Yeni haftaya hoş geldiniz! Geçen hafta pH ölçeğini ve asit ile bazların çeşitli maddeler üzerindeki etkilerini öğrendik. Bu hafta önce bu bilgileri büyük bir çevre sorununa uygulayacağız. Asit yağmurlarının nasıl oluştuğunu, nelere yol açtığını ve nasıl önlenebileceğini tartışacağız. Ardından yeni bir konuya, maddenin ısı ile etkileşimine geçeceğiz. Bir maddenin ne kadar ısınacağının hangi etkenlere bağlı olduğunu ve hâl değiştirmek için gereken ısının neden maddeden maddeye değiştiğini deneylerle keşfedeceğiz. Bu sırada bir bilim insanı gibi bağımlı, bağımsız ve kontrol edilen değişkenleri ayırt etmeyi de öğreneceğiz.
1. Asit Yağmurları Nasıl Oluşur? Sebepler ve Kaynaklar
Geçen hafta saf suyun pH değerinin 7 olduğunu öğrenmiştik. İlginç bir bilgi verelim: Hiç kirlenmemiş bir yağmur damlası bile tam olarak nötr değildir. Havada doğal olarak bulunan karbondioksit (CO2) yağmur suyunda çözünür ve karbonik asit adı verilen zayıf bir asit oluşturur. Bu nedenle temiz yağmurun pH değeri yaklaşık 5,6 olur. pH değeri bundan daha düşük, yani daha asidik olan yağışlara asit yağmuru denir. Asit yağmuru yalnızca yağmur biçiminde görülmez; kar, dolu, sis ve çiy de asidik olabilir. Asidik tozlar ve gazlar yağış olmadan da yüzeylere çökebilir.
Asit yağmurlarının asıl sorumlusu havaya karışan iki gaz grubudur: kükürt dioksit (SO2) ve azot oksitler. Kükürt dioksit, büyük ölçüde içinde kükürt bulunan kömür ve petrol gibi fosil yakıtların yakılmasıyla oluşur. Kömürle çalışan termik santraller, bazı fabrikalar ve kış aylarında kalitesiz kömürle ısınan konutlar bu gazın başlıca kaynaklarıdır. Azot oksitler ise özellikle motorlu taşıtların motorlarında oluşur. Motorun içindeki çok yüksek sıcaklıkta havadaki azot ve oksijen birleşir. Bu gazlar egzozdan atmosfere yayılır. Volkan patlamaları ve şimşekler de bu gazları doğal yollarla oluşturabilir. Ancak günümüzdeki asit yağmurlarının büyük bölümü insan etkinliklerinden kaynaklanır.
Havaya karışan bu gazlar atmosferde su buharı ve oksijenle kimyasal tepkimeye girer. Kükürt dioksitten sülfürik asit, azot oksitlerden ise nitrik asit oluşur. Bu asitler bulutlardaki su damlacıklarına karışır ve yağışla yeryüzüne iner. Önemli bir nokta da şudur: Gazlar rüzgârla yüzlerce kilometre uzağa taşınabilir. Bu yüzden bir şehrin fabrikalarından çıkan gazlar başka bir şehirde, hatta başka bir ülkede asit yağmuru olarak yağabilir. Asit yağmuru sınır tanımayan bir çevre sorunudur. Çözümü de bireylerin, şehirlerin ve ülkelerin iş birliğini gerektirir.
| Kirletici Gaz | Başlıca Kaynakları | Atmosferde Oluşturduğu Asit |
|---|---|---|
| Kükürt dioksit | Kömürle çalışan termik santraller, fabrikalar, kalitesiz kömürle ısınma, volkanlar | Sülfürik asit |
| Azot oksitler | Motorlu taşıtların egzozu, yüksek sıcaklıkta çalışan fırınlar ve kazanlar, şimşekler | Nitrik asit |
| Karbondioksit (doğal durum) | Canlıların solunumu, yanma olayları | Karbonik asit (zayıf; temiz yağmurun pH değerini yaklaşık 5,6 yapar) |
2. Asit Yağmurlarının Sonuçları ve Önlenmesi İçin Çözüm Önerileri
Asit yağmurlarının etkileri doğadan şehirlere kadar geniş bir alana yayılır. Göl ve akarsulara düşen asidik yağışlar suyun pH değerini düşürür. pH değeri belirli bir sınırın altına indiğinde balık yumurtaları gelişemez, kurbağalar ve su böcekleri azalır. Sonuçta göldeki canlı çeşitliliği zayıflar. Toprağa ulaşan asitler bitkiler için gerekli kalsiyum ve magnezyum gibi besin minerallerini yıkayıp götürür. Ayrıca bitkilere zararlı bazı maddelerin açığa çıkmasına neden olur. Ağaçların yaprakları zarar görür, büyümeleri yavaşlar. Bazı ormanlarda geniş alanlarda ağaç kurumaları görülür. Tarım alanlarında da verim düşer.
Asit yağmurları insan yapımı eserleri de etkiler. Geçen hafta asitlerin kalsiyum karbonatla tepkimeye girdiğini öğrenmiştik. Mermer ve kireç taşından yapılmış heykeller, anıtlar ve tarihî yapılar asit yağmurlarıyla yavaş yavaş aşınır; yüzeylerindeki işlemeler silikleşir. Demir köprüler, korkuluklar ve araç gövdeleri gibi metal yapılar daha hızlı paslanır ve aşınır. Asit yağmuruna yol açan gazlar insan sağlığını da tehdit eder. Kükürt dioksit ve azot oksitler solunduğunda öksürük, astım ve bronşit gibi solunum yolu rahatsızlıklarını artırabilir.
Peki asit yağmurlarını önlemek için neler yapılabilir? En etkili yol, zararlı gazların kaynağında azaltılmasıdır. Termik santrallerin ve fabrikaların bacalarına kükürt dioksiti tutan filtreler takılabilir. Kükürt oranı düşük yakıtlar ve doğal gaz tercih edilebilir. Daha da iyisi güneş, rüzgâr, hidroelektrik ve jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmektir. Taşıtlarda egzoz gazlarını temizleyen katalitik dönüştürücüler kullanılmalı, düzenli egzoz muayenesi yapılmalıdır. Bireyler olarak bizler de toplu taşıma, bisiklet ve yürüyüşü tercih edebiliriz. Gereksiz yanan lambaları kapatmak ve evleri yalıtmak gibi enerji tasarrufu önlemleri de yakılan yakıt miktarını azaltır. Toplumsal düzeyde ise hava kalitesini koruyan yasal düzenlemeler ve denetimler yapılmalı, gazlar sınır tanımadığı için ülkeler arasında iş birliği kurulmalıdır. Asitlenmiş göllere ve topraklara bazik özellikteki kireç serpilerek pH değeri yükseltilebilir. Ancak bu yöntem kalıcı değildir; sorunun kaynağını ortadan kaldırmaz.
| Çözüm Önerisi | Nasıl Etki Eder? | Kim Uygulayabilir? |
|---|---|---|
| Bacalara filtre takmak | Kükürt dioksitin havaya karışmadan tutulmasını sağlar. | Santraller, fabrikalar |
| Kükürdü az yakıt ve doğal gaz kullanmak | Yanma sonucu oluşan kükürt dioksit miktarını azaltır. | Sanayi, belediyeler, haneler |
| Yenilenebilir enerjiye yönelmek | Fosil yakıt kullanımını ve zararlı gaz salımını azaltır. | Devlet, sanayi, bireyler |
| Katalitik dönüştürücü ve egzoz muayenesi | Taşıtlardan çıkan azot oksitleri azaltır. | Taşıt sahipleri, üreticiler |
| Toplu taşıma, bisiklet, yürüyüş | Trafikteki taşıt sayısını ve egzoz gazlarını azaltır. | Bireyler, belediyeler |
| Enerji tasarrufu ve yalıtım | Üretilmesi gereken enerjiyi, dolayısıyla yakılan yakıtı azaltır. | Herkes |
| Yasal düzenleme ve uluslararası iş birliği | Salım sınırlarını belirler, sınır ötesi kirliliği önler. | Devletler |
3. Isı ve Sıcaklık: Maddenin Isı ile Etkileşimine Giriş
Haftamızın ikinci yarısında yeni bir konuya başlıyoruz: Maddenin ısı ile etkileşimi. Önce iki temel kavramı hatırlayalım. Isı, sıcaklıkları farklı maddeler arasında, sıcaklık farkından dolayı aktarılan enerjidir. Isı her zaman sıcak maddeden soğuk maddeye doğru kendiliğinden aktarılır. Birimi joule (J) olup günlük hayatta kalori (cal) birimi de kullanılır. Isı, kalorimetre kabı gibi düzeneklerle ölçülür. Sıcaklık ise bir maddeyi oluşturan taneciklerin ortalama hareket enerjisinin göstergesidir. Sıcaklık bir enerji değildir; termometreyle ölçülür ve günlük hayatta birimi derece Celsius'tur (°C).
Bir madde ısı aldığında tanecikleri daha hızlı hareket etmeye başlar ve genellikle sıcaklığı artar. Isı veren maddenin tanecikleri ise yavaşlar ve sıcaklığı azalır. Örneğin sıcak bir çay bardağını kavradığımızda çaydan elimize ısı aktarılır. Elimiz ısınırken çay biraz soğur. Bu aktarım, iki maddenin sıcaklıkları eşitlenene kadar sürer. Sıcaklıkların eşitlendiği bu duruma ısıl denge denir. Buzdolabından çıkan bir şişe suyun bir süre sonra oda sıcaklığına gelmesi de ısıl dengeye bir örnektir.
Isı ile sıcaklığın aynı şey olmadığını gösteren güzel bir örnek düşünelim. Bir kovada ve bir çay bardağında aynı sıcaklıkta, örneğin 60 °C'de su olsun. Termometre ikisinde de aynı değeri gösterir. Ancak kovadaki su çok daha fazla tanecik içerir. Oda sıcaklığına inene kadar çevreye verebileceği ısı da bardaktaki suyunkinden çok daha fazladır. Benzer şekilde kovadaki suyu 60 °C'ye getirmek için de çok daha fazla ısı gerekir. Demek ki bir maddenin alması gereken ısı yalnızca sıcaklığına değil, başka etkenlere de bağlıdır. Bu ünite kapsamında bu etkenleri tek tek deneylerle inceleyeceğiz.
| Karşılaştırma | Isı | Sıcaklık |
|---|---|---|
| Tanımı | Sıcaklık farkından dolayı aktarılan enerji | Taneciklerin ortalama hareket enerjisinin göstergesi |
| Enerji midir? | Evet, bir enerji türüdür. | Hayır, enerji değildir; ölçülebilir bir büyüklüktür. |
| Ölçüm aracı | Kalorimetre kabı | Termometre |
| Birimi | Joule (J), kalori (cal) | Derece Celsius (°C), Kelvin (K) |
| Kütleye bağlılık | Aynı sıcaklık değişimi için kütle arttıkça gereken ısı artar. | Aynı sıcaklıktaki büyük ve küçük kütleli maddelerin sıcaklığı aynıdır. |
4. Isınma Neye Bağlıdır? Maddenin Cinsi, Kütlesi ve Sıcaklık Değişimi
Maddenin cinsi: Özdeş iki behere eşit kütlede, örneğin 100'er gram su ve zeytinyağı konur. İkisinin de ilk sıcaklığı aynıdır. Beherler özdeş ısıtıcılarla aynı süre ısıtılır. Süre sonunda termometreler okunduğunda zeytinyağının sıcaklığının sudan daha fazla arttığı görülür. Aynı ısıyı alan eşit kütleli maddelerin sıcaklıkları farklı miktarda değişmiştir. Bunun nedeni, her maddenin ısıya farklı tepki vermesidir. 1 gram maddenin sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken ısı miktarına öz ısı denir. Suyun öz ısısı zeytinyağından, kumdan ve metallerden büyüktür. Bu yüzden su geç ısınır ve geç soğur. Yaz günü öğlen kumsalda kum ayaklarımızı yakarken denizin serin kalması bu farktan kaynaklanır.
Maddenin kütlesi: Bu kez aynı maddeden farklı kütleler kullanılır. Bir behere 100 g, diğerine 200 g su konur. İkisi de 20 °C'den 40 °C'ye kadar özdeş ısıtıcılarla ısıtılır. 200 g suyun aynı sıcaklığa ulaşması yaklaşık iki kat daha uzun sürer. Özdeş ısıtıcılar eşit sürede eşit ısı verdiği için bu sonuç, 200 g suyun yaklaşık iki kat daha fazla ısı aldığını gösterir. Yani aynı maddenin sıcaklığını aynı miktarda artırmak için kütle arttıkça gereken ısı da artar. Çaydanlıktaki az suyun çabuk, ağzına kadar dolu suyun ise geç kaynaması bu yüzdendir.
Sıcaklık değişimi: Son olarak aynı kütlede ve aynı cins madde kullanılır, yalnızca hedeflenen sıcaklık artışı değiştirilir. 100 g su bir kez 20 °C'den 30 °C'ye, bir kez de 20 °C'den 50 °C'ye kadar ısıtılır. 30 °C'lik artış, 10 °C'lik artışa göre çok daha uzun sürer ve daha fazla ısı gerektirir. Bu üç deneyden şu sonuç çıkar: Bir maddenin ısınması için alması gereken ısı; maddenin cinsine, kütlesine ve sıcaklık değişimine bağlıdır. Aynı etkenler soğuma için de geçerlidir. Kütlesi büyük ve öz ısısı yüksek bir madde, soğurken çevresine daha fazla ısı verir. Kışın sıcak su torbasının uzun süre sıcak kalması bunun güzel bir örneğidir.
| İncelenen Etken | Deney Düzeneği | Gözlem | Sonuç |
|---|---|---|---|
| Maddenin cinsi | 100'er g su ve zeytinyağı, aynı ilk sıcaklık, özdeş ısıtıcı, aynı süre | Zeytinyağının sıcaklığı daha çok artar. | Isınma maddenin cinsine bağlıdır. |
| Kütle | 100 g ve 200 g su, 20 °C'den 40 °C'ye, özdeş ısıtıcı | 200 g su yaklaşık iki kat sürede ısınır. | Kütle arttıkça gereken ısı artar. |
| Sıcaklık değişimi | 100 g su; 10 °C ve 30 °C artış, özdeş ısıtıcı | 30 °C artış daha uzun sürer. | Sıcaklık değişimi arttıkça gereken ısı artar. |
5. Deneylerde Değişkenleri Tanıyalım: Bağımsız, Bağımlı ve Kontrol Edilen
Önceki bölümdeki deneylerin her birinde yalnızca bir etkeni değiştirdik ve onun sonucunu ölçtük. Bilim insanları güvenilir sonuca ulaşmak için deneylerini bu düzende kurar. Bir deneyde araştırmacının bilerek değiştirdiği etkene bağımsız değişken denir. Bağımsız değişkendeki değişime bağlı olarak değişen ve ölçülen ya da gözlenen etkene bağımlı değişken denir. Deney boyunca sabit tutulan tüm diğer etkenlere ise kontrol edilen değişkenler denir. Kontrol edilen değişkenler sabit tutulmazsa ölçülen farkın gerçekten neden kaynaklandığını bilemeyiz. Böyle bir deney 'adil' olmaz.
Maddenin cinsini incelediğimiz deneyi ele alalım. Burada bağımsız değişken maddenin cinsidir (su veya zeytinyağı). Bağımlı değişken belirli bir süre sonunda ölçülen sıcaklık artışıdır. Kütle, ilk sıcaklık, ısıtma süresi, ısıtıcının gücü ve kabın türü ise kontrol edilen değişkenlerdir. Kütleyi incelediğimiz deneyde durum değişir. Bu kez bağımsız değişken kütledir. Bağımlı değişken aynı sıcaklık artışı için geçen ısıtma süresidir; bu süre, alınan ısıyı gösterir. Maddenin cinsi ise artık kontrol edilen değişkenler arasına girer. Görüldüğü gibi bir değişkenin hangi türde olduğu, deneyin neyi araştırdığına bağlıdır.
Bir deney tasarlarken önce araştırma sorusu yazılır. Örneğin 'Suyun kütlesi, ısınması için gereken ısıyı etkiler mi?' Ardından bir hipotez kurulur: 'Suyun kütlesi arttıkça aynı sıcaklık artışı için gereken ısı artar.' Sonra değişkenler belirlenir ve ölçümler bir tabloya kaydedilir. Ölçümler en az iki kez tekrarlanarak sonucun güvenilirliği artırılır. Bu yöntem yalnızca ısı deneylerinde değil, tüm fen deneylerinde kullanılır. Örneğin asit yağmurunun bitkilere etkisini araştıran bir deneyde, bitkilere verilen suyun pH değeri bağımsız değişken olur. Bitkinin boyu bağımlı değişken, bitki türü ile ışık ve toprak miktarı ise kontrol edilen değişkenlerdir.
| Deney | Bağımsız Değişken | Bağımlı Değişken | Kontrol Edilen Değişkenler |
|---|---|---|---|
| Isınma ve maddenin cinsi | Maddenin cinsi | Sıcaklık artışı | Kütle, ilk sıcaklık, ısıtma süresi, ısıtıcı, kap |
| Isınma ve kütle | Kütle | Aynı sıcaklık artışı için ısıtma süresi (alınan ısı) | Maddenin cinsi, ilk ve son sıcaklık, ısıtıcı, kap |
| Isınma ve sıcaklık değişimi | Hedeflenen sıcaklık artışı | Isıtma süresi (alınan ısı) | Maddenin cinsi, kütle, ilk sıcaklık, ısıtıcı |
| Erime ve kütle | Buzun kütlesi | Tamamen erime süresi (alınan ısı) | Buzun ilk sıcaklığı, ısıtıcı, kap |
| Asidik suyun bitkiye etkisi | Sulama suyunun pH değeri | Bitkinin boyu ve yaprak durumu | Bitki türü, ışık, toprak ve su miktarı |
6. Hâl Değişimi İçin Gerekli Isı: Maddenin Cinsi ve Kütlesi
Maddeler ısı alarak ya da vererek hâl değiştirir. Katının sıvıya geçmesi erime, sıvının gaza geçmesi buharlaşma, katının doğrudan gaza geçmesi süblimleşme olup bu değişimler ısı alarak gerçekleşir. Sıvının katıya geçmesi donma, gazın sıvıya geçmesi yoğuşma ise ısı vererek gerçekleşir. Basit bir deneyle önemli bir gözlem yapabiliriz. 0 °C'deki buz parçalarının bulunduğu bir behere termometre yerleştirilir ve beher ısıtılır. Buz eridiği sürece termometre 0 °C'de sabit kalır. Beher ısı almaya devam ettiği hâlde sıcaklık artmaz! Çünkü alınan ısı, katıdaki taneciklerin arasındaki çekim kuvvetlerini yenmek için kullanılır. Benzer biçimde deniz seviyesinde kaynayan saf suyun sıcaklığı da 100 °C'de sabit kalır. Ocağı sonuna kadar açmak sıcaklığı yükseltmez, yalnızca suyun daha hızlı buharlaşmasını sağlar. Saf maddelerin hâl değişimi sırasında sıcaklıkları sabit kalır. Tuzlu su gibi karışımlarda ise hâl değişimi sırasında sıcaklık sabit kalmaz.
Hâl değişimi için gereken ısı kütleye bağlıdır. 0 °C'deki 100 g ve 200 g buz, özdeş ısıtıcılarla ısıtıldığında 200 g buzun tamamen erimesi yaklaşık iki kat daha uzun sürer. Bu deneyde bağımsız değişken buzun kütlesi, bağımlı değişken erime süresidir. Erime süresi, alınan ısıyı gösterir. Buzun cinsi, ilk sıcaklığı ve ısıtıcı ise kontrol edilen değişkenlerdir. İki buz parçası da erirken termometre 0 °C'yi gösterir. Kütle yalnızca gereken ısı miktarını değiştirir, erime sıcaklığını değiştirmez. Mutfakta da aynı durumu görürüz: Kaynayan bir tencere suyun tamamen buharlaşması, aynı ocaktaki bir fincan suyunkinden çok daha uzun sürer.
Hâl değişimi için gereken ısı maddenin cinsine de bağlıdır. Eşit kütleli farklı saf maddeler, erime sıcaklıklarına ulaştıktan sonra tamamen erimek için farklı miktarda ısı alır. Örneğin eşit kütleli buz ve kurşun karşılaştırıldığında, erime sıcaklığına gelmiş buzun tamamen erimesi için gereken ısı, erime sıcaklığına gelmiş kurşununkinden çok daha fazladır. Erime sıcaklığındaki 1 g saf katının tamamen erimesi için gereken ısıya erime ısısı, kaynama sıcaklığındaki 1 g saf sıvının tamamen buharlaşması için gereken ısıya buharlaşma ısısı denir. Bu değerler, öz ısı gibi maddeler için ayırt edici özelliklerdir. Aynı maddenin donarken verdiği ısı, erirken aldığı ısıya eşittir. Bu bölümde hesaplama yapmıyoruz; önemli olan, hâl değişimi için gereken ısının kütle arttıkça arttığını ve maddeden maddeye değiştiğini deneylerle fark etmektir.
| Deney | Değiştirilen (Bağımsız) | Gözlem | Sonuç |
|---|---|---|---|
| 0 °C'deki buzu ısıtmak | Isıtma süresi | Buz eridiği sürece termometre 0 °C'de kalır. | Saf madde erirken sıcaklığı sabit kalır. |
| Saf suyu kaynatmak | Ocağın ayarı | Kaynama boyunca sıcaklık deniz seviyesinde 100 °C'de kalır. | Saf madde kaynarken sıcaklığı sabit kalır. |
| 100 g ve 200 g buzu eritmek | Buzun kütlesi | 200 g buz yaklaşık iki kat sürede erir. | Kütle arttıkça hâl değişimi için gereken ısı artar. |
| Eşit kütleli buz ve kurşunu eritmek (erime sıcaklıklarında) | Maddenin cinsi | Erime için gereken ısılar farklıdır. | Hâl değişimi için gereken ısı maddenin cinsine bağlıdır. |
| Tuzlu suyu dondurmak | Suyun saflığı | Donma sırasında sıcaklık sabit kalmaz. | Sabit sıcaklık saf maddelere özgüdür. |
Örnekler
Örnek 1Kışın ısınmada kalitesiz kömürün yaygın kullanıldığı bir şehirde, yağmur sularının pH değeri ölçülüyor ve 4,5 bulunuyor. a) Bu yağış asit yağmuru sayılır mı? b) Yağışın asidik olmasının olası sebebi nedir? c) Bu şehir için iki çözüm önerisi sununuz.
Cevabı göster
a) Temiz yağmurun pH değeri yaklaşık 5,6'dır. 4,5 bu değerden küçük olduğu için yağış asit yağmurudur. b) Kalitesiz kömür kükürt oranı yüksek bir yakıttır. Yakıldığında havaya kükürt dioksit karışır. Bu gaz atmosferde su buharı ve oksijenle tepkimeye girerek sülfürik asit oluşturur ve yağışla yeryüzüne iner. Trafikteki taşıtlardan çıkan azot oksitler de nitrik asit oluşturarak katkı yapabilir. c) Konutlarda kükürdü az yakıt ya da doğal gaz kullanımına geçilebilir. Binalar yalıtılarak yakılan yakıt miktarı azaltılabilir. Ayrıca toplu taşıma yaygınlaştırılabilir.
Örnek 2Bir şehirdeki yüzyıllık mermer heykelin yüzey işlemelerinin silikleştiği, şehre 300 km uzaklıktaki bir göldeki balıkların ise azaldığı fark ediliyor. Gölün çevresinde hiç fabrika yoktur. a) Heykelin aşınmasını açıklayınız. b) Göl fabrikalardan uzak olduğu hâlde neden etkilenmiş olabilir? c) Göl için geçici ve kalıcı birer çözüm yolu öneriniz.
Cevabı göster
a) Mermer kalsiyum karbonat içerir. Asit yağmurundaki asitler kalsiyum karbonatla tepkimeye girer. Bu yüzden heykelin yüzeyi zamanla aşınır. b) Kükürt dioksit ve azot oksitler rüzgârla yüzlerce kilometre taşınabilir. Uzaktaki fabrika ve santrallerden çıkan gazlar gölün üzerinde asit yağmuru olarak yağmış, göl suyunun pH değeri düşmüştür. Asidik suda balık yumurtaları gelişemediği için balıklar azalmıştır. c) Geçici çözüm: Göle bazik özellikteki kireç serpilerek pH değeri yükseltilebilir. Kalıcı çözüm: Gazların kaynağında, yani santral ve fabrika bacalarında filtre kullanılarak ve yenilenebilir enerjiye geçilerek salım azaltılmalıdır.
Örnek 3Ali, özdeş iki behere 150'şer gram su ve zeytinyağı koyuyor. İkisinin de ilk sıcaklığı 22 °C'dir. Beherleri özdeş ısıtıcılarla 4 dakika ısıtıyor. Sonunda suyun sıcaklığı 34 °C, zeytinyağının sıcaklığı 46 °C ölçülüyor. a) Ali hangi etkeni araştırmaktadır? b) Bu deneyde bağımsız, bağımlı ve kontrol edilen değişkenleri yazınız. c) Hangi madde daha çok ısınmıştır ve bu ne anlama gelir?
Cevabı göster
a) Ali ısınmanın maddenin cinsine bağlı olup olmadığını araştırmaktadır. b) Bağımsız değişken: maddenin cinsi (su, zeytinyağı). Bağımlı değişken: sıcaklık artışı. Kontrol edilen değişkenler: kütle (150 g), ilk sıcaklık (22 °C), ısıtma süresi (4 dakika), özdeş ısıtıcı ve beherler. c) Suyun sıcaklığı 34 − 22 = 12 °C, zeytinyağınınki 46 − 22 = 24 °C artmıştır. İkisi de özdeş ısıtıcılarla aynı sürede eşit ısı almıştır. Buna rağmen zeytinyağı daha çok ısınmıştır. Bu sonuç, eşit kütleli farklı maddelerin aynı ısıyla farklı miktarda ısındığını gösterir. Suyun öz ısısı zeytinyağınınkinden büyüktür; su daha geç ısınır.
Örnek 4Elif, A kabına 200 g, B kabına 400 g su koyuyor. İki kaptaki suyun ilk sıcaklığı 20 °C'dir. Kaplar özdeş ısıtıcılarla 50 °C'ye kadar ısıtılıyor. a) Hangi kaptaki su 50 °C'ye daha geç ulaşır? b) Hangi kaptaki su daha fazla ısı almıştır? c) Elif deneyini 'kütle ve maddenin cinsi' etkisini aynı anda görmek için A kabına su, B kabına 400 g zeytinyağı koyarak yapsaydı ne olurdu?
Cevabı göster
a) Sıcaklık değişimi ikisinde de aynıdır (20 °C'den 50 °C'ye, 30 °C). Kütlesi büyük olan B kabındaki su daha geç ısınır. B kabı yaklaşık iki kat sürede ısınır. b) Özdeş ısıtıcılar eşit sürede eşit ısı verdiği için daha uzun süre ısıtılan B kabındaki su daha fazla ısı almıştır; aldığı ısı yaklaşık iki katıdır. c) Bu durumda aynı anda iki bağımsız değişken (kütle ve madde cinsi) değiştirilmiş olurdu. Sonuçtaki farkın kütleden mi, maddenin cinsinden mi kaynaklandığı anlaşılamazdı. Bu yüzden deney güvenilir olmazdı. Her deneyde yalnızca bir değişken değiştirilmelidir.
Örnek 5Can, 0 °C'deki buz parçalarıyla dolu bir beheri ısıtıp her dakika termometreyi okuyor. Buzlar tamamen eriyene kadar termometre 0 °C'yi gösteriyor, sonra sıcaklık yükselmeye başlıyor. a) Isıtıcı çalıştığı hâlde sıcaklık neden ilk başta değişmemiştir? b) Can aynı deneyi daha büyük kütleli buzla yapsaydı hangi sonuç değişir, hangisi değişmezdi? c) Buz yerine tuzlu sudan yapılmış buz kullanılsaydı erime sırasında aynı durum gözlenir miydi?
Cevabı göster
a) Buz saf bir maddedir. Saf maddeler hâl değiştirirken sıcaklıkları sabit kalır. Isıtıcıdan alınan ısı sıcaklığı artırmak için değil, buzdaki taneciklerin arasındaki çekim kuvvetlerini yenerek buzu eritmek için kullanılmıştır. Buzların tamamı eridikten sonra alınan ısı suyun sıcaklığını artırmaya başlar. b) Kütle büyüdükçe erime için gereken ısı artar; bu yüzden erime daha uzun sürer. Ancak erime sıcaklığı değişmez; termometre yine 0 °C'yi gösterir. c) Hayır. Tuzlu su bir karışımdır. Karışımların hâl değişimi sırasında sıcaklık sabit kalmaz. Sabit sıcaklık saf maddelere özgüdür.
Örnek 6Bir laboratuvarda kaynama sıcaklıklarındaki eşit kütleli saf su ve saf etil alkol, özdeş ısıtıcılarla tamamen buharlaştırılıyor. Etil alkol yanıcı olduğu için deney, öğretmen gözetiminde ve açık alevden uzak bir ısıtıcıyla yapılıyor. Suyun tamamen buharlaşması etil alkolden çok daha uzun sürüyor. a) Bu deneyin bağımsız ve bağımlı değişkenleri nelerdir? b) Hangi maddenin buharlaşması için daha fazla ısı gerekmiştir? c) Bu deneyden hangi genel sonuç çıkarılır?
Cevabı göster
a) Bağımsız değişken maddenin cinsidir (su, etil alkol). Bağımlı değişken tamamen buharlaşma süresidir; bu süre, buharlaşma için alınan ısıyı gösterir. Kütle, ısıtıcı ve maddelerin kaynama sıcaklığında olması kontrol edilen değişkenlerdir. b) Özdeş ısıtıcılar eşit sürede eşit ısı verir. Suyun buharlaşması daha uzun sürdüğüne göre su daha fazla ısı almıştır. c) Eşit kütleli farklı saf maddelerin hâl değiştirmesi için gereken ısı farklıdır. Yani hâl değişimi için gereken ısı maddenin cinsine bağlıdır. Buharlaşma ısısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
Kavram Kartları
1 / 8
Karta dokunarak arka yüzündeki açıklamayı görün; yön tuşlarıyla kartlar arasında geçiş yapın.
Etkinlikler
Soruları çözün; her cevaptan sonra doğru mu yanlış mı olduğunu hemen göreceksiniz.
1Asit yağmurlarının oluşumuna en çok neden olan gazlar aşağıdakilerin hangisinde birlikte verilmiştir?
Fosil yakıtların yanmasıyla ve taşıt egzozlarından havaya karışan kükürt dioksit ve azot oksitler, atmosferde su buharı ve oksijenle tepkimeye girerek sülfürik asit ve nitrik asit oluşturur. Diğer seçeneklerdeki gazlar havanın doğal bileşenleridir.
2Aşağıdakilerden hangisi asit yağmurlarını önlemeye yönelik bir çözüm önerisi değildir?
Kükürt oranı yüksek kömür yakıldığında daha fazla kükürt dioksit oluşur ve asit yağmurları artar. Diğer seçenekler zararlı gazların havaya karışmasını azaltan önerilerdir.
3Eşit kütleli zeytinyağı, demir ve suya eşit miktarda ısı veriliyor. Hiçbirinde hâl değişimi olmadığına göre sıcaklığı en az artan madde hangisidir?
Eşit kütleli maddeler eşit ısı aldığında öz ısısı en büyük olanın sıcaklığı en az artar. Suyun öz ısısı zeytinyağı ve demirinkinden büyüktür. Bu nedenle sıcaklığı en az artan madde sudur. Isınma maddenin cinsine bağlı olduğu için sıcaklık artışları eşit olmaz.
4Saf bir katı madde erime sıcaklığında erirken aşağıdakilerden hangisi gerçekleşir?
Erime ısı alarak gerçekleşen bir hâl değişimidir. Saf maddeler hâl değiştirirken alınan ısı tanecikler arasındaki çekimi yenmek için kullanılır ve sıcaklık sabit kalır. Hâl değişiminde kütle değişmez.
5Aşağıdaki ifadelerin doğru mu yanlış mı olduğunu belirleyiniz.
- Hiç kirlenmemiş yağmur suyunun pH değeri tam olarak 7'dir.
Yanlıştır; havadaki karbondioksit yağmur suyunda çözünerek zayıf karbonik asit oluşturur. Bu yüzden temiz yağmurun pH değeri yaklaşık 5,6'dır.
- Asit yağmurlarına yol açan gazlar rüzgârla yüzlerce kilometre uzağa taşınabilir.
Doğrudur; bu nedenle asit yağmurları kirliliğin kaynağından uzak bölgelerde de görülebilir ve uluslararası iş birliği gerektirir.
- Eşit kütleli farklı maddelere eşit ısı verildiğinde sıcaklıkları eşit miktarda artar.
Yanlıştır; ısınma maddenin cinsine bağlıdır. Öz ısısı büyük olan maddenin sıcaklığı daha az artar.
- Saf su kaynarken ısı almaya devam etse de sıcaklığı sabit kalır.
Doğrudur; saf maddeler hâl değiştirirken sıcaklıkları sabit kalır. Deniz seviyesinde saf su kaynama boyunca 100 °C'dedir.
- Bir deneyde araştırmacının bilerek değiştirdiği değişkene bağımlı değişken denir.
Yanlıştır; bilerek değiştirilen değişken bağımsız değişkendir. Bağımlı değişken, buna bağlı olarak ölçülen değişkendir.
- Hiç kirlenmemiş yağmur suyunun pH değeri tam olarak 7'dir.
6Aşağıdaki kavramları uygun açıklamalarla eşleştiriniz.
Soldan bir öğeye, sonra sağdaki eşine dokunun.
7Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerleri uygun kavramlarla tamamlayınız.
- Kömür ve petrol gibi yakıtların yanmasıyla havaya kükürt dioksit ve azot oksitler karışır.
- Asit yağmurları ve kireç taşından yapılmış tarihî eserleri aşındırır.
- Bir deneyde sabit tutulan etkenlere edilen değişkenler denir.
- Eşit kütleli su ve zeytinyağına aynı ısı verildiğinde sıcaklığı daha az artan madde olur.
- Saf bir madde hâl değiştirirken sabit kalır.
Önce bütün boşlukları doldurun.
8Defne iki deney yapıyor. Deney 1: A beherine 100 g, B beherine 200 g su koyuyor. İkisinin de ilk sıcaklığı 20 °C'dir. Özdeş ısıtıcılarla 40 °C'ye kadar ısıtıyor. A beheri 3 dakikada, B beheri 6 dakikada 40 °C'ye ulaşıyor. Deney 2: 0 °C'deki 100 g ve 200 g buzu özdeş ısıtıcılarla eritiyor ve termometreleri izliyor. a) Deney 1'in bağımsız, bağımlı ve kontrol edilen değişkenlerini yazınız. b) Deney 1'in sonucunu yorumlayınız. c) Deney 2'de hangi buz daha uzun sürede erir? Erime boyunca termometreler ne gösterir? d) Defne ısınmanın maddenin cinsine bağlı olduğunu göstermek isterse Deney 1'i nasıl değiştirmelidir?
1. ipucu: 1. adım: Deney 1'de iki beher arasında neyin farklı olduğunu (bağımsız), neyin ölçüldüğünü (bağımlı) ve neyin aynı tutulduğunu (kontrol) ayırınız.
2. ipucu: 2. adım: Özdeş ısıtıcıların eşit sürede eşit ısı verdiğini düşünerek ısıtma sürelerini alınan ısıyla ilişkilendiriniz; Deney 2'de saf maddelerin hâl değişimi sırasında sıcaklığın sabit kaldığını hatırlayınız.
3. ipucu: 3. adım: Yeni deneyde yalnızca bir değişkenin değişmesi gerektiğini göz önünde bulundurarak hangi etkenin değiştirilip hangilerinin sabit tutulacağına karar veriniz.
Cevap: a) Bağımsız değişken: suyun kütlesi (100 g, 200 g). Bağımlı değişken: 40 °C'ye ulaşma süresi; bu süre alınan ısıyı gösterir. Kontrol edilen değişkenler: maddenin cinsi (su), ilk sıcaklık (20 °C), son sıcaklık (40 °C), özdeş ısıtıcılar ve beherler. b) İki beherde de sıcaklık değişimi aynıdır (20 °C). Ancak 200 g su iki kat sürede ısınmıştır. Özdeş ısıtıcılar eşit sürede eşit ısı verdiği için B beherindeki su yaklaşık iki kat ısı almıştır. Sonuç: Aynı maddenin sıcaklığını aynı miktarda artırmak için kütle arttıkça gereken ısı artar. c) 200 g buz daha uzun sürede erir, çünkü hâl değişimi için gereken ısı kütle arttıkça artar. Buz saf bir madde olduğu için iki beherdeki termometreler de erime boyunca 0 °C'de sabit kalır. d) Defne iki behere eşit kütlede (örneğin 100'er g) farklı maddeler (su ve zeytinyağı) koymalıdır. İlk sıcaklık, ısıtıcı, ısıtma süresi ve kaplar aynı tutulmalıdır. Belirli bir süre sonundaki sıcaklık artışları karşılaştırılmalıdır. Bu durumda bağımsız değişken maddenin cinsi, bağımlı değişken ise sıcaklık artışı olur.
Kısaca
- Asit yağmuru: Fosil yakıtların yanmasıyla havaya karışan kükürt dioksit ve azot oksitler, atmosferde su buharı ve oksijenle tepkimeye girip sülfürik asit ve nitrik asit oluşturur; pH değeri yaklaşık 5,6'dan düşük yağışlara asit yağmuru denir.
- Sonuçlar ve çözümler: Asit yağmurları gölleri, ormanları, toprağı, mermer eserleri ve insan sağlığını olumsuz etkiler; baca filtreleri, yenilenebilir enerji, kükürdü az yakıtlar, toplu taşıma ve enerji tasarrufu en etkili çözüm önerileridir.
- Isı ve sıcaklık: Isı, sıcaklık farkı nedeniyle sıcak maddeden soğuk maddeye aktarılan enerjidir; sıcaklık ise taneciklerin ortalama hareket enerjisinin göstergesidir ve termometreyle ölçülür.
- Isınmayı etkileyen etkenler: Bir maddenin aldığı ya da verdiği ısı; maddenin cinsine, kütlesine ve sıcaklık değişimine bağlıdır; eşit kütleli su ve zeytinyağından su, öz ısısı büyük olduğu için daha geç ısınır.
- Değişkenler: Deneyde bilerek değiştirilen değişken bağımsız, buna bağlı olarak ölçülen değişken bağımlı, sabit tutulan değişkenler ise kontrol edilen değişkenlerdir.
- Hâl değişimi ve ısı: Saf maddeler hâl değiştirirken sıcaklıkları sabit kalır; hâl değişimi için gereken ısı maddenin kütlesi arttıkça artar ve maddenin cinsine göre farklıdır.
Bu dersin öteki kaynakları
- 8. Sınıf Fen Bilimleri Yıllık Planı (2026-2027) Yıllık plan
- Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı (ortaokul) Öğretim programı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri Ortak Yazılı Senaryoları (1. dönem, 2026-2027) Yazılı senaryosu
- 8. Sınıf Fen Bilimleri Günlük Planları (2026-2027) Ders planı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 4. Hafta Çalışma Kâğıdı: İklim ve Hava Hareketleri; DNA ve Genetik Kod Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 3. Hafta Çalışma Kâğıdı: İklim ve Hava Hareketleri Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 1. Hafta Çalışma Kâğıdı: Mevsimlerin Oluşumu Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 7. Hafta Çalışma Kâğıdı: Kalıtım: İnsanda Cinsiyetin Belirlenmesi, Soy Ağaçları ve Akraba Evliliğinin Genetik Sonuçları Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 8. Hafta Çalışma Kâğıdı: Mutasyon, Modifikasyon ve Adaptasyon (Çevreye Uyum): Tanımlar, Örnekler ve Karşılaştırma (F.8.2.3.1, F.8.2.3.2 & F.8.2.4.1) Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 2. Hafta Çalışma Kâğıdı: 8.1.1. Mevsimlerin Oluşumu (Gün Dönümleri, Ekinokslar, Gölge Boyu ve Tahmin Uygulamaları) Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 5. Hafta Çalışma Kâğıdı: DNA’nın Yapısı ve Kendini Eşlemesi; Kalıtım ile İlgili Temel Kavramlar (F.8.2.1 & F.8.2.2) Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 6. Hafta Çalışma Kâğıdı: 8.2.2. Kalıtım ve Tek Karakter Çaprazlamaları Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 9. Hafta Çalışma Kâğıdı: Biyoteknoloji: Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji İlişkisi, Gen Aktarımı, Klonlama, Islah, Aşı/İlaç Üretimi ve Biyoteknolojinin Etkileri (F.8.2.5.1 & F.8.2.5.2) Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 10. Hafta Çalışma Kâğıdı: Katı Basıncı ve Sıvı Basıncı: Katı Basıncını Etkileyen Değişkenler (Ağırlık ve Yüzey Alanı) ile Sıvı Basıncını Etkileyen Değişkenler (Derinlik ve Yoğunluk) ve Pascal Prensibi (F.8.3.1.1 & F.8.3.1.2) Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 11. Hafta Çalışma Kâğıdı: Açık Hava Basıncı (Toriçelli Deneyi, Barometre), Kapalı Kaplardaki Gaz Basıncı ve Basıncın Günlük Yaşam ile Teknolojideki Uygulamaları (F.8.3.1.2 & F.8.3.1.3) Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 12. Hafta Çalışma Kâğıdı: Periyodik Sistem: Periyodik Tablonun Tarihçesi, Periyot ve Grup Özellikleri ile Elementlerin Sınıflandırılması (Metaller, Yarı Metaller, Ametaller, Soy Gazlar) (F.8.4.1.1 & F.8.4.1.2) Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 13. Hafta Çalışma Kâğıdı: Fiziksel ve Kimyasal Değişimler: Tanecik Yapısındaki Değişimler, Günlük Yaşam Örnekleri ve Kimyasal Tepkimelere Giriş (F.8.4.1.2 & F.8.4.2.1) Çalışma kâğıdı
- 8. Sınıf Fen Bilimleri 14. Hafta Çalışma Kâğıdı: Fiziksel ve Kimyasal Değişimler ile Kimyasal Tepkimeler: Bağ Kırılımı, Bağ Oluşumu ve Kütlenin Korunumu Çalışma kâğıdı