Cam, demir, su, hava, toprak... Hepsinin ortak yanı ne? Kütleleri, hacimleri ve eylemsizlikleri var. Bu ünitede maddenin ortak özellikleriyle ayırt edici özelliklerini ayırmayı, kütleyle ağırlığı karıştırmamayı ve her türlü cismin hacmini ölçmeyi öğreneceksin.
Evrende canlı ya da cansız her şeyin en küçük yapı taşı olan atom ve moleküller bir araya gelerek maddeyi meydana getirir. Kütlesi, hacmi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Cam, demir, su, hava, toprak birer maddedir.
Kütle, hacim, eylemsizlik, tanecikli yapı, sıcaklık, ağırlık... Bunlara bakarak "bu madde nedir?" sorusuna cevap veremezsin, çünkü hepsinde vardır.
Günlük hayattan: Bir bardak suyun da bir kilo demirin de kütlesi vardır. "Kütlesi var" demek ikisini birbirinden ayırmaya yetmez.
Bütün maddelerde ortak olmayan, maddenin kendine has özelliklerine ayırt edici özellik denir: erime sıcaklığı, donma sıcaklığı, kaynama sıcaklığı, ısı ve elektrik iletkenliği, özkütle ve öz ısı.
Günlük hayattan: Kuyumcu, altın diye getirilen bileziğin gerçek olup olmadığını özkütlesine bakarak anlar. Çünkü özkütle sadece altına ait bir "kimlik numarası" gibidir.
Madde katı, sıvı, gaz ve plazma hâllerinde bulunur. Katı hâlden plazma hâline doğru gidildikçe maddenin enerjisi artar, sıcaklığı yükselir. Kaydırağı hareket ettir, taneciklerin nasıl davrandığını izle.
Değişmeyen madde miktarına kütle denir. Bir maddenin kütlesi bulunduğu yere göre değişmez. Kütle maddenin ortak özelliklerindendir; skaler ve temel bir büyüklüktür, "m" sembolüyle gösterilir. SI birim sisteminde birimi kilogramdır ve eşit kollu terazi ile ölçülür.
| Birim | Sembol | Dönüşüm |
|---|---|---|
| Ton | t | 1 t = 1000 kg |
| Kilogram | kg | 1 kg |
| Gram | g | 1 g = 10⁻³ kg |
| Miligram | mg | 1 mg = 10⁻⁶ kg |
Günlük hayattan: Kamyonun yükü tonla, ekmek unu kilogramla, kuyumcuda altın gramla, ilaç etken maddesi ise miligramla ölçülür. Hepsi aynı büyüklüğün farklı ölçekleridir.
Ağırlık kütle ile doğru orantılı olsa da kütle ve ağırlık aynı kavramlar değildir. Ağırlık, kütle ile yer çekimi ivmesinin çarpılmasıyla bulunur. Vektörel bir büyüklüktür ve birimi Newton'dır.
G: ağırlık (N) · m: kütle (kg) · g: yer çekimi ivmesi (m/s²)
Günlük hayattan: Banyodaki "tartı" aslında ağırlığını ölçer ama ekranda kilogram yazar. Aynı tartıyı Ay'a götürsen aynı kişide çok daha küçük bir sayı görürsün — kütlen değişmedi, g değişti.
Bir maddenin uzayda kapladığı yere hacim denir. Hacim skaler bir büyüklüktür, "V" sembolüyle gösterilir. SI birim sisteminde birimi metreküptür (m³); günlük hayatta litre (L) de kullanılır.
Belirli hacimleri vardır. Cisim düzgün geometrik yapıdaysa hacim formülleriyle, şekli düzgün değilse içinde çözünmediği bir sıvıya atılarak ölçekli kaplarla ölçülür.
Belirli hacimleri vardır ama konuldukları kabın şeklini alırlar. Hacimleri ölçekli kaplarla ölçülür. Yarım litre su, şişede de bardakta da yarım litredir.
Belirli hacimleri yoktur. Konuldukları kabı tamamen doldururlar, dolayısıyla hacimleri kabın hacmi kadardır. Odaya sıkılan parfüm bir süre sonra odanın tamamını doldurur.
| Birim | m³ eşdeğeri | Litre karşılığı |
|---|---|---|
| metreküp (m³) | 1 m³ | 1000 L |
| desimetreküp (dm³) | 10⁻³ m³ | 1 L |
| santimetreküp (cm³) | 10⁻⁶ m³ | 1 mL |
| milimetreküp (mm³) | 10⁻⁹ m³ | 10⁻³ mL |
Ezberlemesi zor gelirse: 1 litrelik süt kutusu tam olarak 10 cm × 10 cm × 10 cm'lik bir küptür. Şırıngadaki "1 mL" ise 1 cm'lik küçük bir küp demektir.
Bu ünitenin kavramları soyut değil; günde onlarca kez karşına çıkıyorlar.
Otobüs kalkınca geriye, frene basınca öne savrulursun. Kütlen "olduğu gibi kalmak" istediği için — bu, maddenin ortak özelliği olan eylemsizliktir. Kütlen ne kadar büyükse seni durdurmak da o kadar zordur; bu yüzden kamyonun fren mesafesi otomobilinkinden uzundur.
Klasik soru: hangisi daha ağır? İkisi de 1 kg, yani kütleleri eşit. Ama pamuğun hacmi koca bir çuval, demirin ki avuç içi kadar. Kütle ile hacim farklı büyüklüklerdir; kargo firmalarının "hacim ağırlığı" hesabı da tam olarak bundan doğar.
Tereyağı tavada hemen erirken tencerenin kendisi erimez. İkisinin erime sıcaklığı farklıdır ve bu, maddenin cinsine bağlı ayırt edici bir özelliktir. Aynı sebeple lehim teli düşük sıcaklıkta erir, bakır kablo erimeden kalır.
Buz (katı) → su (sıvı) → buhar (gaz) zincirini her gün görürsün. Plazma daha nadir görünse de Güneş, şimşek, floresan lamba ve neon tabelalar plazma hâlindedir. Sırayı belirleyen şey maddenin enerjisidir.
Mutfak tüpündeki gazın hacmi tüpün hacmi kadardır. Balonu şişirdikçe içindeki gaz yeni hacmi doldurur. Gazlar için "kendine ait hacim" diye bir şey yoktur.
Bir yüzüğün hacmini formülle bulamazsın; şekli düzgün değildir. Ölçekli kaptaki suya atarsın, seviye 12 cm³'ten 14 cm³'e çıkarsa yüzüğün hacmi 2 cm³'tür. Arşimet'in binlerce yıl önce kullandığı yöntem tam olarak budur.
10 sorudan oluşan bu test ile "Madde" ünitesini ne kadar kavradığını gör. Her sorudan sonra anında geri bildirim alacaksın.
Kütlesi, hacmi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir.
Kütle, hacim, eylemsizlik, tanecikli yapı, sıcaklık, ağırlık. Madde tanımaya yaramaz.
Erime/donma/kaynama sıcaklığı, ısı ve elektrik iletkenliği, özkütle, öz ısı.
Bu yönde gidildikçe maddenin enerjisi ve sıcaklığı artar.
Değişmeyen madde miktarı. Temel büyüklüktür, yere göre değişmez, eşit kollu terazi ile ölçülür.
Vektörel büyüklük, birimi newton (N). Yere göre değişir; dinamometre ile ölçülür.
Maddenin uzayda kapladığı yer. 1 dm³ = 1 L, 1 cm³ = 1 mL.
Sırasıyla küp, dikdörtgenler prizması, küre ve silindirin hacmi.
Şekli düzgün olmayan katılar için. Sıvı seviyesindeki artış cismin hacmine eşittir.