Sıvılar

     Gazların özelliklerini anlatırken, gazı oluşturan moleküllerin birbirinden bağımsız hareket ettiğini ve moleküller arasındaki çekim kuvvetlerinin ihmal edildiğini belirtmiştik.

        Sıvılarda ise bunun aksine, sıvı maddeleri oluşturan moleküller arasındaki etkileşimler ihmal edilemeyecek kadar yüksektir. Sıvı molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinin gazlara göre daha büyük olması sıvılara yüzey gerilimi ve viskozite gibi iki önemli özellik kazandırır.

Yüzey Gerilimi

     Sıvıların yüzeyini bir birim (1 cm2 veya 1m2) artırmak için gereken enerjiye yüzey gerilimi denir.

        Sıvıyı oluşturan moleküller arasında çekim kuvvetleri vardır. Sıvının iç kısımlarındaki her molekül kendisini saran diğer moleküller tarafından her yöne eşit bir kuvvetle çekilir. Ancak yüzeyde bulunan bir molekül yanlara doğru eşit kuvvetle çekilirken, aşağı çeken kuvveti karşılayan zıt yönde bir kuvvet yoktur.

        Bu nedenle sıvı yüzeyindeki moleküller dengelenmemiş net bir kuvvetle içe doğru çekilir. Bu yüzden her sıvının yüzeyi gergin bir bez gibidir. Böceklerin su yüzeyinde yürüyebilmeleri, suyun yüzey gerilimi sayesinde olur.

     Yüzey geriliminden dolayı her sıvı, yüzeyindeki moleküler sayısını olabildiğince az tutmak ister. Sıvı yüzeyini büyütmek için enerji harcamak gerekir.

        Havada asılı duran bir sıvı damlacığı küreseldir. Çünkü yüzey gerilimi sonucu moleküller en küçük yüzeyli durum olan küre biçimini alırlar.

Sıvı molekülleri arasındaki çekim kuvveti ne kadar büyükse sıvının yüzey gerilimi de o kadar büyüktür.

  Kapilar Etki 

    Sıvıların dar borularda yükselmesi olayına kapiler etki denir. Geniş bir kaba konulan suyun yüzeyinin düzgün olduğu görülür. Ancak suyun içine ince bir cam boruyu dik olarak batırdığımızda su boruda yükselir. İnce kılcal boru bazı sıvılara daldırıldığında ise sıvının boru içinde alçaldığı görülür. Bu olayların nedeni kohezyon ve adhezyon kuvvetleridir.

Kohezyon Kuvvetleri 

Maddenin kendi molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerine kohezyon kuvvetleri denir.

Adhezyon Kuvvetleri

    Farklı iki maddenin molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerine adhezyon kuvvetleri denir.

    İçinde su bulunan cam bir tüp düşünelim. Su moleküllerinin birbiriyle yaptığı çekim kuvvetleri kohezyon kuvvetleri, su moleküllerinin cam yüzeyiyle yaptığı çekim kuvvetleri de adhezyon kuvvetleridir.

Yüzeylerin Islanıp Islanmaması

   Adhezyon ve kohezyon kuvvetleri her zaman birbirine zıt olarak çalışır. Bu kuvvetler arasındaki denge, sıvının temas halinde olduğu yüzeyi ıslatıp ıslatmayacağını belirler.

   Bir sıvı, bir yüzey ile temas ettiğinde adhezyon ve kohezyon kuvvetleri birbiriyle yarışır. Bu yarışta kohezyon kuvvetleri galip gelirse sıvı damla oluşturma eğilimi gösterir ve yüzeyi ıslatmaz. Ancak adhezyon kuvvetleri galip gelirse sıvı yüzeyi ıslatır.

    Örneğin cıvada kohezyon kuvvetleri çok güçlü olduğu için cıva, fayans ve cam gibi yüzeylerde damla oluşturur ve bu yüzeyleri ıslatmaz. Ancak su - fayans yüzey veya su - cam yüzey arasındaki adhezyon kuvvetleri, su molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetlerinden daha güçlü olduğu için su, fayans ve cam yüzeyi ıslatır.

Su Kılcal Boruda Nasıl Yükselir?

       Sıvı molekülleri arasındaki kohezyon kuvveti, kılcal borunun iç yüzeyi ile sıvı molekülleri arasındaki adhezyon kuvvetiyle yarışır.

        Adhezyon kuvveti galip gelirse sıvı boruda yükselir. Bu durumda sıvının üst yüzeyi iç bükey eğrilik gösterir.

     Aksine kohezyon kuvveti galip gelirse, boru içindeki sıvı üst yüzeyi, borunun batırıldığı ortamdaki sıvı yüzeyine göre alçalır ve sıvı yüzeyi dışbükey eğrilik gösterir.

Yüzey Gerilimine Etki Eden Faktörler

Madde cinsi, sıcaklık, basınç ve sıvının saf olup olmaması yüzey gerimine etki eden faktörlerdir.

Madde Cinsi

    Bir sıvının molekülleri arasındaki çekim kuvveti ne kadar fazla ise o sıvının yüzey gerilimi o kadar fazladır.

    Örneğin su molekülleri arasındaki bağlar, etanol molekülleri arasındaki bağlardan daha güçlüdür. Bundan dolayı da suyun yüzey gerilimi etil alkole göre daha büyüktür.

Sıcaklık Sıcaklık yükseldikçe sıvıların yüzey gerilimi azalır. Çünkü sıcaklık yükseldikçe moleküllerin hareketi artar ve moleküller hızlanır. Artan hareket ve hız, sıvı molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinin etkisini azaltır.

Basınç

    Bir sıvının üzerindeki basınç artırıldığında sıvının yüzey gerilimi azalır. Bir sıvının üzerindeki gazın basıncı artırıldığında ya da sıvının üzerine bu sıvıda çözünmeyen başka bir sıvı eklendiğinde sıvıya basınç uygulanmış olur.

    Sıvıya basınç uygulandığında yüzey geriliminin azalmasının nedeni, sıvının yüzeyindeki moleküllerin karşı fazdaki moleküllerle yaptığı etkileşimdir.

Sıvının Saflığı

     Bir sıvıda farklı maddeler çözündüğünde sıvının yüzey gerilimine etkisi farklı şekillerde olmaktadır.

• Bir sıvıya başka bir sıvı karıştırılınca karışımın yüzey gerilimi, her iki sıvının yüzey gerilim değerlerinin arasında bir değer alır.

- Sıvıda çözünen madde katı ise, yüzey gerilimindeki değişim maddenin türüne göre farklı olabilir. Bazı maddeler sıvıların yüzey gerilimini düşürürken bazı maddeler sıvıların yüzey gerilimini değiştirmez.

Yüzey Aktif Madde

   Sıvıda çözündüğünde, sıvının yüzey gerilimini düşüren maddelere yüzey aktif maddeler denir.

   Bu maddeler sıvıda çözündüğünde; çözünen moleküller, içteki çözücü moleküllerinin yüzeydeki çözücü moleküllerine doğru çekilmesini belli ölçüde engeller. Bu durum sıvının yüzey gerilimini düşürür. Sulu çözeltilerin yüzey aktif maddeleri sabun ve deterjanlardır.

Yüzey İnaktif Madde

    Bir sıvıda çözündüğünde, çözücünün yüzey gerilimini değiştirmeyen maddelere yüzey inaktif maddeler denir. Şeker, gliserin, organik asit tuzları yüzey inaktif maddelerdir.

Viskozite

   Bir sıvının akmaya karşı gösterdiği dirence viskozite denir. Viskozitesi büyük olan sıvılar akmaya karşı dirençlidir. Yani bir sıvının viskozitesi ne kadar büyükse o kadar yavaş akar. Aksine bir sıvının viskozitesi ne kadar küçükse o kadar hızlı akar.

    Viskozitenin tersine akıcılık denir. Bal ile su karşılaştırıldığında balın suya göre viskozitesi daha daha büyük, suyun ise bala göre akıcılığı daha fazladır. Her akışkanın viskozitesi vardır. Gazlar da akışkan maddelerdir. Bu nedenle gazlarında viskoziteleri vardır. Ancak gazların viskoziteleri çok küçük yani akıcılıkları çok büyüktür.

Viskoziteye Etke Eden Faktörler

    Madde cinsi, molekül yapısı ve sıcaklık viskoziteye etki eden faktörlerdir.

Madde Cinsi

       Bir maddenin moleküller arası çekim kuvveti ne kadar fazla ise o sıvının viskozitesi o kadar fazladır. Kuvvetli moleküller arası güçler, molekülleri bir arada tutar ve moleküllerin hareketini sınırlar.

Molekül Yapısı

    Büyük molekül kütleli ve doğrusal molekül yapısına sahip sıvıların viskoziteleri, küçük molekül kütleli ve küresel moleküllerden oluşan sıvıların viskozitesinden daha yüksektir.

Sıcaklık

    Sıcaklık arttıkça sıvıların viskozitesi azalır. Sıcaklık arttıkça moleküller arası çekim kuvvetleri azalır. Bunun sonucu olarak da sıvıların viskozitesi azalır.

Buharlaşma, Yoğuşma ve Kaynama

Kapalı kapta bulunan bir sıvının yüzeyindeki moleküllerden yeterli kinetik enerjiye sahip olanlar çekim kuvvetlerini yenerek buhar fazına geçerler. Bu olaya buharlaşma denir.

   Buhar fazındaki moleküller de birbirleriyle ve kap çeperleriyle çarpışır ve yön değiştirirler. Bu sırada kinetik enerjisi azalan bazı moleküller sıvı faza geri döner. Bu olaya da yoğuşma denir.

    Başlangıçta birim zamanda buharlaşan molekül sayısı yoğuşan molekül sayısından daha fazladır. Bu nedenle zamanla buhar yoğunluğu artar. Ancak buhar yoğunluğu arttıkça sıvı hale dönüşenler de artar. Öyle bir an gelir ki birim zamanda buharlaşan ve yoğuşan molekül sayısı birbirine eşit olur. Bu durumda sıvı, buharı ile dengededir.

H2O(sıvı) <---> H2O(buhar)

Sıvı ile buhar dengede olduğu andan itibaren sıcaklık değişmediği sürece net bir hal değişimi olmaz.

Denge Buhar Basıncı

      Buhar, bazı davranışlar yönüyle gazların özelliklerini göstermese de bir tür gazdır. Bu nedenle içinde bulunduğu kaba ve kendi sıvısına basınç yapar.

    Sıvısı ile dengede bulunan buharın içinde bulunduğu kaba ve kendi sıvısına yaptığı basınca denge buhar basıncı denir.

   Çoğunlukla denge buhar basıncı yerine buhar basıncı kavramı da kullanılır.

  Buhar Basıncına Etki Eden Faktörler

Denge buhar basıncı; sıvı türü, sıcaklık ve sıvının saflığına bağlıdır.

Sıvı Türü

     İki sıvıdan moleküller arası çekim kuvveti zayıf olanın buhar basıncı daha yüksek olur. Yani uçucu olan sıvının buhar basıncı daha yüksektir.

Sıcaklık

    Sıcaklık arttıkça sıvıların denge buhar basıncı da artar. Sıcaklık arttıkça moleküller arası çekim kuvvetleri azalır ve daha fazla molekül gaz fazına geçer. Aynı zamanda sıcaklık arttıkça moleküllerin ortalama kinetik enerjisi artar ve moleküller daha hızlı hareket eder. Bunun sonucu olarak moleküller birbiriyle ve kabın çeperleriyle daha şiddetli çarpışır ve denge buhar basıncı da artar.

Kaynama

    Bir sıvının sıcaklığı yükseldikçe, buhar basıncı da artar. Sıvının buhar basıncı (Pbuhar) dış basıncı (Pdış) yenmeye başladığı anda kaynama olayı gerçekleşir.

    Sıvının buhar basıncı atmosfer basıncına eşit olduğunda, sıvının her tarafından kabarcıkların sıvı yüzeyine çıkmasına kaynama denir. Sıvının buhar basıncının sıvı yüzeyine etki eden atmosfer basıncına eşit olduğu andaki sıcaklığına kaynama sıcaklığı denir.

    Bir sıvının 1 atmosfer dış basınç altında kaynadığı sıcaklığa normal kaynama sıcaklığı denir. Sabit basınç altında kaynamakta olan sıvının sıcaklığı sabit kalır.

    Kaynama olayı dış basınca yani coğrafi irtifaya bağlı bir olaydır. Deniz seviyesinden yükseklere çıkılmasıyla atmosfer basıncı azalır. Bunun sonucunda sıvıların kaynama sıcaklığı da azalır.

    Kaynama Sıcaklığına Etki Eden Faktörler

Sıvıların kaynama sıcaklığı, sıvı türü, sıvı üzerindeki açık hava basıncı ve sıvının saflığına bağlıdır.

Sıvı Türü

    Kaynama noktası sıvının türüne bağlıdır. Aynı dış basınç altında farklı sıvıların kaynama sıcaklığı birbirinden farklıdır. İki sıvıdan moleküller arası çekim kuvveti fazla olanın kaynama noktası da daha yüksektir. Bir başka yaklaşımla uçucu olan sıvının kaynama sıcaklığı düşüktür.

 

Dış Basınç

     Sıvıların kaynama sıcaklığı, sıvı yüzeyine etki eden dış basınca bağlıdır. Sıvının yüzeyine etki eden dış basınç yüksekse sıvının kaynama sıcaklığı da yüksek, sıvı yüzeyine etki eden dış basınç düşükse sıvının kaynama sıcaklığı da düşük olur.

Sıvının Saflığı

   Bir sıvıda tuz, şeker gibi uçucu olmayan katılar çözünürse oluşan çözeltinin kaynama sıcaklığı, saf sıvının kaynama sıcaklığından daha yüksek olur. Sıvıda çözünen katı miktarı arttıkça kaynama sıcaklığı da artar.

Atmosferdeki Nem

    Atmosfer bir gaz karışımıdır. Bu gaz karışımında başlıca azot, oksijen, argon ve su buharı bulunur.

    Hava içinde bulunan su buharına nem, içinde su buharı bulunan havaya da nemli hava denir.

İçinde nem bulunmayan havaya kuru hava denir. Havadaki nem miktarı sıcaklıkla doğru orantılıdır.

Doygunluk Noktası

    Bir hava kütlesinin bulunduğu sıcaklığa göre alabileceği maksimum nem miktarına havanın doygunluk noktası denir.

   Örneğin hava sıcaklığı 25°C iken, suyun bu sıcaklıktaki denge buhar basıncı 24 mmHg civarındadır. Yani bu sıcaklıkta havadaki su buharı basıncı 24 mmHg yi geçemez. Su buharı basıncı, 25°C de 24 mmHg iken “hava neme doymuştur.” denir. Doygunluk noktasına gelen hava daha fazla nem alamaz. Hava nem yönünden doygunluğa ulaştığında sıcaklık düşerse yağmur yağar. Doygunluk noktasını ifade etmenin bir başka yolu da bağıl nem kavramıdır.

Bağıl Nem

Belirli bir sıcaklıkta havadaki su buharı basıncının, o sıcaklıkta suyun doygun buhar basıncına oranının yüzdesine bağıl nem denir.

   Herhangi bir sıcaklıkta ortamda bulunan su buharının basıncı bu sıcaklıktaki suyun doygun buhar basıncından daha büyük olamaz. Yani bağıl nem %100’den fazla olamaz.

    Bağıl nem, %100’den fazla olursa sıcaklığa bağlı olarak buharın bir kısmı yoğunlaşır. (Yağmur yağar veya sis oluşur.)

    Bir ortamdaki bağıl nem % 100 olursa buharlaşma durur, ancak %100’den düşükse buharlaşma devam eder.

Gerçek Sıcaklık – Hissedilen Sıcaklık

    Güneşten gelen ısı ve ışıktan kaynaklanan termometrenin ölçtüğü hava sıcaklığına gerçek sıcaklık denir.

   Termometre sıcaklığı, bağıl nem, rüzgar ve radyasyon gibi dört meteorolojik faktörden etkilenerek insan vücudunun algıladığı sıcaklığa hissedilen sıcaklık denir.

HAL DEĞİŞİMİ

  Maddelerin katı, sıvı gaz hallerinin birinden bir başkasına geçmesi olayına hal değişimi denir.

   Hal değişimi sırasında madde ya ısı alır ya da ısı verir. Isı enerjisi bazen maddede sıcaklık değişimine neden olurken bazen de hal değişimine neden olur.

Erime / Donma

   Maddenin katı halden sıvı hale geçmesine erime, sıvı halden katı hale geçmesine de donma denir. Saf bir madde erime / donma sırasında hal değişimi tamamlanıncaya kadar sıcaklık sabit kalır.

Erime / Donma Sıcaklığı

    Bir maddenin belli basınç altında katı halden sıvı hale geçtiği sıcaklığa erime sıcaklığı, sıvı halden katı hale geçtiği sıcaklığa da donma sıcaklığı denir. Saf bir maddenin erime ve donma sıcaklığı aynıdır.

Süblimeşme / Geri Süblimleşme (Kırağılaşma)

   Bir maddenin katı halden sıvı hale dönüşmeden direk gaz hale dönüşmesine süblimleşme gaz maddenin sıvıya dönüşmeden direk katı hale dönüşmesine de geri süblimleşme (kırağılaşma) denir.

Buharlaşma / Yoğuşma

   Bir sıvı maddenin yüzeyinden gaz moleküllerinin ayrılmasına buharlaşma, gaz halinde bulunan maddenin sıvı hale geçmesine de yoğuşma denir. Hal değişimi sırasında maddenin ısı alış verişi şu şekilde olur.

Saf Bir Maddenin Hal Değişim Grafiği

   Bir maddenin sabit basınç altında sıcaklığının zamana göre değişimini gösteren grafiklere hal değişim grafikleri denir. Aşağıdaki grafikte saf bir katının gaz haline dönüşünceye kadar meydana gelen değişimi gösterilmiştir.

Grafikte I, II, III, IV ve V. aralıklarda meydana gelen bazı değişimler şu şekilde olur: (Madde ısı aldıkça)

[one_third]

   I. Aralık

• Bu aralıkta madde homojen görünümlüdür.

• Maddeye verilen ısı s ıcaklığı arttırır.

• Maddeyi oluşturan taneciklerin ortalama kinetik enerjisi artar.

• Maddenin potansiyel enerjisi değişmez

.[/one_third]

[one_third]

  II.Aralık

• Madde aldığı ısıyı hal değişiminde kullanır, madde ısı aldıkça erir.

• Madde katı + sıvı karışımı şeklinde olup heterojen görünümlüdür.

• Erime süresince sıcaklık sabit olduğundan ortalama kinetik enerji değişmez.

• Hal değişimi sırasında alınan ısı maddenin potansiyel enerjisini arttırır. [/one_third]

[one_third_last]

III.Aralık

• Bu aralıkta madde homojen görünümlüdür.

• Madde ısı aldıkça sıcaklık artar, alınan ısının bir kısmı buharlaşma olayına harcanır.

• Sıcaklık arttıkça sıvıyı oluşturan taneciklerin ortalama kinetik enerjisi artar.

• Sıcaklık arttıkça sıvının buhar basıncı artar.

[/one_third_last]

[one_half]

IV. Aralık

• Madde aldığı ısının tamamını buharlaşmaya harcadığından sıcaklık değişmez. Madde ısı aldıkça kaynama devam eder.

• Madde sıvı + gaz karışımı şeklinde heterojen görünümlüdür.

• Kaynama süresince sıvının buhar basıncı, üzerine etki eden dış basınca eşittir ve değişmez.

[/one_half]

[one_half_last]

V. Aralık

• Bu aralıkta madde homojen görünümlüdür.

• Madde aldığı ısıyı sıcaklığı artırmada kullanır.

• Madde ısı aldıkça ortalama kinetik enerji artar ancak potansiyel enerji değişmez.[/one_half_last]

• Twitter
• Facebook
• Google
• Tumblr
• Pinterest