MADDELERİN HAL DEĞİŞİMİ
Maddelerin katı, sıvı ve gaz formları arasında geçiş yapması. Hal değişim ısılarının hesaplanması. Erime, donma, buharlaşma ve yoğunlaşma ısıları.
Maddelerin Hal Değiştirmesi
Maddelerin hal değiştirmesi katı, sıvı, gaz formları arasında geçiş yapmasıdır.
Bir maddenin katı halden sıvı hale, sıvı halden gaz haline geçmesi olaylarına veya gaz halinden sıvı hale, sıvı halden katı hale geçmesi olaylarına maddenin hal değiştirmesi denilir.
Bir madde hal değiştirirken ısı alışverişi olur. Maddeler gaz halinden sıvı haline geçerken ve sıvı halden katı hale geçerken ortama ısı verir. Tersi durumda ise yani sıvı halden gaz haline ve katı halden sıvı hale geçerken ortamdan ısı alır. Aynı miktar maddenin hal değişimleri sırasında aldığı ve verdiği ısılar birbirine eşittir. Bu olayı en iyi hava olaylarında gözlemleriz. Yağmur yağarken buhar halinden sıvı hale geçiş söz konusudur. Madde daha enerjili bir halden daha az enerjili bir hale geçmektedir. Dolayısıyla çevreye ısı verir. Yine kar yağarken su tanecikleri buhar halinden sıvı hale, sıvı halden ise katı hale geçmektedir. Kar yağışı sırasında hava ılık olur. Tersi durumda yani karların erimesi sırasında hava soğuk olur. Sebebi ise erimekte olan karın ortamdan ısı almasıdır. Yağmur sonrası da hava serinler bu olayın da sebebi, yerdeki su molekülleri buharlaşmakta ve bunun için gerekli ısı enerjisini ortamdan almaktadır.
Bir kaptaki su belli bir sıcaklıkta kaynar. Deniz seviyesinde suyun kaynama sıcaklığı 100 °C dir. Su ısıtıldıkça sıcaklığı yükselir. Fakat bir noktadan sonra suya ısı verilse bile sıcaklığı değişmez. Bu durumda su kaynama sıcaklığındadır. Yani kaynamaktadır. Suya verilen ısı suyun hal değişimi için harcanmaktadır.
Diğer maddeler için de aynı durum söz konusudur. Maddeler hal değiştirirken sıcaklıklarında bir değişim olmaz. Alınan veya verilen ısı hal değişimi için alınmakta veya verilmektedir.
Her maddenin 1 gramının erimesi veya donması için gerekli bir ısı miktarı vardır. Bu sısı miktarlarına erime veya donma noktası adı verilir. 1 gram buzun katı halden sıvı hale geçmesi için verilen ısı ile 1 gram etil alkolün katı halden sıvı hale geçmesi için verilen ısı miktarı farklıdır. Erime ve donma ısıları maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
Hal Değişim Isısının Hesaplanması
Kütlesi m olan katı bir maddenin tamamen sıvı hale geçmesi için verilmesi gereken ısı miktarı aşağıdaki şekilde hesaplanır.
Q = m. Le
Q: Maddeye verilmesi gereken ısı miktarı
m: Kütle
Le: Maddenin erime sıcaklığı
Kütlesi m olan bir maddenin Sıvı halden katı hale geçerken verdiği ısı aşağıdaki şekilde hesaplanır.
Q = m.Ld
Q: Maddenin ortama verdiği ısı miktarı
m: Kütle
Ld: Donma ısısı
Buharlaşma ve yoğunlaşma için de denklemler aynıdır. Sadece erime ısısı (Le) yerine buharlaşma ısısı (Lb), donma ısısı (Ld) yerine yoğunlaşma ısısı (Ly) yazılır.
Örnek
Erime sıcaklığındaki 400 g buzun erimesi için kaç J ısı enerjisi gereklidir?
(Buzun erime ısısı Le = 334 J/g)
Çözüm:
Q = m.Le
Q = 400 . 334
Q = 133600 J
Örnek:
Erime sıcaklığındaki 250 g bakırın tamamen erimesi için kaç J ısı enerjisi gerekir?
(Bakırın erime ısısı Le = 134 J/g)
Çözüm:
Q = m.Le
Q = 250. 134
Q = 33500 J
Örnek:
Kaynama sıcaklığındaki 600 g suyun tamamen buharlaşması için alması gerek ısı kaç J dür?
(Suyun buharlaşma ısısı Lb = 2257 J/g)
Çözüm:
Q = m.Lb
Q = 600 . 2257
Q = 1354200 J
Örnek:
200 g su buharı tamamen yoğunlaşarak su buharı haline gelirse ortama verdiği ısı enerjisi kaç J olur?
(su için yoğunlaşma ısısı Ly = 2257 J/g)
Çözüm:
Q = m.Ly
Q = 200 . 2257
Q = 451400 J
Örnek:
Donma noktasındaki 500 g gümüş tamamen katı hale gelinceye kadar ortama kaç J ısı verir?
(Gümüş için donma ısısı Ld = 88,2 J/g)
Çözüm:
Q = m.Ld
Q = 500 . 88,2
Q = 44100 J
Isı ve Sıcaklık
SANATSAL BİLGİ
24/03/2017