Madde Ve özellikleri

Madde: Hacmi ve kütlesi olan her şey maddedir Örnek; taş, hava, su, Güneş, köpek, tuz Madde olmayanlara örnek: Işık, ısı, ses, gibi hacmi ve kütlesi olmayan enerjiler Madde 3 farklı fiziksel halde bulunabilir Katı, sıvı, gaz Katı halde moleküller arası boşluk azdır ve moleküller birbirine sıkı halde bağlanmıştır

Maddelerin ortak özellikleri: Bütün maddelerde bulunan özellikler Her madde bu özelliklere sahiptir

1. hacim
2. kütle
3. eylemsizlik
4. tanecikli ve boşluklu yapı

Ortak özellikler maddenin cinsine bağlı değil, miktarına bağlıdır Örneğin hacim Demirin ve Bakırın hacimleri bunların miktarına bağlıdır Demirin hacmi 100 cm3 olmalıdır diye bir şey söylemek yanlış olur
Yandaki animasyonda suyun 3 hali ; buz ,su, buhar için moleküllerin durumu gösterilmiştir Kırmızı nokta oksijen atomunu, maviler ise hidrojen atomlarını gösterir (H2O) Hal değiştirme ile maddenin moleküler yapısı değişmez Yani H2O molekülü 3 hal için de aynıdır Hiç bir halde H ve O atomları birbirinden ayrılmamıştır Sadece moleküllerin birbirlerine göre konumları ve uzaklıkları değişir Moleküllerin yapısı değişmeden konumları değişiyorsa buna fiziksel değişme denir (hal değiştirme, çözünme



Maddelerin ayırtedici özellikleri: Her maddede bulunan ve ölçülebilen , fakat her bir madde için farklı özelliklere sahip niceliklerdir

1. özkütle
2. erime sıcaklığı
3. kaynama sıcaklığı
4. öz ısı
5. genleşme katsayası
6. çözünürlük

Ayırt edici özellikler maddenin miktarına bağlı değil cinsine bağlıdır Örneğin, demirin özkütlesi belli bir sıcakılk ve basınç altında 7,8 g/cm3dür Demirin miktarı ne olursa olsun bu özellik değişmez Bütün demirler bu özelliği taşır Fakat bakır için özkütle 7,8 değil 5,4 g/cm3dür Yani özkütle maddenin cinsine göre değişiklik gösterir Miktar önemli değil dir 100 gram bakırın da özkütlesi 5,4 g/cm3dür, 500 gram bakırın da

güzel paylaşım

MADDE

Uzayda yer kaplayan, kütlesi, hacmi olan ve eylemsizliğe uyan varlıklara madde denir Maddeler katı, sıvı ve gaz halinde bulunabilir Maddenin şekil almış haline de cisim denir
Maddelerin Ortak Özellikleri
Bütün maddelerde bulunan özelliğe ortak özellik denir Bir maddenin yalnız kendine ait özelliğine ise, ayırt edici özellik denir

Maddelerin ortak özellikleri,
1 Eylemsizlik
2 Hacim
3 Kütle
Bir maddenin sahip olduğu hareket ve şekil durumunu koruma meyline eylemsizlik denir Arabadan inmek isteyen bir yolcu, araba henüz durmadan önce inerse, arabanın hareket yönünde gitmek zorunda kalır Arabada iken hızı olan yolcu inincede bu hızını devam ettirmek isteyecektir Bu durum bütün maddeler için geçerlidir Duran madde durmak ister, hareket halindeki ise hareketini devam ettirmek ister

2 Hacim
Maddelerin uzayda kapladığı yere hacim denir İki madde birlikte aynı hacmi işgal edemez Örneğin bir bardağa su konulduğunda bardağın içindeki hava, kabı terkeder
Katı maddelerin belli bir şekli ve hacmi vardır Sıvı maddelerin belli bir hacimleri olmasına rağmen belirli bir şekilleri yoktur, konuldukları tabın şeklini alırlar Gazların ise hem belirgin hacimleri hem de belirgin şekilleri yoktur Konuldukları kapların hacmini ve şeklini alırlar

Geometrik Biçimli Cisimlerin Hacimleri
Geometrik şekilli, dikdörtgenler prizması, küp, silindir, küre ve koni şeklindeki katı cisimlerin hacimleri, boyutları ölçülerek hesaplanır
Dikdörtgenler prizmasının hacmi farklı üç kenarının çarpımına eşittir

Hacim = En boy yükseklik

V = a b c dir

Üç kenarı da eşit ve a kadar olan küpün hacmi

V = a3 dür

Taban yarıçapı r, yüksekliği h olan silindirin hacmi, taban alanı ile yüksekliğinin çarpımına eşittir

V = pr2 h dir

Yarıçapı r olan kürenin hacmi

Düzgün Olmayan Cisimlerin Hacimleri

Düzgün geometrik yapıda olmayan katı cisimlerin hacimleri, dereceli kaplardaki sıvılardan yararlanılarak bulunur

Bu tür cisimler tamamen sıvı dolu olan bir kaba batırıldığında, sıvıda erimemek şartıyla hacmi kadar hacimde sıvı taşırır Eğer cisim tamamen batmıyorsa, taşan sıvının hacmi batan kısmın hamine eşit olur

Tamamen dolu olmayan dereceli kaptaki sıvıya bir cisim atılırsa, cismin hacmine eşit hacimde sıvıyı yer değiştirir

Eğer katı bir cisim sıvı içine atıldığında çözünüyorsa, cismin gerçek hacmini bulamayız Çünkü, cismin katı haldeki hacmi ile sıvı haldeki hacmi eşit olmadığı gibi, katı içinde hava boşlukları olabilir ve eridiğinde hava çıkar ve hacim azalır

Dereceli kapta bulunan kuru kumun üzerine su döküldüğünde, karışımın hacmi, su ve kumun ayrı ayrı hacimlerinin toplamından daha küçük olur Bunun nedeni, kum tanecikleri arasında hava boşluğu olması ve suyun bu boşlukları doldurmasıdır Buna göre, kumun gerçek hacmi, karışımın hacminden suyun hacmi çıkarılarak bulunur

Hacim Birimleri

Hacim V sembolü ile gösterilir SI birim sisteminde hacim birimi m3 tür Pratikte maddelerin hacmini ölçmek için m3 ün alt katları olan cm3 ve dm3 kullanılır Bir cismin hacmi bulunurken, üç boyutu çarpıldığı için, hacim birimleri de uzunluk birimlerinin küpü olarak ifade edilir

Kütle

Kütle madde miktarı ile ilgili bir özelliktir m sembolü ile gösterilir

Ağırlık ve kütle kavramları birbirine karıştırılmamalıdır Ağırlık gezegenin maddeye uyguladığı kütle çekim kuvvetidir Kütleleri eşit olan cisimlerin farklı gezegenlerde ağırlıkları eşit olmayabilir Kütle eşit kollu terazi ile ölçülür, ağırlık ise dinamometre denilen yaylı kantarla ölçülür

Eşit Kollu Terazi

Kütle eşit kollu terazi ile ölçülür Eşit kollu terazi moment prensibine göre çalışır Eşit kollu terazinin kolları eşit uzunlukta ve kefeleri özdeştir

Eşit kollu terazinin duyarlılığını artırmak için binici denilen bir alet kullanılır Ölçülebilecek en küçük kütle, o terazinin duyarlılığını gösterir Binicinin kütlesi m gram ve terazinin bir kolu N tane eşit bölmeye ayrılmış ise, oranı, binicinin bir bölme hareketi durumunda sağlayacağı katkının gram karşılığını verir Ayrıca bu değer terazinin duyarlılığına eşittir

Binici sağ koldaki kefeye doğru 1 bölme kaydırılırsa, sağ kefeye kadar gram ilave edilmiş olur Binici 5 bölmede iken katkısı ise kadar olur

Binicinin ardışık bir bölme yer değiştirmesi 1 gram karşılık geliyor denilirse, olarak verilmiş demektir

Ağırlık

Yeryüzünden belli bir yükseklikten serbest bırakılan cisimler yer yüzeyine doğru düşerler Bu durum cisimlere yere doğru bir kuvvet uygulandığını gösterir

Bir cisme, bulunduğu noktada etki eden kütle çekim kuvvetine o cismin ağırlığı denir

Ağırlık vektörel bir büyüklük olup, dinamometre denilen yaylı kantarla ölçülür Ağırlık kuvvetinin yönü daima dünyanın merkezine doğrudur Kütlesi m olan bir cismin ağırlığı,

G = m g

eşitliği ile hesaplanır Buradaki g, yerçekim ivmesidir

Özkütle

Bir maddenin birim hacminin kütlesine o maddenin özkütlesi denir

Kütle m, hacim V, özkütle d ile gösterilmek üzere

olur

SI birim sisteminde özkütle birimi kg/m3 dür g/cm3 de özkütle birimidir Aynı şartlarda özkütle, maddeler için ayırt edici özelliktir

Şekildeki grafiklere göre, katı ve sıvı maddelerin sıcaklığı sabit kalmak şartı ile kütle ile hacmi doğru orantılıdır Kütle – hacim grafiğinde doğrunun eğimi özkütleyi verir

Özkütle, maddelerin hacmine ve kütlesine bağlı değildir Hacim arttıkça kütle de artar, veya kütle arttıkça hacim de artar ve özkütle sabit kalır

Maddelerin özkütleleri iki nedenden dolayı değişebilir

1 Kütle sabit kalmak şartıyla, basıncın etkisiyle hacmi değişen maddelerin özkütlesi değişebilir Basınçla madde sıkıştırılıp hacmi azaltılırsa özkütlesi artar

2 Sıcaklık ve basınç sabit iken kütle ve hacim doğru orantılı olarak değişir Kütle sabit iken sıcaklık etkisiyle hacim değişikliği olursa, özkütle değişir d=m/V bağıntısına göre, bir cismin sıcaklığı artarsa, hacmi de artar Kütle sabit kalmak şartı ile hacim artarsa özkütle azalır Sıcaklık azalırsa hacim azalır ve özkütle artar

Kütle ile hacim doğru orantılı değil de şekildeki gibi değişiyorsa, eğim dolayısıyla da özkütle artıyor demektir Bu da kütle ile hacim artarken aynı zamanda sıcaklık azalıyor demektir

Eğer kütle hacim grafiği şekildeki gibi değişiyorsa, kütle ve hacim artarken sıcaklık da artıyor, dolayısıyla özkütle azalıyor demektir

Sıcaklık özkütleyi etkileyen bir faktör olduğu için ,maddenin aynı sıcaklıktaki özkütleleri karşılaştırılabilir farklı sıcaklıklarda özkütleleri eşit olan iki cismin , aynı sıcaklıktaki özkütleleri eşit olmaz

Özağırlık

Bir maddenin birim hacminin ağırlığına özağırlık denir

Karışımın Özkütlesi

Birbirine türdeş olarak karışabilen aynı sıcaklıktaki sıvıların karıştırılmasıyla, karışan sıvıların özkütlelerinden farklı özkütleli bir karışım elde edilir Karışımın özkütlesi, birbirine karışan sıvıların özkütlelerine ve karışma oranlarına bağlıdır

İki ya da daha fazla sıvının karıştırılmasıyla meydana gelen karışımın özkütlesi,

eşitliği ile bulunur

Karışımın özkütlesi, karışan sıvıların özkütleleri arasında bir değer alır Örneğin d1 ve d2 özkütleli sıvıların karışımlarının özkütlesi dK olsun Eğer d1>d2 ise karışımın özkütlesi d1>dK>d2 olacak şekilde arada bir değer almak zorundadır Hangi sıvıdan hacimce fazla karışım olursa, karışımın özkütlesi o sıvının özkütlesine daha yakındır

Özel Durumlar

I Özkütleleri d1 ve d2 olan sıvılardan eşit hacimde karışım yapılmış ise, karışımın özkütlesi,

Karışımda özkütlesi büyük olan madde kütlece fazla demektir

II Karışımı meydana getiren maddelerden eşit kütlede karışım yapılmış ise, karışımın özkütlesi,bağıntısı ile bulunur

Bu tip karışımlarda özkütlesi büyük olan maddeden hacimce az karıştırılmış demektir

SIVILARIN KALDIRMA KUVVETİ

Sıvı içerisine kısmen veya tamamen batan cisimler sıvı tarafından yukarı doğru itilirler Bu itme kuvveti, sıvıların cisimlere uyguladığı kaldırma kuvvetidir

Sıvıya batırılan bir tahta parçası yukarı çıkmak ister Tahta parçasının tamamını batacak şekilde sıvı içinde tutabilmek için üstten bir kuvvet uygulamak gerekir

Cismi yukarı çıkmaya zorlayan kaldırma kuvveti, cisim tarafından yeri değiştirilen sıvının ağırlığına eşittir Yeri değişen sıvının hacmi, cismin batan kısmının hacmine eşit olduğundan, kaldırma kuvveti

Fkal = Vb rsıvı

bağıntısı ile hesaplanır Burada rsıvı = d g dir Yani sıvının özağırlığı, sıvının özkütlesi ile çekim ivmesinin çarpımına eşittir

Cisimlere uygulanan sıvı kaldırma kuvveti sıvının özkütlesine bağlıdır Yukarıdaki şekillerde de görüldüğü gibi aynı cismin farklı sıvılardaki konumları farklı olabilmektedir

Sıvı içindeki serbest cisimlere ağırlık kuvveti ile kaldırma kuvveti etki eder Bu iki kuvvet düşey doğrultuda ve zıt yönlü kuvvetlerdir Cisimlerin sıvı içinde batmaları veya yüzmeleri yani sıvıdaki durumları bu iki kuvvetin büyüklüğüne bağlıdır

Şekil – I de saf su içine atılan yumurta dibe batar Suya tuz ilave edilerek karıştırıldığında yumurta Şekil – II deki gibi yüzmeye başlar Bunun nedeni suya tuz karıştırıldığında suyun özkütlesinin artması ve F = Vb d g bağıntısına göre, kaldırma kuvvetinin büyümesi, dolayısıyla bileşke kuvvetin yukarı doğru olması ve yumurtayı yukarı yönde hareket ettirmesidir

Yüzen Cisimler

Sıvıya bırakılan bir cismin hacminin bir kısmı sıvı dışında kalacak şekilde dengede kalıyorsa bu cisme yüzen cisim denir Cismin yüzebilmesi için özkütlesi sıvının özkütlesinden küçük

(dcisim < dsıvı) olmalıdır

Yüzen cisim dengede iken cisme uygulanan kaldırma kuvveti ile cismin ağırlık kuvveti büyüklükçe eşit olur Bir cisim sıvı içine iyice daldırılıp bırakılırsa tekrar bir kısmı sıvı dışında olacak şekilde yüzer Böyle yüzen cisimlerde

G = FK olduğundan

bağıntısı elde edilir Bu bağıntıya göre cismin batan hacminin bütün hacmine oranı, cismin özkütlesinin, sıvının özkütlesinin oranına eşittir

Askıda Kalan Cisimler

Şekildeki gibi hacminin tamamı sıvı içinde olacak biçimde bir yere temas etmeden dengede kalan cisimlere askıda kalan cisimler denir Cismin askıda kalabilmesi için özkütlesi, sıvının özkütlesine eşit olmalıdır Bu durumda cisim kabın tabanına bırakılsa bile cismin tabanla irtibatı kesilir Yani askıda kalan cisim herhangi bir yere temas etmez Askıda kalan cisim dengede olduğu için cisme uygulanan kaldırma kuvveti cismin ağırlığına (Fk = G) eşittir

Batan Cisimler

Özkütlesi sıvının özkütlesinden büyük olan (dC > dS) cisimler sıvıya bırakıldığında bir engelle karşılaşıncaya kadar yoluna devam ederler Bu tür cisimlere batan cisimler denir

Batan cisimlerin ağırlık kuvveti cisme etki eden kaldırma kuvvetinden daha büyüktür (Fk < G)

ÖZEL DURUMLAR

1 Bir cismin aynı sıvı içinde hacminin tamamı batmak şartıyla kaldırma kuvveti cismin sıvı içindeki derinliğine bağlı değildir

2 Sıvı içine daldırılan bir cisim, havadaki ağırlığına göre, görünen ağırlığı kaldırma kuvveti kadar hafifler Şekilde sıvı içindeki cismin görünen ağırlığı

T = G – FK dir

3 Katı bir cisim kendi sıvısında yüzüyorsa, cisim eridiğinde sıvı seviyesi değişmez Örneğin su içinde olan buz eridiğinde, kaptaki su düzeyi değişmez

4 Özkütlesi sıvınınkinden küçük ya da sıvınınkine eşit olan cisimler, taşma seviyesine kadar olan sıvıya bırakıldıklarında ağırlıkları kadar ağırlıkta sıvı taşırırlar Dolayısıyla kabın toplam ağırlığı değişmez

Özkütlesi sıvınınkinden büyük olan bir cisim bırakılırsa, cisim batar ve taşan sıvının hacmi cismin hacmine eşit olmasına rağmen sıvının özkütlesi cismin özkütlesinden küçük olduğundan kap ağırlaşır

5 Şekildeki eşit kollu terazinin sol kefesinde gram, sağ kefesinde ise içinde sıvı olan kapla denge sağlanıyor Daha sonra ipe bağlı bir cisim sıvı içine daldırılarak asılıyor bu durumda cisme sıvı tarafından kaldırma kuvveti uygulanır (etki), cisim ise sıvıya aşağı yönlü eşit büyüklükte tepki gösterir Dolayısıyla terazinin dengesi bozulur Dengenin yeniden sağlanması için sol kefeye kaldırma kuvvetine değerce eşit ağırlıkta cisim konulmalıdır

6 Gazlarda, sıvılar gibi cisimlere kaldırma kuvveti uygular Bu kaldırma kuvvetinin değeri sıvılarda olduğu gibi cisim tarafından yeri değiştirilen havanın ağırlığına eşittir Havanın kaldırma kuvveti

FK = VC dhava g

bağıntısından hesaplanır

Bu bağıntıya göre, hacmi büyük olan cisimlere hava tarafından uygulanan kaldırma kuvveti de büyük olur

• Bir cismin ağırlığı, havanın kaldırma kuvvetinden büyük ise, cisim yere doğru düşer GC > FK
• Bir cismin ağırlığı, havanın kaldırma kuvvetine eşit ise, cisim havada askıda kalırGC = FK
• Bir cismin ağırlığı havanın kaldırma kuvvetinden küçük ise, cisim yükselir GC<FK
• Şekil – I de hava ortamında eşit kollu terazinin kollarına asılarak hacimleri farklı cisimler dengeleniyor Hava boşaltıldığında terazi Şekil – II deki durumu alıyor Çünkü hava ortamında, hacmi büyük olan cisme daha fazla kaldırma kuvveti uygulanır Hava dışarı alındığında bu kuvvet ortadan kalktığı için hacmi büyük olan cisim aşağı iner
  Eğer havasız ortamda aynı terazi dengelendikten sonra hava ortamına çıkarılsaydı, bu durumda da hacmi büyük olan cisim yukarı kalkardı

7 Kaldırma kuvveti cismin batan kısmının hacim merkezine uygulanır Şekilde yarısı sıvıya batmış eşit bölmeli türdeş çubuğun batan iki bölmeli kısmının ortasına kaldırma kuvveti uygulanır