki boþluk arttýkça ýsýnýn iletim yoluyla yayýlmasý çok yavaþ olur. Sývý ve gaz hâlinde bulunan maddelerin tanecikleri arasýndaki boþluk katýlara göre çok daha fazladýr. Bu nedenle ýsý sývý ve gazlarda iletim yoluyla çok yavaþ yayýlýr. Aþaðýda yaptýðýmýz deneyle bu durumu gözlemleyelim. Sýcak su Soðuk su DENEY - 1 Deneyde iki þiþe kullandýk. Þiþelerden birine sýcak, diðerine ise soðuk su koyduk. Sýcak ve soðuk suyu ayýrt edebilmek için sýcak suyu sarý boya ile renklendirdik. Þiþeleri aðýzlarý birbirine temas edecek þekilde üst üste koyup aradaki kaðýdý çektik. Bunu yapmamýzdaki amaç sular arasýndaki ýsý alýþ veriþini saðlamak. Isý sýcak olan sarý sudan, soðuk olan mavi suya doðru iletilecek. Sýcak suyun ( sarý su ) çok hareketli tanecikleri, soðuk suyun ( mavi su ) yavaþ hareket eden taneciklerine çarparak ýsýyý aktarýyor. Fakat suyu oluþturan tanecikler arasýnda boþluk çok fazla olduðundan iletim yöntemiyle ýsýnýn aktarýlmasý çok zaman alýyor. Deneyden de anlaþýlacaðý gibi sývý ve gazlarda ýsýnýn iletim yöntemiyle yayýlmasý çok yavaþtýr. Sývý ve gaz tanecikler katýlardan farklý olarak öteleme hareketi yapabilmektedir. Eðer ýsýnýn yayýlmasýnda sývý ve gazlarýn bu özelliðini kullanýrsak ýsý daha hýzlý yayýlabilir. Aþaðýda yaptýðýmýz deneyde bu durumu gözlemleyelim. Soðuk su DENEY - 2 Bu deneyde diðer deneyden farklý olarak sýcak suyla dolu ( sarý su ) þiþeyi alta, soðuk suyla ( mavi su ) dolu þiþeyi üste koyup aradaki kaðýdý çektik. Sýcak su Altta bulunan sýcak su taneciklerinin yoðunluðu az, üstte bulunan soðuk su taneciklerinin yoðunluðu fazladýr. 5. sýnýf bilgilerimizden de faydalanarak yoðunluðu küçük olan sývýnýn üste çýkmasý gerektiðini hatýrlayalým. Sýcak su ( yoðunluðu az ), soðuk suyla ( yoðunluðu fazla ) yer deðiþtirir. Bu þekilde ýsý hýzlýca yayýlmýþ olur. Sývý ve gazlarý oluþturan taneciklerin öteleme hareketi yapabilmesi onlara akýþkanlýk özelliði kazandýrýr. Maddeler yoðunluklarý farký nedeniyle yer deðiþtirirler. Her zaman yoðunluðu küçük olan, yoðunluðu büyük olan maddenin üstüne çýkar. 28

10 Madde ve Isý Isýnýn Yayýlma Yollarýyla Ýlgili Modelleme Isýnýn yayýlma yollarýnýn aklýmýzda daha iyi kalmasý için günlük hayattan baþka örneklerle modelleyebiliriz. MODELLEME Aþaðýda bir kamyonun kasasýndaki karpuzlarýn manav dükkanýna taþýnmasý için üç ayrý yöntem verilmiþtir. Bu modelde karpuz ýsýyý insanlar ise ýsýnýn yayýlma yollarýný temsil etmektedir. 1. Karpuzlarýn elden ele aktarýlmasý MANAV Ýnsanlarýn karpuzu elden ele aktarmalarý ýsýnýn iletim yoluyla yayýlmasýna örnektir. Kapruz ýsýyý, insanlar tanecikleri temsil ettiði için ýsý tanecikten taneciðe aktarýlmaktadýr. Ýletim yoluyla ýsýnýn yayýlmasý ýsý alýp hýzý artan taneciðin yanýndaki yavaþ taneciðe çarparak hýzýný artýrmasýydý. 2. Bir adamýn karpuzu alýp götürmesi MANAV Bir adamýn kapruzu kamyondan alýp manava kadar taþýmasý ýsýnýn konveksiyon yoluyla yayýlmasýna örnektir. Karpuz ýsýyý, adam taneciði temsil ettiði için adam yer deðiþtirerek ýsýyý aktarmaktadýr. Konveksiyon yoluyla ýsýnýn yayýlmasý ýsý alan taneciklerin yoðunluðu azaldýðý için yer deðiþtirmesiydi. 3. Karpuzun manava fýrlatýlmasý MANAV Karpuzun insanlarý kullanmadan manava kadar ulaþmasý ýsýnýn ýþýma yoluyla yayýlmasýna örnektir. Karpuz ýsýyý temsil ettiði için ýsý taneciðe ihtiyaç duymadan manava ulaþmýþtýr. Iþýma yoluyla ýsýnýn yayýlmasýnda da taneciðe ihtiyaç yoktur. 33

11 1. 3. Beherglas yarýsýndan fazla su ile dolduruluyor. Ufak parçalara ayrýlan pamuk suyun içine atýlýyor. Pamuk parçalarý suda durgun hâle geldiðinde ocak açýlýyor. Bir süre sonra pamuðun hareket ettiði gözleniyor. Yukarýda anlatýlan deney sonucunda aþaðýdaki bilgilerden hangisine ulaþýlýr? A) Isý alýþ veriþi sýcaklýklarý farklý cisimler arasýnda gerçekleþir. B) Maddeler ýsýndýkça maddeyi oluþturan tanecikler hýzlanýr. C) Katý bir maddeyi oluþturan tanecikler sadece titreþim hareketi yapar. D) Sývýlar akýþkan maddelerdir. Zeka Küpü Yayýnlarý Sýcak su Soðuk su Yukarýdaki bardaklarýn birinde sýcak su, diðerinde ise soðuk su vardýr. Bardaklar arasýna þekildeki gibi metal bir tel koyulup bir süre beklendikten sonra sularýn son sýcaklýklarý eþit olmuþtur. Buna göre aþaðýdaki yargýlardan hangisi yanlýþtýr? A) Sýcak sudan soðuk suya ýsý aktarýmý gerçekleþmiþtir. B) Soðuk suyu oluþturan taneciklerin hýzý artmýþtýr. C) Sýcak suyun tanecikleri arasýndaki boþluk artmýþtýr. D) Metal telde ýsý iletim yoluyla yayýlmýþtýr. 2. a b 4. Demir Cam Alüminyum Bakýr Tahta Seramik Köpük Gümüþ Yukarýda verilen modelde gösterilen çarpýþmadan sonra aþaðýda yapýlan yorumlardan hangisi doðrudur? A) a nýn titreþim sayýsý artar. B) b nin titreþim sayýsý azalýr. C) b taneceði a taneciðine ýsý verir. D) a ve b taneciklerinin hýzlarý eþitlenince ýsý alýþ veriþi biter. 50 Þemada, maddelerin ýsýyý iletme özelliði ile ilgili görünen ortak özellikler farklý taranmýþtýr. Tarama þekline de dikkat ederek boþ býrakýlan yere aþaðýdakilerden hangisi yazýlabilir? A) Plastik B) Altýn C) Kauçuk D) Cam yünü