Basınç
aslında
çarpışmadır
Bir balonun şişkin durmasının sebebi, içindeki taneciklerin duvarlara durmadan çarpması. Gazları anlatan dört büyüklük var: basınç, hacim, sıcaklık ve miktar. Sonunda da buzdan buhara giden yolu, o meşhur ısınma grafiğiyle bitiriyoruz.
Gaz tanecikleri her yöne doğru hızlı, sürekli, doğrusal ve zikzaklı hareket eder. Bu düzensiz harekete Brown hareketi denir. Gazın kabı tamamen doldurmasının ve kokuların odaya yayılmasının sebebi budur.
Aynı sıcaklıkta bulunan bütün gaz moleküllerinin ortalama kinetik enerjileri birbirine eşittir. Kütlesi büyük olan daha yavaş, küçük olan daha hızlı hareket eder; ortalama enerji yine de aynıdır. Çarpışmalar sırasında taneciklerin davranışları ve molekül yapıları değişmez.
Atom, molekül, iyon ve serbest elektronların tamamının aynı ortamda bulunmasıyla plazma hâli oluşur. Yıldırım çakarken ya da neon tabelası yanarken gördüğün şey tam olarak budur.
Şimşek, yıldırım, mum ve kibrit alevi, kutup ışıkları, Güneş ve yıldızlar, floresan lamba, neon ışıkları, plazma topu, plazma televizyon plazma hâline örnektir. Volkan lavları bu listede yer almaz: lav erimiş kayadır, yani sıvıdır.
Listeye bak: bir mum alevi ile Güneş aynı listede. İkisi de aynı hâlde — sadece ölçekleri farklı.
Bir maddenin ısı alarak ya da ısı vererek bir hâlden başka bir hâle geçmesine hâl değişimi denir. Aşağıdaki grafikteki bölgelere tıkla — her bölgede maddenin homojen mi heterojen mi olduğunu ve sıcaklığın neden sabit kaldığını göreceksin.
Uzun yoldan sonra lastik basıncı yükselir. Sürtünme lastiği ısıtır, kapalı bir kaptaki gaz taneciklerinin kinetik enerjilerinin sıcaklıkla artması, gazın basıncının artması ile sonuçlanır. Bu yüzden basınç ölçümü soğuk lastikte yapılır.
Sabah yeterince şişkin olan top öğlen taş gibi olur. Kapalı kapta sıcaklık arttıkça basınç artar; ama gaz pistonlu bir kapta ise bu kez hacminin artması ile sonuçlanır — esneyebilen top biraz da şişer.
Ucu kapalı bir şırıngayı bastırabilirsin ama içi suyla doluysa bastıramazsın. Gaz tanecikleri arasındaki boşluklar çok fazla olduğu için gazlar sıkıştırılabilir. Sıvı ve katılarda o boşluk yok.
Odanın bir ucunda sıkılan parfüm birkaç dakikada her yere yayılır. Çünkü gazlar birbiriyle her oranda karışarak homojen karışım oluşturur ve tanecikleri titreşim, öteleme ve dönme hareketiyle sürekli yol alır.
İçindeki buz erirken içeceğin sıcaklığı düşmez de yükselmez de. Çünkü sıcaklık erime süresince sabittir; verilen ısı sıcaklığı yükseltmek yerine tanecikleri bir arada tutan etkileşimleri zayıflatmak için kullanılır. Bu bölgede ortamda katı-sıvı karışımı bulunur, madde heterojendir.
Ocağı kısıp açsan da kaynayan suyun sıcaklığı 100 °C'de takılı kalır. Sıcaklık kaynama süresince sabittir — ısıtıcının gücü kaynama noktasını değiştirmez, sadece suyun daha hızlı buharlaşmasını sağlar.
Dolaba konan naftalin zamanla küçülüp yok olur, hiç ıslaklık bırakmaz. Bu süblimleşmedir: katı maddenin gaz hâle geçmesi. Kuru buzun (katı CO₂) duman gibi tütmesi de aynı olaydır.
Soğuk sabahlarda çimenler beyaz buz kristalleriyle kaplanır. Havadaki su buharı sıvı olmadan doğrudan katıya geçmiştir — buna kırağılaşma (geri süblimleşme) denir: maddenin gaz hâlden katı hâle geçmesi.
Gece çakan şimşek ile dükkânın neon tabelası aynı hâlde: şimşek, yıldırım, mum ve kibrit alevi, kutup ışıkları, Güneş ve yıldızlar, floresan lamba, neon ışıkları, plazma topu, plazma televizyon plazma hâline örnektir. Plazma elektriği iyi iletmesine rağmen nötral yapıdadır.
30 sorudan oluşan bu test ile "Gazlar - Plazma" ünitesini ne kadar kavradığını gör.
Maddenin en düzensiz ve en yüksek enerjili hâlidir. Tanecikler arası çekim kuvvetleri yok denecek kadar azdır. Belirli şekil ve hacimleri yoktur, bulundukları kabın şeklini ve hacmini alır. Her oranda karışarak homojen karışım oluşturur. Tanecikleri titreşim, öteleme ve dönme hareketi yapar. Boşluklar çok fazla olduğu için sıkıştırılabilir. Gazın hacmi kabın hacmidir.
Kapalı kapta bulunan gazlar hem birbirlerine hem de kabın çeperlerine çarparak çarptıkları yüzeye bir kuvvet uygular; bu kuvvete gaz basıncı denir. Gazın basıncı birim hacimdeki taneciğin sayısı, hızı ve çarpışma sayısıyla orantılıdır.
Hacim maddenin boşlukta kapladığı alandır; gazın hacmi bulunduğu kabın hacmine eşittir (1 L = 1000 mL = 1000 cm³ = 1 dm³). Sıcaklık, taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin ölçüsüdür; hesaplamalarda Kelvin (mutlak sıcaklık) kullanılır. Miktar mol sayısı ile belirtilir; bir mol gazda Avogadro sayısı kadar atom ya da molekül bulunur.
Üç temel ilişki: n ve T sabitken P ile V ters orantılıdır; sabit basınçta V mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır; sabit hacimde sıcaklık artınca basınç da artar. Gaz tanecikleri her yöne hızlı, sürekli, doğrusal ve zikzaklı hareket eder (Brown hareketi); aynı sıcaklıktaki bütün gaz moleküllerinin ortalama kinetik enerjileri eşittir. Atom, molekül, iyon ve serbest elektronların tamamının aynı ortamda bulunmasıyla oluşur. Pozitif iyon sayısı negatif iyon sayısına eşittir. Belirli şekil ve hacimleri yoktur, yoğunlukları katı ve sıvılardan azdır. Elektriği iyi iletmesine rağmen nötral yapıdadır. Plazma hâlinde tepkimeler daha hızlı gerçekleşir. Şimşek, yıldırım, mum ve kibrit alevi, kutup ışıkları, Güneş ve yıldızlar, floresan lamba, neon ışıkları, plazma topu ve televizyon örnektir. Magma ve lav plazma değildir; erimiş kaya, yani sıvıdır.
Katının ısı alarak sıvı hâle gelmesine erime, sıvının ısı vererek katı hâle gelmesine donma denir. Sıvının ısı alarak gaz hâline gelmesine buharlaşma, gaz hâldeki maddenin ısı vererek sıvı hâle gelmesine yoğunlaşma, katı maddenin gaz hâle geçmesine süblimleşme, maddenin gaz hâlden katı hâle geçmesine kırağılaşma (geri süblimleşme) denir.
Sıcaklığın yükseldiği bölgelerde hâl değişimi olmadığı için madde homojendir. Erime süresince sıcaklık sabittir; ortamda katı-sıvı karışımı bulunur ve madde heterojendir. Kaynama süresince de sıcaklık sabittir; sıvı-gaz bir arada bulunur, madde heterojendir. Saf maddeler için donma noktası erime sıcaklığına eşittir.