Madde ve Enerji

Madde Nedir?

 

            Kimyayı elementlerin bilimi olarak tanımlamamıza karşın, elementlerin birbirleri ile olan ilişkileri ve bu ilişkiler sonucu orataya çıkacak türlerin tamamı ve hatta bunların karışımlarınn tamamını madde olarak tanımlarız. Maddeyi daha kısa ve basitçe tanımlamak istersek uzayda yer kaplayan kütlesi olan herşeydir diyebiliriz.  Bu nedenle çoğu zaman kimyanın tanımı için madde bilimidir de denilmektedir.

            Maddelerin özelliklerine baktığımızda ise örneğin mumun bakırdan daha kolay eridiğini, bakır parlak ve karakteristik bir renginin olmasına karşın mum donuk beyaz bir renge sahiptir. Kükürdü ısıtıldığında ise sarı olan rengi koyukahve ye dönüşür.Kükürt havada yüksek sıcaklıkta ısıtıldığında mavi bir alevle yanarken geride keskin kokulu bir gaz bırakır ve yanan bir mumda olduğu gibi gözden kaybolur. Bu maddelerin üçüde (kükürt, bakır ve mum) tamamen farklı özelliklere sahiptirler. Diğer pekçok maddeyide benzer özellikleri ile karşıılaştırmaya kalkarsak hemen herbirinin farklı özelliklere sahip olduğunu görürüz. Kimyacılar, maddelerin neden birbirlerinden farklı özellikleri olduğunu anlamaya çalıştılar. Ve tüm maddelerin temel özellikleri sorusuna bir yanıt bulmaya çalıştılar. Bunu cevaplamaya çalışırken yeni bir kaç sorunun cevaplanması gerekiyordu. “Neden hava uzaya yayılmak yerine dünya etrafına kalmaktadır?” ya da “neden tüm maddeler yukarıdan bırakıldıklarında yere düşerler?” Tüm bu soruların yanıtını maddenin bir ağırlığının olmasına bağlayabiliriz. Bu maddenin en temel özelliğidir ve Sir Isaac Newton yaklaşık bundan 300 yıl önce Çekim Kanunu’nu önerdi. Newton’a göre; örneğin, ağaçta duran elma ve dünya her ikisin de karşılıklı olarak birbirlerini çekiyorlardı.  Ağaç elmayı tutuyordu. Ama herhangi bir nedenle elma daldan ayrıldığında, elma ve dünya karşılılı birbirlerine düşüyordu. Fakat dünya elmaya göre o kadar büyüktü ki; pratik olarak dünya yerinden oynamamasına karşın elmanın dünyaya hızla hareket ettiğini gözlüyorduk. Bu iki kütle arasındaki çekim gücünü

ENERJİ NEDİR?

            Buraya kadar maddenin özelliklerini incelemeye ve onu sınıflandırmaya çalıştık. Fakat fiziksel veya kimyasal olaylara baktığımızda hemen tüm olaylarda enerji dediğimiz şeyin yaptıklarını görür veya hissederiz. Tüm olaylarda işe karışmış gözüken enerji kimyanın ikinci temel bileşenlerinden biridir. Enerjinin ne olduğunun yanıtlanabilmesi için bazı sorular sorup, bu sorulara yanıtlar üretmek enerjinin ne olduğu konusunda bize fikir verebilir. Bu sorular; “enerji hangi şekillerde bulunur?”, “enerji bir şekilden bir başka şekle dönüşebilir mi?” ve “enerjiyi ölçmek için nasıl bir birim kullanmalıyız?” olabilir.

            Bir cisim hareket ediyorsa, hareket etmeyen cisme göre fazlalığı onun enerjisidir. Cismin hareketi nedeniyle üzerinde bulundurduğu bu enerji Greekçe kinetikos (hareket)  kelimesinden esinlenilerek kinetik enerji olarak adlandırılmıştır. Örneğin bir otomobilin hareketi için gereken enerjinin, yakıtı oluşturan moleküllerin içinde bir şekilde bulunduğunu düşünsek de, çıkan enerji pistonları harekete geçirir. Otomobilin ileri gitmesini sağlayan şey kimyasal enerjinin  pistonlarda kendini kinetik enerji olarak göstermesinden başka birşey değildir. Elektrik enerjisini kullanarak televizyonlarımızı seyrederken, Bir lokomotif termal enerjiden yararlanır. Işık enerjinin bir başka şekli olarak karşımıza çıkıyor ve güneş pilleri kullanarak çalışan araçların sayısı hergün biraz daha arttıyor.

            Bir değer enerji şekli ise potansiyel enerjidir. Biraz önce kinetik enerjiyi tanımlamaya başlarken hereket eden bir cisimle aynı cismin duran şekli arasındaki farkın onun kinetik enerjisi olduğunu söylemiştik. Peki aynı cismin duran iki durumu arasında enerji farkı olamaz mı? Bu sorunun yanıtı evet olmalıdır. Çünkü bir cismi farklı yüksekliklerden bıraktığımızda onun giderek hızlandığını biliriz. Gömülebilecekleri bir yüzeye çarparlarsa daha yukarıdan bırakılan daha çok gömülecektir. Bu noktada dikkat etmemiz gereken bir diğer nokta, yukarıdan bırakılan cismin hareket ederek hızını arttırmasıdır. Aslında gerçekte olan şey potansiyel enerjiye sahip cismin, yukarıdan bırakılmasıyla birlikte potansiyel nerjiye dönüşmeye başlar ve çarpıncaya kadar kinetik enerjisi maksimum seviyeye ulaşır (Çarptıktan sonra cisim durursa kinetik enerjiye ne olur?).  

            Sonuç olarak şunu söylemek gerekir ki 2 temel enerji tipi vardır. Bunlar Kinetik ve Potansiyel enerjilerdir. Enerji bir formdan bir diğer forma dönüşür.

ENERJİ BİRİMLERİ VE SICAKLIK

            Enerjinin büyüklüğünün ölçülebilmesi için enerjinin ısıya çevrilmesinden yararlanılabilir. Enerji ısıya dönüştürüldükten sonra, suya enerji transfer edilirse suyun sıcaklığı değişir. Suyun sıcaklığındaki artıştan yararlanılarak enerjinin büyüklüğüne geçilebilir. Enerji ve sıcaklık birimleri bu nedenle ilk olarak suyun özelliklerine bağlı olarak tanımlanmıştır. Sıcaklık birimini elde edebilmek için suyun donma noıktasından ve kaynama noktasından yararlanılmıştır. Donma ve kaynama noktaları arasında fark 100 eşit parçaya bölünmüş ve bu parçalardan herbiri Celsius (santigrat ) derece olarak adlandırılmıştır. Suyun donma noktasına sıfır olarak tanımlanmıştır. Bir gram suyun sıcaklığını 1 santigrat derece arttırabilmek için gereken enerji miktarı bir kalori olarak tanımlanmıştır.  Herhangi bir enerji tipini ölçmek için sonradan kalori ya da santigrat scalası yerine Uluslararası Birim Sisteminde (SI) farklı birimler kullanılmaya başlanıldı. Joule uluslararası enerji birim siseminde yerini alırken sıcaklık birimi için Kelvin kullanılmaya başlandı. Bir kalori 4.1868 joule dir. Standart uluslararası birim sisteminde sıcaklık için kullanılan Kelvin sıcaklık sıcalası Celsiusa eşit olmasına karşın sıfır noktaları birbirinden farklıdır. 0 Kelvin –273.15 °C dir. Bununla beraber celsius skallası hala yaygın olark kullanılmaktadır. Örneğin labratuarlardaki termometrelerden santigratlar okunur.

            Benzer şekilde uluslararası birim sisteminde joule kullanılmasıyla beraber pratik ölçme işlerinde sık sık kaloriden yararlanılmaktadır.  

 

 

MADDE VE ENERJİ LİNKLERİ

Fermi National Accelerator Laboratory

Madde ve Enerji

Madde - Enerji

JAVA ORNEKLER (Ornekleri izlemek ve degisiklikleri gercekleştirmek sayfa yüklendikten sonra bir süre beklemek gerekir.)

Kinetik Enerji - Potansiyel Enerji Dönüşümü

Yay kuvvet sabitini ve yerçekimi ivmesi degistirebilirsiniz. Madde içindeki bağların hareketli ya da katı olması sonucu meydana gelen enerji degisiklikleri bu applet üzerinde görülebiliyor. animasyon üzerinde görülebiliyor.

KONUYA İLİŞKİN PROGRAMLAR

Kütle ve Enerji Birimleri İçin Freeware Program