İçeriğe geçmek için "Enter"a basın

Maddenin Halleri

Madde, kütlesi olan ve uzayda yer kaplayan her şeydir.

Enerji, iş yapabilme kapasitesidir.

Enerji var edilemez veya yok edilemez. Sadece korunabilir veya bir durumdan diğerine geçer. Eğer bir maddeye yeteri miktarda enerji verilirse, maddede fiziksel bir değişiklik olabilir. Maddenin halleri denilen bu fiziksel değişimler beş tanedir: Katı, sıvı, gaz, plazma, Bose-Einstein yoğunlaşması.

1. Katı

Katılarda bulunan parçacıklar birbirlerine sıkı sıkıya bağlıdırlar ve hareket imkanları yoktur. Bu parçacıkların kinetik enerjileri düşüktür. Atomlarda bulunan elektronlar hareket etse de, atomun kendisi sabit durur. Katının belirli bir şekli vardır. İçine konulduğu maddenin şeklini almaz. Katıların hacmi de bellidir. Basınç uygulansa da, zaten atomlar birbirlerine çok yakın olduklarından, hacimleri küçülmez.

2. Sıvı

Sıvılardaki parçacıklarda, katılara göre daha fazla kinetik enerji vardır. Sıvılardaki parçacıklar bir düzen içerisinde olmasalar da, birbirlerine çok yakındırlar ve bu yüzden sıvının belirli bir hacmi vardır. Katılar gibi sıvıların da belli hacmi olduğundan, basınç uygulansa da küçülmezler. Sıvıdaki parçacıkların ancak birbirlerinin etrafından geçebilecek kadar küçük bir alanı vardır. Yani, küçülemeseler de, bulundukları kabın şeklini alırlar.

3. Gaz

Gaz parçacıklarının yüksek kinetik enerjisi vardır ve parçacıklar arasındaki mesafe fazladır. Eğer serbest bırakılırsa, gaz sürekli olarak genişlemeye devam eder. Bir kaba konduğunda da, kabın şeklini alana kadar genişler. Gazlardaki kinetik enerji, sıvıları ve katıları bir arada tutan moleküller arası kuvveti aştığından, gazların belirli bir şekli ya da hacmi yoktur.

4. Plazma

Plazma, maddenin Dünya‘da çokça bulunan bir hali olmasa da, evrendeki en sık rastlanan hali olabilir. Plazmalar kinetik enerjisi oldukça yüksek yüklü parçacıklardan oluşurlar. Helyum, neon, argon, kripton, ksenon ve radon gibi soygazlar elektriğin onları iyonize etmesi sayesinde parlayan tabelalar yapmak için kullanılırlar.

Neon Tabela
Neon Tabela

5. Bose-Einstein Yoğunlaşması

1995’te teknolojinin gelişmesiyle biliminsanları maddenin yeni bir halini gözlemlediler. Eric Cornell ve Carl Weiman lazerler ve mıknatıslar yardımıyla rubidyumu neredeyse mutlak sıfıra kadar soğuttular. Bu düşük sıcaklıkta moleküler hareketlilik o kadar yavaşladı ki durma noktasına geldi. Bir atomdan diğerine geçen kinetik enerji neredeyse tamamen kaybolduğundan, atomlar bir arada birikmeye başladı. Artık binlerce atom yerine, tek bir “süper atom” vardı. Bose-Einstein yoğunlaşması makroskobik seviyelerde kuantum mekaniğinin çalışılması için kullanılıyor. Çünkü ışık, Bose-Einstein yoğunlaşmasından geçerken yavaşlıyor ve parçacık-dalga paradoksunun incelenmesine olanak sağlıyor.

Maddenin Hal Değiştirmesi

Maddeye enerji vermek, maddenin halini değiştirmesine neden olur. Örneğin, sıvı suya termal enerji -yani ısı- verildiğinde su buharlaşarak gaz haline geçer. Sudan termal enerjiyi almaksa, onun donmasına -yani katı hale geçmesine- neden olur. Fiziksel değişim ayrıca basınç ve hareket yoluyla da gerçekleşebilir.

  • Erime ve Donma: Katı bir cisme ısı verildiğinde, parçacıkları daha hızlı titreşmeye başlar. Bu titreşim erime noktasını aşınca, madde sıvı hale gelir. Benzer şekilde, sıvı soğutulduğunda da içindeki parçacıkların titreşimi yavaşlar. Bu yavaşlama donma noktasına ulaşırsa, sıvı katılaşır.
  • Süblimleşme: Cismin katı halden doğrudan gaz haline geçmesine süblimleşme denir. Süblimleşme parçacıkların kinetik enerjisi, etrafındaki atmosferik basıncı aştığında gerçekleşir. Örneğin, kaynama noktasının doğrudan aşıldığı bir sıcaklığa maruz bırakıldığında, cisim süblimleşir.
  • Buharlaşma: Sıvının gaza dönüşmesine buharlaşma denir. Sıvıdaki parçacıklar adeta kendi aralarındaki bir ağda hareket ederler ve enerji aktarırlar. Parçacıklara (ısı yoluyla) daha fazla enerji verildiğinde yüzeydeki parçacıklar bu ağdan kopabilecek kadar çok enerjiye sahip olurlar. Sıvıdan kopan parçacıklar da gazı oluşturur.
  • Yoğunlaşma: Gazın sıvıya dönüşmesine yoğunlaşma denir. Gaz soğuduğunda veya kinetik enerjisi moleküller arası kuvveti aşamadığında yoğunlaşmaya başlar ve sıvı hale geçer.

Kaynak 1
Kaynak 2

İleri Okuma