Kategoriler
Bilim & İnsan

Madde nedir? Tanımı, özellikleri ve beş hali

Madde evreni oluşturur. Evrende yer kaplayan ve kütlesi olan her şey maddedir. Tüm maddelerde içleri protonlar, nötronlar ve elektronlarla dolu atomlar vardır. Atomlar bir araya gelerek her türlü maddenin yapı taşı olan molekülleri oluşturuyor. Hem atomlar hem de moleküller, kimyasal enerji adı verilen potansiyel bir enerjiyle bir arada tutuluyor. Hareket halindeki nesnenin kinetik enerjisinden farklı olarak, potansiyel enerji nesnede her zaman bulunan enerjidir.

Maddenin beş hali

Maddenin dört doğal hali var: Katı, sıvı, gaz ve plazma. Beşinci hal insan yapımı Bose-Einstein yoğunlaşmasıdır. Antimadde de bu haller görülür.

Katı maddeler

madde parçacıkları
Beyaz sınır dahilinde katı parçacıkları ve dış sınırda ise sıvı parçacıkları

Katı madde içindeki parçacıklar birbirine sıkıca tutunmuştur, bu nedenle fazla hareket etmezler. Her atomun elektronları sürekli hareket halindedir, atomlar bu yüzden küçük titreşimler çıkarır lakin konumları sabittir. Bu nedenle bir katının içindeki parçacıklar çok düşük kinetik enerjiye sahiptir.

Katılar, kütle ve hacimleri itibariyle belirgin bir şekle sahiptir ve yerleştirildikleri kabın şeklini almazlar. Katılar ayrıca yüksek yoğunluğa sahiptir, yani parçacıkları birbirine sıkıca bağlanmış haldedir.

Sıvılar

Bir sıvıda maddede parçacıklar katıya göre daha gevşek şekilde dizilir ve birbirlerinin etrafından kayıp gider. Bu da sıvıya belirsiz bir şekil verir. Bu nedenle sıvı kabın şekline uyar.

Katılara benzer şekilde, sıvıların da sıkıştırılması inanılmaz derecede zor (çoğu katı maddeden daha düşük yoğunluğa sahipler).

İLGİLİ:  Antimadde nedir? Önemi, özellikleri, üretimi ve kullanımı

Gazlar

Gaz maddede parçacıkların arasında çok fazla boşluk olur ve yüksek kinetik enerji taşırlar. Bu kinetik enerji, bir kez serbest bırakılan gazın sonsuza dek yayılmasını sağlar. Gazın belirgin bir şekli veya hacmi yok. Konulduğu kap sıkıştırılırsa, gazın parçacıkları arasındaki boşluk azalır, gaz sıkışır ve yoğunlaşır.

Plazma

Plazma, maddenin nadir bir formudur, en azından Dünya'da böyle. Lakin öngörülere göre evrende maddenin en yaygın halidir. Örneğin yıldızlar süper sıcak plazma toplarıdır.

Plazma

Plazma oldukça yüksek kinetik enerjiye sahip. Çünkü yüksek elektrikli yüklü parçacıklardan oluşurlar. Soy gazlar olan helyum, neon, argon, kripton, ksenon ve radon, elektrik kullanılarak iyonlaştırıldığında plazma formuna geçer ve parlak ışık yayarlar.

Bose-Einstein yoğunlaşması

Bose-Einstein yoğunlaşması ya da kondensatı (BEC), 1995 yılında bilim adamları tarafından bulundu. ABD Colorado'daki Ortak Laboratuar Astrofiziği Enstitüsü'nün (JILA) bilim adamları Eric Cornell ve Carl Weiman ellerindeki rubidyum örneğini mutlak sıfır değerine yakın soğuttular. Bu son derece düşük sıcaklıkta moleküler neredeyse durur. Bir atomdan diğerine kinetik enerji aktarılmasının yolu kesildiği için, atomlar birbiri üzerine yığılmaya başlar. Atomlar birleşir ve artık binlerce ayrı atom yerine sadece bir "süper atom" vardır.

Kuantum mekaniğinin ayrıntılarını makroskopik düzeyde incelemek için BEC kullanılır. Işık BEC'den geçerken yavaşlıyor gibi görünür ve bu da bilim adamlarının parçacık / dalga paradoksunu incelemelerine izin verir. BEC'ler süper akışkanların (yani sürtünmeden akan sıvılar) özelliklerinin birçoğuna sahiptir. BEC'ler ayrıca kara deliklerin içindeki ortam koşullarını canlandırmak için kullanılır.

İLGİLİ:  Hidrojen ve atom bombası arasındaki farklar

Bir maddeden diğerine geçiş

Maddeye enerji eklemek veya çıkarmak maddede fiziksel bir değişikliğe neden olur. Örneğin sıvı suya termal enerji (ısı) eklemek buhar (gaz) haline gelmesine neden olur. Sıvı suyun enerjisini azaltmak, buza (katı) dönüşmesini sağlar. Hal değişikliklerine hareket ve basınç da neden olabiliyor.

Erime ve donma

Bir katıya ısı uygulandığında parçacıkları daha hızlı titreşmeye başlar ve birbirlerinden daha fazla uzaklaşır. Katı madde, sıcaklık ile basıncın uygun kombinasyonuna ulaştığında (erime noktası) erimeye ve sıvıya dönüşmeye başlar. Katı ve sıvı gibi iki madde denge halindeyken, sisteme eklenen ilave ısı, tüm numune aynı fiziksel duruma ulaşana kadar maddenin genel sıcaklığının artmasına neden olmaz. Örneğin, bir bardak suya buz koyduğunuzda ve oda sıcaklığında bıraktığınızda, buz ve su aynı sıcaklığa gelecektir. Buz, sudan gelen ısıyla erirken hala sıfır derecede kalacaktır. Madde ısınmaya devam etmeden önce buzun tamamının erimesi gerekecek.

Buz neden suyun üstüne durur?

Çoğu sıvı donarken büzülür, ancak su genişler ve buza dönüştüğünde yoğunluğu düşer. Antarktika'nın McMurdo Sound boğazındaki bu büyük buzdağı gibi buzulların suda yüzmesinin sebebi bu eşsiz özelliktir.
Çoğu sıvı donarken büzülür, ancak su genişler ve buza dönüştüğünde yoğunluğu düşer. Antarktika'nın McMurdo Sound boğazındaki bu büyük buzdağı gibi buzulların suda yüzmesinin sebebi bu eşsiz özelliktir

Sıvının ısısı alındığında parçacıkları yavaşlar ve maddenin içinde bir yerlerde birikmeye başlar. Madde belirli basınç altında yeterli soğukluğa ulaştığında (donma noktası) sıvı, katı hale geçer.

Çoğu sıvı donarken büzülür (küçülür). Bununla birlikte su donarak buza dönüşürken genleşir ve molekülleri birbirinden uzaklaşır yani yoğunluğu azalır. Bu yüzden buz suyun üstünde yüzer.

Suya tuz gibi ek maddeler eklemek hem erime hem de donma noktasını değiştirir. Örneğin, yollardaki karlara tuz eklenmesi suyun donma sıcaklığını düşürerek sürüş güvenliğini artırır.

Üçlü nokta

Su gaz, katı ve sıvı halde aynı bardakta

Aynı zamanda üçlü nokta olarak bilinen bir maddenin katı, sıvı ve gaz hallerinde bulunduğu bir noktalar var. Örneğin su 273.16 Kelvin sıcaklığında ve 611.2 paskal basıncında gaz, sıvı ve katı halde olur.

İLGİLİ:  Grafen nedir? Kullanım alanları, üretimi, grafen pil ve aerojel

Süblimleşme

Katının sıvı faza geçmeden doğrudan gaza dönüşmesine süblimleşme deniyor. Örneğin, maddenin ısısı hızla kaynama noktasının ötesine yükseldiğinde (hızlı buharlaşma) veya bir madde havası alınmış koşullarda soğutulduğunda (dondurarak kurutma) süblimleşme meydana gelir. Su süblimleşerek numuneden çıkar. Bazı uçucu numuneler oda sıcaklığı ve basıncında süblimleşirler. Donmuş karbondioksit ve kuru buz bunlar arasında.

Buharlaşma

Buharlaşma bir sıvının gaza dönüşümüdür ve buharlaşma veya kaynama yoluyla oluşur. Sıvıların parçacıkları sürekli hareket halinde olduklarından, sık sık birbirlerine çarparlar. Her çarpışma aynı zamanda enerjinin transferine de neden olur ve yüzeye yakın parçacıklar yeterli enerjiyi aldığında serbest gaz parçacıkları olarak numuneden uzaklaşmaya başlar. Sıvılar buharlaşırken soğur, çünkü yüzeyden yükselen moleküller taşıdıkları enerjiyi (sıcaklığı) sıvıdan uzaklaştırır.

Yüzeyin altında buhar kabarcıklarının oluşmasına yetecek kadar ısı sıvıya verildiğinde sıvı buharlaşmaya başlar. Buna sıvının gaza dönüştüğü sıcaklık ve basınç noktasını gösteren kaynama noktası deniyor.

Yoğunlaşma ve kırağılaşma

Yoğuşma, enerjisini kaybeden gaz molekülleri bir araya gelerek sıvıya dönüştüğünde olur. Örneğin, su buharı sıvı suya yoğunlaşır.

Biriktirme ya da kırağılaşma bir gaz, sıvı hale geçmeden doğrudan katı hale geçtiğinde olur. Hava kendinden soğuk bir katıya temas ettiğinde havadaki su buharı buz olur. Otların geniş yüzeylerinde bu sık görülür.

Madde nedir? Tanımı, özellikleri ve beş hali yazımız burada son buldu. Benzer içerikler için: https://2ladd.com/k/bilim-teknoloji/

Yazar Berkay Alpkunt

Coğrafya ve astronomi üzerine geniş kapsamlı içerikler hazırlıyor. Diğer ilgi alanları canlı hayatı, bilim tarihi ve ülkeler olarak sıralanır. Aynı zamanda bağımsız video oyunlarıyla ilgilidir.