420 likes | 818 Views
MADDE VE ÖZELLİKLERİ. Hazırlayan: Ali ŞEN Fizik Öğretmeni. MADDE. Kütlesi ve hacmi olan her şeye madde denir. Maddeler katı, sıvı, gaz ve plazma olmak üzere dört halde bulunur. Katı : Kütlesi hacmi ve şekli sabittir. Taş, tahta....
E N D
MADDE VE ÖZELLİKLERİ Hazırlayan: Ali ŞEN Fizik Öğretmeni ALİ ŞEN
MADDE Kütlesi ve hacmi olan her şeye madde denir. Maddeler katı, sıvı, gaz ve plazma olmak üzere dört halde bulunur Katı: Kütlesi hacmi ve şekli sabittir. Taş, tahta.... Sıvı: Kütlesi ve hacmi sabit şekli bulunduğu kabın şeklini alır.sıvılar sıkıştırılamaz. Su,zeytinyağı.... Gaz: Kütlesi sabittir. Hacmi bulunduğu kabın hacmine eşittir. Gaz maddeler sıkıştırılabilir. Gazlar , bulundukları kabın tamamını doldurur ve her tarafına yayılırlar. Plazma : Maddenin gaz halinden farklı olarak serbest elektron ve iyonlardan oluşan atomlara sahiptir. İyonize olmuş gazlardan meydana gelir. ALİ ŞEN
MADDELERİN ORTAK ÖZELLİKLERİ Kütle: Değişmeyen madde miktarıdır. Eşit kollu terazi ile ölçülür. “m” harfi ile gösterilir. Birimi kilogram “kg” ın üst ve ast katlarıdır. Hacim: Maddenin uzayda kapladığı yerdir. “V” harfi ile gösterilir. Katıların hacimleri genellikle “cm³” ün alt ve üst katları ile ifade edilir. Sıvıların hacim ölçüsü birimi litredir. 1L=1dm³=1000cm3 Tanecikli yapı : Bütün maddeler atomlardan oluşur. Eylemsizlik : Duran cisim durma halini,hareket halindeki cisimde hareket halini sürdürmek ister. Buna eylemsizlik denir. ALİ ŞEN
DÜZGÜN GEOMETRİK BİÇİMLİ KATILARIN HACİMLERİNİN ÖLÇÜLMESİ: Küp Hacim=En * Boy * Yükseklik a V=a.a.a=a³ a a ALİ ŞEN
Dikdörtgenler Prizması Hacim=En . Boy . Yükseklik a V=a.b.c c b ALİ ŞEN
Silindir Hacim = Taban alanı . Yükseklik h V =·π.r².h r ALİ ŞEN
Küre r V= 4π.r³/3 ALİ ŞEN
Koni h Hacim=Taban alanı . Yükseklik / 3 r V = p.r²h /3 ALİ ŞEN
Piramit Hacim=Taban alanı . Yükseklik / 3 h V=a.b.h/3 a b ALİ ŞEN
su Düzgün Geometrik Şekle Sahip Olamayan Katıların Hacimlerinin Ölçülmesi Cisimler belirli bir şekle sahip değilse (taş gibi) bunların hacimleri şu şeklide bulunur; su su taş V1 =200cm3 V2 V3 =280cm3 V1= suyun hacmi=200cm3 V2= taşın hacmi V3=V1+V2=Su + taşın hacmi = 280 V2=V3-V1 =280 - 200 = 80 cm3 ALİ ŞEN
Düzgün olmayan cisimlerin hacimleri, dereceli kaptaki suyun yer değiştirme miktarına eşittir. Hacim ölçümünde, sıvının öz kütlesi katının öz kütlesinden küçük seçilmelidir ki katı sıvı içinde batsın. Tamamen batmayan cismin gerçek hacminin ölçümü mümkün olmaz. Tahta gibi suda batmayan cisimlerin hacim ölçümünde sorunlar ortaya çıkar. ALİ ŞEN
ÖRNEK-1 • I.Tanecikleri arasındaki bağ zayıftır. • II. Hacmi; bulunduğu kabın hacmine eşittir. • III. Maddenin hallerinden biridir. • Yukarıdaki özelliklerden hangileri gazlarla ilgilidir? • Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III • D) I ve II E) I, II ve III ALİ ŞEN
ÖRNEK – 2 Kenar uzunlukları 15cm, 10cm ve 8cm olan dikdörtgenler prizmasının hacmi kaç dm3 tür? A) 0,9 B) 1,0 C) 1,1 D) 1,2 E) 1,5 ÇÖZÜM – 2 V = a . b . C V = 15 . 10 . 8 V =1200cm3 1dm3 = 1000cm3 Olduğuna göre V = 1,2dm3 ALİ ŞEN
ÖRNEK – 3 • Hacim • Kütle • Koku • Sertlik • Genleşme • Maddelere ait yukarıdaki özelliklerden kaç tanesi sayılarla ifade edilebilen, ölçülebilen özelliktir? • A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 ALİ ŞEN
ÖRNEK – 4 • Kütle • Hacim • Eylemsizlik Yukarıdaki özelliklerden hangileri maddenin katı, sıvı ve gaz halinin üçüne de ait özelliktir? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I, II ve III ALİ ŞEN
Öz kütle Öz kütle d d Kütle Hacim 0 m 2m 0 V 2V ÖZ KÜTLE Birim hacmin kütlesine öz kütle denir. “d” harfi ile gösterilir. Birimi kg/m3, g/cm3 ,…. Öz kütle =Kütle / Hacim d = m / V Hacim artsa da öz kütle değişmez Kütle artsa da öz kütle değişmez ALİ ŞEN
Kütle m Hacim α 0 V 2V Kütle artıkça hacim de artar. Yani kütle ile hacim doğru orantılıdır. 2m Kütle – hacim grafiğinde eğim (tg α) özkütleyi verir. tg α = özkütle = m / V Özkütle, maddelerin hacmine ve kütlesine bağlı değildir. Hacim artıkça kütle de atar ve özkütle sabit kalır. ALİ ŞEN
Bir maddenin kütlesi sabit kalmak şartıyla, hacmi basınç ve sıcaklık etkisiyle değiştirilebilir. Basınç artığında bir maddenin hacmi küçülür. d = m / V bağıntısı gereği öz kütlesi artar. Sıcaklık arttığında maddelerin hacimleri de artar, d= m / V bağıntısına göre, öz kütlesi azalır. Sıcaklık azalırsa, hacimde azalır. Bu sefere öz kütle artar. ALİ ŞEN
KARIŞIMIN ÖZ KÜTLESİ Birbirine türdeş olarak karışabilen aynı sıcaklıktaki sıvıların karıştırılmasıyla karışan sıvıların öz kütlelerinden farklı öz kütleli bir karışım elde edilir. İki yada daha fazla sıvının karıştırılmasıyla meydana gelen karışımın öz kütlesi; dkarışım = Karışıma katılan sıvıların toplam kütlesi / Karışıma katılan sıvıların toplam hacmi dk = (m1 + m2 +… ) / ( V1 + V2 +…) bağıntısından bulunur. ALİ ŞEN
Karışımın öz kütlesi karışımı meydana getiren sıvıların öz kütleleri arasında bir değer alır. d1 ve d2 öz kütleli iki sıvı karıştırılmış olsun. Bunlardan d1 > d2 olduğunu kabul edersek, karışımın öz kütlesi ; d1 > dk > d2 bu iki öz kütle arasında bir değer alır. ALİ ŞEN
ÖZEL DURUMLAR I- Karıştırılan sıvıların hacimleri eşit ise, karışımın öz kütlesi; dk =(d1 + d2 ) / 2 bağıntısı ile hesaplanabilir. II- Karıştırılan sıvıların kütleleri eşit ise, karışımın öz kütlesi; dk =2.d1 .d2 / (d1 + d2 ) bağıntısı ile hesaplanabilir. ALİ ŞEN
m(g) 3 2 1 V(cm3 ) 0 1 2 3 ÖRNEK-1 X Y Kütle hacim değişimleri grafikteki gibi olan X ve Y sıvıları her oranda karışabilmektedir. a) 10 cm3 X ile 40 cm3 Y b) Eşit hacimlerde X ile Y c) Eşit kütlelerde X ile Y sıvıları karıştırılıyor. Her birinde oluşan karışımın öz kütlesini hesaplayınız. ALİ ŞEN
ÇÖZÜM-1 • dX =3 / 1 = 3 g /cm3 dY = 3 / 3=1 g/cm3 • dX =mX / VX dY = mY / VY • mX =dX . VX mY = dY . VY • mX =3 . 10= 30g mY = 1 . 40=40g • dk = (mX + mY )/ (VX + VY ) dk = (30+40) / (10+40) • dk = 7 / 5 =1,4 g/ cm3 b) VX = VY olduğundan dk = (dX + dY) / 2 dk =(3+1) / 2 = 2g/cm3 c) mX = mY olduğundan dk = 2. d X .dY / ( dX + dY) dk = 2.1.3 / (1+3) = 6 / 7 g/cm3 ALİ ŞEN
m(g) X 80 40 Y V(cm3) 0 20 ÖRNEK-2 m-V grafiği verilen X ve Y maddelerinden 25’er cm3 alınarak eşit kollu bir terazinin bir kefesine konuyor. Teraziyi dengeye getirmek için diğer kefeye kaç gram kütle konmalıdır? ALİ ŞEN
ÇÖZÜM-2 Önce m – V grafiğinden X ve Y sıvılarının öz kütleleri bulunur. dX = mX / VX den dX = 80 / 20 = 4g / cm3 dY = mY / VY den dY = 40 / 20 = 2g/cm3 Şimdi 25 cm3 e karşılık gelen kütleler hesaplanır. mX = VX . dX mX = 25 . 4 = 100 g mY = VY . dY mY = 25 . 2 = 50g Toplam kütle mX + mY =100 + 50 = 150g Teraziyi dengeye getirmek için diğer kefeye 150g lık kütle konulmalıdır. ALİ ŞEN
F Fk tahta G su SIVILARIN KALDIRMA KUVVETİ Sıvı içerisine kısmen veya tamamen batan cisimler sıvı tarafından yukarı doğru itilir. 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. ALİ ŞEN
Cismi yukarı çıkmaya zorlaya kaldırma kuvveti, cisim tarafından yeri değiştirilen sıvının ağırlığına eşittir. Yeri değişen sıvının hacmi, cismin batan kısmının hacmine eşit olduğundan, kaldırma kuvveti; Fkal = Vb . ρsıvı bağıntısı ile hesaplanır. Burada ρsıvı = d . g dir. Yani sıvının öz ağırlığı, sıvının öz kütlesi ile çekim ivmesinin çarpımına eşittir. ALİ ŞEN
X X X K sıvısı L sıvısı M sıvısı Cisimlere uygulanan sıvı kaldırma kuvveti sıvının öz kütlesine bağlıdır. Şekillerde de görüldüğü gibi aynı cismin farklı sıvılardaki konumları farklı olabilmektedir. Sıvı içerisindeki 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. ALİ ŞEN
Fk G sıvı YÜZEN CİSİMLER Sıvıya bırakılan bir cismin hacminin bir kısmı sıvı dışında kalacak şekilde dengede kalıyorsa bu cisme yüzen cisim denir. Cismin yüzebilmesi için öz kütlesi sıvının öz kütlesinden 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, Vb / Vc = dc / ds Bağıntısı elde edilir. Bu bağıntıya göre cismin batan hacminin bütün hacmine oranı, cismin öz kütlesinin, sıvının öz kütlesinin oranına eşittir. ALİ ŞEN
ASKIDA KALAN CİSİMLER Şekildeki gibi hacminin tamamı sıvı içinde olacak biçimde bir yere temas etmeden dengede kalan cisimlere askıda kalan cisimler denir. Cismin askıda kalabilmesi için öz kütlesi, sıvının öz kütlesine 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. ALİ ŞEN
Fk G BATAN CİSİMLER Öz kütlesi sıvının öz kütlesinden büyük olan ( dc > ds ) cisimler sıvıya bırakıldığında bir engel ile karşılaşılıncaya kadar yoluna devam eder. Bu tür cisimlere batan cisimler denir. Batan cisimlerin ağırlık kuvveti cisme etki eden kaldırma kuvvetinden daha büyüktür ( Fk < G). ALİ ŞEN
Y X Z ÖRNEK-1 M sıvısı K sıvısı L sıvısı Eşit kütleli X, Y ve Z cisimlerinin K, L, M sıvılarındaki denge durumları şekildeki gibidir. Buna göre; I- Cisimlere etki eden kaldırma kuvvetleri arasında FZ < FX = FY ilşkisi vardır. II- Cisimlerin hacimleri arasında VY = VZ < VX ilişkisi vardır. III- sıvıların öz kütleleri arasında dZ < dY < dX ilişkisi vardır. yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? ALİ ŞEN
ÇÖZÜM: I- Yüzen yada askı kalan cisimler bir yere dokunmadan dengede kaldığı için, kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir. Cisimlerin kütleleri eşit olduğundan ağırlıkları da eşittir. Dolayısıyla X ve Y cisimlerine etki eden kaldırma kuvvetleri eşittir. FX = FY = G dir. Buna göre kaldırma kuvvetleri arasında FZ < FX =FY ilişkisi vardır. ( I kesin doğru ) II – K, L, M sıvıları farklı X,Y,Z cisimleri de farklı olduğundan cisimlerin öz kütleleri arasında bir ilişki kurulamaz. Dolayısıyla kütleleri eşit olsa da hacimleri arasında kesin bir ilişki kurulamaz. Eğer bu cisimlerin aynı sıvıdaki denge durumları verilmiş olsa idi, hacimleri arasında VZ < VY <V X ilişkisi olurdu. ( II kesin değil) III- II. Yargı açıklandığı gibi cisimlerin öz kütleleri arasında kesin bir ilişki kurulamadığı için sıvıların öz kütleleri arasında da kesin bir ilişki kurulamaz. ( III kesin değil) ALİ ŞEN
T2 X d Y T1 2d ÖRNEK-2: Birbirine karışabilen d ve 2d öz kütleli sıvılarda X ve Y cisimleri sıvılar karıştırılmadan önce şekildeki gibi dengededir. X in bağlı olduğu ipteki gerilme kuvveti T1, Y nin bağlı olduğu ipteki de T2 dir. Sıvılarla türdeş karışım oluşturulursa T1 ve T2 gerilme kuvvetleri nasıl değişir? ALİ ŞEN
ÇÖZÜM-2 X cisminin bağlı olduğu ipteki gerilme kuvveti, X in öz kütlesinin d den küçük olmasından dolayı oluşur. Aynı şekilde Y cisminin bağlı olduğu ipteki gerilme kuvveti, Y nin öz kütlesinin 2d den büyük olmasından dolayı oluşur. Sıvılarla türdeş karışım oluşturulursa, karışımın öz kütlesi dk , d ile 2d arasında bir değer alır. Örneğin, 1,5d olabilir. Bu durumda X e uygulanan kaldırma kuvveti artar. Dolayısıyla ipteki T1 gerilme kuvveti de artar. Y ye uygulanan kaldırma kuvveti azalır. Bu azalma ipteki T2 gerilme kuvvetinin artmasına neden olur. ALİ ŞEN
3T X 2T Y su T su Z ÖRNEK – 3: T3 T1 T2 X Y Z Şekil – 2 Şekil – 1 Birer iple birbirine bağlanan X,Y,Z cisimleri asılarak su içerisinde şekil – 1 deki gibi dengelenmekte ve iplerdeki gerilme kuvvetleri yukarıdan aşağıya sırasıyla 3T, 2T, T olmaktadır. Cisimler teker teker asılıp su içerisinde şekil – 2 deki gibi dengelendiğinde ise iplerdeki gerilme kuvvetleri T1, T2, T3 olduğuna göre, bunlar arasında nasıl bir ilişki vardır? ALİ ŞEN
3T 2T FX FY GX GY 2T T T FZ GZ Şekil – 1 deki denge durumuna göre, cisimlere etki eden kuvvetlerden, X cismi için ağırlığı olmak üzere şekildeki gibidir. Denge durumuna göre, GX + 2T = FX + 3T GX = FX + T olur. Buradan T yalnız bırakılırsa T = GX – FX olur. Y cismi için GY + T = FY + 2T GY = FY + T T = GY + T olur. Z cismi için ise GZ = FZ + T T = GZ – FZ olur. Şekil – II deki denge durumunda ise ip gerilmesi cisimlerin ağırlığı ile cisimlere etki eden kuvvetlerinin farkına eşittir. Dolayısıyla cisimlerin ağırlıkları ve etki eden kaldırma kuvvetleri değişmediği için şekil – II deki ip gerilmeleri eşittir. Yani T1 = T2 = T3 ALİ ŞEN