8.Sınıf Fen Bilimleri Hal Değişim Grafikleri Konu Anlatımı

Saf madde nedir ? Saf Maddeler Nelerdir ? Maddenin Ayırt Edici Özellikleri Nelerdir ?

Maddenin taneciklerden oluştuğunu, taneciklerinin de sahip olduğu toplam enerjiye ısı enerjisi denir. Maddeler ısı alıp vererek hal değiştirebilirler. Maddeler doğada 3 farklı halde bulunurlar. Bunlar ; Katı, Sıvı ve Gaz halidir. Hal değişim grafiklerinde ise maddelerinin hal değişimlerini grafik üzerinde gösterimi ile ilgili ayrıntılara değineceğiz.

Saf maddeler, ayırt edici özelliklere sahipler. Maddenin ayırt edici özellikleri maddeleri birbirinden ayırmamızı sağlar ve o özellik sadece o madde için geçerlidir. Saf maddeler için hal değişim noktaları ayırt edici özelliktir. Hal değişimleri olan ; Erime noktası, Donma Noktası, Kaynama Noktası (Hızlı Buharlaşma Noktası ), Yoğuşma Noktası, Süblimleşme Noktası ve Kırağılaşma Noktalası vardır. Maddeler ; Erime, Buharlaşma ve Süblimleşmeyi ısı alarak. Donma, yoğuşma ve kırağılaşmayı ısı vererek gerçekleştirirler.

Saf Maddelerin Element ve Bileşikler olduğunu söyleyebiliriz. Doğada bilinen 118 tane element ve bunların bir çoğu doğada doğal olarak bulunur. Bir kısmı ise laboratuvar ortamında üretilmiştir. Elementlerin elektron alıp veya vererek oluşturdukları yapılara ise bileşik denilir. Bileşiklerde elementler gibi saf maddelerdir.

Maddenin hal değişimlerine ele alırsak ilk olarak ısınma hal değişim grafiklerine göz atalım.

Isınma Hal Değişim Grafiği

Madde çevreden ısı aldığından tanecikleri arasındaki bağları kopartarak tanecikler birbirinden uzaklaşmaya başlar, bu duruma hal değişim denir. Madde ısı alırsa eğer hal değiştirmiyorsa sıcaklık sürekli olarak artar. Madde hal değiştiriyorsa hal değişim esnasında sıcaklık değeri sabit kalır.

Maddenin Hal Değişim Esnasında Neden Sıcaklığı Değişmez ?

Maddenin hal değişim esnasında sıcaklığının değişmemesinin sebebi, madde hal değiştirirken almış olduğu ısı enerjisini tanecikler arasındaki bağları kopartmaya harcadığı için sıcaklık değerinde bir artış gözlenmez. Madde hal değişim sıcaklığına gelene kadar aldığı ısıyı sıcaklık değerini artırmak için kullanırken hal değişim noktasına geldiğinde ise artık almış olduğu ısıyı hal değişimine harcar. Örneğin -10 derece katı haldeki bir buzun erime noktası 0 derecedir. -10 derecedeki bir buzu ısıtmaya başladığımızda direk olarak erime işlemi gerçekleşmez. Maddemiz öncelikli olarak aldığı ısıyı sıcaklık artışında kullanacak madde 0 dereceye kadar ısı aldığını düşünürsek 0 dereceye ulaştığında erime noktasına geldiğinden dolayı bu noktadan sonra tamamı hal değiştirene kadar sıcaklığında artış meydana gelmez. Sıcaklık 0 derece de sabit kalarak erime işlemi tamamlana kadar bu değerde kalır.

Hal değişim sıcaklığına ulaşan madde hemen mi hal değiştirir ?

Belki de yukarıda okumuş olduğunuz soru cümlesini bir çoğunuz bir anda gerçekleştiğini düşünmüş olabilir. Fakat durum böyle değil. Madde hal değişim sıcaklığına geldiğinde ısı almaya devam ediyorsa artık aldığı ısıyı hal değişimine harcayacaktır. Hal değiştirme işlemi yavaş yavaş gerçekleşir. Hal değiştirme işlemi bitene kadar maddenin sıcaklığında artma meydana gelmez. -10 derecedeki katı maddenin 0 derecedeki buz haline getirmiştik. 0 dereceye ulaşan buza ısı vermeye devam edersek. Buz erimeye başlayacaktır. Başlangıçta katı kütlesi çokken zaman geçtikçe erime işlemi devam edeceğinden sıvı kütlesinde artma meydana gelecektir. Hal değişim işleminin bitiş noktasında ise artık kapta eriyecek katı madde olan buz kalmamıştır. Madde tamamen sıvı hale dönmüştür. Burada hal değişim işleminin bittiğini artık madde ısı alırsa sıcaklığının artacağını söyleyebiliriz.

Hal değişim noktalarında madde ısı alıyor mu ?

Hal değişim grafiklerinde hal değişim noktalarına geldiğimizde düz bir yatay çizgi ile karşılaşıyoruz. Sıcaklık değeri artmadığı için maddenin ısı enerjisini almadığını düşünebilirsiniz. Fakat sorularda çeldirici şık olarak karşınıza gelebilecek olan bu kavram için şöyle diyebiliriz. Madde hal değişim esnasında sıcaklığı değişmese de ısı almaya devam ediyordur. Çünkü aldığı ısıyı hal değiştirmek için harcıyordur.

Hal değişim grafiklerinde sıcaklığın sabit kaldığı 2 yatay çizgi görünüyorsa. Maddenin iki sefer hal değiştirdiğini söyleyebiliriz. Madde iki sefer hal değiştiriyorsa ve ısı alan bir grafikse ilk değiştirdiği hal erime ikinci değiştirdiği hal buharlaşmadır. Maddenin ilk hali verilmezse ve grafikte tek hal değişimi görüyorsak bu hal değişimi erime veya buharlaşma olabilir. Maddenin ilk hali veriliyorsa ve grafikte tek hal değişimi gözlemleniyorsa hal değişimi hakkında kesin konuşabiliriz. Örneğin Bir A sıvısının diye başlayan bir cümlede ilk hali sıvıysa bir sonraki geçireceği hal ısı alan bir grafikte buharlaşmadır. Noktası ise kaynama noktasıdır.

Madde Hal Değişim Esnasında Hangi Hallerde Bulunur ?

Yukarıdaki grafiği incelediğimizde ısınma hal değişimi grafiği olduğunu görebiliyoruz. – 20 derece ısıtılmaya başlayan bir X katısının zamana bağlı sıcaklık değişim grafiği verilmiş. Grafikte iki tane hal değişimi göründüğü için maddenin ilk halinin katı olduğunu söyleyebiliriz.

• A-B Arasında madde aldığı ısıyı hal değişim noktasına ulaşmak için almıştır. Madde A-B noktaları arasında KATI haldedir.
• B-C noktaları arasında maddenin zamana bağlı olarak ısı aldığını fakat sıcaklığının artmadığını görüyoruz. Madde burada hal değiştiriyordur. B noktasında erimeye başlayan madde yavaş yavaş erimeye başlayacaktır. Kapta katı ve sıvı aynı anda bulunacaktır. Madde B-C noktaları arasında KATI- SIVI iki halde de bulunduğunu söyleyebiliriz.
• C-D noktaları arasında maddenin zamana bağlı olarak ısı aldığını fakat sıcaklığının artmadığını hal değiştirdiğini biliyoruz. Madde burada da artık büyük bir kısımda hal değişim işlemini tamamlamaya doğru gidiyordur. Fakat kap içerisinde C-D noktaları arasında madde KATI-SIVI iki halde de bulunur.
• D-E-F noktaları arasında maddenin zamana bağlı olarak sürekli olarak sıcaklığının artığını görüyoruz. Madde artık D noktasından sonra tamamen hal erimiştir. Madde sıvı haldedir. Sıvı halinin sıcaklığını önce “E” daha sonra da “F” noktasına kadar sürekli olarak artmaktadır. Madde D-E-F noktaları arasında SIVI haldedir.
• F-G noktaları arasında maddenin zamanla ısı aldığını fakat sıcaklığının artmadığını maddenin hal değiştirdiğini görebiliriz. Madde ilk hal değişimi erimeyi gerçekleştirmişti. Bundan sonraki hal değişimi yani “F” noktasındaki hal değişimi buharlaşmadır. Bu noktaya ise kaynama noktası denir. Madde başlangıçta kapta sıvı kütlesi çokken zamanla buharlaşarak hal değiştirme işlemi gerçekleştirecektir. Madde F-G noktaları arasında SIVI-GAZ yani iki halde de bulunur.
• G-H noktaları arasında madde artık hal değişim işlemini tamamlamış ve gaz haline geçmiştir. Maddenin sıcaklığı gaz halinde iken sürekli olarak artmaktadır. Madde G-H noktaları arasında GAZ haldedir.

Yukarıdaki noktalar arası hallere baktığımızda maddenin hal değişim noktalarında iki halde bulunduğunu söyleyebiliriz.

Soğuma Hal Değişimi Grafikleri

Maddeler ısı alarak hal değiştireceği gibi, ısı vererek de hal değiştirebilir. Maddelerin ısı kaybederek geçirdikleri hal değişimi grafiklerine soğuma eğrisi denir ve sıcaklık zamanla azalan bir grafiktir. Isınma eğrisinin tam tersi olarak düşünebiliriz. Maddenin hal değiştirdiği noktalar aynıdır.

Soğuma Eğrisinde Hangi Hal Değişimleri Görülür ?

Soğuma eğrisi grafiklerinde sıcaklık zamanla azalırken belirli bir noktada zaman geçse bile maddenin sıcaklığında bir azalma meydana gelmiyor ve sıcaklık değeri yatay bir çizgi değerini alıyorsa madde o noktada hal değiştiriyordur. Madde yavaş yavaş hal değiştirmeye başlar ve madde tamamen hal değiştirene kadar sıcaklık değerinde azalma meydana gelmez. Yukarıdaki grafiği incelediğimizde de Madde A noktasından 120 derecen ısı kaybetmeye başlamış ve 100 dereceye geldiğinde ise zaman geçmesine rağmen sıcaklık değeri 100 derecenin altına düşmemiş. Bunun sebebi ise madde 100 derece de hal değiştiriyordur.

Soğuma Eğrisi Grafiklerinde 2 Tane Hal Değişimi Varsa Ne Yaparız ?

Yukarıdaki grafikte 2 tane hal değişimi olduğu görebiliyoruz. 2 tane hal değişimi olması ve soğuma eğrisi olduğundan dolayı maddenin ilk halinin gaz olduğunu ve maddenin ilk değiştirdiği hal değişimine ise yoğuşma diyebiliriz. Grafikte 2 tane hal değişimi olmasaydı tek bir hal değişimi olsaydı maddenin ilk hali bize verilmediyse maddenin ilk hali hakkında ve gerçekleşen hal değişimi ile ilgili kesin bir kanıya varamazdık.

Soğuma Eğrisi Grafiklerinde Hal Değişim Noktaları Nerelerdir ?

Yukarıdaki grafiği incelediğimizde madde A noktasından soğumaya başlamış ve B noktasında sıcaklığı sabit kalmış, bu noktada madde hal değiştirmeye başlar. B-D noktaları arasında madde hal değiştiriyordur. İlk hali gaz olduğu için B noktasında başladığı hal değişimi soğuma eğrisi olduğundan dolayı yoğuşmadır. Bu noktaya ise yoğuşma noktası denir. Madde yoğuşup tamamen sıvı hale döndükten sonra F noktasına kadar ısı vermeye devam eder sıcaklığını düşürür. F noktasına geldiğinde maddenin sıcaklığında yine zamana bağlı olarak değişim gözlenmez. Bu noktada madde donmaya başlıyordur. F-G noktaları arasında madde donma hal değişimi gerçekleştirir. F noktasında donmaya başladığı için F noktaya denk gelen sıcaklığa ise donma sıcaklığı diyebiliriz.

Erime – Donma , Kaynama- Yoğuşma Noktaları Birbirine Eşit midir ?

Hem ısınma eğrisi grafiğinde hem de soğuma eğrisi grafiğinde maddenin sıcaklığının değişmediği sabit kaldığı noktalarda maddenin hal değiştirdiğini gözlemlemiştik. Maddenin hal değiştirdiği noktalara bakacak olursak aynı sıcaklık değerlerinde gerçekleştirdiği hal değişimleri vardır. Örneğin Erime olayı için bakarsak buz katısı 0 derece de erimeye başlamıştı. Aynı buzun soğuma eğrisi grafiğine baktığımızda 0 derecede donmaya başladığını görebiliyoruz. Bu iki karşılaştırmadan da anlayacağımız gibi maddenin erime ve donma noktaları birbirine eşittir. Bu noktalar bir sıcaklık değerini ifade ettiği için aralarında fark erime noktasını madde ısı alırken , donma noktasını ise madde ısı verirken kullanıyordur.

Yukarıda anlatılan yoğuşma ve buharlaşma (kaynama) noktası içinde geçerlidir. Maddenin yoğuşma ve kaynama noktaları değerleri birbirine eşittir. Madde ısı alıyorsa kaynama değerini, ısı kaybediyorsa yoğuşma noktası değerini dikkate almamız gerekebilir.

Soğuma Eğrisi Grafiğinde Madde Hangi Noktalarda Hangi Halde Bulunur ?

Madde ısı kaybetmesiyle oluşan grafik türü soğuma eğrisi grafiğinde yukarıdaki grafikte belirtilen noktalarda maddeler hangi hallerde bulunur. Grafikte 2 tane hal değişimi olduğu maddenin ilk halinin gaz olduğunu söyleyebiliriz.

• A-B noktaları arasında madde GAZ halinde bulunur.
• B noktasında yoğuşmaya başlayan madde yavaş yavaş sıvı hale dönmeye başlar ama hal değişimi bitmeden tamamen sıvı hale dönmez. Madde B-D noktaları arasında GAZ-SIVI olarak 2 halde bulunur.
• D noktasından sonra madde tamamen sıvı hale geçmiştir. Bir sonraki hal değişim noktasına kadar sıcaklığı zamanla azalacaktır. Bir sonraki hal değişim noktası F noktasına kadar (D-F) madde SIVI haldedir.
• F noktasında maddenin sıcaklığının sabit kaldığını hal değiştirdiğini söyleyebiliriz. Madde “F” noktasında donmaya başlıyordur. Bu noktaya da donma noktası denir. Madde başlangıçta sıvı kütlesi çokken hal değişimi bitimine doğru donma işlemi gerçekleşeceğinden katı kütlesi artacaktır. Sonuç olarak F-G noktası arasında madde SIVI-KATI halde bulunur.
• G noktasından sonra maddenin hal değişim işlemi tamamlanmış ve madde tamamen KATI hale dönmüştür. Madde G-H noktaları arasında KATI haldedir.

Hal Değişim Grafiklerinden Çıkarılacak Sonuçlar Nelerdir ?

Hal değişim grafikleri saf maddelerin, ayırt edici özellikleri olan Erime, donma, kaynama ve yoğuşma noktası gibi değerlere ulaşmamızı sağlayan grafiklerdir. Bu noktalar saf maddeler için ayırt edici özellik olduğundan dolayı;
Aynı noktada ERİYEN ve DONAN aynı noktada KAYNAYAN veya YOĞUŞAN maddeler aynı cins maddedirler.
Maddelerin ERİME ve DONMA , KAYNAMA ve YOĞUŞMA noktaları farklı ise farklı cins maddelerdir.

Saf olmayan maddelerin hal değişim grafiklerinde hal değişim grafikleri üzerinde yatay bir çizgi görülmez. Örneğin karışımlar saf olmayan bir maddelerdir. Karışımların hal değişim grafikleri çizilmek istenirse. Maddenin saf olduğu hal ile çok farklı bir grafik çizilecektir. Su saf bir madde iken Tuzlu-Su bir karışımdır. Karışımlar saf olmadıkları için tuzlu – suyun ayırt edici özelliklerinden bahsedemeyiz.