Isı alan maddelerin genleşmesi, ısı veren maddelerin büzülmesi; erime, donma, kaynama ve yoğuşma noktaları; ayırt edici özellikler.
Genleşme ve büzülme
Maddeler ısı aldığında tanecikleri daha hızlı hareket eder ve aralarındaki uzaklık artar; madde genleşir (hacmi artar). Isı verdiğinde ise tanecikler yavaşlar ve yaklaşır; madde büzülür (hacmi azalır).
- Katılar en az, sıvılar daha çok, gazlar en çok genleşir.
- Genleşme sırasında maddenin kütlesi değişmez, yalnızca hacmi değişir.
Deney: Ağzına balon geçirilmiş boş bir şişe sıcak suya konunca balon şişer (hava genleşir); soğuk suya konunca söner (hava büzülür).
Günlük hayatta genleşme
| Örnek | Açıklama |
|---|---|
| Köprülerdeki genleşme aralıkları | Yazın uzayan köprü parçalarının çatlamaması için bırakılır |
| Tren rayları arasındaki boşluklar | Sıcakta uzayan raylar eğrilmesin diye |
| Elektrik telleri yazın sarkık | Isınınca uzar, kışın gerilir |
| Sıkışmış kavanoz kapağı sıcak suya tutulur | Metal kapak camdan çok genleşir, kolay açılır |
| Termometre | Sıvı (alkol ya da cıva) ısınınca genleşir ve yükselir |
| Sıcak hava balonu | Isınan hava genleşir, yoğunluğu azalır, balon yükselir |
⚠️ Yazın arabaların lastikleri fazla şişirilmemelidir; sıcakta içerideki hava genleşerek lastiğe zarar verebilir.
Hâl değişim noktaları
Saf maddelerin hâl değiştirdiği sıcaklıklar sabittir ve o maddeye özgüdür:
- Erime noktası: Katının sıvıya dönüştüğü sıcaklık.
- Donma noktası: Sıvının katıya dönüştüğü sıcaklık. Saf bir maddenin erime noktası = donma noktası.
- Kaynama noktası: Sıvının her yerinde buharlaşmanın gerçekleştiği sıcaklık.
- Yoğuşma noktası: Gazın sıvıya dönüştüğü sıcaklık. Kaynama noktası = yoğuşma noktası.
| Madde | Erime / donma (°C) | Kaynama / yoğuşma (°C) |
|---|---|---|
| Su | 0 | 100 |
| Etil alkol | −114 | 78 |
| Demir | 1538 | 2862 |
| Cıva | −39 | 357 |
💡 Hâl değişimi sırasında saf maddenin sıcaklığı sabit kalır. Kaynayan suyun altını açmaya devam etsek de su 100 °C’de kalır; verilen ısı hâl değişimi için kullanılır.
Buharlaşma ve kaynama farkı
| Buharlaşma | Kaynama | |
|---|---|---|
| Nerede? | Yalnızca sıvının yüzeyinde | Sıvının her yerinde (kabarcıklar) |
| Sıcaklık | Her sıcaklıkta olur | Belirli bir sıcaklıkta (kaynama noktası) |
| Hız | Yavaş | Hızlı |
Ayırt edici özellik: Erime, donma ve kaynama noktaları saf maddeler için ayırt edicidir. Bir sıvının 78 °C’de kaynadığını görürsek bunun su değil, büyük olasılıkla etil alkol olduğunu anlarız.
💡 Su, deniz seviyesinde 100 °C’de kaynar; yüksek dağlarda hava basıncı düştüğü için daha düşük sıcaklıkta kaynar. Bu yüzden dağda yemek geç pişer.
Kavramlar
- Genleşme
- Isı alan maddenin hacminin artması.
- Büzülme
- Isı veren maddenin hacminin azalması.
- Erime noktası
- Katının sıvıya dönüştüğü sabit sıcaklık.
- Kaynama noktası
- Sıvının her yerinde buharlaşmanın olduğu sabit sıcaklık.
- Isı alan madde genleşir, ısı veren büzülür
- Gazlar en çok, katılar en az genleşir
- Genleşmede kütle değişmez
- Saf maddede erime noktası = donma noktası
- Kaynama noktası = yoğuşma noktası
- Hâl değişimi sırasında sıcaklık sabit kalır
Örnek soru ve çözümü
Sıkışmış metal kapaklı bir cam kavanozu açmak için kapağı sıcak suya tutmak neden işe yarar?
Metal, camdan daha fazla genleşir. Isınan kapak genişler ve kavanozun ağzından gevşeyerek kolay açılır.
Çözümlü örnekler
1. Saf suyun donma noktası kaç °C’dir? Kolay
Çözüm0 °C (erime noktasıyla aynı).
2. Köprülerde neden genleşme aralıkları bırakılır? Orta
ÇözümYazın ısınan köprü parçaları genleşip uzar; aralık olmazsa birbirine baskı yaparak çatlayabilir ya da eğilebilir.
3. Bir öğrenci bir sıvıyı ısıtıyor; sıcaklık 78 °C’ye çıkıyor, ısıtmaya devam ettiği hâlde bir süre 78 °C’de kalıyor. Bu durumu nasıl açıklarsınız? Zor
ÇözümSıvı 78 °C’de kaynamaktadır; verilen ısı hâl değişimi için kullanıldığından sıcaklık sabit kalır. Kaynama noktası 78 °C olduğu için sıvı büyük olasılıkla etil alkoldür.
Sık yapılan hatalar
- Genleşmede kütlenin arttığını sanmak.
- Kaynayan suyun ısıtılmaya devam edilince 100 °C’nin üstüne çıktığını düşünmek.
- Buharlaşmanın yalnızca 100 °C’de olduğunu sanmak.
Biliyor muydun?
Eyfel Kulesi yazın, kışa göre 15 cm’ye kadar uzayabilir! Demirden yapılmış olduğu için sıcakta genleşir.