Sitede ara


FİZİK 10.Sınıf Madde ve Özellikleri Ünitesi Konu Anlatım !!

 FİZİK 10.Sınıf Madde ve Özellikleri Ünitesi Konu Anlatım !!

Madde ve Özellikleri Ünitesi

Konu 1
Katılarda Boyutlar Arası İlişkiler ve Dayanıklılık

Bu ünitede, katılar maddeleri belli bir oranda büyüttüğümüz de kesit
alanları, yüzey alanları ve hacimlerinin kaç kat büyüdüğünü
hesaplayacağız. Canlıların çeşitli özellik ve ihtiyaçları ile bu
değerler arasında nasıl bir ilişki olduğunu, sıvılarda adezyon,
kohezyon, yüzey gerilimini ve kılcallık olaylarını tanıyacak, güncel
olaylarla ilişkilerini kuracağız. Bir gaz olarak atmosferin nasıl
oluştuğunu birlikte açıklayacağız. Soğuk ve sıcak plazmayı günlük
yaşamdan örneklerle tanımlayacağız.


9. sınıfta düzgün geometrik şekilli cisimlerin alan, hacim
hesaplamalarında kullanılan matematiksel ifadeleri öğrenmiştik. Bu
ünitede kullanacağımız, sembolleri ve matematiksel ifadeleri aşağıdaki
tabloda göreceksiniz.




Yarıçapı 10 cm, yüksekliği 20 cm
olan silindirin, yüksekliğini 10 cm arttırdığımızda değişen yüzölçümü,
kesit alanı, hacim, kesit alanı/hacim ve yüzey alanı/hacim değerlerini
birlikte inceleyelim.

Verilen değerlerden;

Birinci durumdaki yüzölçümü = 1800 cm² ( pi 3 alınmıştır. )

İkinci durumdaki yüzölçümü = 2400 cm²



Birinci durumdaki kesit alanı = 300 cm²

İkinci durumdaki kesit alanı = 300 cm² 



Birinci durumdaki hacim = 6000 cm³

İkinci durumdaki hacim = 9000 cm³



Birinci durumdaki kesit alanı/ hacim = 300 cm²/ 6000 cm³

= 1/20 cm 

İkinci durumdaki kesit alanı/ hacim = 300 cm²/9000 cm³

= 1/30 cm



Birinci durumdaki yüzey alanı/ hacim = 2/6000 cm³ = 1/3000 cm³

İkinci durumdaki yüzey alanı/ hacim = 2 / 9000 cm³ = 1/4500 cm³ .

Bulduğumuz değerleri
anlamlandırmaya çalışalım. Hepinizin “ Bu işlemler ne işimize
yarayacak?” dediğini duyar gibiyim.




Bazı filmlerde insandan büyük
karıncalar veya örümcekler görebiliyoruz. On katlı bina büyüklüğünde
goril görebiliyor, devlerin ne kadar güçlü olduklarını masallardan
okuyoruz. Jonathan Swift’in yazmış olduğu; Güliver’in Gezileri
masalında sözü edilen küçük insanlar ve devler acaba masalda
davrandıkları gibi davranabilirler mi? Bunlar bilimsel olarak doğru
olabilir mi? Acaba eski zamanlarda böyle canlılar var mıydı? Veya
gelecekte olabilir mi?

Yukarıda yaptığımız basit bir
takım işlemlerin, bu sorulara cevap oluşturacaklarını beklide hiç
düşünmemiştiniz.

Düşsel gezginci Lemuel Gulliver,
tüm insanları, hayvanları, ağaçları ve otları dünyamızdakine benzeyen,
yalnız dünyamızdakinden ortalama 10 kez daha küçük olan Lilliput
krallığı denen ülkede oldukça hareketli bir süre geçirmiştir.
Lilliputların boyları ortalama olarak 20 cm ( kitaba göre 15 cm ) ve
aynen bizim yapımızdadır. Gulliver, insanları tamamen bize benzeyen,
fakat 10 kez daha uzun olan devler ülkesi Brobdingnag’ı da ziyaret
etti. Swift’in anlattığı gibi her iki krallıktaki hayat bizimkinin
aynıydı ( on sekizinci yüzyıl ). Yazarın insanların davranışlarına
ilişkin yorumu bugün bile okunmaya değer. Fakat bu boyuttaki insanların
onun anlattığı gibi olmayacağını göreceğiz. 



Swift’ten çok önce yaşayan
Galileo çok büyük ve çok küçük insan modellerinin niçin bizim gibi
olamayacağını anlamıştı, fakat açıkça görülüyor ki, Dean Swift
Galileo’nun yazdıklarını hiç okumamıştır. Galileo’nun “ İki Yeni İlim ”
adlı kitabının kahramanlarından biri “ madem ki geometride sadece
büyüklük, şekli belirlemiyor; daire, üçgen, silindir, koni gibi
şekillerin ya da başka katı cisimlerin özelliklerinin büyüklükleriyle
değişebileceğini kabul etmiyorum” der. Fakat onun fizikçi arkadaşı “
çoğunluğun düşüncesi burada kesinlikle yanlıştır ” der.

Bunun niçin böyle olduğunu görelim.

İşe, bir ipin sağlamlığı ile
başlayalım. Bir adam bir ipi belirli bir kuvvetle çekerse onu
koparabilir. Bu cins iki ip, iki adamın çekmesine dayanır. İki ince
ipin birleşmesinden oluşan kesitte ince ipliktekinin iki katı iplik
bulunur ve iki ip yerine geçer. Bakalım;



İpin boyu 50 cm, yarıçapı 1 cm
olsun. Yukarıdaki matematiksel ifadeden yararlanarak önce bir ipin
kesit alanını hesapladığımızda; kesit alanı bir ip için 3 cm², iki ip
içinse 6 cm² olacaktır.



Başka bir deyimle bir teli ya
da ipi koparmak için gereken kuvvet onun kesiti ile ya da çapının
karesi ile orantılıdır.

Bir ip için çapın karesi 4cm²,
iki ip için; 4 cm² + 4 cm² = 8 cm² olacaktır. Bir ipi koparmak için bir
birim kuvvet kullanırken, iki ip için bunun 2 katını kullanmamız
gerekmektedir.

Deney ve teori bu sonucun
doğruluğunu gösterir. Bundan başka aynı bağlılık yalnız ipler ve
çekilen kablolar için değil, kemerleri taşıyan sütunlar ya da direkler
için de doğrudur. Bir sütunun taşıdığı kemer veya kubbenin ağırlığı
sütunun kesiti ile doğru orantılıdır.

İnsan ya da hayvan vücudu
iskelet dediğimiz sistemi veren birçok sütun ve direkler üzerinde
kurulmuş, kaslar ve sinirler dediğimiz çeşitli askı ve kablolarla
desteklenmiştir. Vücudumuzun ağırlığı et ve kemik miktarları ile
orantılıdır. Yani ağırlığımız vücudumuzun hacmi ile orantılıdır. 

( Merak edip hesaplama yapmak isteyen öğrenciler, kemikleri silindir şeklinde kabul edebilirler. )

Şimdi, Gulliver’in
kendisinden 10 kez daha uzun bir Brobdingnag dev adamı ile
karşılaştıralım. Devin yapısı tümü ile Gulliver’in aynı olduğundan onun
her uzunluğu Gulliver’in karşıt uzunluğunun on katıdır. Devin ve
Gulliver’in vücutları şekil ve kesit bakımından tamamen benzerdir.
Devin, sütun ve askılarının dayanıklılığı kesitleri ile, bu da
uzunluğun karesi ile orantılı olduğundan kemikleri Gulliver’inkinden
10²= 100 kez daha dayanıklı olacaktır. Ağırlığı da hacmi ile orantılı
olduğundan bu da boyunun uzunluğunun küpü ile 10³ = 1000 kez daha büyük
olacaktır. O halde devin dayanıklılığının ağırlığına oranı bizimkinin
1/10’u kadar olacaktır. O zaman kendisini taşımakta bizim sırtımızda 9
adam taşıdığımız zaman çektiğimiz sıkıntıyı çeker.

Doğal olarak gerçekte ne Lilliput ne de Brobdingnag vardır. Gelecekte de olamazlar.

ÖRNEK: 

Yarıçapı 10 cm olan
kürenin, yoğunluğu 2 gr/cm³. Kürenin yarıçapını iki katına
çıkardığımızda , kürenin ağırlığı, birinci ağırlığının kaç katı olur? (
g= 10 m/s² )

ÇÖZÜM:

d = m / V den ; m = 2 gr/cm³ x 4000 cm³ = 8000 gr

G = m.g ‘ den G = 8000 gr x 10 m/s² = 8 kg x 10 m/s² = 80 N birinci ağırlık,



D = m/V den ; m = 2 gr/ cm³ x 32000 cm³ = 64000 gram

G = m.g ‘ den G = 64000 gr x 10 m/s² = 64 kg x 10 m/s² = 640 N ikinci ağırlık,



640 N / 80 N = 8 kat ağırlığı fazlalaşmıştır.

SORU

Kendinizi bir silindir
gibi düşündüğünüzde, boyunuzun uzunluğu sabit kalmak koşulu ile
belinizin kalınlığı iki katına çıktığında, ağırlığınız, birinci
ağırlığınızın kaç katı olur? 



1.1. Kesit alanının dayanıklılık ile ilişkisi irdelenir.



Bir fil çok büyük olduğundan bacakları çok fazla kalındır.
Hayvanların en büyüğü olan balina bir filden kırk kez ağır olmasına
rağmen, balinanın kemikleri bu oranda kalın değildir. Balina su
tarafından kaldırıldığı için kemiklerinin dayanıklılığı yeter
derecededir. Fakat karaya vurmuş bir balinanın hali ne olur? Kaburga
kemikleri dayanamaz, kırılır. Eski dinozorlar, balina büyüklüğünde olan
hayvanlardı. Acaba, bunlar bu değerlerle nasıl yaşadılar? ( Meraklısı
hesaplama yapabilir. )



1.2. Karıncanın, vücut
ağırlığının birkaç katı ağırlığındaki yükleri kaldırabileceği;
karıncayı orantılı olarak insan kadar büyütecek olsak ağırlığını bile
kaldıramayacağı vurgulanır.



Dayanıklılık = k ( kalınlık ) ²





1.3. Dikdörtgen prizma,
silindir ve kürenin yüzey alanlarının hacimlerine oranları ve en düşük
oranın ise kürede olduğu verilir. Küçük cisimlerin birim kütlesine
düşen yüzey alanının, büyük cisimlere göre daha fazla olduğu verilir.
Yani bir kilogram büyük patatesle, bir kilogram küçük patates
soyulduğunda, küçük patatesten daha fazla kabuk çıkacağı vurgulanır.



Dikdörtgen prizma, silindir ve kürenin yüzey alanlarının hacimlerine oranlarını birlikte hesaplamaya çalışalım.



Uzun kenarı 1 cm, kısa kenarı 1 cm ve yüksekliği 1 cm olan bir dikdörtgen prizmanın yüzey alanlarını bulalım.

Yukarıda verilen çizelgeden; 2 ( lw + hw + lh ) = 2 ( 1cm. 1 cm +
1 cm. 1 cm + 1 cm. 1 cm ) = 2 ( 1 cm² + 1 cm² + 1 cm² ) = 6 cm²



Dikdörtgen prizmanın hacmi = 1 cm x 1 cm x 1 cm = 1 cm³



Yüzey alanları / hacim = 6 cm² / 1 cm³ = 6/ cm olarak bulunur.



Dikdörtgen prizma, silindir ve kürenin yüzey alanlarının hacimlerine oranlarını birlikte hesaplamaya çalışalım.



Yüksekliği 1 cm, yarıçapı 1 cm olan bir silindirin yüzey alanının hacmine bölümünü, yukarıda verilen çizelgeden;

2 ( h + r )/( rh ) = 2 ( 1 cm + 1 cm ) /( 1 cm x 1 cm ) = 2 cm / 1 cm² = 2/cm



Dikdörtgen prizma, silindir ve kürenin yüzey alanlarının hacimlerine oranlarını birlikte hesaplamaya çalışalım.



Yarıçapı 1 cm olan küre için yüzey alanının hacmine oranını hesaplayalım.

Yukarıda verilen çizelgeden;

3/r = 3 / 1 cm = 3/ cm



Bir yüzme havuzundan üstümüzden sular damlayarak çıktığımızda
derimizin üzerinde ince bir su tabakası vardır. Parmak uçlarımız
kolumuz kadar ıslaktır; vücudumuzun her yerinde hemen hemen su tabakası
aynı kalınlıktadır. Kabaca, havuzdan dışarı çıkardığımız su vücudumuzun
alanı ile orantılıdır. Belki havuzdan bir bardak dolusu suyu birlikte
taşırız ve bu da %1 kadar ağırlık artışına neden olur. Boyumuzun 1/10’u
ve tamamen benzerimiz olan bir Liliput’un ağırlığı, bizim ağırlığımızın
( 1/10)³ ü olur.

Onun yüzeyi bizim yüzeyimizin ( 1/10)² si olacağından, havuzdan
çıkaracağı su, bizim çıkarttığımızın ( 1/10 )² si olur. Böylece, onun
için ( su miktarı) / ( esas ağırlık ) oranı bizim için olanın 10 katı
olur. O kendi ağırlığının yüzde onu kadar su çıkarır ki, bu bir palto
ile beraber bir kışlık elbisenin ağırlığına eş değerdir.



1.4. Bir canlının ısı
yayma ( enerji yayma ) hızının yüzey alanı ile ilişkili olduğu
verildikten sonra bu oran, canlıların bacak kalınlıkları, kuyruk ve
kulak büyüklükleri ve vücut ağırlıklarına göre ne kadar yük
taşıyabilecekleri ve ne kadar yemeğe ihtiyaç duyacakları ile
ilişkilendirilir. Bu oran canlıların yüksekten düştüklerinde ne kadar
zarar görecekleri ile de ilişkilendirilir. 



Bir canlı vücudunun belli bir ölçekle değiştirilmesinde önemli
başka bir etki daha vardır. Vücudunuz, deri ( ve nefes ile dışarı
verilen sıcak hava ) yolu ile ısı kaybeder. Derinin yapısı ve sıcaklığı
gibi etkenleri sabit tutarak, deneysel olarak da deneneceği gibi,
kaybedilen ısının yüzeyle orantılı olacağına inanmak kolaydır.
Aldığımız gıda hem bu ısıyı karşılar, hem de hareketimiz için gerekli
enerjiyi karşılar. O halde minimum gıda yüzeyle orantılı olur. Buna
göre, Gulliver’e yaşaması için bir ya da iki günde bir koyun budu ile
bir somun ekmek gerekirse, bir Lilliput’lu aynı vücut sıcaklığını
korumak için bunun 1/10’un karesi hamcında gıda almalıdır. Fakat koyun
budu kendi dünyasının ölçeğinde küçülmüş olacağından hacmi 1/10’un küpü
oranında küçülmüş olur. Bu nedenle, kendisini Gulliver gibi doymuş
hissedebilmesi için et kızartması ve ekmeklerden 10 kat fazla
yemelidir. O halde Lilliput’lular çok aç ve huzursuz olmalıdır. Bu
özellikler fare gibi birçok küçük memelilerde gözlemlenmektedir.

Fareden daha küçük sıcakkanlı hayvanların niçin bulunmadığını
artık anlayabilirsiniz. Balıklar, kurbağalar ve böcekler çok küçük
olabilirler, çünkü vücut sıcaklıkları kendi çevrelerinden fazla
değildir. Alan ve hacmin ölçek kurallarına uygun olarak sıcakkanlı
küçük hayvanlar daha çok gıdaya ihtiyaç duyarlar. Çok küçük olanlar bu
kadar besini toplayamazlar, toplasalar ve yeseler bile bu kadar çok
yiyeceği hazmedemezler. Lilliput’luların tarımı, Gulliver’in anlattığı
bir krallığı besleyecek yetenekte olamaz.

Görülüyor ki, ne Lilliput ne de Brobdingnag bizim dünyamızın ölçekli bir modeli olamaz.



Peki bu sonuçların fizikle ilgisi nedir?



Yine çok büyüklerle işe başlayalım. Bir sistemi ölçekle
büyüttüğümüzde, yük yapının sağlamlığından daha çok artacaktır. Bu
sadece hayvanlarda değil, bütün fiziksel sistemlerde böyledir. Binalar
çok büyük olabilirler, çünkü malzemesi kemiklerden daha sağlamdır,
şekilleri farklıdır ve binalar hareket etmezler. Bu olgular,



Dayanıklılık = k ( kalınlık )²



Denklemindeki k katsayısını saptar, fakat aynı kanun yine geçerli
olur. New York’taki Empire State Building bir dağ kadar yüksek, örneğin
10.000 m yüksekliğinde yapılamaz. Dağların bütün kısmı, iç boşlukları
hariç, içi dolu yapıdadır. Bir devin kemiklerinin kalın olması neden
gerekli ise, bir dağ büyüklüğündeki cismin de içinde boşluk
bulunmamalı, ya da henüz bilmediğimiz malzeme ile yapılmış olmalıdır.

Tartışmamızın konusu yeryüzü ile sınırlı değildir. Yerin çekim
alanı dışında, uzayda aşırı büyüklükte yapılar düşünebiliriz. Bu halde
yük yerin çekiminden ileri gelmez fakat yapı büyüyecek şekilde
yapılırsa her kısmı içeri doğru büyük bir kuvvetle çekilir. Bildiğimiz
malzeme ile yapılmış olan iç kısım ezilir ve yüzeydeki çıkıntılar
parçalanır, ya da içeri göçer. Bu yüzden bir gezegen gibi büyük bir
yapı basit bir şekilde olmalıdır ve eğer yeterince büyük ise bu şekil
hemen hemen küre olur. Başka bir şekil kendisini taşıyamaz. İşte
gezegenlerle güneşin küresel bir şekil almalarının temel nedeni budur.
Bizim için yerküre üzerinde çekim kuvveti önemlidir, fakat boyutları
çok büyüttüğümüz zaman kütle çekimi mutlak üstün olur. Bu sonucu yalnız
hareket değiştirebilir. Nebula dediğimiz büyük gaz kütleleri zamanla
değişmektedir. Onun için büyük cisimlerin basit şekilde olmaları kanunu
burada değişliğe uğrar.

Kendi boyutumuzdan daha küçük boyutlara gidersek, çekim etkisi
önemini kaybeder. Lilliput’taki araştırmada gördüğümüz gibi, yüzey
etkileri kendilerini göstermeye başlar. Eğer yeteri kadar küçük
yüzeylere gidersek, yüzeyler düzgünlüğünü kaybeder. O kadar pürüzlü
hale gelirler ki, bir yüzeyi tanımlarken güçlük çekeriz. Artık başka
tanımlar kullanmak gerekir. Şurası gerçektir ki, atom bölgesinde, yani
pek küçük boyutlarda üstün olan çekme kuvveti günlük deneylerimizde
gözlenmesi kolay olmayan bir çekimdir; bu o kadar şaşılacak bir şey
değildir.

Bu tür tartışmalar fizikte her zaman olan şeylerdir. Büyüklük
basamağı ölçmeleri gibi, bunlar da bir fiziksel sistemi öğrenmeye
başladığımız zaman çok faydalı olurlar. Bir sistemin davranışının,
boyut ölçeğinin hareketinin ve diğerlerinin değişmesiyle, nasıl
değişeceği çoğu zaman ayrıntılı bir analize en iyi yol gösterici olur.

Bundan da fazla olarak alışılmamış ölçekler üzerine dayanan
sistemlerin incelenmesi sayesinde fizikçiler bağıntıları meydana
çıkarmayı başarmışlardır. Ölçeği değiştirdiğimiz zaman fizik dünyasının
bir konusu daha belirli bir hale ve bir başkası silikleşir. Bu şekilde
keşifler yaparız ya da hiç değilse normal ölçeklerimizle pek açık
olmayan şeyleri belirli hale getiririz. Fizikçilerin laboratuar içinde
ve dışında çok büyük ve çok küçüğü hızlı ve yavaşı, sıcak ve soğuğu
düşünebildikleri bütün alışılmamış şeyleri incelemelerinin başlıca
nedeni budur. Bu incelemelerde hem alışılmamış maddeler elde etmek, hem
de ölçmeler yapmakta duyu organlarımızın yeteneğini arttırmak için bazı
aygıtlar kullanırız.

İnsanın kendi büyüklük ölçüsünün dünya görüşünü nasıl etkilediğini
göstermekten kendimizi alamayacağız. Genellikle fiziğin görevi evrenin,
bizim yapımıza bağlı olmayan bir kuruluş çizelgesini ortaya koymaktır.
Fakat kendi ölçeğimizin etkilerinden kurtulmak güçtür. Biz büyük
yollar, köprüler yapabiliriz; fakat bunlar aslında üç boyutlu karışık
yapılar değil, ince ve uzun şeylerdir. Büyük gemiler, binalar gibi
yuvarlarca ve büyük şeyler yapabiliriz. Bunlar tümü ile üç boyutludur.
Bunların da çizgisel boyutları, insan boyutunun pek öyle binlerce katı
değildir.

Fizik çok ötelere giderek atomun içine dek girer, galaksilerin
dışına çıkar. Mühendisliğin ve teknolojinin çok küçük ve çok büyükle
uğraşabilmesi ancak gelecekte olanaklaşacaktır. Bir kilometre
yükseklikteki enerji istasyonları ya da toplu iğne başı büyüklüğünde
radyo devreleri yeni teknolojinin akıl almaz olanaklarını
göstermektedir.

Bugünkü teknoloji dünyasında bile bizim bu ölçek tartışmalarımız
önemlidir. Eğer bir küçük cisme dayanan büyük yeni bir cisim
tasarlarsak artık biliyoruz ki, bizim ölçeğimize göre çok küçük
olduğundan, farkına varamayacağımız etkiler işe karışabilir ve hatta
bunlar, dikkate alınması gereken en önemli şeyler olabilir.

Biz geometrik ölçeğimizi körü körüne küçültüp büyütemeyiz, ancak
fiziksel bir nedene dayanarak yapılan bir ölçek değiştirme ile bazen ne
gibi değişiklikler meydana geleceğini önceden görebiliriz. Böylelikle,
ölçeklemeyi hayret verici uçak modelleri çizmekte kullanabiliriz, (
A308 ‘ de olduğu gibi ). Örneğin arıya benzeyen fakat uçmayan bir jet
uçağı tasarlamaktan kaçınırız.

  Madde ve Özelikleri


Konu 2 
Sıvılarda Kılcallık ve Yüzey Gerilimi






Kohezyon
•KOHEZYON: Su molekülleri arasında hidrojen bağlarından dolayı meydana gelen toplam kuvvettir. Bu çok güçlü kuvvet suyun minimum yüzey alanına sahip olmasını sağlar ve yüzey geriliminden dolayı en küçük yüzey alanına sahip küre şeklinde su damlası elde edilir.


Adhezyon
•ADHEZYON: Yüzeyle sıvı molekülleri arasındaki etkileşimden meydana gelir.


Bir gül üzerindeki su taneciğini düşünecek olursak, su moleküllerinin bir tane olarak durması kohezyondan, su taneciğinin güle yapışması ise adhezyondan kaynaklanır.Damlacığın küre şeklini almasını ise yüzey gerilimi sağlar.

Misal
Su yüzeyini terk ederken saçlarımızı başımıza yapıştıran etki nedir? Sulu boya fırçasını sudan çıkarırken teller birbirine niçin yapışır?

Yüzey Gerilimi
•Suda yüzen bir kayık su üzerinde suyun kaldırma kuvveti tarafından dengelenir. Fakat su üzerinde yüzen bir yaprağın dengede kalması kaldırma kuvvetinden dolayı değildir.
•Yüzey gerilimi, sıvıların yüzeyinin bir sıçrama brandası gibi davranmasını sağlayan bir özelliktir.

Katılarda ve sıvılarda maddenin iç kısmındaki bir atom, komşu atomlar tarafından her yönden eşit bir kuvvetle çekilir. Böylece iç kısımdaki bir atoma tesir eden bütün kuvvetler dengede olur ve atomlararasımesafe sabit kalır. Ancak bu durum maddenin yüzeyinde değişir. Yüzeydeki bir atoma içerideki atomlar tarafından uygulanan çekme kuvveti dengelenmemiştir. Bu olaya yüzey gerilmesi adı verilir ve bu gerilme dengelenmemiş kuvvetlerin bileşkesine eşittir.

Yüzey gerilimi nasıl hesaplanır?
•Yüzey gerilimi ölçmek için aşağıdaki alet kullanılır. Yüzey gerilimi, uygulanan kuvvetin genişliğe oranıdır.

İğnenin su yüzeyinde dengelenmesi
Açık sıvı yüzeylerinde, tanecikler arasındaki çekim kuvvetlerinden kaynaklanan bu gerilmeye yüzey gerilimi denir. Yüzey gerilimi, sıvı yüzeyinin, ince bir film tabakası ile kaplıymış veya suyun derisi varmış gibi bir görüntü oluşmasına neden olur. Bu nedenle su üzerine konan bir toplu iğne batmaz, su pireleri suya konabilir veya bir kertenkele türü ise su üzerinde koşabilir. Ne zaman ki bu deri yırtılır bu durumda suya batarlar.

Soğuk ve sıcak çorbanın tadı nasıl değişir?

•Suyun yüzey gerilimi diğer yaygın sıvılarınkinden daha yüksektir. Saf su, sabun eklenmiş sudan daha fazla yüzey gerilimine sahiptir. Aynı şey yağ katılmış su içinde geçerlidir. Yağ soğuk sudan daha az bir gerilime sahiptir dolayısıyla tüm su yüzeyi üzerinde ince bir tabaka kaplar. Fakat sıcak su soğuk sudan daha az bir yüzey gerilimine sahiptir çünkü daha hızlı hareket eden moleküllerde kohezyon etkisi daha zayıftır. Bu yağın sıcak çorbada küçük baloncuklar halinde yüzmesini sağlar. Çorbamız soğuyunca suyun yüzey gerilimi artar ve yağ çorba yüzeyine çekilir ve çorba “yağlı” olur. Sıcak çorba ile soğuğun farklı tat vermesinin temel sebebi suyun yüzey geriliminin sıcaklığa bağlı olmasıdır.

YÜZEY GERİLİMİLE İLGİLİ HAYATIMIZDAN BAŞKA NOTLAR

•Sabunla temizlikte suyun yüzey gerilimi azaltılarak temizleme kolaylaştırılıyor.
•Sanayide madenlerin ayrıştırılmasında kullanılır
•Teflonda kohezyon etkisi adhezyondan büyük olduğu için su teflonu ıslatmaz.
•Civa bulunduğu kabı ıslatmaz.

•Günlük hayatımızda kullandığımız bir çok madde, cıva tarafından ıslatılamazken su tarafından ıslatılır. Eğer suyun kohezyonu cıva gibi yüksek olsaydı, vücudumuzu ve elbiselerimizi ıslatmazdı; böylece sudan istifademiz imkânsız olurdu. Teknolojik uygulamalarda çeşitli katkı maddeleri ile sıvının veya katının özelliklerini değiştirerek kohezyon ve adhezyon kuvvetlerinin büyüklüğünü değiştirmemiz mümkündür.

•Her ne kadar su bir çok maddeyi ıslatırsa da, suyun cıva gibi davranarak ıslatmadığı maddeler de vardır. Böyle maddelere suyu sevmeyen hidrofob maddeler, su tarafından ıslatılan maddelere ise, suyu seven hidrofil maddeler adı verilir. Bu olaydan istifade ederek kontakt lensler göz küresi üzerinde durmaktadır. Özellikle yüksek diyoptrillerde gözlüklerden daha kaliteli görüş sağlayan kontakt lensler gözyaşını seven bir maddeden yapıldığından kornea tarafından çekilerek gözyaşı film tabakasında yüzer pozisyonda durur.

Yüzey Gerilimi Nelere bağlıdır?
•Saflığa

Kılcallık
•Kohezyon ve adhezyonkuvvetleri, bir sıvının, bulunduğu ortamdaki davranışını belirler. Sıvının kohezyonu, bulunduğu kabın uyguladığı adhezyondanbüyükse, sıvı, bulunduğu kabın çeperlerine yapışamaz, yani kabı ıslatmaz. Bu duruma en iyi örnek cıvadır.

Kohezyonu çok yüksek olan cıva bir cam kaba konulduğunda, camın çeperlerine yapışmaz. İnce bir boru içerisindeki cıva sütununa tesir eden bileşke kuvvet ise aşağı doğrudur. Bir cam kaba konulan suyun kohezyonu kabın uyguladığı adhezyondanküçük kalır. Böylece su cama yapışır ve camı ıslatır.

•İnce bir boru içerisindeki su ise boru çeperleri tarafından çekilerek adhezyonunsıvı ağırlığı ile dengelendiği noktaya kadar yükseltilir. Bu olaya kapilarite(kılcallık) tesiri denir. Bu kılcallık kanunu sayesinde topraktan emilen su ağaçların çok ince taşıma borularında kökten en yüksekteki yaprağa kadar yükselir. Hiç düşündünüz mü, Yaratıcımız bu kılcallık kanununu koymasaydı, bitkiler nasıl beslenirdi? Bitkiler beslenemeyince hayvanlar ve bizler ne yapardık.

Madde ve Özelikleri

Konu 3 
Gazlar ve Plazmalar




Plazma, Kimya ve Fizikte "iyonize olmuş gaz" anl***** gelmektedir.İyonize gaz için kullanılan plazma kelimesi 1920 li yıllardan berifizik literatüründe yer etmeye başlamıştır. Kendine özgü nitelikleresahip olduğundan, plazma hali maddenin katı, sıvı ve gaz halinden ayrıolarak incelenir. Katı bir cisimde cismi oluşturan moleküllerinhareketi çok azdır, moleküllerin ortalama kinetik enerjisi herhangi biryöntemle (örneğin ısıtarak) arttırıldığında cisim ilk önce sıvıya sonrada gaza dönüşür ki gaz fazında elektronlar gayet hızlı hareket ederler.Eğer gaz halinden sonra da ısı verilmeye devam edilirse iyonlaşmabaşlayabilir, bir elektron çekirdek çekiminden kurtulur ve serbest birelektron uzayı meydana getirerek maddeye yeni bir form kazandırır.Atomun bir elektronu eksik olacak ve net bir pozitif yüke sahipolacaktır. Yeterince ısıtılmış gaz içinde iyonlaşma defalarcatekrarlanır ve serbest elektron ve iyon bulutları oluşmaya başlar.Fakat bazı atomlar nötr kalmaya devam eder. Oluşan bu iyon, elektron venötr atom karışımı, plazma olarak adlandırılır.
İyonize olma durumu, en az bir elektronun atom ya da moleküldenayrıldığı anl***** gelir. Serbest elektrik yükü sayesinde plazma yüksekbir elektrik iletkenliğine kavuşur ve elektromanyetik alanlardankolaylıkla etkilenir. Atmosferin üstünde, manyetosferde, özelliklekutuplara yakın bölgelerde görülen auroralar, güneş rüzgârlarındankaynaklanan yüklü parçacıklarla çarpışan oksijen atomlarının iyonizeolması ile oluşurlar ve enfes görüntüler verirler.

Evrende madde dört halde bulunur. Bunlar katı, sıvı, gaz ve plazmahalidir. Mikroskobik açıdan plazma, sürekli hareket eden ve etkileşenyüklü parçacıklar topluluğu olarak ifade edilir. Plazma içinde nötralatom ya da moleküllerin olması plazma halini değiştirmez.
Plazmanın birim hacmi içindeki negatif yüklü parçacıkların sayısı(genelde elektronlar) pozitif yüklü parçacık sayısına (genelde iyonlar)yaklaşık olarak eşit olduğundan, plazma elektriksel olarak nötraldir.

Maddenin dört hali. Katı halde atomlar belirli uzaklıklara sahiptir.Sıvı halde atomlar arası uzaklık artar. Gaz halinde ise atomlararasındaki bağ uzunlukları daha da artar. Plazma halinde ise atomlariyonlaşır ve sürekli olarak birbirleri ile çarpışırlar.

İlk bakışta plazma halinin, özellikleri açısından gaz halinden çokfarklı olmadığı izlenimi oluşmaktadır. Oysa ki plazma çok önemliözelliklere sahiptir. Plazmanın temel karakteristik özellikleri aşağıdaverilmiştir,

1) Yukarıda açıklandığı gibi plazma elektriksel olarak nötraldir veplazma çok iyi bir iletkendir. Bazen gümüşün ve bakırın iletkenliğinden102 kat daha fazla iletkenlik gösterebilmektedir.

2) Plazmanın içinde bir noktada bir pertürbasyon oluşursa, bupertürbasyonun etkisi tüm plazmaya elektromanyetik dalga hızı iletaşınılır. Gaz halinde bu taşınım, akustik dalgaların hızıyla, akustiksinyalin taşınımına benzer. Gazların taşınımı sırasında parçacıklararasındaki çarpışma kısa mesafelidir. Plazmanın taşınımı durumunda iseyüklü parçacıklar arasındaki etkileşim elektromanyetik dalgalaryardımıyla uzun mesafede olur.

3) Plazma elektriksel olarak nötral olmasına rağmen elektrik ve manyetik alanlarla etkileşebilir.

4) Plazma koşullarındaki kimyasal reaksiyonlar (plazma-kimyasalreaksiyonlar), gaz fazındaki kimyasal reaksiyonlardan büyüklükmertebesi açısından çok daha hızlıdır.

Evrende en çok bulunan hal plazma halidir ve evrenin %99’undan fazlasıplazma halindedir. Evrendeki tüm yıldızlar, Güneş, Gezegenler vegezegenler arası boşluklar, üzerinde yaşadığımız dünyamız plazmahalinden başlayarak bu günkü hallerini almışlardır. Gerçekte plazmahali bir maddenin ilk halidir. Plazma, doğal olarak kendisi ileçevresi, elektrik ve manyetik alanlarla etkileşim biçimleri açısındankendine özgü niteliklere sahiptir. Plazma, iyonlar, elektronlar, yüksüzatom ve moleküller ile fotonlardan oluşan, bazı atomlar iyonlaşırkenbazı iyonların elektronlarla birleşip atoma dönüştüğü, protonlarınsürekli olarak bir yandan ortaya çıktığı bir yandan da soğutulduğu birkarışım olarak düşünülebilir.

Dünyamızda bulunan maddelerin büyük çoğunluğu katı, sıvı ve gazhallerindedirler. Maddenin plazma hali örneğin, yıldırımda, mumalevinde, kutup ışığında ve neon lambaları gibi elektrik boşalmalılambalarda gözlenir.

Plazmanın temel bir farka karşın gazlarla ortak belli sayıda mekaniközelliği vardır: Coulomb çekim ve ritimleri çok uzaklarda etkiliolduğundan plazmanın her parçacığı diğeri ile sürekli olarak etkileşimhalindedir.

İlginç bir farklılık olarak gazların boşalan her şeyi doldurma özelliğivarken plazmanın toplaşma özelliği olduğu görülebilir. Bir manyetikalanın etkisi ile elektrikli tanecikler alan çizgilerini etrafındahelezonik yörüngeler çizerek harekete başlar.

Plazmanın Özellikleri

a) Plazma dış ortama karşı elektriksel olarak nötrdür. Yani plazmaiçerisindeki pozitif yüklerin ( iyonların yükleri ) sayısı, negatifyüklerin (elektronlar) sayısına eşittir.

b) Plazma içerisindeki ayrışma, iyonizasyon ve bu olayların tersi olanyeniden yapılanma olayları sürekli meydana gelir. Adı geçen bu olaylarkendi aralarında plazma içerisinde bir dinamik denge halinde bulunurlar.

c) Plazma iyi bir elektrik ve ısı iletkenidir. Plazma içerisindekiparçacıklar bir enerji taşıyıcısıdırlar. Dolayısıyla elektrik ve ısıenerjisini de iletirler (taşınırlar). Plazma içerisindeki hızlarınınyüksek oluşu nedeniyle özellikle elektronlar elektrik ve ısı iletimindeesas rolü oynarlar.

d) Plazma yüksek sıcaklık ve enerji yoğunluğuna sahiptir. Plazmanınsıcaklığı, enerji yoğunluğu, iyonizasyon derecesi ( iyonize olmuş atomsayısının toplam atom sayısına oranı ) ve plazma çıkış hızı (elektronhızı) plazma ekseni üzerinde maksimumdur.

Plazmaya elektrik ve manyetik alan uygulandığında plazmada bir takımdeğişikliklere sebep olabilir. Plazma içerisindeki parçacığa Lorentzkuvveti etki eder

(F= qE + qVB ).

Plazmanın birçok tanımı yapılır. Bunların hepsi bizi plazmanın yüklüparçacıklar topluluğu olduğu sonucuna götürür. Peki ama her yüklüparçacıklar topluluğu plazma mıdır? Tabii ki her yüklü parçacıklartopluluğuna plazma diyemeyiz. Bunu söyleyebilmemiz için incelediğimizmateryalin bazı özelliklerini bilmeli ve ona göre karar vermeliyiz.İşte bu karar verme sürecinde kullandığımız kıstaslar "PlazmaParametreleri"dir. Bu parametreler sayesinde biz, çalıştığımızmateryalin bir plazma olup olmadığını bulabileceğimiz gibi, omateryalin neyin plazması olduğunu da bulmamız mümkündür.

Temel parametreler dışında plazma parametrelerini 6 ana başlık altında toplayabiliriz. Bunlar
· Plazma sıcaklığı veya daha basitçe Elektron sıcaklığı.
· Plazma Yoğunluğu
· İyonizasyon Derecesi
· Debye Uzunluğu
· Plazma Frekansı
· Plazma Beta (β) dır.

Plazmayı Oluşturan Elemanlar

a. Nötral atom ve nötral molekül: İhtiva ettikleri pozitif yüklerinsayısının, negatif yüklerin sayısına eşit olan atom veya moleküllerdir.Nötral bir moleküle, o elemente özel bir ayrışma enerjisinden dahabüyük bir enerji verilirse, bu molekül atomlarına ayrışır.

b. İyon : İhtiva ettiği (+) yük sayısı, (-) yük sayısından büyük olanatomlardır ya da bunun tersi olabilir. Nötral bir atoma, o elementleözel bir iyonizasyon enerjisinden daha büyük bir enerji verildiğizaman, bu atom en az bir elektronunu ( negatif yükünü) kaybeder ve iyonhaline geçer, yani iyonize olur.

c. Elektron : Atomun negatif yükü olup, değeri 1,6x10-19 Coulomb'dur.

d. Foton : Enerji yüklü ışın parçasıdır. Işın enerjisi taşıyıcısıdır.

e. Uyarılmış Atom : Üzerine iyonizasyon enerjisinden daha küçük birenerji almış, elektron kaybetmiş atomdur. Bu atoma o elementiniyonizasyon enerjisinden daha küçük bir enerji verilirse, bu atomunçevresindeki elektronlar atomu terk etmeyip, bunlardan bir veya birkaçı yörünge değiştirir. Yani bir üst enerji seviyesine geçer. Böyleceuyarılmış atom olur.

f. Uyarma : Enerji alarak bir üst enerji seviyesine geçiş.

g. Sükunete Gelme : Enerji vererek ( foton ) bir alt seviyeye geçiş.


1.1. Bir gaz tabakası olarak atmosferin oluşumunu açıklarken gazlarınbelli bir hacim ve şekillerinin olmadığı, fakat bulundukları kapalıkabın içini doldurdukları vurgulanır. Bu durumdaki hacimlerin kabınhacmine eşit olduğu belirtilir. Günlük hayatta gazların neredekullanıldığına örnekler verilir. Bu gazların yoğunluk değerleriverilerek hangi durumlarda gazları ayırt etmede kullanılabileceğivurgulanır.
1.2. Havanın atmosfer içinde toplam kütlesinin yüksekliğe göre yüzdelik değişimi verilir.
1.3. Kandaki plazma ile karşılaştırılmamalıdır. Plazmanın özelliklerihatırlatılır. Evrendeki maddelerin çoğunun plazma halinde olduğuverilir. Örnekler, üretilen plazmalardan ( plazma topu, flüoresan, neonlambaları, füzyon çalışmalarında, vb. ) dünyada görülenlerden ( şimşek,iyonosfer, kuzey ve güney kutup ışıkları ( Aurora borealis ve auroraaustralis ), vb. ) ve uzayda görülenlerden ( güneş, yıldızlar, güneşrüzgarları, vb. ) ayrı ayrı verilmelidir.

Yıldız, yoğun ve ışık saçan bir plazma küresidir. Bir araya toplananyıldızların oluşturduğu gökadalar görünür evrenin hâkimidir. Günışığıdahil olmak üzere Dünya üzerindeki erkenin (enerji) çoğunun kaynağı,bize en yakın yıldız olan Güneştir. Diğer yıldızlar, Güneş’in ışığıaltında kalmadıkları zaman yani geceleri gökyüzünde görünürler.Yıldızların parlamasının nedeni çekirdeklerinde meydana gelen çekirdekkaynaşması (füzyon) tepkimelerinde açığa çıkan erkenin yıldızın içindengeçtikten sonra dış uzaya ışınım (radyasyon) ile yayılmasıdır.Yıldızlar olmasaydı, ne yaşam ne de öğelerin (element) büyük bir kısmıvar olabilir di.
Gökbilimciler bir yıldızın tayfını, parlaklığını ve uzaydaki hareketinigözlemleyerek o yıldızın kütlesi, yaşı, kimyasal bileşimi ve bunun gibibirçok özelliğini belirleyebilirler. Bir yıldızın toplam kütlesi,yıldızın gelişiminin ve sonunun ana belirleyicisidir. Bir yıldızıngelişim süreci içinde bulunduğu aşamaya göre çapı, dönüşü, hareketi vesıcaklığı belirlenir. Sıcaklık ve parlaklık durumuna göreişaretlendikleri Hertzsprung-Russell diyagramı (H-R diyagramı),yıldızların güncel yaşını ve gelişim sürecindeki aşamasını belirlemekiçin kullanılır.
Yıldız gelişiminin ilk halkası, hidrojen, bir miktar helyum ve çok azmiktarda daha ağır öğelerden oluşan ve içe doğru çökmeye başlayan birmadde bulutudur. Yıldız çekirdeği yeteri kadar yoğunlaştıktan sonraiçinde bulunan hidrojenin bir kısmı sürekli olarak nükleer çekirdekkaynaşması tepkimesiyle helyuma çevrilir. Yıldızın geri kalan kısmı,açığa çıkan erkeyi, ışınım ve ısıyayım (konveksiyon) birleşimiyleçekirdekten uzağa taşır. Bu süreçler yıldızın kendi içine doğruçökmesini engeller ve erke, yıldız yüzeyinde bir yıldız rüzgârıyaratarak dış uzaya doğru ışınım yoluyla yayılır.

1.4. Plazma ile enerji üretiminin başlangıç aşamasında olduğu bazıülkelerde başlandığı ve diğer enerji üretim yöntemlerinden daha temizolduğu vurgulanır.

Öğrenilecek Bilimsel Kavramlar:
a. Bir oranda büyütme veya küçültme
b. Yapışma ve birbirini tutma
c. Yüzey gerilimi
d. Kılcallık
e. Plazma

Kavramları Vermek İçin Kullanılabilecek Yaşamdan Örnekler ( Bağlamlar )
a. King Kong gerçek olabilir mi?
b. Su damlacıklarının şekli ve yağmur yağarken penceredeki hareketleri
c. Soğuk ve sıcak çorbanın tadı ve yüzeyinin değişimi
d. Bitkilerin yerden sıvı alması
e. Tavanda ve suda yürüyen böcekler
f. Atmosferin yapısı ve oluşumu
g. Floresan lambalar ve sokak aydınlatılmasında kullanılan gaz lambaları
h. Kuzey ve güney kutup ışıkları ( Aurora borealis ve aurora australis )


 


Duyuru
Yeni Web sitemize Hoş Geldiniz... >Furkan KATI<
Facebook Adresimiz: >>Tıklayın<<
----------------- bayramıma dokunma -------------------- ------------------ -------------- gangam style ----------------------