Ç. MADDEN N AYIRT ED C ÖZELL KLER

Transkript

1 Maddenin De iflimi ve Tan nmas Ç. MADDEN N AYIRT ED C ÖZELL KLER 1. Buzdolab n n buzlu una konulan su, dondu u hâlde kolonya neden donmaz? 2. Suyun miktar n n de iflmesi kaynamaya bafllad s cakl de ifltirir mi? 87

2 2. Ünite 1. Kaynama Noktas Merak Ediyorum 1. Saf su denilince ne anlar z? 2. Bütün s v lar n kaynamaya bafllad klar s cakl k hep ayn olsayd ne olurdu? Maddelerin ölçülebilen ortak özelliklerinin kütle ve hacim oldu unu ö renmifltik. Bu ortak özelliklerin d fl nda her maddenin kendine özgü birtak m özellikleri de vard r. Bu özelliklerden yararlanarak bir maddeyi tan yabilir ve di erlerinden ay rabiliriz. Bunlara ay rt edici özellikler ad n veririz. Ay rt edici özellik, bir maddenin di er maddelerden farkl oldu unu gösterir. Renk, koku, tat, sertlik gibi görülebilen veya hissedilebilen özelliklerin maddeleri ay rt etmemize yard mc oldu unu daha önce ö renmifltik. Ayr ca maddelerin kaynama, erime, donma noktalar ve yo unluk gibi ay rt edici özellikleri de vard r. fiimdi maddelerin ay rt edici özelliklerini s ras yla kavramaya çal flal m. Su, alkol, aseton gibi saf s v lar n her s cakl kta buharlaflt n biliyoruz. Acaba bu s v lar ayn s cakl kta m kaynar? Su s t l rken hem s cakl n n hem de buharlaflma h z n n artt n hat rlayal m. Suyun s cakl ve buharlaflma h z n n s tma süresince belli bir noktaya kadar artt n gözlemlediniz. Suyun s v hâlinin s cakl n en fazla 100 C civar na ç karabiliriz. S cakl 100 C a ulaflan suyu s tmaya devam etti imizde kaynad n gözlemlemifltik. Kaynama süresince de bu s cakl k de iflmez. Bu durum bütün saf s v lar için geçerli midir? Bu soruyu cevaplayabilmek için daha önce su ile yapt m z Nas l Buharlafl r, Nas l Kaynar? adl etkinli i etil alkol kullanarak tekrarlayal m. 88

3 Maddenin De iflimi ve Tan nmas 14. Her S v Ayn S cakl kta m Kaynar? Bu etkinli in sonunda, s v lar kaynama s cakl klar na bakarak ay rt edebilece imizi görece iz. Etil alkol, ispirto oca, sacaya, termometre, erlenmayer, saat, mantar t pa, beherglas Erlenmayere bir miktar etil alkol koyal m. Erlenmayeri mantar t pa ile kapat p termometreyi geçirelim. Termometre ile s v n n ilk s cakl n ölçüp kaydedelim. Etil alkolün kaynama s cakl n, s tmaya bafllamadan önce tahmin etmeye çal flal m. Tahminlerimizi not edelim. Etil alkolü s cak suyun içinde kaynatmam z gerekmektedir. Bu nedenle beherglas n içine su koyarak içinde etil alkol bulunan erlenmayeri beherglas n içine yerlefltirelim. Is tma ifllemi süresince belli zaman aral klar nda termometredeki s cakl klar okuyup kaydedelim. Alkol kaynamaya bafllad ktan sonra s tma ifllemine bir süre daha devam edelim. Kaynama süresince birkaç kez ölçüm yapal m ve sonuçlar kaydedelim. Elde etti imiz ölçüm de erlerini kullanarak s cakl k ve zaman aras ndaki iliflkiyi gösteren bir sütun grafi i olufltural m. 1. Etil alkol kaç C ta kaynad? 2. Etil alkol kaynamaya bafllad ktan sonra s cakl k art fl devam etti mi? 3. Etil alkolün buharlaflma h z s tma ve kaynama süresince de iflti mi? Bu de iflim hangi do rultuda gerçekleflti? 4. Etil alkolün kaynamas ile suyun kaynamas aras nda ne gibi benzerlik ve farkl l klar vard r? 5. Tahminleriniz do ruland m? Do rulanmad ysa yan lg n z nereden kaynaklanm fl olabilir? 89 Is t lan s v lar n s cakl klar ve buharlaflma h z, kaynama bafllay ncaya kadar artar. Kaynama süresince de bu s cakl k sabit kal r. Bütün s v lar n kaynamaya bafllad s cakl k farkl d r.

4 2. Ünite Etil alkol gibi saf maddelerin s cakl da kaynama bafllay ncaya kadar artar. Ancak, kaynarken s cakl klar sabit kal r. Söz gelimi, su 100 C ta, eter 64 C ta kaynar. S v lar, kaynama s cakl klar na bakarak ay rt edebiliriz. Etil alkolün kaynama s cakl için deneye bafllarken yapt m z tahminlerde yan lm fl olabiliriz. Çünkü deneye dayanmayan tahmin, ak lc bir temele dayanmamaktad r. Ölçümlerde ise kullan lan araç gereç ve flartlar ayn oldu u için sonuçlar fazla de iflmez. Do ru ve gerçek bilgiye ulaflmak ak lc ve bilimsel bir yaklafl mla mümkündür. Bilimsellik, olaylara bilimsel esaslara göre bakmay, gerçe i bilimsel yöntemlerle araflt rarak bulmay esas al r. Ak lc l k, gerçekleri ak l yoluyla kavramakt r. Dünya h zla de iflmekte ve geliflmektedir. Bu süreçte insanl n karfl laflt sorunlara çare bulmak, ancak ak lc ve bilimsel yaklafl mla mümkündür. Bilim ve teknolojinin temelinde ak lc l k yer al r. Kendine ak l ve bilimi rehber edinmifl kifliler, daima baflar l olmufllard r. Ulu Önder Atatürk, bilim ve ak l kurallar yla hareket ederek bugünkü ça dafl Türkiye nin kurulmas n ve geliflmesini sa lam flt r. Benim manevi miras m, bilim ve ak ld r. sözüyle bilime ve akla verdi i önemi vurgulam flt r. Ak l ve mant n çözümlemeyece i sorun yoktur. Atatürk, uygarl k ve baflar için en gerçekçi yol göstericinin bilim ve fen oldu unu düflünüyordu. Ça dafl uygarl k düzeyinin üstüne ç kmak için bilimin yol gösterici oldu unu unutmamal y z. Bu hedefe varmak için biz de Atatürk ün ak lc l n ve bilimselli ini örnek almal y z. Suyun Kaynama Noktas Zamanla De iflir mi? Suyu kullanarak yapt m z Nas l Buharlafl r, Nas l Kaynar? adl etkinli i farkl bir günde tekrarlayal m. Elde etti imiz bu sonuçlar ilk yapt m z etkinli in sonuçlar yla karfl laflt ral m. Karfl laflt rma s ras nda sonuçlar birbirine çok yak n ç kacakt r. Bunun sebebi bilimsel ölçümlerde flartlar çok de iflmedikçe elde edilen sonuçlar n da de iflmemesidir. 90

5 Erime ve Donma Noktas Maddeler Eridi i S cakl kta m Donar? Birkaç parça buz, deney tüpü, beherglas, tuz - buz kar fl m, cam kap, su, termometre Maddenin De iflimi ve Tan nmas Merak Ediyorum 1. K fl n hava s cakl zaman zaman s f r n alt na düfler. Buna ra men denizler donmaz. Neden? 2. Bazen göller ve nehirler donar. Ancak buralarda yaflayan bal klar ölmez. Neden? Erime ve donman n nas l gerçekleflti ini daha önce yapt m z etkinlikte ö renmifltik. Aleve tutulan mum belli bir süre sonra erimeye bafllam flt. Buzluktan ç kard n z buz parçalar da belli bir süre sonra erir. Peki s t lan bir kat, neden hemen de il de bir süre sonra erimeye bafllar? Buzlu a koydu umuz su neden belli bir süre sonra donmaya bafllar? Bu sorular n cevab n afla daki etkinli i yaparak ö renelim. Bu etkinli in sonunda, bir maddenin erime ve donma s cakl n n ayn olup olmad n ö renece iz. S: 50 E: 17 Bir beherglasa birkaç parça buz koyal m. Beherglas oda s cakl nda bir süre bekleterek gözlemleyelim. Gözlemlerimizi kaydedelim. Bafllang çtan itibaren belirli zaman aral klar yla (4 er dakika) s cakl termometre ile ölçüp buzun erimeye bafllad s cakl belirleyerek kaydedelim. Erime tamamland ktan sonra birkaç ölçüm daha yapal m. Buzun erime s cakl n bulmak için ölçtü ümüz s cakl k de erlerini ve zaman gösteren bir çizelge olufltural m. Bu çizelgeden yararlanarak bir sütun grafi i çizelim. Deney tüpüne az miktarda su koyarak termometre ile s cakl n ölçüp kaydedelim. Deney tüpünü tuz-buz kar fl m bulunan cam kab n içine yerlefltirelim. Sudaki de iflimi gözlemleyelim. 4 er dakikal k aral klarla s cakl k ölçümlerini yaparak tüpün içindeki suyun donma s cakl n belirleyelim. Su tamamen donduktan sonra s cakl k ölçümünü 12 dakika daha tekrarlayal m. Suyun donma s cakl n bulmak için ölçtü ümüz s cakl k de erlerini ve zaman gösteren bir çizelge olufltural m. Bu çizelgeden yararlanarak bir sütun grafi i çizelim. 91

6 2. Ünite 1. Beherglastaki buz neden hemen de il de bir süre sonra erimeye bafllad? 2. Buz erirken s cakl de iflti mi? 3. Buzun miktar art r lsayd erimeye bafllad s cakl k de iflir miydi? 4. Su hangi s cakl kta donmaya bafllad? 5. Buzun erime s cakl ile suyun donma s cakl aras nda nas l bir iliflki vard r? Bir kat s t l rken s cakl artar. Belli de ere ulafl nca da erimeye bafllar. Erime süresince bu s cakl k sabit kal r. Sabit kalan bu s cakl a erime s cakl denir. Buzun s cakl 0 C a ulaflt nda erimeye bafllar. Buz tamamen eriyinceye kadar bu s cakl k de iflmez. Kat lar n belli bir erime s cakl vard r. Kat, tamamen eriyinceye kadar s cakl da sabit kal r. Söz gelimi buz erirken s cakl de iflmez. Kat n n miktar, erime s cakl n de ifltirmez; yaln zca erime süresini etkiler. Erimeye bafllayan bir kat ya daha fazla s verilirse erime h zlan r. S v hâle geçen madde s kayna ndan uzaklaflt r l rsa so umaya bafllar. S cakl belli bir de ere düfltü ünde donma olay görülür. Donma süresince s cakl k sabit kal r. Bu durum bize saf maddelerin donma s cakl klar n n da sabit oldu unu gösterir. Maddelerin erimeye bafllad s cakl k ile donmaya bafllad s cakl k ayn d r. Örne in su, 0 C ta donarken ayn s cakl kta buz erimeye bafllar. Maddelerin kat hâli hangi s cakl kta eriyorsa s v hâli de ayn s cakl kta donar. Ülkemizin baz yerlerinde havan n s cakl -30 C a kadar düfler. Bu s cakl kta su donarken benzin donmaz. Demek ki suyun donma noktas benzinin donma noktas ndan yüksektir. Erime ve donma noktalar maddeler için ay rt edici özellik olarak kullan l r. S: 50 E: 18 92

7 Her Kat Maddenin Erime S cakl Düflük müdür? Maddenin De iflimi ve Tan nmas Buzun 0 C civar nda eridi ini ve ayn s cakl klarda dondu unu deneyerek ö rendik. Bu ölçmeler farkl yerlerde binlerce kez tekrarlanm fl, hep birbirine yak n sonuçlar bulunmufltur. 0 C ta buzun erimesi bu maddeye özgü özelliktir. Baflka saf maddeler üzerinde Saf madde Su C va Naftalin Kükürt Erime ve donma s cakl ( o C) Bak r 1084 yap lan deneyler, onlar n da belli erime ve donma Demir 1535 s cakl klar na sahip olduklar n göstermifltir. Baz Kurflun 327 saf maddelerin erime ve donma s cakl klar Etil alkol -117 yandaki tabloda verilmifltir. Maddelerin erime ve donma s cakl klar n n bilinmesi onlar n kullan m nda kolayl k sa lar. Söz gelimi, yüksek s cakl klarda eriyenler s ya dayan kl eflya ve alet yap m nda kullan l r. Kil 1000 C ta bile erimeden kald için, kilden yap lm fl olan kaplar, piflirme amac yla kullan labilir. Araba motorlar n n yap m nda 1000 C a dayan kl metaller, ampullerde ise 2000 C un S: 51 E: 19 üzerine kadar s nabilen teller kullan l r. Bunlar Biliyor musunuz? Yemek sodas ve fleker gibi baz maddeler saf olduklar hâlde erime s cakl klar ölçülemez. Çünkü bu maddeler erimeden bozunur. Böyle maddeleri tan mak için erime s cakl klar ndan yararlanamay z. 93

8 2. Ünite 3. Yo unluk Merak Ediyorum 1. Sizce suya at lan büyük bir tahta parças yüzerken bir çak l tanesi neden batar? 2. Yar s na kadar zeytinya yla dolu barda a eklenen su, zeytinya na kar flmadan dibe iner. Neden? 3.1 Yüzen ve Batan Maddeler Baz maddelerin suda batt n, baz lar n n ise yüzdü ünü 4. s n fta ö renmifltik. Büyük ve a r olan gemi suda yüzebiliyor. Gemiye göre çok hafif olan küçük bir çivi hemen bat yor. Çevremizdeki maddelerin hangilerinin suda yüzdü ünü, hangilerinin batt n tahmin edebilir misiniz? Tahminlerinizin do ru olup olmad n afla daki etkinli i yaparak ö renelim. 16. Yüzenler ve Batanlar Bu etkinli in sonunda, hangi maddelerin batt n, hangilerinin yüzdü ünü ö renece iz. Cam ve tahta parçalar, metal kafl k, atafl, anahtar, silgi, mum, çak l tafl, geniflçe bir cam kap, su Maddelerin hangilerinin suda yüzece ini, hangilerinin bataca n tahmin edelim. Geniflçe bir cam kab suyla doldurup maddeleri suya atal m. Yüzen ve batan maddeleri gözlemleyerek tahminlerimizle karfl laflt ral m. 1. Hangi maddeler yüzdü, hangileri batt? 2. Maddeler ile ilgili tahminlerinizde yan ld n z oldu mu? 3. Batan maddelerle yüzen maddeler aras ndaki fark ne olabilir? 94

9 tahta plastik Etkinli imizde suda çözünmeyen baz kat lar n yüzdü ünü, baz lar n n ise batt n gözlemledik. Tahta parçalar ve mum suda yüzdü. Buna karfl l k kafl k, atafl, anahtar, silgi, tafl ve cam parçalar batt. Buradan demir tafl hareketle flunu söylebiliriz: Suda çözünmeyen kat lardan baz lar suda batar, baz lar ise yüzer. Baz maddeler suda yüzerken baz lar neden batar? Maddenin suda yüzme ve batmas, kütlesiyle iliflkili olabilir mi? Bu sorular n cevab n afla daki etkinli i yaparak ö renmeye çal flal m. 17. Maddenin De iflimi ve Tan nmas Kütlenin Yüzme ve Batmadaki Rolü Bu etkinli in sonunda, yüzme ve batman n maddenin kütlesine tek bafl na ba l olup olmad n ö renece iz. Farkl kütlelerde tahta ve alüminyum parçalar, cam kap, su 18. Cam kab yar s na kadar su ile doldural m. Suya farkl kütlelerdeki tahta ve alüminyum parçalar n atal m. 1. Hangi maddeler suda batt? 2. Batan ve yüzen maddelerin kütlelerini karfl laflt r n z. 3. Maddenin kütlesi art r l rsa madde suda batar m? Hangisi Daha Yo un? Bu etkinli in sonunda, bir maddenin yo un olmas n n ne anlama geldi ini ö reneceksiniz. Silgi, cam kap, mum, eflit kollu terazi, tart m tak m, dereceli silindir, b çak 95 fiimdi de yüzme ve batma ile hacim aras ndaki iliflkiye bakal m. Bu sorunun cevab n afla daki etkinlikle ö renmeye çal flal m.

10 2. Ünite Silgi ve mumdan eflit hacimde parçalar keselim. Silgi ile mumun kütlelerini tahmin edelim. kisini de suya atal m. Ne oldu unu gözlemleyelim. Bu parçalar sudan ç kar p kurulad ktan sonra tartal m. Ölçümlerimizi kaydedelim. 1. Hangi madde yüzdü? Hangisinin kütlesi daha büyüktür? 2. Bu maddelerin hacimleri eflit oldu u hâlde kütleleri neden farkl d r? 3. Bu maddelerden hangisi yo un dur? Suda yüzen maddeler, kütleleri art r lsa bile batmaz. Suda batan maddeler kütleleri azalt lsa bile yüzmez. Bu durum yüzme ve batman n tek bafl na kütleye ba l olmad n gösterir. Eflit hacimli silgi ve mumu tartt k. Silginin kütlesinin mumun kütlesinden daha büyük oldu unu gördük. Hacimleri eflit oldu una göre cisimlerin suda yüzme nedeni kütlelerinin farkl l ile ilgili olabilir mi? Bu sorunun cevab n etkinlik yaparak bulmaya çal flal m. 19. Hacmi Küçük Oldu u çin mi Batar? Bu etkinli in sonunda, hacmin suda batma ile iliflkili olup olmad n ö renece iz. Silgi, cam kap, mum, eflit kollu terazi, tart m tak m, dereceli silindir, b çak Silgi ve mumdan kütleleri eflit parçalar keselim. Silgi ve mum parçalar n n hacmini dereceli silindir yard m yla bulal m. Silgi ve mum parçalar n suya atal m. Hangisinin yüzdü ünü, hangisinin batt n tespit edelim. 96

11 Maddenin De iflimi ve Tan nmas 1. Suya at lan cisimlerin hangisi suda batt? 2. Bir maddenin suda batmas ile hacmi aras nda bir iliflki var m d r? Kütlenin Yüzme ve Batmadaki Rolü adl etkinlikte kulland m z tahta parçalar n n hem kütleleri hem de hacimleri farkl yd. Yukar daki etkinliklerde ise kulland m z hem küçük hacimli hem de büyük hacimli mum parçalar n n hepsi yüzdü. Buradan hareketle suda yüzme ve batman n hacimle de tek bafl na iliflkili olmad n söyleyebiliriz. Hacimleri eflit olan iki farkl maddeyi tartt m zda farkl kütleler buluruz. Hacmine oranla kütlesi büyük olan maddelere yo un maddeler deriz. Eflit hacimli kat lardan kütlesi büyük olan kat, di erine göre daha yo undur. Yo un maddelerin birim hacmindeki madde miktar daha fazlad r. Yani, ayn hacme sahip iki cisimden birinin kütlesi di erine göre daha fazlad r. Söz gelimi, hacimleri eflit iki bardaktan birini kum di erini de leblebiyle doldural m. Kumla dolu bardaktaki madde miktar di erinden daha fazlad r. Buna göre kum dolu bardak di erinden daha yo undur. Buradan hareketle maddelerin suda yüzme ve batmalar, kütle ve hacim de erlerinin her ikisiyle birden iliflkilidir, denilebilir. Hacmi Küçük Oldu u çin mi Batar? etkinli inde de gözlemledi imiz gibi mum suda yüzerken silgi batt. Bu durum silginin mumdan daha yo un oldu unu gösterir. Mumdan daha yo un olup yine de suda yüzen maddeler yok mudur? Bu sorular cevaplayabilmek için öncelikle maddenin yo unluk özelli inin ne oldu unu anlamam z gerekir. S: 52 E: 20 97

12 2. Ünite Yo unluk bir maddenin birim hacminin kütlesi olarak tan mlan r. fiimdi bu tan m daha iyi kavramaya çal flal m. Birim hacim olarak 1 ml yi alal m. Bu tan ma göre bir maddenin 1mL lik hacminin kütlesi, o maddenin yo unlu unu verir. 99. sayfadaki çizelgede baz maddelerin 1mL lik hacimlerinin kütleleri (yo unluklar ) verilmifltir. Çizelgede yer alan suyun, kütle ve hacim de erlerini inceledi imizde, 1 ml lik suyun kütlesinin 1g oldu unu görürüz. Bu da suyun kütle ve hacim de erlerinin birbirine eflit oldu unu gösterir. Suda yüzdü ünü bildi imiz mum ile tahtan n hacim ve kütle de erlerini inceleyelim. Her ikisinin de 1 ml sinin kütle de erini suyun ayn hacmindeki kütlesinden küçük oldu unu 99. sayfadaki çizelgeden görebiliriz. Bu durum, suyun hem mumdan hem de tahtadan daha yo un oldu unu gösterir. fiimdi, yo unlu u suyunkinden büyük olan maddelerin suda batt n bir etkinlik ile kavrayal m. 20. Niye Batt? Bu etkinli in sonunda, maddenin yüzüp batmas n n yo unlukla iliflkisini ö renmifl olaca z. Anahtar, cam kap, mum, dereceli silindir, eflit kollu terazi, tart m tak m, su, kâ t mendil Mum ve anahtardan hangisinin suya göre daha yo un oldu unu tahmin edelim. Mum ve anahtar su dolu cam kaba atal m. Gözlemlerimizi not edelim. Dereceli silindiri kullanarak anahtar ve mumun hacimlerini ölçelim. Cisimleri kurulayarak kütlelerini eflit kollu terazide ölçelim. 1. Hangi maddenin suya göre yo unlu u daha büyüktür? 2. Anahtar ile mumun yüzme ya da batma durumlar n n yo unlukla iliflkisini yorumlay n z. S: 53 E: 21 98

13 Yo unlu u suyun yo unlu undan büyük olan maddeler su içinde batarken yo unlu u küçük olan maddeler yüzer. Anahtar n suda batmas n n sebebi yo unlu unun sudan büyük olmas d r. Suya at lan mumun yüzme nedeni ise yo unlu unun sudan küçük olmas d r. Yo unlu u Hesaplamak Bir maddenin yo unlu unu hesaplamak için kütle ve hacim de erlerinin bilinmesi gerekir. Kütlenin, hacme oran yo unlu u verir. Bir maddenin yo unlu u, yo unluk kütle hacim eflitli i ile bulunur. ÖRNEK: Kütlesi 54 g olan bir alüminyum parças n n hacmi 20 ml dir. Verilenlere göre alüminyumun yo unlu unu hesaplayal m: Maddenin De iflimi ve Tan nmas 1 ml alüminyum 1 ml bak r 1 ml demir 1 ml alt n 1 ml gümüfl 1 ml etil alkol 1 ml c va 1 ml su 1 ml mum 1 ml tahta 1 ml çinko ÇÖZÜM: kütle: 54 g hacim: 20 ml 54 g yo unluk 20 ml 2,7 g/ml dir. Kütlenin birimi g, hacmin birimi ise ml al n rsa yo unluk birimi g/ml olur. 3.2 Her Maddenin Bir Yo unlu u Vard r Her maddenin kendine özgü bir yo unlu u vard r. Maddeleri yo unlu una bakarak birbirinden ay rt edebiliriz. Söz gelimi, biri demirden di eri bak rdan yap lm fl iki metal cisim alal m. Bu cisimlerin hacimlerini, dereceli silindir yard m yla ölçelim. Kütlelerini de eflit kollu terazide tartal m. Buldu umuz de erleri kaydedelim. Kütlenin hacme oran n n, yo unlu u verdi ini biliyoruz. Bu maddelerin kütle de erlerini hacim de erlerine bölerek yo unluklar n bulal m. Daha önce verilen çizelgedeki yo unluk de erleri ile karfl laflt ral m. Demir cismin yo unlu unun çizelgedeki demirin yo unluk de eriyle eflit oldu unu fark ettiniz mi? Ayn flekilde bak r cismin yo unlu u da tablodaki bak r n yo unlu uyla ayn ç kt m? 2,70 g 8,90 g 7,80 g 19,30 g 10,50 g 0,78 g 13,60 g 1,00 g 0,80 g 0,60 g 7,00 g 99