fizik konularý - KATI SIVI GAZLARIN ÖZKÜTLELERİ

KATI SIVI GAZLARIN ÖZKÜTLELERİ

ÇÖZÜNÜRLÜK: İki ya da daha fazla maddenin hohojen karışımına çözelti denir. Bir çözücü içersine çözünen bir madde eklendiğinde,maddeçözücüde çözünmeye başlar.(Çaya şeker atılması) Çözünen madeyi ilave etmeye devam edersek bir süre sonra maddenin çözünmeden kaldığını görürüz.(Çaya çok şeker ilavesi) Çözücü içersindeki çözünen madde miktarı sabit bir değere ulaşmıştır.Bu şekilde hazırlanan çözeltiye doygun çözelti diyoruz. Çözünen maddenin doygun çözelti içindeki konsantrasyonuna çözünürlük denir.Bir başka ifade ile 100 g çözücüde çözünebilen madde miktarıdır.
Çözünürlük = Çözünenin kütlesi(g) / 100 g çözücü formülü ile ifade edilir.
KATILARIN SUDAKİ ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ: Aynı sıcaklıkta ve aynı miktarda çeşitli katıların sudaki çözünürlükleri de farklıdır.Örneğin,10 ml suda 2 gram yemek tuzu (sodyum klorür) tamamen çözünürken,Kalsiyum karbonatın tamamen çözülmediği gözlenir.
SIVILARIN SUDAKİ ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ: Belli bir sıcaklıkta farklı gazların sudaki çözünürlükleri farklıdır.Etil alkolün (kolanya da kullanılan) çözünürlüğü çok yüksek iken karbon tetraklorür ve zeytinyağınınçok düşüktür.
GAZLARIN SUDAKİ ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ: Belli bir sıcaklıkta farklı gazların sudaki çözünürlükleri farklıdır.Suda yaşıyan canlılar hayatlarını,suda çözünmüş oksijen gazı sayesinde sürdürürler.Gazoz kapağını açtığımızda gaz çıkışı görürüz.Gazoz içinde basınç altında karbon dioksit gazı çözülmüştür.Kapak açıldığında basınç etkisi ortadan kalkar ve gaz çıkışı başlar.
ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER:
1.Çözücü ve Çözünenin Türü: Yemek tuzu suda çözünür.Ancak naftalin suda çözünmez. Naftalin alkode çözünür.

2.Sıcaklık: Katıların çözünürlüğü genellikle sıcaklıkla artar.Gazların çözünürlüğü sıcaklık artışıyla azalır.

3.Basınç:Katıların sudaki çözünürlüğünde ihmal edilecek kadar azdır.Gazlarda ise çözünürlük basınçtan çok etkilenir.

Sudan Başka Çözücüler: Yağ benzinde,oje asetonda,zift gaz yağında,yağlı boya tinerde çözünür.

MADDE ve ÖZELLİKLERİ

Etrafımızda çok değişik maddeler vardır.Bu maddelerin aynı yada farklı olduklarını nasıl ayırt edebilirsiniz.Bu maddelerin sadece kütlelerini yada hacimlerini ölçmemiz bunları farklılandırmak için yeterli mi?

Bir maddenin farklı olduğunu hacim ve kütlelerini ölçmekle tamamen farklı olduğunu söyleyemeyiz. Bunun yanında karşılaştırılan maddelerin erime noktası, kaynama noktası gibi özelliklerine de bakmamız gerekmektedir. Sadece kütle ve hacimleri ölçmekle yoğunluk hesabı yaparak kısmen de olsa maddenin aynı ya da farklı olduğunu söylemek de mümkündür.
Suyun kaynama noktası 100 oC dir. Su kaç oC de buharlaşır? Buharlaşma olayını açıklayarak, kaynama noktası ile karşılaştırmasını yapınız.

Suyun kaynama noktası 100 oC olması demek suyun bu noktanın altında buharlaşmayacağını göstermez. Su her zaman donma noktasının üzerinde buharlaşır. Suyun Kaynama noktası dış basınca karşı yapılan bir işlemdir. Su dış basınç ile aynı düzeye geldiğinde kaynamaya başlar. Su donma noktasının dışında dışarıdan aldığı ısıyı değerlendirerek kaynama noktasına bakmaksızın buharlaşma işlemini gerçekleştirir.

Göller ve nehirler kışın donarlar, ama içlerindeki hayat devam eder. Bu nasıl gerçekleşir?

Buzun yoğunluğu suyunkinden azdır ve bu nedenle buz su üzerinde yüzer. Isı iletimi konusunda kötü bir iletken olan buz, suyu aşağıda yalıtır ve bu suyun sıcaklığının donma noktasının altında kalmasını sağlar. Aslında böyle olması işimize gelir, çünkü en üstten en alta kadar bütün su kütlesi donacak olsa, su içindeki hayat tamamen yok olurdu. Üstelik sıcaklık 0 o C’
ın biraz üstüne çıktığında, buz tabakasının üst kısımları erimeye başlamaz. Bunun nedeni buzun bazen erime noktasının üzerindeyken bile yarı kararlı katı halde kalabilmesidir. Bu durum buzun saflık derecesiyle ilgilidir.

Madde Ve Özellikleri

Boşlukta yer kaplayan,kütlesi ve hacmi olan her varlığa madde diyoruz.Etrafınızda gördüğünüz hava ,su, canlılar,bitkiler....hepsi birer maddedir.Maddenin özelliklerinden bahsederken,maddeyi ortak ve ayırt edici özelliklerine göre iki başlık altında toplayabiliriz.

Maddenin ortak özellikleri

Maddenin ayırt edici özellikleri

Tüm maddelerin ortak iki özelliği, kütle ve hacimdir.
Kütle:Kütle bir cisimde ki madde miktarıdır. (Kütle ile ağırlık aynı anlama gelmez)Bir cisme etkiyen yer çekimi kuvveti onun ağırlığıdır. Dünya'da ve Ay'da yer çekimi farklı olduğundan burada ölçülen ağırlıklarda farklıdır.Ama madde miktarı(kütlesi) her yerde aynı olduğundan değişmez.

Hacim:Maddenin boşlukta kapladığı yerdir.Her maddenin bir hacmi vardır.
Bir maddenin diğer maddelerden farklılık gösteren özellikleri,onun ayırt edici özelliğidir. Maddenin şekline, miktarına, tadına, kokusuna vb. bağlı olmayan,madde üzerinde doğrudan doğruya görünmeyen farkları ortaya koyan özelliklere ayırt edici özellikleri diyoruz Öz kütle, esneklik,erime ve kaynama noktası,öz ısı, genleşme ve çözünürlük sıkça karşılaştığımız belli başlı ayırt edici özelliklerdir.

Element : Yapısında tek cins atom ihtiva eden saf maddelerdir. Örneğin, Fe, C, N, O...

Metaller ve genel Özellikleri

1. Isı ve elektriği iyi iletirler.
2. Hg hariç hepsi oda sıcaklığında katıdır.
3. Asit çözeltileriyle çoğu H2 gazı açığa çıkarırlar.
4. Kendi aralarında bileşik yapamazlar, fiziksel bir karışım olan alaşımları oluştururlar. Örneğin prinç (Cu-Zn), tunç (Cu-Sn) , çelik (Fe-C-Cr...), 18 ayar altın (%75 altın-%25 Cu)
5. Elektron almazlar.
6. Yüzeyleri parlaktır.
7. Dövülebilir,tel ve levha haline getirilebilirler.

Ametaller ve genel Özellikleri

1. Isı ve elektriği iletmezler.
2. Oda sıcaklığında çoğu gaz halindedir.
3. Kendi aralarında ve metallerle bileşik yapabilirler.
4. Elektron alış-verişi yapabilirler.
5. Sulu asitlere çoğu etki etmez.
6. Yüzeyleri mattır.
7. Kırılgandırlar.

Bileşik : Yapısında en az iki cins atom ihtiva eden saf maddelerdir. Örneğin, H2O, C6H12O6, NH3...

Çözelti: Birbiri içerisinde homojen dağılmasıyla oluşan karışımlara çözelti denir. Hava, lehim,gazoz,deniz suyu....gibi.

Süspansiyon : Bir katının bir sıvı içerisinde ya da havada (sis içinde) çözünmeden dağılmasıyla oluşan heterojen karışımlardır. Ayran,kahve,tebeşir tozu+su....

Emülsiyon : Bir sıvının başka bir sıvı içerisinde çözünmeden dağılmasıyla oluşan heterojen karışımlardır.
Örnek: Zeytinyağlı su, benzinli su...

Karışımlarla Bileşikler Arasındaki Farklar ve Ortak Yanları

1. Karışımı oluşturan maddeler karışım içerisinde kendi özelliğini koruduğu halde bileşiği oluşturan elementler fiziksel ve kimyasal tüm özelliklerini kaybederler.
2. Karışımı oluşturan maddeler her oranda karıştığı halde, bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında her zaman basit bir oran vardır.
3. Karışımlar fiziksel yollarla oluşur ve fiziksel yöntemler bileşenlerine ayrılır. Bileşikler ise kimyasal yolla oluşur ve kimyasal yöntemlerle ayrışırılar.
4. Karışımların formülü olmadığı halde, her bileşiğin mutlaka bir kimyasal formülü vardır.
5. Karışımların belirli fiziksel özelliği (öz kütle, kaynama noktası, erime noktası...) olmadığı halde bileşikler bu özelliklere sahip saf maddelerdir.
6. Karışımlar ve bileşikler oluşurken toplam kütle korunur. Bu durum her ikisi içinde ortaktır.
7. Karışımlar ve bileşikler en az iki cins atom ihtiva ederler.

Ayırt edici Özellikler

1.Öz Kütle : Bir maddenin birim hacminin kütlesine denir. Katı-sıvı-gazlar için ayırt edicidir.
m=d.v
Öz kütleyi sadece sıcaklık ve basınç değiştirebilir. Sıcaklık arttıkça maddenin hacmi artar fakat kütle değişmez. Hacim artınca öz kütle azalır.

2. Kaynama Sıcaklığı : Saf bir sıvının buhar basıncının atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklığa kaynama sıcaklığı denir. Sıvılar ve gazlar için ayırt edici bir özelliktir, çünkü kaynama sıcaklığı yoğunlaşma sıcaklığına eşittir.

Kaynama Sıcaklığına Etki Eden Faktörler :

a) Açık Hava Basıncı : Kaynama sıcaklığı atmosfer basıncıyla doğru orantılı olarak artar ya da azalır. Yükseklere çıkıldıkça dış basınç düştüğünden sıvıların kaynama sıcaklıkları da düşer.
b) Sıvının Cinsi : Kaynama sıcaklığı her sıvı için farklıdır. Örneğin saf su 100 0C de , C2H5OH 78 0C de kaynar.
c) Sıvının Saflığı: Saf sıvılar sabit basınç altında her zaman sabit bir sıcaklıkta kaynarlar. Fakat sıvıya, sıvıda çözünebilen bir katı eklendiği zaman kaynama sıcaklığı yükseldiği gibi, donma sıcaklığı da düşer. Saf su 1 atm basınçta 100 0C de kaynadığı halde tuzlu su 100 0C nin üzerindeki bir sıcaklıkta kaynar ve kaynarken sıcaklık sabit kalmaz.
Kaynama noktası buhar basıncıyla ters orantılı olup buhar basıncı yüksek olan sıvıların kaynama noktaları düşüktür. Alkolün kaynama noktası saf sudan düşük olup buharının yaptığı basınç saf sudan fazladır.
Sıvının miktarı yada ısıtıcı kaynağın gücü kaynama sıcaklığını değiştirmez sadece sıvının kaynamaya başlaması için gerekli olan süreyi değiştirebilir.
Buhar basıncı madde miktarına bağlı değildir. Sadece sıvının cinsine ve sıcaklığına bağlıdır.

3.Donma Sıcaklığı: Bir sıvının sıvı halden katı hale geçtiği andaki sıcaklığa donma sıcaklığı denir. Bir maddenin donma sıcaklığı erime sıcaklığına eşittir. Katı ve sıvılar için ayırt edicidir. Bir madenin erime sıcaklığı donma sıcaklığına eşittir. Katı ve sıvılar için ayırt edicidir.

4.Esneklik : Katılar için ayırt edici bir özelliktir. Çünkü sadece katılar esneyebilir.

5.Genleşme : Katı ve sıvılar için ortak ayırt edici bir özelliktir. Gazlar için geçerli değildir. Çünkü gazların hepsi hacimlerinin 1/273’ü oranında genleşir ve her bir gaz için spesifik bir genleşme kat sayısı yoktur.

6.Çözünürlük : Genelde 100 gram suda çözünebilen madde miktarı olarak verilir. Katı-sıvı-gazlar için ortak ayırt edici bir özelliktir.

Karışımları Ayırma Yöntemleri :
Karışımları ayırmak, maddelerin bazı fiziksel özelliklerinin farklı olmasından faydalanılarak yapılır. Örneğin, kaynama noktası farkı, öz kütle farkı, erime noktası farkı, çözünürlük farkı...

1- Damıtma: Bir sıvının buharlaştırılması ve oluşan buharın bir soğutucuda yoğunlaştırılması işlemidir. Deniz suyundan saf su elde etmek damıtmaya bir örnektir.
2-Ayrımsal Damıtma : Birden fazla sıvı karışımının buharlaştırılması ve oluşan buharların yoğunlaştırılması işlemidir. Sıvılar kaynama noktası farkından faydalanılarak ayrılır. Kaynama noktaları arasındaki fark ne kadar büyükse ayırma işlemi o kadar kolaydır.
3- Ayırma Hunisiyle Ayırma: Bir biri içerisinde çözünmeyen sıvı-sıvı karışımlarını ayırmada kullanılır. Öz kütle farkından faydalanılarak ayırma işlemi gerçekleşir. Örneğin zeytinyağı-su karışımı.
4-Ayrımsal Kristallendirme : Katı-katı karışımlarının çözünürlüklerinin farklı olmasından faydalanılarak yapılabilen bir ayırma yöntemidir. Çözünürlüğü az olan önce kristalleşerek ayrılır.
5- Mıknatıs ile Ayırma : Mıknatıs, ferromagnetik dediğimiz demir (Fe), kobalt (Co) ve nikeli (Ni ) çeker. Eğer bu metallerden karışımda mevcutsa mıknatıs yardımıyla bu metalleri ayırmak mümkündür.

Hal Değişimi : Bir maddenin katı halden sıvı hale , sıvı halden gaz haline geçmesi yada bu olayların tersidir.
-Erime Kaynama
-Donma Yoğunlaşma
-Süblimleşme

Süblimleşme : Bir maddenin dışarıdan ısı alarak erimeden katı halden gaz haline geçmesi olayı olup fiziksel bir olaydır.. Örneğin kuru buz dediğimiz CO2 (k) , naftalin, kamfor süblimleşebilen maddelerdir.
GAZLAR

S
ıvı içerisinde bulunan gaz kabarcıkları sıvı yüzeyine yaklaştıkça hacimleri büyür, neden?

Sıvı içerisinde bulunan gaz kabarcıkları yüzeye yaklaştıkça hacimleri büyür. Çünkü sıvının tabanında gaza yapılan basınç yüzeye yaklaştıkça azalır bundan dolayı gazın haçmi büyür.

Arabaların fren sisteminde neden gaz yerine sıvı kullanılır ?

Arabalarda gaz yerine sıvı kullanılmasının nedeni gazların sıkışabilirliğidir. Sıvıların sıkıştırılma özelliği olmadığı için fren tertibatında kullanılmaktadır. Sıvılara sıkıştırılmak üzere bir etki yapıldığında bunu aynen bulunduğu sistemin çeperlerine iletir. Arabalarda bu özellik kullanılarak fren tertibatındaki balataların sıkıştırılması sağlanır.

Yüksek tansiyonun sebebi nedir ? Yüksek tansiyonu olan bir kişinin nasıl bir yerde yaşaması gerekir ?

Yüksek tansiyonun sebebi insan vucudundaki kan basıncının dış basınca göre daha yüksek olmasından dolayıdır.Dış basınc ile kan basıncının eşit olmaması halinde rahatsızlıklar meydana gelir. Kan basıncı yüksek olan kişiler hava basıncının yüksek olduğu yerlerde yaşamak zorundalar. Buralar da deniz kenerlarıdır.

Ellerinizi sıvı azotla (73 Kelvin derece veya -196C0 ) hiç zarar görmeden yıkamanız mümkünmüdür ?

Kızgın bir tavaya bir damla su damlatırsanız,su damlasının tavada hızla gezinerek çok uzun süre kaldığını görürüz.Sıvı azotun kaynama noktası (1atm.basınçta) teninizin ısısından 230C0 daha azdır. Derinin"aşırı"sıcaklığı sıvıyı hızla kaynatır ve deriyle soğuk sıvı arasında bir gaz tabakası oluşur.Gaz tabakası deriyi soğuk sıvıdan yalıtır.Tava ne kadar sıcaksa,su damlaları o kadar uzun süre kalır.Yüksek ısı daha iyi bir gaz tabakası oluşturur ve ısının damlaya iletilmesini yavaşlatır.Kızgın tavada su damlalarının hızla hareketinin sebebi de altlarında oluşan su buharından kaynaklanır.

Süt bir karışımdır. Sütün taşmasına sebep nedir? Ayrıca taşmasını önlemek için neler yapılabilir?

Çoğunluğu sudan oluşan sütün içinde ayrıca biraz yağ, protein, laktoz ve bazı mineraller vardır. Sütün içerisindeki yağ, küçük kürecikler şeklinde bulunur. Bu yağ küreçikleri yukarı doğru yükselirler ve erime noktalarına yakın bir değer de (yaklaşık 50 o C ) sıcak süt üzerinde bir tabaka oluştururlar. Isınan sütün içerisinde oluşan su buharı kabarcıklarının yüzeye ulaşmaları bu katman tarafından engellenir; kabarcıklar kabuğun altın da toplanırlar. Sayıları artan ve birleşen bu kabarcıklar, bir an gelir kabuğu ittirebilecek kadar yüksek bir basınca sahip olurlar. Bu durumda da süt taşmış olur. Sütü karıştırmak kabuğun oluşmasını engellemiyeceğinden basınç oluşmaz. Dolayısı ile süt taşmaz.

Maddenin Gaz Hali

.
Moleküllerin birbirleri üzerine çekim uygulamadıkları düşünülen ve kabul edilen gaza ideal gaz denir. İdeal gaz kavramına uyan gazlar pek azdır.(H2, He gibi). Gerçek gazlar ideal gaz kavramından az yada çok saparlar. Gazlar yüksek sıcaklık ve düşük basınçta ideal davranırlar.

Barometre : Açık hava basıncını ölçen aletlerdir. Deniz seviyesinde 76 cm Hg sütununun yüksekliğine yada yaptığı basınca 1 atmosfer denir.
h yüksekliği kullanılan sıvının cinsine ve atmosfer basıncına bağlıdır. Borunun çapına bağlı değildir. Civa yerine ( d=13,6 gr/cm3) su kullanılsaydı (d=1gr/cm3) okunacak değer,
h1.d1=h2.d2

76.13,6 = 1.h2 den h2= 1033 cm yani 10,33 metre olurdu. Bu kadar yüksek bir değerle uğraşmak yerine civa ile daha küçük bir değerle hesap yapmak daha kolaydır. Suyun buharlaşma özelliği bulunduğundan borunun üzerindeki boşluğu doldurarak basıncın yanlış okunmasına sebep olabilir fakat civa metaldir ve kolay buharlaşmaz.

Manometre : Kapalı kaplardaki gazların basıncını ölçen aletlerdir. İki çeşittir.

1- Açık uçlu Manometreler :Bu tür manometrelerde sistem atmosfer basıncına açıktır.

a) Gazın basıncı atmosfer basıncından Büyükse : Civa açık kolda yükselir ve gazın basıncı atmosfer basıncıyla h yüksekliğinin toplamına eşittir.

b) Gazın basıncı atmosfer basıncından küçükse :Civa gaza doğru yükselir. Gazın basıncı, Atmosfer basıncından h yüksekliği çıkarılarak bulunur.

c) Gazın basıncı atmosfer basıncına eşitse civa seviyeleri eşit olur.

2-Kapalı uçlu Manometreler: Bu tür manometrelerde sistem atmosfer basıncına kapalıdır. Civa seviyeleri arasındaki fark gazın basıncına eşittir.

P ile V ilişkisi: gazların sabit mol sayıda ve sabit sıcaklıkta basınçlarıyla hacimleri ters orantılıdır.

P1V1=P2V2 P1/T1=P2/T2 V1/T1=V2/T2 P1/n1=P2/n2 V1/n1=V2/n2

Sıcaklık : Bir maddenin ortalama kinetik enerjisidir. Gaz hesaplamalarında kesinlikle oC ile hesaplama yada yorum yapılmaz. Verilen CC 0K cinsinden sıcaklığa çevrilmelidir.
T= t 0C + 273
Farklı iki gazın sıcaklıkları eşitse ortalama kinetik enerjileri de eşittir. Kinetik enerji sadece sıcaklığa bağlıdır.
Gazların yayılma hızları molekül ağırlıklarının kareköküyle ters orantılıdır. (Graham Difüzyon Kanunu)
Yayılma hızı sıcaklığa ve molekül ağırlığına bağlıdır. İki niceliğin eşit olduğu şartlarda moleküllerin
hızları da eşittir. Örneğin sıcaklıkları eşit olan CO2 (44) ve N2O ( 44) gazlarının ortalama hızları birbirine eşittir.
Gazların Özkütlesi :

1. N.Ş.A da Özkütle : Normal şartlar altında bir gazın özkütlesi molekül ağırlığının 22,4 e bölünmesiyle bulunur.

d= MA/22,4

2. Herhangi bir şarttaki özkütle:

İdeal gaz denklemi: PV=nRT (paran varsa ne rahatsın)

(P=atm, V=litre R=22,4/273=0,082 T= kelvin cinsinden sıcaklık)

PV=m/MA.R.T ve m=d.V dir. m yerine yazılırsa, PV=(d.V/MA).R.T

P.MA=dRT

Gazların Kısmi basıncı: Karışım halinde bulunan gazların her birinin tek başına yaptığı basınca kısmi basınç denir. Gazların kısmi basınçları toplamı her zaman toplam basınca eşittir.

Pt=P1 + P2 + P3 +...............Pn

Pgaz= Ptoplam . (ngaz/ntoplam)

Gazların kısmi basınçları eşitse mol sayıları da eşittir.
Mol sayısı büyük olan gazın kısmi basıncı da büyüktür.

Birleşik kaplarda son basıncı bulma: Birleşik kaplarda musluklar açıldıktan sonraki basıncı hesaplamak için,

P1V1 + P2V2 + P3V3 + PnVn = PsonVson bağıntısı kullanılır