Sıvılar

Sıvılar
İçinde bulunduğu kabın şeklini alan cisimlere sıvı denir. Su, günlük yaşantıda en çok rastlanılan sıvıdır. Bütün sıvılar suya benzer özellikler gösterirler. Musluktan akan su kabın dibine çarparak etrafa sıçrar ve yüzey üzerinde yayılır. Musluk kapatıldıktan sonra ise içinde bulunduğu kabın şeklini alır. Su durulduktan sonra yüzeyi (kenarlara yakın kısımlar hariç) son derece düzgündür.
Bu kabın içine elinizi sokarsanız, su elinizin etrafında dalgalandıktan sonra yeniden durulur. Elinizi çektiğinizde üzerinde ince bir su tabakası olur. Kapta kalan su ise elinizden boşalan yeri doldurmak için yeniden hareketlenir ve yüzeyi düzleşe-ne kadar yayılır.
Bütün sıvılar akışkandır. Belirli bir hacimleri vardır, yani katı maddeler gibi belirli bir yer kaplarlar. Bir sıvı, herhangi bir kap içine konduğunda yüzeyi düzlemleşene kadar bazı başka maddelerden etkilenirler.
Su, bir kap içinde buzdolabına konulursa buza dönüşür. Buz, suyun katı halidir ve soğukta tutulduğu sürece erimez ve şeklini korur. Akma özelliği göstermez ve serttir; kırıldığında parçalara ayrılır. Buzun da su gibi belirli bir hacmi vardır.
Su kaynatıldığı zaman gaz hali olan su buharına dönüşür. Arı halde olan su buharı gözle görülmez. Gözle görülebilen su buharı, buhardan başka küçük su damlacıklarını da içerir. Su uzun süre kaynatılırsa daha fazla buharlaşma meydana gelir ve sonunda su yok olur. Buhar ise havada dağılır. Buharı bir kap içinde toplama olanağı yoktur. Su buharı bir çeşit gazdır. Gazlar da sıvılar gibi akıcı özelliklidir.
Bir buz kitlesi sıcak bir odada bırakılırsa eriyerek suya dönüşür. Aynı şekilde su buharı da soğuk bir yüzeyle karşılaşırsa yeniden suya dönüşür. Bu olay banyo sıcakken aynanın buğulanması sırasında görülebilir. Buğulanma, buharın soğuması sonucu oluşan binlerce su damlacığından meydana gelir.
Bu nedenle normal oda sıcaklıklarında suyun katı ve gaz halleri olan buz ve su buharı sıvı hale dönüşmeye yönelir. Normal oda sıcaklığında bazı maddeler, örneğin oksijen, gaz halinde bulunur. Demir gibi bazı maddeler ise katı halde bulunur. Ancak herhangi bir gaz yeterince soğutulursa sıvıya dönüşür. Aynı şekilde katılar da yeterince ısıtıldıklarında sıvıya dönüşürler, örneğin oksijen
— 183°C’ye kadar soğutulursa sıvılaşır. Demirin sıvıya dönüşmesi için de 1 530°C’ye kadar ısıtılması gerekir.
Maddenin neden katı, sıvı ve gaz hallerinde olduğu bilinmektedir. Madde atom adı verilen küçük taneciklerden oluşur. Her kimyasal element, değişik yapıda atomlar içerir. Katı ve sıvı maddelerde atomlar kendi aralarındaki çekim kuvvetleri ile bir arada tutulmaktadır.
Pek çok maddenin atomları bir araya kümeleşe
belirli yerlerinden uzaklaşamazlar. Bu ancak belli” bir sıcaklığa ulaşıldığında olur ve moleküller aniden serbest kalırlar. Gerçekte katı halde olduğu gibi moleküller bir arada tutulmakta ancak sıvı halde olduğu gibi birbiri üzerinden hareket edebilmektedirler.
Su kaynatıldığı zaman moleküller birbirinden ayrılır. Moleküller gaz halinin kapsadığı alanda serbestçe hareket ederler. Moleküllerin birbiriyle çarpışması çok enderdir.
Su, sıvı ve katı halleri moleküllerden oluşan mad- I delerin tipik bir örneğidir. Ancak moleküllerden I oluşmayan pek çok katı ve sıvı madde de vardır. I Bunlar atomlar yerine sadece iyonlardan yapıl- I mış da olabilirler. İyonlar elektron almış ya da I kaybetmiş, böylece elektriksel olarak yüklenmiş I atomlardır. Sofra tuzu, sodyum ve klor iyonların- I dan oluşan bir kristaldir. I
Sıvı metaller iyonik özelliklidir. İyonları elektronlarının bir kısmını kaybetmiş metal atomlarıdır.
Bu iyonlar serbestçe hareket eden elektronlarla birbirinden ayrılmıştır.
Katı bir maddenin iyonları ya da molekülleri arasındaki bağlar kuvvetliyse o maddenin eritilebilmesi için yüksek sıcaklık gerekir. Tuzun erime derecesi parlak kırmızı bîr renk aldığı 800°Cdir. Tanecikler arasındaki bağlar zayıf olduğu zaman normal sıcaklık ve basınç koşullarında madde gaz halinde bulunur. Bu maddeler soğutulursa ya da bu maddelere artmakta olan basınç uygulanırsa sıvıya dönüşmeleri sağlanır.
Sıvıların iyonları ya da molekülleri de rastgele bir düzenleniş göstermezler. Aralarındaki kısa uzaklıklar sonucu sıvı kristalleri oluştururlar.
Sıvı ve katı maddelerin iyonları ya da molekülleri I birbirlerine yakındır. Bu nedenle sıvı ve katıların belirli hacimleri vardır. Bu maddeler üzerine yüksek basınç uygulanırsa, sıvı ve katılarda çok az I bir değişme olur. Taneciklerin birbiri üzerine itiebileceği bir sınır noktası vardır. Gazlarda ise tanecikler arasındaki bağlar çok gevşektir. Gaz taneciklerinin hareketi, içinde bulundukları kapla sınırlanmıştır, içinde bulundukları herhangi bir I boşluğu doldururlar. Sıvı ve katıların aksine gazlar üzerine çok büyük basınçlar uygulanabilir. I Basınç arttıkça tanecikler birbiri üzerine itilir. I Bir madde ısıtıldığı zaman ısıyı emdiği halde kendisi ısınmayabilir. Buzun erimesi sırasında da ısı I alınmaktadır ancak sıcaklığı 0°C’de kalır. Erime sonucu oluşan suyun sıcaklığı da aynıdır. Buz tamamen eriyene kadar ısıtma sonucu sıcaklıkta bir değişiklik meydana gelmez.
Erime sırasında fazla ısıya gereksinilir. Bir parça buzun erimesi için gereksinilen ısı aynı ağırlıktaki suyun 80°C’ye yükseltgenmesi için gereken ısıya eşittir.
Deniz düzeyinde ve normal hava basıncında su 100°C’de kaynar. Isı enerjisinin tamamı su moleküllerinin birbirinden ayrılmasında kullanılır. Suyun tamamı buhara dönüştükten sonra ısıtmaya devam edilirse buharın sıcaklığı yükseltilmiş olunur. Suyun kaynaması için gerekli ısı, altı kat da- I ha fazla suyun 100oC’de donma noktasından kaynama noktasına yükseltgenmesinde kullanılan ısıya eşittir.
Tersine etkimelerde maddeler gene sıcaklık derecesinde değişme olmaksızın ısı kaybederler. Gazın sıvıya ya da sıvının katıya dönüşmesi sırasında dışarıya ısı verilir.
Bazı böceklerin su yüzeyinde buz üzerinde kaymayı anımsatacak şekilde kaydıkları görülür. Bir iğne, kurutma kâğıdı üzerine konularak su yüzeyine bırakılırsa, kurutma kâğıdı batarken iğne su yüzeyinde yüzüyor gibi görünür. İğne yüzeyin altına doğru itilirse hemen batar.
Bütün sıvıların yüzeyi ince bir deri tabakasına benzer ve küçük nesneleri kaldırır. Bu yüzey geriliminin bir sonucudur. Bir sıvıda bulunan bütün tanecikler birbirlerini çeker. Yüzeyin altında bulunan her tanecik yanlardan, üstten ve alttan eşit kuvvetlerle çekilir. Sonuçta ortaya çıkan kuvvet sıfırdır. Yüzeyde bulunan tanecikler üzerine ise sadece yanlardan ve alttan kuvvet etkir. Yukardan etkiyen kuvvet yoktur. Bu nedenle sıvı, yüzeyi esnek bir zara benzer.
Sıvı yüzeyinde oluşan bu zar çok kuvvetli olabilir. Bir bardağa taşacak şekilde su doldurulursa ve bardağa yakından bakılırsa su yüzeyinin düz olduğu, ancak kenarlarında suyun bardağın kenarlarına uyacak şekilde kıvrım yaptığı görülür. Burada yüzeydeki zar suyun bardaktan taşmasını önleyecek şekildedir.
Yüzeydeki içe doğru olan kuvvet sıvıların yüzey alanının mümkün olduğu kadar küçülmesini sağlar. Hacmine göre yüzeyi en küçük olan şekil küredir. Su damlacığının şekli de küredir.
Yağlı bir yüzey üzerine birkaç damla su damlatılırsa, en küçük damlaların tam küre şeklinde olduğu görülür. Bu damlalar yağmurdan sonra otomobillerin cilâlı kısımları üzerinde de görülebilir. Bunun nedeni yüzey alanını mümkün olduğu kadar küçültecek yönde etkiyen yüzey gerilimidir. Büyük damlalar yayınmaya uğrarlar ve yüzey gerilimi bu damlaların ağırlığına karşı koyamaz. Kohezyon ve yapışkanlık: Bir sıvının tanecikleri arasındaki çekime kohezyon adı verilir. Ancak sıvı tanecikleri aynı zamanda katı maddelerin yüzeyleri tarafından da çekilir. Buna da yapışkanlık (adezyon) adı verilir. Suyun deriyi ıslatması yapışkanlık sonucudur. Ancak deri yağlı olduğunda kohezyon kuvveti su moleküllerinin yağa olan yapışkanlığından daha kuvvetlidir. Bu nedenle su yağlı deriyi temizler. Yağlı maddelerin temizlenmesinde kullanılan sabunun yapısı, su moleküllerinin kohezyonunu azaltacak şekildedir. Su molekülleri arasındaki çekim kuvveti azaltıldığında bu moleküller yağa yapışır. Bu nedenle sabunlu suyla yağlı ellerin yıkanmasında su yağı temizler.
Moleküller arası kohezyonun yanı sıra sabun suyun yüzey gerilimini de indirger. Sabun köpüklerinin uçuşmasının nedeni de budur. Suyun yüzey gerilimi çok yüksek olduğundan tek başına üflendiğinde, köpükte olduğu gibi uçuşma olmaz. Temiz bir cam tüp ile su yüzeyine bakılırsa kenarlarda suyun kıvrım yaptığı görülür. Bunun nedeni su yüzeyinin kenarlarında su moleküllerinin cam tüpün kenarlarına doğru yapışkanlık göstermesidir. Bu yapışkanlık kuvveti su moleküllerini aşağıya çeken kohezyon kuvvetinden daha yüksektir. Tüpün kenarındaki su molekülleri yukarı itilerek sıvı yüzeyinin kıvrılması sağlanır. Böyle kıvrımlı bir yüzeye menisk adı verilir. Cam bir boru içindeki suyun meniski içbükeydir.
Suyun camı ıslatması su moleküllerinin cam yüzeyine yapışkanlığı ile olur. Ancak cıva, camı ıslatmaz. Cıva oda sıcaklığında sıvı halde bulunan bir metaldir. Sıvı cıva içinde bulunan kohezyon kuvveti cama karşı yapışkanlık kuvvetinden daha büyüktür. Bu nedenle cıvanın meniski suyunkinden değişiktir. Cıvanın meniski dışbükeydir. Yağlı bir cam boru içinde bulunan su da cıvayla aynı etkiyi gösterir.
Bilim adamları kapiller tüp adı verilen çok ince tüplerden kullanırlar. Kapiller tüpün çapı genellikle yarım milimetreden daha azdır. Bu tüplerin bir ucu suya batırılırsa ya da camı ıslatan herhangi bir başka sıvı içine konulursa, sıvı cam içinde yükselir. Bu olaya kapiller etkime adı verilir. Kapiller etkime su moleküllerinin cam yüzeyine yapışkanlıklarının kuvvetine bağlıdır. Yapışkanlık kuvveti tüp içinde oldukça dar bir sütun boyunca sıvıyı yükseltir. Kenarlardaki moleküller yapışkanlık kuvveti ile itilir; yüzey gerilimi geri kalan sıvının yukarı itilmesini sağlar. Sıvı sütunu, ağırlığı yukarı yönde ve cama doğru olan yapışkanlık kuvvetini dengeleyene kadar yükselir.
Kapiller etkimeye örnek olarak mürekkebin kurutma kâğıdı üzerindeki dağılması ya da kurumakta olan bir havlu gösterilebilir. Bitki saplarında suyun köklerden yapraklara iletilmesi de kısmen kapiller etkimenin sonucudur.
Kapiller etkime cıva gibi camı ıslatmayan bir sıvıyla yapılırsa tersine yönde etkime gösterir. Kapiller tüp içindeki sıvının düzeyi tüpün içine konduğu kaptaki sıvı düzeyine oranla daha düşük olur.
Suyun bir borudan diğerine geçmesi çok kolaydır; ancak ağır yağların akıcılığı çok daha yavaştır. Bazı sıvılar katı maddelere benzerler, örneğin zift siyah renkli ve katı görünüşlü bir maddedir. Çekiçle vurulduğu zaman parçalara bölünür. Ancak birkaç gün süreyle bir huni içinde bırakılırsa süzülmeye başladığı görülür.
Cam da pek çok özelliğiyle katilara benzer, ancak mikroskopik yapısı sıvıdır. Sıcak sıvı cam soğutulduğu zaman molekülleri kristal yapısında bir diziliş göstermez. Cam sertleşir ancak sıvıların tipik özelliğinde olduğu gibi kristal yapısı göstermez.
Cıvayla doldurulan bir şişenin ağırlığı suyla doldurulan şişeye oranla çok daha fazladır. Cıva çok yoğun bir sıvıdır ve belirli bir hacmi oldukça ağırdır. Bir litre su yaklaşık olarak 1 kilo ağırlığında-dır. Bir litre cıva ise 12 kilodur; bir litre petrolün ağırlığı da 0,7 kilodur.
Bir sıvının yoğunluğu hidrometre adı verilen bir aletle ölçülür. Hidrometre içi boş ve ölçekli bir tüptür. Hidrometre az yoğun olan bir sıvı içinde daha yoğun bir sıvı içinde olduğundan daha çok batar. Sıvının yoğunluğu doğrudan doğruya ölçek üzerinde sıvı yüzeyini gösteren değerden bulunur.
Katı bir madde bir sıvı içine konulursa sıvının bir kısmını iter; ayrıca sıvının yukarıya doğru olan itme kuvvetiyle karşılaşır. Suya sokulan bir tuğla, su içinde havaya oranla daha hafif gibi görünür Arşimet, cisme uygulanan yukarı doğru itme kuvveti ile kenarlara itilen sıvı ağırlığının eşit olduğunu bulmuştur. Bu yasa Arşimet yasası olarak bilinir.
Bir cismin ağırlığı sıvının kaldırma kuvvetinden daha azsa ya da ona eşitse sıvf yüzeyinde yüzer. Sıvının kaldırma kuvveti ise, itilen sıvının ağırlığı ile orantılıdır. Bu nedenle bir cismin yüzüp yüzmemesi cismin kendi ağırlığı ile kaldırma kuvvetine bağlıdır. Tuzlu su aynı hacimdeki tuzsuz suya oranla daha ağır olup herhangi bir cisme karşı daha büyük bir kaldırma kuvveti uygular. Bu nedenle denizde yüzmek, tatlı su bulunan bir havuzda yüzmekten daha kolaydır.
U şeklindeki bir borunun içine su doldurulursa su borunun şeklini alacak şekilde dolar. Sıvının durgunlaşması ise, ancak su düzeyi tüpün her iki tarafında da eşit olduğunda gerçekleşir. Tüpün iki ucu değişik enlerde olsa bile sıvı gene ancak aynı yüksekliğe eriştiği zaman durulur.
Tüpün dar olan tarafındaki sıvıya basınç uygulanacak olursa öbür uçtaki sıvı yukarıya itilir. Bu çeşit etkiden hidrolik makinelerde yararlanılır. Katı bir madde sıvı içinde eriyerek bir çözelti oluşturabilir. Örneğin şeker kristallerinin suda çözünmesi sonucu şurup yapılır. Çözünme sırasında katı maddenin kristal yapısı çözünür. Şeker molekülleri suda dağılır. Bu olaya yayınma adı verilir. Yayınma olayı su dolu büyük bir kaba mavi renkli bakır sülfat kristalleri koyarak gösterilebilir. Kap birkaç gün süreyle hareketsiz bırakılırsa kristaller erir ve mavi renk suda yayılır.
İki çözelti yarı geçirgen bir zarla ayrılabilir. Yarı geçirgen zar belli büyüklükteki moleküllerin geçmesine olanak veren bir zardır. Büyük yapılı tanecikler bu zardan geçemezler. Bu çeşit zarlara örnek olarak parşömen ya da bitki ve hayvan hücrelerinin zarları gösterilebilir.
Şekerli iki çözelti, yarı geçirgen bir zarla ayrılırsa ve çözeltilerden birisi diğerine oranla daha yoğun olursa su molekülleri yarı geçirgen zardan geçebilirler. Ancak şeker molekülleri çok büyük olduğundan geçemezler. Yoğunluğun az olduğu çözeltideki su kısa sürede yoğunluğun fazla olduğu tarafa geçer. Yoğun olan taraftan da bazı su molekülleri yoğunluğu az olan ortama geçer ancak bu oran çok düşüktür. Bu olaya da geçişme adı verilir. Geçişme canlılarda önemli rol oynar. Köklerin topraktan suyu emmesi geçişme yoluyla olur.

Yorum yazın