Maddenin Hal Değişim Grafikleri

Bu konumuz içinde hal değişim olayları, hal değişim ısıları ve sıcaklıkları ile hal değişim grafikleri ni inceleyeceğiz.

Maddelerin  ısı alarak veya ısı vererek bir halden bir hale geçmesine hal değişimi denir.

• Saf maddeler için hal değiştirdikleri noktalar ayırt edici bir özelliktir.
• Saf maddeler ısı almaya veya ısı vermeye devam ettikleri halde hal değiştirirlerken sıcaklıkları sabit kalır.

Bu bilgiler ile erime noktası 5°C , kaynama noktası 70°C olan bir maddenin hal değişim grafikleri ni inceleyelim.

Yukarıdaki grafik bir ısınma grafiğidir. Çünkü zaman geçtikçe maddenin sıcaklığı yükselmiştir. Maddelerin hal değişimi yaparken sıcaklığının sabit kaldığını öğrenmiştik. Yukarıdaki grafikte madde iki kere hal değiştirmiştir. 2. ve 4. Dakikalarda birinci hal değişimi meydana gelmişken 6. ve 9. dakikalarda ikinci hal değişimi meydana gelmiştir. Maddeler hal değiştirme esnasında iki haldede bulunurlar . Bu durumda madde heterejon halde diyebiliriz.

Yukarıdaki grafiği tablo halinde inceleyelim.

• Isınma grafiğinde bir madde iki kere hal değiştiriyorsa o madde kesinlikle başlangıçtaki hali katıdır.
• Soğuma grafiğinde madde iki kere hal değiştiriyorsa o madde kesinlikle gazdır. Madde bir kere hal değiştiriyorsa kesin bir şekilde katı-sıvı-gaz dememiz mümkün değildir.

Buna göre Grafiğimiz de madde 4. Ve 6. Dakikalarda eriyor ve 6. Ve 9. Dakikalar arasında da kaynıyor diyebiliriz. Madde ısı almaya devam etmesine rağmen sıcaklık sabit kalıyor. Madde tamamen sıvı hale geçene kadar (eriyene kadar ) sıcaklık sabit kalır. Madde tamamen gaz haline geçene kadar sıcaklık sabit kalır.

Aynı maddenin soğuma grafiğini inceleyelim.

Zaman ilerledikçe maddenin sıcaklığı düştüğü için bu bir soğuma grafiğidir. Madde 70 °C ‘da ve 5 °C ‘da hal değiştirmiştir. Maddenin ilk halinin gaz olduğunu söyleyebiliriz. Çünkü soğurken iki kere hal değiştirmiştir. Buna göre 70 °C  yoğuşma sıcaklığı (aynı zamanda kaynama sıcaklığıdır.) 5°C donma sıcaklığıdır . (aynı zamanda erime sıcaklığıdır.)

Maddenin  hal değişimi sırasında  ihtiyaç duyduğu  ısı nelere bağlıdır?

A)Hal değişim ısısına bağlıdır.

1 gram katı maddenin 1 gram sıvı haline geçmesi için ihtiyaç duyulan ısıya erime ısısı denir. Le ile gösterilir. Tanımdan yola çıkarak Kaynama ısısı Lk ,Yoğuşma ısısı Ly , Donma ısısı Ld ile gösterilir. Birimi joule/gram veya cal /gram ‘dır.

Erime ısısı =Donma ısısı

Kaynama ısısı =Yoğuşma ısısı

Bu ısılar her saf madde için ayırt edici bir özelliktir. Yani birbirlerinden farklıdır. Aşağıda erime sıcaklığındaki demir ver buz için verilmesi gereken ısıları inceleyelim.

Şekilde görüldüğü gibi erime sıcaklığındaki 1 Gram buzu eritmek için verilemesi gereken ısı 334 joule, erime sıcaklığındaki 1 gram demiri eritmek  için verilen ısı 117 jouledür. Yani erime sıcaklığına gelmiş iki maddeden 1 gram buzu eritmek 1 gram demiri eritmekten daha zordur.

• Erime ,donma,kaynama,yoğuşma ısılarındaki fark öz ısıdan kaynaklanmaktadır. Her maddenin öz ısısı farklı olduğu için erime , donma, kaynama, yoğuşma ısılarında farklıdır. Öz ısıda yaptığımız işlemler gibi hal değiştirme ısısı büyük olan madde geç hal değiştirir. Hal değişim ısısı küçük olan madde daha erken hal değiştirir.

B)Maddenin kütlesine bağlıdır.

Bir maddeye hal değiştirirken vermemiz gereken ısının bağlı olduğu diğer değişken kütledir. Elimizdeki maddenin kütlesi ne kadar fazla ise vermemiz gereken ısı veya maddenin dışarıya verdiği ısı o kadar fazladır. Kısaca maddenin kütlesi büyükse geç hal değiştirir , maddenin kütlesi küçükse daha erken hal değiştirir.

Yukarıdaki şekillerde görüldüğü gibi 4 kat daha fazla kütlesi olan buzu tamamen eritebilmek için 4 kat daha fazla ısı verilmesi gerekir.

Günlük Hayatta karşılaştığımız hal değişim olayları

Karpuzu kestikten sonra Güneş’e koyduğumuzda karpuzun bir süre sonra soğuduğunu görürüz. Bunun sebebi buharlaşmadır. Karpuzun %90 ‘ı sudan meydana gelmektedir ve Güneş’e koyduğumuzda içindeki su molekülleri etrafındaki su moleküllerinin içindeki ısıyı alarak buharlaşması sayesinde kalan su molekülleri daha da soğuk olur.

Bahçeyi suladıktan sonra ortam biraz serinler.Bunun sebebi yine buharlaşmadır. Yerdeki su buharlaşırken ortamdaki (havadaki) ısıyı alır. Böylece hava bir miktar serinlemiş olur.

Ellerimizi yıkadığımızda  yada elimize kolonya sürdüğümüzde elimizin ferahladığını hissederiz bunun sebebi kolonya veya suyun elimizden ısı alarak buharlaşmasıdır. Aynı şey biz duştan çıktığımızda da meydana gelir ve üşürüz. Daha fazla üşümemek için havlu ile kurulanarak üstümüzde buharlaşacak su bırakmamaya çalışırız.

Büyük bir sebze haline büyük kütlelerde buz koyulur. Bunun sebebi buz erirken ortamdan ısı alır ve ortamın sıcaklığını düşürür. Böylece buz kendisi erirken sebzeler daha serin bir ortamda kalmış olur.

Buzluktan yeni çıkmış bir şişenin etrafında su damlacıkları oluşmaya başlar. Bunun sebebi yoğuşmadır. Havadaki su buharı soğuk olan şişenin dış kısmına çarpmıştır ve ısı vererek sıvı hale geçmiştir.

Kar, bir yağış biçimidir. Kar yağmaya başlayacağı zaman hava  biraz ısınır. Bunun sebebi kar bulutlarda bulunan su taneciklerinin aşırı soğuk ile karşılaşması sonucu kristalleşerek oluşmasıdır. Bu olay çok çabuk meydana geldiği için su tanecikleri yağmura dönüşmeden dışarı ısı vererek donar ve kar haline gelir.

Yağmur yağdığında hava bir miktar ısınır. Bunun sebebi yoğuşmadır. Bulutlardaki su buharı dışarı ısı vererek yoğuşur ve sıvı hale gelir.

Bu konu anlatımının çalışma kağıdına buradan ulaşabilirsiniz.

Güncel konular için facebook , instagram ve google+ üzerinden bizi takip edebilirsiniz. Tekrar görüşmek üzere.