Elmas neden
sert, bal
neden ağır akar?
Camın belli bir erime noktası yoktur, buzunki vardır. Yüksekte su 100 °C'ye ulaşmadan kaynar. Bu ünitedeki her cevap aynı yere çıkıyor: tanecikler arasındaki çekim kuvvetleri ve düzen.
Katı, maddenin en düzenli ve en düşük enerjili hâlidir. Tanecikleri arasındaki çekim kuvvetleri büyük olduğundan tanecikler birbirine sıkı bağlanmıştır; bu nedenle maddenin diğer hâllerine göre tanecikler arası boşlukları en az olanıdır. Ama bütün katılar aynı düzende değildir.
Sıvıların akmaya karşı gösterdiği dirence viskozite, tersine ise akıcılık adı verilir. Bir sıvının viskozitesi büyükse bu sıvının akışkanlığı azdır. Bal, marmelat, bazı motor yağları gibi zor akan sıvılara viskoz sıvılar denir.
Boyaların yüzeylerde tutunabilmeleri için viskozitelerinin yüksek, akışkanlıklarının düşük olması gerekir.
Duvar boyasının su gibi akıcı olmasını istemezsin — akar ve tutunmaz. Aynı sebeple araba motor yağları mevsime göre farklı viskozitede seçilir: soğukta çok viskoz olan yağ motora zorluk çıkarır.
Buharlaşma, sıvının yeterli enerji alarak sıvı yüzeyindeki taneciklerin sıvı yüzeyinden ayrılmasıdır. Kapalı bir kapta buharlaşma sonsuza kadar sürmez; bir noktada geri dönen molekül sayısı ayrılanla eşitlenir. Aşağıdaki simülasyonda bu dengenin kurulmasını izle.
Birim zamanda buharlaşan molekül sayısına buharlaşma hızı denir. Buharlaşma hızı maddenin cinsi, yüzey alanı, sıcaklık, nem, rüzgâr gibi faktörlere bağlıdır.
Buharlaşmanın yalnızca sıvı yüzeyinde değil sıvının içinde de meydana gelmesine kaynama denir. Buhar basıncının standart atmosfer basıncına (1 atm = 760 mmHg) eşit olduğu sıcaklığa normal kaynama noktası denir.
Deniz seviyesinden itibaren yükseğe çıkıldıkça atmosfer basıncı azalır. Buna bağlı olarak kaynama noktası düşer.
Kaynama noktası; kabın şekline, sıvı miktarına, ısıtıcının gücüne ve sıvının yüzey alanına bağlı değildir. Ayrıca aynı ortamda kaynayan tüm sıvıların buhar basınçları eşittir.
Havada su buharı ile azot, oksijen, karbon dioksit, argon gibi gazlar bulunmaktadır. Sıcaklık değiştiğinde diğer gazların miktarı sabit kalsa bile su buharının miktarı değişir. Havadaki su buharına nem denir.
Yaylada makarna geç pişer. Çünkü deniz seviyesinden yükseğe çıkıldıkça atmosfer basıncı azalır, buna bağlı olarak kaynama noktası düşer. 2550 metrede hava basıncı yaklaşık 557 mmHg'ye iner ve su yaklaşık 91,6 °C'de kaynar; kaynıyor ama yeterince sıcak değil.
Düdüklü tencere kapağı basıncı yükseltir, dolayısıyla kaynama noktası da yükselir. Su 100 °C'yi aşar ve nohut bir saat yerine yirmi dakikada pişer. Dağdaki durumun tam tersi.
Uçucu olmayan katılar (tuz, şeker gibi) suda çözündüğünde kaynama noktası artar, buhar basıncı ve buharlaşma hızı azalır. Tuzlu su biraz daha geç kaynar ama daha sıcak olur.
Soğuk bal kaşıktan hiç akmaz, ısıtınca su gibi olur. Moleküllerin kinetik enerjileri arttıkça moleküller arası çekim kuvvetleri azalacağından, genel olarak sıcaklık arttıkça viskozite azalır.
Kışın araba camının içi buğulanır. Yağmur, çiy ve soğuk havalarda camların buğulanması bir yoğuşma olayıdır. Sıcak nemli hava soğuk cama değince doygunluğu aşar ve su buharı sıvıya döner.
Çamaşırı açıp yaymak ve rüzgârlı yere asmak kurumayı hızlandırır. Çünkü yüzey alanı büyüdükçe buharlaşma hızı artar ve rüzgâr, sıvı buharının sıvı yüzeyinden uzaklaşmasını sağladığı için buharlaşmayı hızlandırır.
Sahilde 30 °C bunaltır, İç Anadolu'da 35 °C serin gelir. Bağıl nem düşükse hava sıcaklığı ölçülenden daha düşük, bağıl nem yüksekse ölçülenden daha yüksek hissedilir — çünkü nemli havada terin buharlaşma hızı azalır, vücut serinleyemez.
Boyayı çok inceltirsen akar ve tutunmaz. Boyaların yüzeylerde tutunabilmeleri için viskozitelerinin yüksek, akışkanlıklarının düşük olması gerekir.
Buz tam 0 °C'de erir, cam ise yumuşayarak akmaya başlar — belli bir erime noktası yoktur. Çünkü cam, lastik, plastik, kauçuk ve tereyağı amorf katılara örnektir ve amorf katıların belli bir erime noktaları yoktur. Cam üfleyerek şekil verilebilmesinin sebebi de budur.
30 sorudan oluşan bu test ile "Katılar - Sıvılar" ünitesini ne kadar kavradığını gör.
Maddenin en düzenli ve en düşük enerjili hâlidir. Tanecikleri arasındaki çekim kuvvetleri büyük olduğundan tanecikler birbirine sıkı bağlanmıştır; tanecikler arası boşlukları en az olan hâldir. Belirli hacim ve şekilleri vardır, tanecikleri sadece titreşim hareketi yapar, maddenin en yoğun hâlidir.
Amorf: tanecikler düzensiz yerleşmiştir, belirli geometrik şekilleri ve belli bir erime noktaları yoktur; cam, lastik, plastik, kauçuk ve tereyağı örnektir. Kristal: tanecikler düzenli yerleşmiştir, kendilerine özgü geometrik şekilleri vardır, sert yapılıdır ve sabit sıcaklıkta erir.
İyonik kristaller: iyonik bağ, yüksek erime noktalı, sert ve kırılgan, iletken olmayan katı (NaCl, KF, MgCl₂, CaO). Kovalent kristaller: kovalent bağ, çok yüksek erime noktalı, sert (grafit yumuşak), iletken olmayan katı (grafit hariç) — elmas, grafit, kuartz. Moleküler kristaller: moleküller arası zayıf bağ, düşük erime noktalı, yumuşak, iletken değil (I₂, P₄, S₈, CO₂, SO₂, H₂O, C₆H₁₂O₆). Metalik kristaller: metalik bağ, düşük veya yüksek erime noktalı, yumuşak veya sert, parlak, iletken, işlenebilir (Zn, Au, Ag, Fe, Cu).
Sıvıların akmaya karşı gösterdiği dirence viskozite, tersine akıcılık denir. Viskozitesi büyükse akışkanlığı azdır; bal, marmelat, bazı motor yağları viskoz sıvılardır. Moleküller arası kuvvetleri büyük olanların, molekül kütlesi büyük olanların ve uzun zincirli moleküllerden oluşanların viskozitesi büyüktür. Sıcaklık arttıkça viskozite azalır. Boyaların tutunabilmesi için viskozitelerinin yüksek olması gerekir.
Buharlaşma sıvı yüzeyinden ve her sıcaklıkta gerçekleşir; endotermiktir. Yoğuşma ekzotermiktir. Buharlaşma hızının yoğuşma hızına eşit olduğu durumda sıvı buharıyla dengededir ve oluşan basınca denge buhar basıncı denir. Denge buhar basıncı sıvının cinsine, saflık derecesine ve sıcaklığa bağlıdır; kabın hacmine, şekline, atmosfer basıncına ve sıvı miktarına bağlı değildir.
Buharlaşmanın yalnızca yüzeyde değil sıvının içinde de meydana gelmesine kaynama denir. Buhar basıncının standart atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklık normal kaynama noktasıdır. Kaynama noktasını dış basınç, sıvının cinsi ve saflığı etkiler; kabın şekli, sıvı miktarı, ısıtıcının gücü ve yüzey alanı etkilemez. Yükseğe çıkıldıkça atmosfer basıncı azalır ve kaynama noktası düşer.
Saf sıvılarda kaynama belirli bir sıcaklıkta, buharlaşma her sıcaklıkta olur. Kaynama sıvının her yerinde, buharlaşma yüzeyde gerçekleşir. Dış basınç kaynama noktasını etkiler, buharlaşmayı değiştirmez. Sıcaklık artışı kaynama noktasını etkilemez, buharlaşmayı artırır. Yüzey genişliği kaynama noktasını etkilemez, buharlaşma hızını artırır.
Havadaki su buharına nem denir. Sıcaklık arttıkça havanın taşıyabileceği en fazla nem miktarı artar. Bağıl nem, havadaki su buharı miktarının o sıcaklıkta taşıyabileceği en fazla su buharı miktarına oranıdır. %100 doygunluk demektir; aşılırsa su buharı yoğunlaşır. Hava kütlesinin alabileceği en fazla nem miktarı doygunluk noktasıdır.
Belirli bir yükseltide ölçülen sıcaklığa gerçek sıcaklık denir. Hissedilen sıcaklık; gerçek sıcaklık, rüzgâr hızı, nem ve Güneş'ten yararlanılarak hesaplanır. Bağıl nem düşükse hava ölçülenden daha düşük, yüksekse ölçülenden daha yüksek hissedilir. Örneğin bağıl nem %5 iken 35 °C, 32 °C; %50 iken 35 °C, 41 °C hissedilebilir.