S cakl k ve s, günlük yaflant m zda s k s k karfl laflt m z ve bazen birbirine kar flt rd m z iki kavramd r

Transkript

1 ZZZ D\DWP]IHQ FRP FEN VE TENOOJ 8 addenin Halleri ve 5. Ünite ISI VE SICAI ve s, günlük yaflant m zda s k s k karfl laflt m z ve bazen birbirine kar flt rd m z iki kavramd r aynamakta olan su elimizi yakar Ocakta yeme in piflmesi gibi birçok fiziksel ve kimyasal olaylar s ve s cakl n etkisiyle gerçekleflir. enerjisi canl lar n yaflam için gerekli ortamlar oluflturur. addelerin baz lar n n atom, baz lar n n molekül ad verilen taneciklerden olufltu unu biliyoruz. at s v ve gaz hâlindeki maddelerin tanecikleri sürekli hareket hâlindedir. Hareket hâlindeki bir tanece in kinetik enerjisi olaca ndan, atom veya moleküllerin de her birinin kinetik enerjisi vard r. SICAI Bir maddeyi oluflturan taneciklerin ortalama kinetik enerjisi ile orant l bir büyüklüktür. ISI Bir maddenin s s maddeyi oluflturan tüm taneciklerin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplam d r. bir enerji türüdür, s cakl k ise bir enerji de ildir. Bir maddenin s cakl kütlesine ba l de ildir. ise maddenin kütlesi ile do ru orant l d r. Bir kibrit alevi kalorifer pete inden daha s cak olmas na karfl n, bir oday s tmaya yetmez. termometre ile ölçülür. Birimi derecedir. ise kalorimetre kab yard m yla ölçülür. addenin kütlesine, cinsine ve s cakl na ba l bir ba nt yla hesaplan r. Termometreler l, gazl, metal, elektronik termometre gibi çeflitleri vard r. 1

2 FEN VE TENOOJ 8 addenin Hâlleri ve 5. Ünite l Termometreler lar n genleflmesinden yararlan larak yap l r. ullan lan s v n n donma ve kaynama noktas ölçüm yap lacak aral belirler. l termometrelerin duyarl l n art rmak için: 1. Haznesi büyük olmal 2. lcal boru dar olmal 3. Genleflme kat say s daha büyük olan s v kullan lmal lcal boru Hazne Termometreler suyun donma noktas ve kaynama noktas na göre derecelendirilir. Suyun.N B 18 8 B A Suyun D.N A Celcius Fahrenheit Reomür elvin Bilinmeyen (X) Bunlar aras ndaki dönüflüm T DN N - DN ile bulunur. C = F = R = = X - A B- A Al flverifli ve alan maddenin s cakl artarken s veren maddenin s cakl azal r. addenin kütlesi, cinsi ve maddeye verilen s miktar s cakl k de iflimini etkiler. lar farkl iki madde bir araya getirildi inde, bu maddeler aras nda s al flverifli olur. t 1 t 2 t 1 > t 2 t denge, s cakl büyük olandan, küçük olana do ru akar. al flverifli cisimlerin son s cakl klar eflit oluncaya kadar devam eder. al nan s = verilen s ar flt r lan iki s v ayn cins ve eflit kütlede ise denge s cakl t + t t = 1 2 den bulunur. denge 2 2

3 FEN VE TENOOJ 8 addenin Hâlleri ve 5. Ünite Öz Bir maddenin 1 gram n n s cakl n 1 C art rmak için gerekli s miktar na o maddenin öz s s denir. (c) ile gösterilir. Birimi cal/g C veya joule/g C dir. Öz s ay rt edici bir özelliktir. Öz s s (c), kütlesi (m) olan bir maddenin s cakl n ( t) kadar de ifltiren s miktar Q = mc t ba nt s yla bulunur. addenin Hâlleri ve Al flverifli addenin s alarak veya vererek bir hâlden baflka bir hâle geçmesine hâl de iflimi denir. Erime, donma, buharlaflma, yo unlaflma, k ra laflma ve süblimleflme olaylar n n her biri birer hâl de- ifltirme olay d r. ATI ra laflma Erime Buharlaflma SIVI Donma Yo unlaflma GAZ Erime Donma Bir kat maddenin s alarak s v hâle geçmesine erime, bir s v maddenin s vererek kat hale geçmesine donma denir. E.N kat at Erime at + D.N at at Süblimleflme Donma kat + s Bir madde hâl de ifltirirken s cakl de iflmez. Erime s (e) Erime s cakl ndaki 1 gram kat n n s v hâle geçmesi için gereken s ya denir. Buzun erime s s buz = 8 cal/g d r. Erime ve donma s cakl ndaki m gram kat y eritmek için harcanan s Q = m e m gam s v n n kat hâle geçerken verdi i s, Q = m d ba nt s ile bulunur. Saf bir maddenin erime ve donma s cakl klar birbirine eflittir. Erime ve donma s cakl maddeler için ay rt edici özelliktir. Erime ve donma süresince s cakl k sabittir. Bir madde erirken s al r. Donarken s verir. addelerin ço unun erirken hacmi büyür, donarken hacmi küçülür. Su için bu durum tam tersinedir. Su donarken hacmi büyür, buz erirken hacmi küçülür. Erime s ras nda hacmi küçülen maddenin üzerindeki bas nç artarsa erime kolaylafl r donma zorlafl r. 3

4 FEN VE TENOOJ 8 addenin Hâlleri ve 5. Ünite içinde uçucu olmayan bir kat çözündü ünde s v n n donma noktas düfler. Buharlaflma haldeki bir maddenin s alarak gaz hâline geçmesine buharlaflma.n denir. Buharlaflma her s cakl kta olur. Ancak s cakl k artt kça buharlaflma h z artar. üzerindeki bas nc n artmas, buharlaflmay yavafllat r. Bir s v n n buhar bas nc d fl bas nca eflit oldu unda s v h zla buharlafl r. Bu olaya kaynama denir. Saf bir s v, belirli bir bas nç alt nda belli bir s cakl kta kaynar. Bir s v n n kaynamaya bafllad s cakl a kaynama s cakl denir. Su 1 atmosfer bas nçta C de kaynar. + Yo unlaflma Bir gaz n s vererek s v hâle geçmesine denir. n s v hâle geçti i sabit s cakl a yo unlaflma noktas denir. Y.N Saf bir maddenin kaynama noktas, yo unlaflma noktas na eflittir. aynama ve yo unlaflma noktas maddeler için ay rt edici özelliktir. aynama ve yo unlaflma süresince s cakl k sabittir. + s n n kaynama noktas d fl bas nca ba l olarak de iflir. D fl bas nç artt kça kaynama noktas yükselir. içinde uçucu olmayan bir kat çözündü ünde s v n n kaynama noktas yükselir. Süblimleflme, ra laflma Baz kat maddeler s v hale geçmeden do rudan gaz hâle geçer. (Naftalin, iyot) bu olaya süblimleflme denir..n hâlindeki bir maddenin do rudan kat hâle geçmesine E.N k ra laflma denir. Çelik tüplere s k flt r lm fl CO 2 gaz tüpten ç kt nda hemen kat hâle geçer (kuru buz). Bu olay k ra laflmad r. at at Saf bir maddenin s de iflimine ba l s cakl n n de iflimini gösteren grafik afla daki gibi olabilir. 4

5 FEN VE TENOOJ 8 addenin Hâlleri ve 5. Ünite ÇÖZÜÜ ÖRNEER 1. Hangi F derecesinde okunan de er C termometresinde okunan de erinin 4 kat ndan fazlad r? Çözüm: C ile F aras ndaki dönüflüm ba nt s n yazal m. C = F F yerine 4C + yazal m: C = 4C C - 22 = Buradan 18C = C 2 2 = 2C C = F = + = 5 bulunur. 3. Bir termometre normal koflullarda ölçeklenirken suyun donma noktas X, suyun kaynama noktas da 18 X olarak iflaretlenmifltir. Bu termometre ile ölçülen 6 X kaç C dir? Çözüm: I. Yol: II. Yol: C X 18? 6 C = X - DN N - DN 16 C = = 16 = X C ise X? 25 C dir. 4C = C = 25 C bulunur. 2. Bir X termometresinde suyun donma noktas + X, kaynama noktas +16 X olarak ölçülmüfltür. Celcius termometresinin 5 C yi gösterdi i s - cakl kta X termometresi kaç X i gösterir? Çözüm: Celcius termometresi suyun donma noktas - n C, kaynama noktas n C gösterir. Termometreler aras ndaki dönüflümü yazal m. T 1 - DN N - DN = T 2 - DN N - DN C - - = X = X = X- 1 4.,, ve N kaplar nda bulunan sular özdefl s - t c larla eflit süre s t l yorlar. Sular n s cakl k zaman grafikleri afla da verildi ine göre, hangi kaptaki suyun kütlesi en büyüktür? A) B) 5 3 t t C) D) 35 6 N ( çler d fllar çarp m yap l r.) 1 = 2X 2X = 18 X = 9 bulunur. t t 5

6 FEN VE TENOOJ 8 addenin Hâlleri ve 5. Ünite Çözüm: aplardaki s v lar n hepsi su, hepsine ayn miktarda s veriliyor. Bu durumda kütlesi büyük olan n s cakl k art fl az olmal d r. nin s cakl k art fl 5 C, nin s cakl k art fl C, nin s - cakl k art fl 35 C, N nin s cakl k art fl C dir. Bu durumda kütlesi en büyük olan dir. 5. aynama s cakl klar T, T, T olan,, saf s v lar kar flt r l p IV s t ld nda s cakl k zaman grafikleri flekildeki gibi oluyor. T > T > T oldu una göre, IV. zaman aral - nda kapta hangi s v lar vard r? Çözüm: aynama s cakl en düflük olan s - I II III IV v s II. aral kta kaynar ve kaptan ayr l r. III. aral kta kapta ve s v lar vard r. IV aral kta s v s kaynamaktad r. Bu aral n sonuna kadar kapta s v s ile birlikte henüz kaynamayan s v s da vard r. 6. Sabit bas nç alt nda kaynamakta olan saf bir s v n n, s cakl k zaman grafi i nas l olur? Çözüm: Saf bir madde hâl de ifltirirken s cakl sabit kalaca- ndan istenilen grafik yandaki gibi olur. 7. S s v s na ait s cakl k zaman grafi i flekildeki gibidir. T Buna göre, I S II I. I. zaman aral nda s v moleküllerinin kinetik enerjisi artm flt r. II. I. zaman aral nda s v n n yo unlu u azalm flt r. III. II. zaman aral nda s v n n yo unlu u sabittir. yarg lar ndan hangileri do rudur? Çözüm: I. zaman aral nda s v n n s cakl artt için kinetik enerjisi artar. (Do ru) I. zaman aral nda kütle de iflmedi i hâlde s - cakl k etkisiyle hacim artar. Yo unluk azal r. (Do ru) II. zaman aral nda s v n n kütlesi ve hacmi ayn oranda azald ndan yo unluk sabittir. (Do ru) 8. ütleleri s ras ile m, 2m ve 3m, olan, ve kat maddelerinin öz s lar 2c, c, c tür. 3 Bu cisimlerin s cakl klar n eflit miktarda art - racak s enerjileri Q 1, Q 2 ve Q 3 aras ndaki iliflki nas ld r? Çözüm: addelere verilen s lar Q = mc t ba nt s ndan bulal m. Q = m.2c. t = 2mc t Q = 2m.c. t = 2mc t Q = 3m. c 3. t = mc t Buna göre; Q = Q > Q bulunur. 6

7 FEN VE TENOOJ 8 addenin Hâlleri ve 5. Ünite 9. m kütleli bir s v n n s cakl k s grafi i flekildeki gibidir. T 11. Q 1 Q 2 Ayn s v dan 3m kütle al narak ayn s t c ile s t lsayd, grafikteki niceliklerden hangilerinde de iflme gözlenirdi? Çözüm: T kaynama s cakl s v n n miktar na ba l olmad ndan de iflmez. n n kütlesi art r ld nda kaynama s cakl na gelinceye kadar verilen s Q 1 ve kaynama süresince verilen Q 2 Q 1 niceliklerinde de iflme gözlenir. I II III Yukar da saf bir maddenin s cakl n n s enerjisine ba l de iflimini gösteren grafikler verilmifltir. Bu grafiklerden hangileri do rudur? Çözüm: Saf bir maddeye s verdi imizde ya s cakl - yükselir ya da hâl de ifltirir. Hâl de iflimi s ras nda s cakl k sabit kal r. Bu aç klamaya göre I ve II. grafikler do rudur. III. grafikte maddeye s vermemize karfl n s cakl n azalmas beklenemez. III. yanl flt r. 12. Verilen s (cal) ütle (g) Öz s cal/g C art fl C. 3 C deki bir miktar buzun üzerine 13 C de su buhar gönderiliyor ve 6 C de su elde ediliyor. Bu durumu gösteren s cakl k zaman grafi ini çiziniz. Çözüm: Su buhar ile buz aras nda s al flverifli olur. Su buhar s verir, buz ise s al r. Su buhar n n önce s cakl 13 C den C ye düfler. C de yo unlafl r ve tekrar s cakl 6 C ye düflesiye kadar s kaybeder. Buna karfl n buzun önce s cakl 3 C den C ye ç kar. C de erir su olur ve tekrar s cakl 6 C ye ç kana kadar s al r. Buna göre grafik afla daki gibi olur zaman Tabloda,,, N cisimlerinin kütleleri ve öz s - lar ile bu cisimlere verilen s miktarlar ve buna ba l s cakl k art fllar yla ilgili baz de erler verilmifltir. Buna göre, bu cisimlerle ilgili afla daki sorular cevapland r n z. a. S cakl en çok artan cisim hangisidir? b. ütlesi en küçük olan cisim hangisidir? c. Hangi cisimlere verilen s lar eflittir? d. Öz s s en büyük olan cisim hangisidir? Çözüm N N 1 Verilen s (cal) 1 ütle (g) 3,2,1,5 Öz s cal/g C,2,1,5 1 art fl C Tabloda boflluklar Q = mc t ba nt s n kullanarak doldural m. Buna göre, a. cismi b. cismi c. ve N cisimlerine d. N cismi 7

8 FEN VE TENOOJ 8 addenin Hâlleri ve 5. Ünite 13.,, maddelerinin donma ve kaynama s cakl klar tablodaki gibidir. Buna göre, + C de maddelerin fiziksel hâlleri için ne söylenebilir? Çözüm: 14. at Verilen s cakl k DN dan düflükse madde kat, DN ile N aras nda ise s v, N dan yüksekse gaz hâlde bulunur. DN adde DN + adde DN C N DN ütle 3m m m N N C at 15 + DN N + Ald s 3Q Q 3Q art fl 3t,, s v lar n n kütle ald klar s ve s cakl k art fllar tablodaki gibidir. Bu s v lar n ayn türden olup olmad hakk nda ne söylenebilir? 3t t 9 N C de deniz seviyesindeki su buhar n n C de buz hâline gelinceye kadar s cakl k zaman grafi ini çiziniz. Çözüm: Su buhar C de yo unlafl r, su olur. C de donar, buz olur. Hâl de iflimleri s ras nda s - cakl k sabit kal r. 1 Yo unlafl yor Donuyor 16. Bir kat cismi s v s na at l yor. Belli bir sürede nin s cakl sabit kal rken ninki azal yor. Buna göre, I. nin bir k sm erimifltir. II. nin bir k sm donmufltur. III. nin bir k sm buharlaflm flt r. ifadelerinden hangileri do rudur? Çözüm: nin s cakl azal yorsa hâl de iflimi gözlenmez. (II yanl fl) s verdi i için buharlaflmas söz konusu olamaz. (III yanl fl) S kat hâldeyken s al yor ve s cakl de iflmiyor. Demekki hâl de iflimi gözleniyor. Yani eriyor. (I do ru) Çözüm: lar n ayn cins olup olmad klar n tablodaki verilene göre öz s lar n (c) bularak anlayabiliriz. Q Q = mc t c = m. t Q Q Q c = =, c =, C = m. t mt mt Buna göre; ile ayn türden olabilir, farkl d r. Q mt 17. Eflit kütleli ve s v lar ndan s v s n n s cakl - C ve s v s n n s cakl 8 C dir. Buna göre, ve s v lar n n kar flt r lmas ndan sonra denge s cakl kaç C olur? (c = 1 cal/g C c =, 8 cal/g C) 8

9 FEN VE TENOOJ 8 addenin Hâlleri ve 5. Ünite Çözüm: S cakl büyük olan s v s s verir, s cakl - küçük olan s v s s al r. Bu s rada al nan s = verilen s d r. s v s s v s 8 s v s m.c. t = m.c..t 1.(8 t) =,8 (t ) t 8 t =, 8t 32 s v s 112 =1. 8t t = = 18, 18 = 62, 2 C bulunur. Çözüm: Grafi in ilk aral ndan s v n n kütlesi bulunur. Q = mc t 8 = m.,8. m = g Grafi in ikinci aral ndan Q = m = = cal/g bulunur. 18. Bir kapta 5 C de g su vard r. Bu suyun s cakl n 3 C ye düflürmek için kaba C deki sudan kaç gram eklenmelidir? ( al fl verifli yaln z s v lar aras ndad r. c su = 1 cal/g C) Çözüm: 5 3 Al nan s = verilen s d r. g su m.1.(3 ) =. 1(5 3) m =. m = 8 g bulunur. m gram s. 8 C deki s v s ile C deki s v s kar flt r - l yor. s v s n n kütlesi, nin kütlesinin 3 kat, s v s n n öz s s, nin öz s s n n 2 kat oldu- una göre, kar fl m n son s cakl kaç C olur? Çözüm: s v s, s v s na s verir. Al nan s, verilen s ya eflittir. Al nan s = verilen s 8 s v s 3m m. 2c. (t ) = 3m. c. (8 t) c 2t = 2 3t t m 5t = 26 2c s v s 26 t = = 52 C bulunur ( C) t lan bir s v n n yar s buhar hâline gelene 13 kadar s cakl k s grafi i flekildeki 3 gibi oluyor. (cal) 8 n n öz s s,8 cal/g C oldu una göre, buharlaflma s s kaç cal/g d r? 9