Madde ve Özellikleri Konu Özeti
Özkütle – Kütle – Hacim
Kütle (m): Bir maddenin sahip olduğu madde miktarına kütle denir. Kütle “m” harfi ile gösterilir.
Kütle, bir cisimdeki madde miktarının ölçüsüdür. Aynı zamanda cismin hareket etmeye karşı gösterdiği direnç olarak da adlandırılabilir. Kütle her yerde aynı değere sahiptir.
Kütlenin SI birim sistemindeki birimi kilogram’dır. Bu kg. olarak kısaltılır. Kullanılan diğer birimler gram, ton ve pound’dur. Görelilik teorisine göre duran kütle m ile enerji E arasında E = mc2 bağlantısı olduğundan enerji birimi olan elektronVolt (eV) da kütle için kullanılabilir. Özellikle kütle ve enerjinin birbirine dönüşebildiği parçacık fiziğinde eV sık kullanılmaktadır. (yaklaşık 1 eV=1.783 × 10-36 kg).
Hacim: Bir cismin evrende kapladığı yere hacim denir. Hacim “V” harfiyle gösterilir ve Uluslararası Birim Sistemi (SI)’de birimi m³’tür. En yaygın hacim birimleri metreküp, desimetreküp, santimetreküp, milimetreküp’tür.
| Cisim | Denklem | Değişkenler |
|---|---|---|
| Küp: | a3=a.a.a | a = kübün bir kenarının uzunluğu |
| Dikdörtgen prizma: | e.b.d | e = en, b = boy, d = derinlik |
| Silindir (dairesel prizma): | π.r2.h | r = dairesel yüzün yarıçapı, h = dairesel plakalar arası mesafe (yükseklik) |
| Yüksekliğe bağlı olmayan, sabit bir alana sahip herhangi bir prizma: | A.h | A = taban alanı, h = yükseklik |
| Küre: | 4/3 . π.r3 | r = kürenin yarıçapı (bu formulün türetilmesi Küre maddesi altında ayrıntılı olarak görülebilir) |
| Elipsoid: | 4/3 . π.a.b.c | a, b, c = elipsoidin yarı eksenleri |
| Piramit: | 1/3 A.h | A = taban alanı, h = yükseklik (tabandan en üst köşeye kadar) |
| Koni (dairesel tabanlı piramit): | (1/3)π.r2.h | r = tabandaki dairenin yarıçapı, h = tabandan en uca kadar olan mesafe (yükseklik) |
Özkütle (d): Bir maddenin birim hacminin kütlesine özkütle denir. Özkütle “d” harfi ile gösterilir. Maddelerin 1 cm3’ünün gram cinsinden kütlesine öz kütle denir. Öz kütle (d) ile gösterilir.
Kütle (m) ve hacim (V) arasında d=m/v bağıntısı vardır. Öz kütlenin birimi g/cm3 dür.
– Saf maddelerin (element ve bileşik) öz kütleleri sabittir. Karışımların öz kütleleri ise sabit değildir.
– Bir maddenin öz kütlesinden söz ederken sabit bir sıcaklıktaki öz kütlesinden söz edilmelidir.
– Sıcaklık değiştiğinde maddenin hacmi değişeceğinden öz kütlesi de değişir. Özellikle gazlardaki değişiklik daha belirgindir.
– Öz kütle, maddenin karakteristik özelliği olmasına rağmen yalnız öz kütlesi bilinen bir maddenin hangi madde olduğu anlaşılamayabilir.
– Bir maddenin hangi madde olduğunun anlaşılabilmesi için birden fazla ayırt edici özelliğinin incelenmesi gerekir.
– Kütlesi artan bir maddenin hacmide artar dolayısıyla, hacimle kütle doğru orantılı değiştiği için öz kütle değişmez.
Dayanıklılık
Canlı ve cansız varlıkların dışarıdan kendilerine uygulanan kuvvete göstermiş oldukları dirence dayanıklılık denir. Cisimlere dayanma sınırından fazla kuvvet uygulandığında şekli bozulur, bükülme, çökme gibi etkiler görülür. Dayanıklılık cismin şekline, boyutlarına ve yapıldığı maddenin cinsine bağlıdır. Dayanıklılık cismin kesit alanının hacmine bölünmesiyle bulunur.
Kesit Alanı Nedir?
Cisimlerin enlemesine veya boylamasına kesilmesi ile oluşan yüzey alanıdır. Dayanıklılık hesaplamalarında kullanacağımız kesit alanı ise cisme etki eden kuvvete, dik olan en büyük yüzey alandır. Örneğin Silindirin kesit alanı dairenin alanına eşittir, Küpün kesit alanı Karenin alanına eşittir.
Adezyon ve Kohezyon
Molekülleri bir arada tutan en önemli faktör moleküller arası çekim kuvvetidir. Moleküller arası çekim kuvveti zayıf olan moleküller birbiri üzerinde kayar. Sıvı molekülleri ile başka madde molekülleri arasında da bir çekim kuvveti oluşur. Aynı moleküller arası çekim kuvvetine birbirini tutma(kohezyon) kuvveti denir. Farklı tür moleküller arasındaki çekme kuvvetine ise yapışma (adezyon) kuvveti denir.
Örneğin su damlasının yaprağa veya cama yapışmasını sağlayan kuvvet yapışma kuvvetidir. Su dolu bir bardakta ise su moleküllerini bir arada tutan kuvvet tutma kuvveti, bardak ile su molekülleri arasındaki kuvvet yapışma kuvvetidir.
Kılcallık
Yapışma ve tutma olayı sonucunda sıvının kılcal bir boruda yükselmesi olayına kılcallık denir. Metrelerce yükseklikteki ağaçların ve diğer bitkilerin topraktan aldığı suyu yapraklara iletmesi bitkilerde bulunan kılcal borular sayesinde olur. Kılcallık sıvının yalnızca yukarı yükselmesini değil, her yöne yayılmasını da sağlayabilir. Kâğıt havlunun suyu emerken veya kesme şekerin ıslanırken sıvının her yöne yayıldığı görülür. Su ve kağıt havlu arasında yapışma, su molekülleri arasında da tutma kuvveti kâğıt havluda suyun ilerlemesini sağlar. Kılcallık olayında sıvının yükselme miktarı, sıvının yükseldiği maddenin yapısında bulunan
boruların kesitine bağlıdır. Boruların kesiti azaldıkça yani boru inceldikçe kılcallık artar.
Yüzey Gerilimi
Sıvı moleküllerinin birbirlerine tutma yani kohezyon kuvveti uyguladıklarını biliyoruz. Moleküller bu tutma kuvveti ile her yöne doğru çekilmektedir ancak yüzeydeki moleküllerin üstünde başka molekül bulunmadığından onları yukarı doğru çeken kuvvet yoktur, yalnızca aşağı ve yanlara doğru çekilirler. Bu kuvvetlerin farkı yüzeydeki moleküller arasında bir gerilmeye neden olur ve bu gerilmeye yüzey gerilimi adı verilir. Su damlacıkları yüzey geriliminin etkisiyle yüzey alanını en aza indirerek küre şeklini alır. Yüzey gerilimi sayesinde su üzerinde bazı böcekler yürüyebilmektedir.
Hidrofobik ve Hidrofilik Yüzeyler
Hidrofob, sudan çekinen yüzeylere; hidrofil ise suyu seven ve suyu çeken yüzeylere denilmektedir. Üzerinde su damlası düşen yüzeyde su damlası,
– Yüzeyde yayılma eğilimi gösteriyorsa, bu yüzeye hidrofilik yüzey denilmektedir.
– Yüzeyde küresel bir biçimde duruyorsa (yuvarlak damlacık gibi), bu yüzeye hidrofobik yüzey denilmektedir.