Zehrabadem’in paylaştığı görselde fiziksel kimya bağlamında madde hâl değişimleriyle ilgili bir tablo ve sorular yer alıyor. Görsele göre, bir maddeye ait zaman (dk) - sıcaklık (°C) değerleri verilmiş. Bu tablo ve sorular, öğrencinin madde hâl değişim süreçlerini yorumlamasını ve analiz etmesini gerektiriyor.
Görselde Görülen Tablo ve Soruların Konu Başlıkları:
1. Zaman ve Sıcaklık
- Tablo Açıklaması:
- Verilen zaman aralıklarına karşılık maddenin erime ve hâl değiştirme sürecindeki sıcaklık değerleri yer alıyor.
- Örneğin:
- İlk 4 dakika boyunca sıcaklık artışı gözleniyor (30°C → 34°C).
- Daha sonra 6–10 dakika aralığında sıcaklık sabit kalıyor (38°C), bu durum bir hâl değişim olayını temsil eder.
2. Sorular
Görseldeki sorulara göre öğrenciden aşağıdaki durumları anlaması ve belirtmesi bekleniyor:
- a) “Buz erirken” sıcaklık sabit midir?
- b) “Su buharı yoğunlaşırken” sıcaklık nasıl değişir?
- c) “Su kaynarken” sıcaklık nasıl bir seyir izler?
- Tablo verilerine bakarak, maddenin erime sıcaklığı nedir? Bunun nedenini açıklayın.
Soruların Çözümü ve Açıklamalar:
Soru 1: Zaman-sıcaklık tablosuna dayanarak hangi olay gerçekleşiyor?
-
Erime süreci nedir?
- Tablodaki Veriler: 6–10 dakikalar arasında sıcaklık sabit (38°C). Bu durum maddenin eriyip katıdan sıvıya geçtiğini gösterir, çünkü erime sırasında sıcaklık sabit kalır.
-
Sonuç: Maddenin erime sıcaklığı 38°C olarak belirlenmiştir.
Soru 2: Su kaynarken sıcaklık sabit midir?
- Su kaynarken enerji, moleküllerin sıvı hâlden gaz hâline geçmesi için kullanılır ve bu süreçte sıcaklık sabit kalır.
Soru 3: Buz erirken sıcaklık değişir mi?
- Hayır, buz erirken sıcaklık değişmez; çünkü tüm alınan enerji hâl değişimi için harcanır ve sıcaklık sabittir.
Çözüm Özeti:
- Maddenin erime sıcaklığı: 38°C.
- Hâl değişimi sırasında (örneğin erime veya kaynama sırasında) sıcaklık sabit kalır.
- Soruların ve yanıtların fiziksel anlamı, enerji aktarımı ve sıcaklık değişim süreçleriyle ilişkilidir.
Detaylı bilgi gerekiyorsa veya ek sorunuz varsa bana yazabilirsiniz! 
@Zehrabadem
Bu soruda hangi bilgileri yorumluyoruz?
Üstteki görselde, ısınan bir katı maddenin sıcaklık-zaman tablosu ve “buz erirken, su kaynarken, su buharı yoğunlaşırken, su donarken” gibi hâl değişimi örnekleri verilmiş. Tabloya baktığımızda, maddenin sıcaklığı dakikalar ilerledikçe yükseliyor; ancak belirli bir süre boyunca sıcaklık sabit kalıyor. Ardından tekrar artış gösteriyor. Bu durum, maddenin hâl değişimi yaşadığını (örneğin erime) gösterir.
Tablodaki veriler (örnek bir dizi):
• Zaman (dk): 2, 4, 6, 8, 10, 12
• Sıcaklık (°C): 30, 34, 38, 38, 38, 42
Görüldüğü gibi 6. ve 10. dakikalar arasında sıcaklık 38 °C’de sabit kalıyor. Sonrasında (10. dakikadan itibaren) madde tamamen eriyince sıcaklık tekrar artmaya başlıyor (42 °C’ye çıkmış).
Neden Sıcaklık Bir Süre Sabit Kalır?
Bir katı madde erirken ya da bir sıvı kaynarken, madde hal değiştirme esnasında kendisine verilen ısıyı tanecikler arası bağları koparmak (ya da gevşetmek) için kullanır. Bu nedenle, eklenen ısı sıcaklığı yükseltmeye devam etmez; bunun yerine, maddenin katı hâlden sıvı hâle geçmesine harcanır.
- Erime (Katıdan Sıvıya Geçiş): Bu süreçte madde endotermik (ısı alan) bir olay yaşar. Verilen ısı sıcaklığı değil, iç yapısındaki katı hâli kırmak için kullanılır.
- Kaynama (Sıvıdan Gaza Geçiş): Yine endotermik bir olaydır. Sıvıyı kaynatmak için verilen ısı, sıcaklığı sabit tutarak tanecikleri birbirinden uzaklaştırmaya yarar.
Sıcaklığın sabit kaldığı nokta, maddenin erime ya da kaynama sıcaklığıdır. Tabloda 6–10. dakikalar arasında görülen sabit 38 °C maddenin erime sıcaklığıdır. Hal değişimi tamamlandıktan sonra sıcaklık yeniden artmaya başlar.
Endotermik ve Ekzotermik Hâl Değişimleri
-
Endotermik (ısı alan) hâl değişimleri:
- Erime (katı → sıvı)
- Buharlaşma/kaynama (sıvı → gaz)
- Süblimleşme (katı → gaz)
-
Ekzotermik (ısı veren) hâl değişimleri:
- Donma (sıvı → katı)
- Yoğuşma (gaz → sıvı)
- Kırağılaşma (gaz → katı)
Tablodaki örnekte erime endotermik bir süreçtir. Erime sırasında sıcaklık sabit kalırken enerji, tanecikler arası bağları koparmak için harcanır.
Benzer Örnekler:
- Buz Erirken (Katı → Sıvı): 0 °C’de bir süre sıcaklık sabit kalır.
- Su Kaynarken (Sıvı → Gaz): 100 °C’de bir süre sıcaklık sabit kalır (deniz seviyesinde).
- Su Buharı Yoğunlaşırken (Gaz → Sıvı): Su buharı soğurken, 100 °C’de bir süre sıcaklık sabit kalır. Bu kez süreç ekzotermiktir.
- Su Donarken (Sıvı → Katı): 0 °C’de sıcaklık sabit kalır (ekzotermik süreç).
Sonuç ve Özet
- Tablodaki 6–10. dakikalar arası sabit sıcaklık, maddenin erime sürecini gösterir.
- Erime sıcaklığı bu grafikte 38 °C’dir.
- Hâl değişimi sırasında sisteme verilen ısı, sıcaklığı artırmak yerine tanecikleri birbirinden ayırmaya harcandığı için sıcaklık sabit kalır.
- Hâl değişimi bitince madde sıvı hâle geçer ve sıcaklık yeniden yükselmeye başlar.
Bu tür sorularda önemli olan, tablodaki sabit sıcaklık bölgesini yakalayıp bunun “hâl değişimi” süreci olduğunu ve bu aşamada sıcaklığın neden değişmediğini (verilen ısının hâl değişimine gitmesi) açıklamaktır.
Yukarıdaki Tabloya Göre Maddenin Erime Sıcaklığı Kaç Derecedir ve Neden Belirli Bir Süre Sabit Kalır?
Cevap:
Aşağıdaki ayrıntılı açıklamada, paylaşılan görseldeki (Zaman-Sıcaklık) tablosundan yola çıkarak bir katı maddenin erime davranışını inceleyeceğiz. Veriler; maddenin sıcaklığının, zamana bağlı olarak nasıl değiştiğini göstermekte ve ısınma sürecinde erime noktasında sıcaklığın belli bir süre sabit kaldığını ortaya koymaktadır. Bu tabloya göre maddenin erime sıcaklığı 38 °C olarak göze çarpmaktadır. Bunun nedeni de, katıdan sıvıya geçiş (erime) sırasında maddeye aktarılan ısının, sıcaklığı artırmak yerine maddenin hal değiştirmesi için harcanmasıdır. Dolayısıyla dört dakikalık (6. dakikadan 10. dakikaya kadar) bir zaman aralığında sıcaklık sabit kalmış, madde tamamen eridikten sonra ise sıcaklık tekrar yükselmeye başlamıştır.
İçindekiler
- Genel Bakış: Hal Değişimi ve Enerji Transferi
- Tablodaki Verilerin Yorumu
- Hal Değişiminde Sıcaklık Neden Sabit Kalır?
- Maddenin Erime Sıcaklığı ve Erime Süreci
- Buz Erirken, Su Kaynarken, Yoğuşma ve Donma Örnekleri
- Hal Değişim Isıları: Gizli Isı Kavramı
- Sık Karşılaşılan Sorular ve Nedenleri
- Tablo ile İlgili Örnek Çözüm ve Analiz
- Hal Değişimlerine Dair Ek Bilgiler
- Sıcaklık-Zaman Grafiği ve Yorumlama
- Özet Tablo: Maddelerin Hal Değişimi Örnekleri
- Sonuç ve Kısa Özet
1. Genel Bakış: Hal Değişimi ve Enerji Transferi
Maddelerin katı, sıvı ve gaz hâlleri arasında geçiş yapması “hal değişimi” olarak adlandırılır. Bu süreçte sıcaklık, maddede depolanan ısı enerjisi ve maddenin hâli arasında yakın bir ilişki bulunur. Bir katı madde ısıtılırken başlangıçta sıcaklığı artar; ancak erime sıcaklığına (bir başka deyişle “erime noktası”) ulaştığında, madde tamamen sıvı hâle geçinceye kadar sıcaklık sabit kalır.
Örnekler:
- Buz erimesi: 0 °C’de başlar ve buz tamamen eriyinceye dek sıcaklık 0 °C’de kalır.
- Su buharlaşması/kaynaması: Deniz seviyesinde 100 °C’de başlar, kaynama tamamlanana kadar yine sıcaklık 100 °C’de sabit kalır.
Bu sabit kalma durumu, sistemin ek aldığı ısının moleküller arası bağları kırmaya, yani hal değiştirmeye harcandığını gösterir.
2. Tablodaki Verilerin Yorumu
Soruya eklenen tabloya göre zaman ve sıcaklık değerleri şu şekildedir:
| Zaman (dk) | Sıcaklık (°C) |
|---|---|
| 2 | 30 |
| 4 | 34 |
| 6 | 38 |
| 8 | 38 |
| 10 | 38 |
| 12 | 42 |
Tabloda Dikkat Çeken Noktalar:
- İlk 2 dakikada (2. dakikaya kadar) sıcaklık 30 °C’den 34 °C’ye (4 dakika sonunda) yükselmiştir.
-
- dakikada sıcaklık 38 °C’ye ulaşmıştır.
-
- dakikadan 10. dakikaya kadar (toplam 4 dakika süresince) sıcaklık 38 °C’de sabit kalmıştır.
-
- dakikadan sonra, yani 12. dakikada sıcaklığın 42 °C’ye yükseldiği görülmüştür.
Bu bilgilere bakıldığında, 6. dakika ile 10. dakika arası bir sıcaklık sabitliği (plato bölgesi) söz konusudur. İşte bu sabit kalan sıcaklık, katının erime sıcaklığıdır.
3. Hal Değişiminde Sıcaklık Neden Sabit Kalır?
Bir katı madde katı hâlinden sıvı hâline geçerken, dışarıdan aldığı ısı enerjisi moleküller arası çekim kuvvetlerini kırmaya ve katıyı sıvıya dönüştürmeye harcanır. Bu aşamada sisteme ek ısı girmesine rağmen taneciklerin ortalama kinetik enerjilerini (dolayısıyla sıcaklığı) artırmak yerine, katı içindeki tanecikleri birbirinden ayırmaya odaklanır:
- Sıcaklık artmaz, çünkü artık ısı enerjisi tanecikler arası bağları kırmaya gidiyordur.
- Bu gizli ısı (latent heat) sayesinde madde hal değiştirme boyunca aynı sıcaklıkta kalmaya devam eder.
- Ancak maddede katı faz tamamen tükendiğinde ve madde artık sıvı hâle geçtiğinde, ek ısı enerjisi tekrar taneciklerin ortalama kinetik enerjisini artırır ve sıcaklık tekrar yükselmeye başlar.
Bu sebeple tabloda 6. dakikadan 10. dakikaya kadar sürekli 38 °C değeri ölçülmektedir.
4. Maddenin Erime Sıcaklığı ve Erime Süreci
4.1 Erime Sıcaklığı Nedir?
Bir maddenin katı hâlden sıvı hâle geçtiği sıcaklığa erime sıcaklığı denir. Bu sıcaklık, o maddenin kimyasal yapısına ve moleküller arası çekim kuvvetlerine bağlı olarak sabittir. Örnek olarak:
- Buzun (suyun katı hâli) erime noktası 0 °C’dir (deniz seviyesinde).
- Kurşun 327 °C’de, demir 1538 °C’de erir.
4.2 Tabloya Göre Erime Sıcaklığı
Söz konusu tabloda 6. dakikadan 10. dakikaya kadar 38 °C aynen korunur. Bu dört dakikalık süreç, maddenin katıdan sıvıya dönüştüğü yani eridiği süredir. Bu nedenle söz konusu maddenin erime sıcaklığı 38 °C’dir.
4.3 Neden 12. Dakikada 42 °C’ye Çıkıyor?
- dakikada madde büyük ölçüde sıvı hâlde olduğundan, ek ısı artık maddenin moleküllerinin hareket enerjisini (kinetik enerji) artırmaktadır. Bu yüzden sıcaklık 10. dakikadan 12. dakikaya geçerken 42 °C’ye yükselmiştir.
5. Buz Erirken, Su Kaynarken, Yoğuşma ve Donma Örnekleri
Sorunun görselinde ayrıca “Buz erirken”, “Su kaynarken”, “Su buharı yoğuşurken” ve “Su donarken” gibi ifadeler de yer almaktadır. Bu başlıklar, maddenin hal değiştirme örneklerini temsil eder:
- Buz erirken (Katı → Sıvı): 0 °C’de güneş enerjisi veya ısı kaynağıyla ısıtılırsa, buz tamamen eriyene kadar sıcaklık 0 °C’de sabit kalır.
- Su kaynarken (Sıvı → Gaz): 100 °C’de kaynamaya başlar, buharlaşma bitene kadar sıcaklık 100 °C’de sabit kalır (deniz seviyesindeki basınçta).
- Su buharı yoğuşurken (Gaz → Sıvı): Buhar 100 °C’de soğumaya başlar ve yoğuşma boyunca sıcaklık yine 100 °C civarında sabit kalır.
- Su donarken (Sıvı → Katı): 0 °C’de donmaya başlar, donma süresince 0 °C’de kalır.
Tıpkı burada incelenen örnekte olduğu gibi (madde 38 °C’de erirken), su için de 0 °C’de erime veya 100 °C’de kaynama sıcaklığı gözlemlenir. Sabit sıcaklık, hal değişimi sürecine giren ısının “hareket enerjisi yerine bağ koparmaya” harcandığına işaret eder.
6. Hal Değişim Isıları: Gizli Isı Kavramı
Maddenin erime, buharlaşma ve diğer hal değişim aşamalarında, sıcaklığın sabit kaldığını açıkladığımız temel kavram gizli ısı (latent heat) kavramıdır. İki temel türü bulunur:
- Erime - Donma Isısı (Gizli Erime Isısı): Katı ↔ Sıvı geçişinde harcanan veya açığa çıkan ısı miktarıdır.
- Buharlaşma - Yoğuşma Isısı (Gizli Buharlaşma Isısı): Sıvı ↔ Gaz geçişinde harcanan veya açığa çıkan ısı miktarıdır.
Bu gizli ısılar, maddenin molekülleri arasındaki bağları koparmak veya bağları yeniden kurmak için kullanılır. Sıcaklığa doğrudan yansımazlar.
Formül Olarak
- Erime için: Q = m \times L_\text{erime}
- Buharlaşma için: Q = m \times L_\text{buharlaşma}
Burada,
- Q: Alınan veya verilen ısı (cal, joule vb.),
- m: Maddenin kütlesi,
- L_\text{erime} veya L_\text{buharlaşma}: Erime/buharlaşma gizli ısısıdır (birim kütle başına düşen ısı).
7. Sık Karşılaşılan Sorular ve Nedenleri
-
Neden sıcaklık, ısınma devam ettiği hâlde sabit kalıyor?
- Çünkü eklenen ısı, tanecikler arası bağları koparmaya gider, sıcaklık artmaz.
-
Her madde için erime sıcaklığı farklı mı?
- Evet, maddelerin kimyasal yapısı ve moleküller arası kuvvetleri değişiktir. Dolayısıyla erime sıcaklıkları da farklıdır.
-
Tabloda 38 °C sabitliğinden sonra neden tekrar yükseliş var?
- Madde tam olarak sıvıya dönüştüğünde ek ısı artık taneciklerin hareket enerjisini artırmaya harcanır ve sıcaklık yükselir.
-
Basınç değişirse erime noktası da değişir mi?
- Evet, basınç değişimi bazı maddelerde erime noktasını az da olsa kaydırabilir. Ancak çoğu temel deneyi, standart atmosfer basıncında düşünürüz.
-
Erime sıcaklığı ile donma sıcaklığı aynı mıdır?
- Teorik olarak aynı sıcaklıktır. Örneğin su, 0 °C’de hem donabilir hem eriyebilir. Ancak kimyasal saflık, basınç, fiziksel şartlar hafif gecikmelere yol açabilir.
8. Tablo ile İlgili Örnek Çözüm ve Analiz
Yukarıdaki tabloyu temel alan örnek bir analiz yapalım:
8.1 Maddi Verilerin İncelenmesi
- 2 → 30 °C: İlk dakikalarda katı madde henüz erime noktasına ulaşmamış, sıcaklığı yükseliyor.
- 4 → 34 °C: Isınma devam ediyor; hâlâ katı fazda olabilir.
- 6 → 38 °C: Erime noktasına varılmış durumda. Katının bir kısmı erimeye başlıyor.
- 8 → 38 °C / 10 → 38 °C: Bu sürelerde madde erimeye devam ediyor, sıcaklık sabit.
- 12 → 42 °C: Katı artık tamamen erimiş ve maddede sıcaklık yükselmeye tekrar başlamış.
8.2 Hal Değişiminin Süresi
- Erime evresi: 6. dakikadan 10. dakikaya, yani 4 dakika boyunca gerçekleşiyor.
- Bu zaman zarfları arasında ek ısı sisteme verildiği hâlde sıcaklık değişmiyor, bu da erime sürecini doğruluyor.
8.3 Maddede Hangi Isı Miktarı Harcanmıştır? (Varsayımsal Örnek)
Eğer elimizde maddenin kütlesi (örneğin 10 gram) ve gizli erime ısısı (örneğin 200 J/g gibi) bilgisi olsaydı:
Bu 2000 J’lük enerji, maddenin 38 °C’de katıdan sıvıya geçişi için harcanmıştır.
9. Hal Değişimlerine Dair Ek Bilgiler
-
Saf Maddeler ve Karışımlar
- Saf maddelerin erime ve kaynama noktaları sabittir. Karışımsa (örneğin tuzlu su), erime ve kaynama noktasında farklılıklar, kayma aralıkları görülür.
-
Basınç Etkisi
- Basıncın değişmesi, suyun kaynama sıcaklığını değiştirebilir. Örneğin yüksek rakımlı bölgelerde su 100 °C’den daha aşağı sıcaklıklarda kaynar. Erime için de benzer prensip geçerlidir ama etki kaynamaya göre daha az hissedilir.
-
Süblimleşme
- Bazı katılar (örneğin kuru buz olarak bilinen katı \text{CO}_2), doğrudan gaz fazına geçebilir. Bu süreç de bir hal değişimi örneğidir fakat tabloda görülen saf “katı → sıvı” geçişinden farklıdır.
-
Donma Eğrisi ve Erime Eğrisi
- Aynı maddede ısı alımı ile erime eğrisi veya ısı kaybı ile donma eğrisi incelenebilir. İkisi de aynı sıcaklık noktasında (örneğin 38 °C) gerçekleşir.
10. Sıcaklık-Zaman Grafiği ve Yorumlama
Tablodaki verilerden yola çıkarak bir Sıcaklık-Zaman grafiği çizecek olursak yaklaşık olarak şu şekilde gözükür:
Sıcaklık (°C)
|
42 | ______ (erimeden sonraki artış)
| /
38 | _________/ (erime süreci boyunca sabit)
| /
34 | /
|/
30 +--------------------------
2 4 6 8 10 12 (Zaman, dk)
-
- ve 4. dakikalarda eğim pozitif (sıcaklık artıyor).
-
- dakikaya gelindiğinde 38 °C’ye ulaşılıyor.
-
- dakikadan 10. dakikaya kadar yatay bir çizgi (sıcaklık sabit) söz konusu.
-
- dakikadan 12. dakikaya doğru tekrar sıcaklık artışa geçiyor.
Bu grafik, hal değişimi ile ısı alımının sıcaklığa nasıl etki etmediğini net bir şekilde görselleştirir.
11. Özet Tablo: Maddelerin Hal Değişimi Örnekleri
Aşağıdaki tablo, bazı tipik maddelerin erime ve kaynama noktalarını karşılaştırmak için verilmiştir. Bu tablo sayesinde her maddenin kendine özgü sabit erime ve kaynama noktalarının bulunduğunu görebiliriz:
| Madde | Erime Noktası (°C) | Kaynama Noktası (°C) | Not |
|---|---|---|---|
| Su | 0 | 100 | Saf su, deniz seviyesi |
| Demir | 1538 | 2862 | Metallerde yüksektir |
| Kurşun | 327 | 1749 | Metal örneği |
| Alkol* | -114 | 78 | Moleküllerarası kuvvet zayıf |
| CO₂ (Kuru Buz) | -78 (Süb.) | Süb. (Katı → Gaz) | Standart basınçta süblimleşir |
(*Alkol = Etanol)
Bu tabloda görüldüğü üzere her maddenin erime ve kaynama noktası farklıdır ve bu sıcaklıklar sabit değerlerdir. Tablodaki soru özelinde ise, “38 °C” maddenin o anki erime noktasıdır.
12. Sonuç ve Kısa Özet
- Erime Sıcaklığı (38 °C): Tablodaki 6. dakikadan 10. dakikaya kadar maddenin sıcaklığının değişmeden sabit kalması, erime noktasını göstermektedir. Burada madde katıdan sıvıya geçmektedir.
- Isı Enerjisi ve Hal Değişimi: Hal değişimi sırasında eklenen ısı, sıcaklığı yükseltmez; moleküller arası bağları kopararak katı maddeyi sıvı hâle dönüştürür. Bu “gizli ısı” olarak adlandırılır.
- Zaman Aralığı: Erime süreci, tabloya göre 6. dakika ile 10. dakika arasında gerçekleşir (toplam 4 dakika).
- Sıcaklık Artışının Yeniden Başlaması: 10. dakikadan sonra madde tamamen eridiği için sisteme eklenen ısı, bu kez taneciklerin hareket enerjisini artırır ve sıcaklık yükselmeye devam eder (12. dakikada 42 °C).
- Genel Kural: Erime sıcaklığı, o maddenin özgün yapısıyla ilgilidir ve basınç sabit kaldığında belirli bir değer olarak gözlenir.
Sonuç olarak, tabloya bakarak söz konusu katı maddenin erime sıcaklığının 38 °C olduğu anlaşıldı. Sıcaklığın hal değişimi boyunca sabit (38 °C) kalmasının nedeni, katı → sıvı dönüşümüne harcanan gizli ısının etkisidir.
@anonymous13