Embed Size (px)
Citation preview
ÜNİTE 6 MADDE ve ISI
Işıma Konveksiyon
İletim
ISI
yayılıryayılır
yayılır
nedenolur
uğrar
HalDeğişimi
Kat
Sıvı
Gaz
haldir
haldir
haldir
Büzülme
GenleşmeSıvılarda
Katılarda
Gazlarda
Metal Çiftleri
Katılarda
Teknolijidekullanımı
MADDE
Cisim
İşlenmişşeklidir
88
6 Giriş Etkinlikleri
Tren rayları döşenirken,raylar arasında belirliboşluklar bırakılır bununnedeni sizce ne olabilir ?
Yanıtlarınızı arkadaşlarınızv e ö ğ r e t m e n i n i z l etartışarak defterinize notediniz. Ünite sonundayan ı t l a r ı n ı z ı y en i dendeğerlendiriniz.
Dünya için en önemli IsıEnerjisi kaynağı nedir? Bukaynaktan ısı bize nasılulaşır?
Y a n ı t l a r ı n ı z ıa r k a d a ş l a r ı n ı z v eöğretmeninizle tartışarakdefterinize not ediniz.Ünite sonunda yanıtlarınızıyeniden değerlendiriniz.
89
Madde ve Isı
MADDE ve ISI
Kütle, hacim, sıcaklığın maddelerinortak özelikleri, öz kütle, donma vekaynama noktasının ise maddelerin ayırtedici özelikleri olduğunu öğrenmiştik.Birçok madde ortak özelikler gösterdiğiiçin birbirine oldukça benzerler. Bu türmaddeleri tanımak için hassas ölçümleryaparak, öz kütle gibi ayırt edici özeliklerinibulmak gerekir.
Cisimlerin özeliklerini bilmemiz,onları gruplamamız için çok önemlidir.Gruplanan cisimler, özeliklerine göreihtiyaç duyulduğu alanda rahatlıklakullanılır; yüksek sıcaklıklarda kullanmakiçin tasarlanan cisimler, erime noktası yüksek metal maddelerdenüretilir. Camdan yapılan cisimler kırılgandır, o halde bu tür cisimlerikullanırken dikkatli davranmalıyız.
Dikkat edilmesi gereken bir unsur da , vekavramlarını birbirlerine karıştırmamaktır. Madde, uzayda yer kaplayanve kütlesi olan varlıklara denir. Cisim ise katı maddelerin şekil almışhalidir. Tahta bir maddedir ama tahtadan yapılmış bir sandalye cisimdir.Cam, maddedir ama cam bardak bir cisimdir. Bu örnekleri artırmakmümkündür.
Maddeler üzerinde fiziksel değişiklikler yapan en önemliolaylardan birisi Isı Enerjisi'dir. Isı Enerjisi alan ya da veren maddededeğişimler, hal değiştirme veya genleşme olarak oraya çıkar.
Maddeler katı, sıvı ve gaz olarak üç halde bulunurlar. Isı Enerjisialan katı maddelerin erimesi veya sıvı maddelerin buharlaşması haldeğişimidir. Günlük yaşantımızda üç halini de sıklıkla kullandığımız suyunkatı haline buz, sıvı haline su ve gaz haline de su buharı denir. Madde, IsıEnerjisi aldığında sıcaklığı artar, Isı Enerjisi verdiğinde ise sıcaklığıdüşer.
cisim madde
Odun maddedir
Sandalye cisimdir
Bi i ydunuz?l yor mu
Depremler, volkanlar, selbaskınları gibi doğal olaylarmaddeyi değiştiren etkenlerarasındadır.
Kıt kaynakları değerlendirmek için geri dönüşümlümaddelerden yapılan cisimleri kullanınız.
1. Madde ve cisim kavramlarını en az 2'şer örnekvererek açıklayınız.2. Maddelerin kaç hali vardır? Her bir haldekimadde için en az 1 örnek yazınız.3. Madde, Isı Enerjisi aldığında ve verdiğinde negibi değişikliklere uğrar?
90
6 6.1 A- Isı mı? Sıcaklık mı?
Yanan bir kibritin sıcaklığı, kaloriferden dahafazladır fakat yanan kibrit, odaya kaloriferkadar ısı veremez. Örnekten de anlaşılacağı gibiısı ile sıcaklık farklı anlamları ifade eden iki ayrıkavramdır.
Bil im insanları ,
Mollekülleri aynı hızlarla hareketediyorsa, herhangi bir bardaktaki suyunsıcaklığı ile denizdeki suyun sıcaklığı aynıolabilir. Ancak denizdeki suyun ısısı,bardaktakinden kıyaslanmayacak ölçüdebüyüktür. Deniz suyunun kütlesinin yanimoleküllerinin daha çok olması, toplamenerjisinin çok büyük olmasına neden olur.
bir maddedekimoleküllerin kinetik enerjilerinin toplamına“ısı”, maddenin tek bir molekülünün sahipolduğu kinetik enerjiye de “sıcaklık” diyorlar.
Isı Nasıl Yayılır?iletim, konveksiyon ışıma
1.İletim Yoluyla Yayılma :
2.Konveksiyon Yoluyla Yayılma :
3.Işıma Yoluyla Yayılma :
Isı Enerjisi, kaynağından ya da sıcak cisimden, ve olmak üzere 3değişik yolla yayılır.
sıtılan bir maddenin moleküllerinin kazandığı kinetik enerjiyi, titreşimyoluyla birinden diğerine aktarması şeklinde gerçekleşen yayılma türüdür. İletim yoluyla yayılma en iyikatılarda, katılar içinde ise en iyi metallerdedir. Boşlukta ısı, iletim yoluyla yayılamaz. Kahve yaparkenısınan metal kaşığın elimizi yakması, iletim yoluyla yayılmanın gerçekleşmesinden kaynaklanmaktadır.
Isınan maddenin molekülleri birbiriyle yer değişerek yayılmayıgerçekleştirir. Bu yolla yayılma sadece sıvı ve gazlarda olur. Bacaların çekmesi, denizlerdeki sıcak suakıntıları, köşede yanan sobanın tüm odayı ısıtması konveksiyon yoluyla yayılmaya en güzel örneklerdir.
Isının, ışık ışınları ile taşınmasıdır. Madde üzerine düşen ışınlar emilirsemadde çok ısınır, yansıtılırsa az ısınır. Üzerilerine düşen ışınları, siyah cisimler soğururken, beyazcisimler yansıtır. Bu nedenle kışın koyu renkli, yazın ise açık renkli giysileri tercih etmemiz doğru birdavranış olur. Güneş dünyamızı bu yolla ısıtmaktadır.
I
1. Isıyı ve sıcaklığı örnekler vererek açıklayınız.2. Isı, boşlukta hangi tür yayılmayı kolaylıklagerçekleştirebilir ?
Bi i ydunuz?l yor mu
Sıcaklığı IsıEnerjisi'ni ise
ile ölçeriz.
termometre,kalorimetre
kabı
6.1 B- Isı Alış-Verişi ve Hal Değişimi
Sıcaklıkları farklı iki madde birbirlerine temas ettirildiğinde ya da karıştırıldığında sıcaklığıbüyük olandan küçük olana doğru bir meydana gelir. Akış, sıcaklıklar eşit oluncaya kadar devameder. İki madde arasındaki denge sıcaklık kurulduğu zaman, maddeler arasında verilen ısı miktarı ilealınan ısı miktarı birbirine eşittir.
ısı akışı
Maddelerin koşulları değiştikçe fiziksel durumları da değişir. En önemli koşul sıcaklıktır.Sıcaklık arttıkça, maddenin yapısında bulunan taneciklerin de hareketi artar. Sıcaklık, tanecikleri birarada tutan kuvvetlerin yenilmesine yol açar, böylelikle tanecikler birbirinden uzaklaşmaya başlar.Uzaklaşma çoğaldıkça katı bir cisim önce sıvı, sonra gaz haline geçer.
Bilim insanları, sıcaklık artışı ile maddede meydana gelen bu değişimlere diyorlar.Hal değişimi sırasında alınan ya da verilen ısı, bu amaçla kullanıldığı için maddenin sıcaklığında
değişiklik görülmez.
hal değişimi
Bi i ydunuz?l yor mu
Naftal in gibi bazı katımaddeler sıvı hale geçmedendoğrudan gaz haline geçerler.Bu olaya denir.süblimleşme
tencere(katı)
su(sıvı)
buhar(gaz)
Madde ve Isı
1. Farklı sıcaklıklardaki iki madde birbirine temasettiğinde;
a) Isı enerjisi akışı nasıl meydana gelir?b) Isı enerjisi akışı ne zaman sonlanır?
2. Katı, sıvı ve gaz hallerinde bulunan maddelereikişer örnek veriniz.3. Araştırma: Maddelerin fiziksel durumlarınıdeğiştiren sıcaklık dışındaki koşullar nelerdir?
91
92
6.2 A- Genleşme
Yandaki şekilde ağzına balon geçirilmiş camşişelerin biri soğuk, diğeri sıcak su içerisinekonulmuştur. Sıcak su içerisindeki şişeye takılanbalonun hava ile dolmuş olduğun görülüyor. Bunun nedenine olabilir?
Isınan maddelerin hacimlerinde artış olduğunudaha önce öğrenmiştik. Bu deneyde de gerçekleşen ilkeaynıdır. Sıcak su içerisindeki şişede bulunan hava ısınmış,dolayısla hacmi artmış ve balonu şişirmiştir.
Katıları, sıvıları ya da gazları oluşturan tanecikler,sürekli titreşim halindedirler. cisimlerden birine ısıenerji verilirse, enerji kinetik enerjiye dönüşür;dolayısıyla, kinetik enerjisi artan tanecikler dahaşiddetle titreşir ve daha geniş alana yayılmaya çalışırlar.Kısaca sıcaklığı artan cisimler Genleşmegenişleme anlamından gelir. Sıcaklığı artırılan bir cismin boy, yüzey ya da hacminin artmasına genleşme,sıcaklığı azalan cisimlerin boy, yüzey ya da hacimlerinin azalmasına büzülme denir.
genleşir.
Katılarda GenleşmeMaddelerin genleşmesi ya da büzülmesi sırasında
büyük kuvvetlerin ortaya çıkması, tren raylarında, köprü gibiyapılarda hasarlara neden olmaktadır. Bu yüzden trenraylarının eklenti yerlerinde boşluklar bırakılır, köprülerhareket edebilen demir makaralar üzerine oturtulur.Çevremizdeki bu tür yapıları gözlemleyerek genleşme ile ilgilibir çok örnekler bulabiliriz.
Bi i ydunuz?l yor mu
Açmakta zorlandığınız kavanozkapaklarını sıcak su altınatutarsanız, metal olan kapakdaha fazla genleşeceğindenk a v a n o z u r a h a t l ı k l aaçabilirsiniz.
6
93
6.2 B- Metal Çiftleri
Farklı metallerden yapılmış eşit uzunluktaki iki çubukbirbirine perçinlenerek metal çifti yapılabilir. İkiçubuk, perçinli olduklarından, ısıtıldıklarında bağımsızolarak hareket edemezler. Uzama katsayılarıbirbirinden farklı olduğu için biri diğeri üzerinebükülür.
Metal çiftlerinin birçok kullanım alanlarıvardır. Bunların en önemlisi elektrik termostatlarıdır.Termostat, sıcaklığı kontrol altına alarak sabit birdeğerde tutmaya yarayan alettir. Elektrikli şofben,elektrikli ütü, klima, evlerdeki radyatör türü ısıtıcılartermostatlı aletlerdir.
Termostatlı aletlerde sıcaklık arttığındametal çifti bükülür ve devreyi keser. Bir süresoğuyunca metal çifti soğuyarak eski durumuna gelirve devreyi tamamlar, ısıtıcı çalışmaya başlar. Böylecealetin sabit sıcaklıkta kalması sağlanır.
Yangın alarmlarında sıcaklık arttığında metalçifti yukarı bükülerek elektrik devresini kapatır ve zilçalar. Metal termometreler ve flaşörler de metalçiftleri kullanılarak yapılan araçlardır.
1. Termostat ne demektir? Nerelerdekullanıldığını örneklerle açıklayınız.2. Etkinlik : Öğretmeninizin yardımıyla “ısınanmetaller genleşir” ilkesiyle çalışan bir elektrikdevresi kurunuz.
Bi i ydunuz?l yor mu
Ütü, sıcak su kaynatıcısı,şofben, çamaşır makinesi,bulaşık makinesi, elektriklifırın gibi ısı enerjisi kullananhemen hemen tüm cihazlardatermostat vardır.
bakırdemir
bakırdaha fazla
uzadı
demir
bakırdemir
bağlantı
zil
pil
ısı enerjisialdıktan sonra
ısı enerjisialmadan önce
kontroldüğmesi
bakırdemir
ısı enerjisi
giriş
çıkış
Madde ve Isı
94
6.2 C- Sıvı ve Gazlarda Genleşme
�
�
Ağzına kadar dolu çaydanlık ısıtılınca, su neden taşar?Termometrelerde civa veya alkol seviyesi sıcaklık değişimlerinde neden yükselip alçalır?
Yukarıdaki gibi sorulara, bilimsel alarak daha iyiyanıtlar verebilmemiz için, sıvıların davranışlarınıincelememiz gerekir. Sıvıların ısıtılırken gösterdikleridavranışlarını, katılardaki gibi inceleyemeyiz. Sıvılarıkatılar gibi şekillendirmek, örneğin boru haline getirmekimkansızdır. Bu yüzden sıvıların, bir kap içindeincelenmeleri gerekir.Sıvılı termometrelerde, sıcak su kazanlarında,termosifonlarda ve kalorifer sistemlerinde sıvılarıngenleşme ilkesinden yararlanılır.Sıvılar sadece hacimce genleşir. Sıvıların genleşmekatsayısı, katılara göre daha büyüktür. Sıvı ile tamamendolu bir kap ısı aldığında hem kap hem sıvı genleşir, ancaksıvı genleşme katsayısı daha büyük olduğu için taşar.
Su ile tamamen doldurulmuş ve sıkıca kapatılmış cam bir şişeyi derin dondurucuya koyar, yeterikadar beklersek, donan suyun kabına sığmadığını ve şişeyi kırdığını görebiliriz. Bu olay genleşmeilkeleriyle çelişir gibi görülüyor. Isı veren bir maddenin büzülmesi gerekekirken, tam tersi olmuştur.
Su, genleşmede diğer tüm maddelerden farklı özelikler gösterir. Su, hem ısı enerjisi aldığında,hem de verdiğinde genleşir. Başka bir deyişle hem sıcaklığı arttığında hem de azaldığında suyun hacmiartar. Suyun hacminin en küçük olduğu sıcaklık +4 C'tır.
Cisimler katı, sıvı, gaz hallerinin tümünde genleşebilirler. Sıvıların genleşme katsayılarıkatılardan, gazlarınki sıvılardan daha büyüktür. Katı ve sıvılarda genleşme katsayısı ayırt edici birözelik iken, gazlarda değildir. Tüm gazlar aynı şartlarda eşit miktarda genleşir.
Suyun Genleşmesi
0
1. Cisimlerin sıcaklıklarındaki değişiklikler hangifiziksel değişimleri ortaya çıkarır?2. Araştırma : Çok uzun çelik köprülerde genleşmeya da büzülme sonucu oluşabilecek sorunlarıngiderilmesi için hangi yöntemler kullanılır ?
Bi i ydunuz?l yor mu
Yolcu balonlarının genleşmeilkesine göre hareket eder.Balonun ağzında bulunun birısı kaynağı yardımıyla içindekihavanın ısıtılarak genleşmesiya da soğutularak büzüşmesisağlanır.
6
95
TEST 6
1. Aşağıda verilen maddeleri içeren, ikişer cisim adını belirtilen yerlere yazınız.
Cam____________________ Plastik
____________________
Tahta____________________ İpek
____________________
2.
3.
4.
5.
Aşağıda verilenler ısının hangi yayılma yolunu içerdiğini belirtiniz.a) Metal kaşıkla yemek pişirirken elimizin yanmasıb) Güneşin dünyamızı ısıtmasıc) Sobanın odayı ısıtmasıd) Kızgın tavada kızartma yapmake) Denizlerdeki sıcak su akıntılarıf) Çalışan bir ampülün ısı yayması
Aşağıdaki soruları yanıtlayınız.a) “Genleşme” ve “büzülme” ne demektir ?c) Katı, sıvı ve gazlarda genleşme katsayıları nasıl sıralanır ?d) Metal çifti ne demektir ? Teknolojideki kullanım alanlar nelerdir ?
Aynı boy ve kalınlıktaki X, Y, Z metalleri üzerilerine aşağıdaki işlemler uygulanıyor. Bumetallerin genleşme katsayılarını sıralayınız.
a) X ve Y metali eşit miktar sıcaklık farkında ısıtıldığında X'in boyu Y'den uzun oluyor.b) X ve Z metali eşit miktarda sıcaklık farkında soğutulduğunda Z'nin boyu X'ten daha kısa
oluyor.
Aşağıdaki eşit boy ve kalınlıktaki metallerin genleşme katsayılarının büyükten küçüğe doğrusıralanışı çelik, demir, bakır, aleminyum şeklindedir. Verilen metal çiftleri üzerine belirtilenişlemler yapılırsa metallerin alacakları yeni şeklini çiziniz.
Demir Aleminyum
Bakır Çelik
Sıcaklığı artırılıyor Sıcaklığı azaltılıyor
Madde ve Isı
96
Çoklu Zeka Etkinlikleri
Isı enerjisininyayılmasını anlatan birbülten hazırlayınız.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
( Şekil 1 )
( Şekil 2 )
( Şekil 3 )
Bir hafta boyunca evinizde kullandığınız ve IsıEnerjisi açığa çıkaran cihazları not ediniz.
1) Sizce madde ve ısı konusu size nedenöğretilmiştir ?Çünkü:_____________________________________________________________________________________________________________________________________2) Sizce genleşme ve büzülme hakkındakibilgiler size neden öğretilmiştir?Çünkü:_____________________________________________________________________________________________________________________________________3) Sizce termostatın kullanım alanları sizeneden öğretilmiştir ?Çünkü:_____________________________________________________________________________________________________________________________________
6
Mekan :Tarih :Kahramanlar :
Ev2007 yılıSu ısıtıcısı, ütü, çamaşır
makinesi, bulaşık makinesi( Hikayenin adı )
--------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Aşağıda belirtilen mekan, tarih ve kahramanlarıkullanarak bir hikaye yazınız.
(Yazarın Adı )-------------------------
97
Çoklu Zeka Etkinlikleri
Aşağıdaki kavramların her birini anlatandans figürleri geliştiriniz.
GenleşmeBüzülme
IşımaTermostat
Aşağıda verilen kavram haritasını tamamlayınızve ünitede öğrendiklerinizle ilgili yeni bir
kavram haritasını siz oluşturunuz.
Aşağıda verilen kavramları renklerlesembolize ederek kutucukları belirttiğiniz
renklere boyayınız.
Soğuk
Genleşme Büzülme Sıcak
İletim Işıma
Aşağıda verilen kavramların her biri içinbirer ritim oluşturunuz. Sınıf arkadaşlarınıza
bu ritimleri çalarak anlattığınız kavramıbulmasını isteyiniz.
GenleşmeBüzülme
IşımaTermostat
ISI
nedenolur
uğrar
MADDE
Madde ve Isı
NOTLAR
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
