Maddenin Tanecikli Yapısı

Rafael Abdrakhmanov / iStock

Deneyin Amacı Nedir?

Bu deneyin amacı; maddenin tanecikli yapısını ve sıcaklık faktörünün taneciklerin düzeni, tanecikler arasındaki boşluklar ve tanecik hareketleri üzerindeki etkisini gözlemlemektir. Ayrıca maddenin katı, sıvı ve gaz hâllerini simülasyon ortamında karşılaştırmaktır.

Bunları Bilmekte Fayda Var

Kütlesi ve hacmi olan, yer kaplayan, duyularımızla algılayabildiğimiz her şeye “madde” denir. Maddeler, atom veya molekül adı verilen çok küçük taneciklerden oluşur. Bu tanecikler çıplak gözle görülemeyecek kadar küçüktür. Ancak elektron mikroskobu gibi gelişmiş araçlar sayesinde atomların yapısı dolaylı olarak incelenebilir ve bu yapının maddenin özelliklerini nasıl belirlediği anlaşılabilir. Su, hava, taş, demir ve oksijen gibi varlıkların tümü birer madde örneğidir. Maddeler doğada katı, sıvı veya gaz hâlde bulunabilir.

Maddelerin tanecikleri arasında boşluklar vardır ve bu boşlukların büyüklüğü maddenin hangi hâlde olduğuna göre değişir. Katı maddelerde tanecikler arasındaki boşluk en azdır. Sıvılarda bu boşluk daha fazla, gazlarda ise en fazladır. Tanecikler sürekli hareket hâlindedir. Bu hareketler titreşim, dönme ve öteleme hareketleri olarak sınıflandırılır. Katı maddelerde tanecikler yalnızca titreşim hareketi yaparken sıvı ve gaz hâlindeki maddelerde titreşim, dönme ve öteleme hareketleri birlikte görülür. Öteleme hareketi sayesinde sıvı ve gaz maddeler akışkan özellik kazanır.

Katı ve sıvı maddelerin belirli bir hacmi vardır. Gaz hâlindeki maddelerin ise belirli bir hacmi yoktur ve bulundukları kabın hacmini ve şeklini alırlar. Katı maddelerin belirli bir şekli varken sıvı ve gaz maddelerin belirli bir şekli yoktur.

Bir maddenin sıcaklığı değiştiğinde taneciklerinin hareketi de değişir. Sıcaklık arttıkça taneciklerin kinetik enerjisi yükselir ve tanecikler daha hızlı hareket eder. Bunun sonucunda tanecikler arasındaki boşluk artar. Örneğin katı hâlde bulunan bir maddenin sıcaklığı artırılıp sıvı hâle getirildiğinde, başlangıçta yalnızca titreşim hareketi yapan tanecikler, dönme ve öteleme hareketleri de yapmaya başlar. Sıvı hâlden gaz hâline geçen bir maddede taneciklerin hareket türü değişmez ancak taneciklerinin hareket hızı belirgin biçimde artar.

Madde Simülasyonunu Tanıyalım

Simülasyonda maddenin hâli ve sıcaklığı üzerinde kontrol sağlayabileceğiniz göstergeler yer alıyor. Öncelikle maddenin katı, sıvı ya da gaz hâlini seçebilirsiniz. Seçiminizin ardından taneciklerin aralarındaki boşlukları ve titreşim, dönme ve öteleme hareketlerini ayrıntılı biçimde gözlemleyebilirsiniz. Bu özelliklerin sıcaklık değiştirildiğinde nasıl farklılaştığını da inceleyebilirsiniz.

Düşünelim

Bu simülasyonda madde olarak suyun üç farklı hâlini gözlemledik. Su hangi sıcaklıkta katı hâle, hangi sıcaklıkta gaz hâle dönüştü? Bu durum diğer sıvı maddeler için de aynı mıdır? Neden?

Kaynaklar:

• https://tymm.meb.gov.tr/upload/kitap/fen_bilimleri_5_2.pdf
• https://tymm.meb.gov.tr/upload/kitap/fen_bilimleri_6_2.pdf

Yazar Hakkında:

Elif Gürbüz Poyraz

ODTÜ Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Bölümü

Doktora Öğrencisi