HAL DEGİŞİMİ

Maddelerin katı, sıvı, gaz hâlleri arasında geçişler yapmasına hâl değiştirme denir.

• Maddenin ısı alarak katı hâlden sıvı hâle geçmesine erime denir.
• Maddenin ısı vererek sıvı hâlden katı hâle geçmesine donma denir.
• Maddenin ısı alarak sıvı hâlden gaz hâle geçmesine buharlaşma denir.
• Maddenin ısı vererek gaz hâlden sıvı hâle geçmesine yoğunlaşma denir.

Hâl değiştirme sırasında maddenin iç enerjisi artar ancak sıcaklığı sabit kalır. Bir maddenin erimesi ve donması aynı sıcaklıkta gerçekleşir. Erime ve donma olayının gerçekleştiği bu sıcaklığa; maddenin katı hâli için erime sıcaklığı ya da erime noktası, maddenin sıvı hâli için donma sıcaklığı ya da donma noktası denir. Erime sıcaklığı katı maddeler, donma sıcaklığı sıvı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

Buharlaşma olayı her sıcaklıkta ve maddenin yüzeyinde gerçekleşir. Sıvının sıcaklığı belirli bir değere geldiğinde sıvının içindeki hava kabarcıkları yüzeye çıkarak patlar. Sıvının gaz hâle geçmesi olan bu olaya kaynama denir. Kaynama olayının gerçekleştiği sıcaklığa kaynama sıcaklığı ya da kaynama noktası denir. Bir madde için kaynama ve yoğunlaşma olayı aynı sıcaklıkta gerçekleşir. Maddenin gaz hâlden sıvı hâle geçtiği sıcaklığa yoğunlaşma sıcaklığı ya da yoğunlaşma noktası denir. Kaynama sıcaklığı sıvı maddeler için, yoğunlaşma sıcaklığı gaz maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

Kaynama sırasında maddenin iç enerjisi artar, sıvı molekülleri arasındaki bağlar kırılır ve moleküller birbirinden uzaklaşır. Bu durumda moleküllerin potansiyel enerjileri artar.

Hâl değiştirme olayının süresi madde miktarı ile doğru orantılı olarak değişir. Kütlesi m olan saf bir maddenin hâl değiştirmesi için gerekli enerjiye Q dersek, Q/m oranı her madde için farklı bir değerdir ve bu orana maddenin hâl değiştirme ısısı denir. Hâl değiştirme ısısının SI birim sisteminde sembolü L ve birimi Joule / kilogram ve birim sembolü J/kg dır. Yaygın olarak (cal/g) da kullanılır. Hâl değiştirme ısısı; katı-sıvı hâl değişimi sırasında erime ısısı (L_e), sıvıgaz hâl değişimi sırasında buharlaşma ısısı (L_b) olarak adlandırılır.

Katı hâldeki saf bir maddeye ısı verildiğinde maddenin sıcaklığının verilen ısıya bağlı değişimi grafikteki gibi olur.

Bu grafikteki T₂ sıcaklığı maddenin erime sıcaklığı,T₃ sıcaklığı da maddenin kaynama sıcaklığıdır. Madde T₂ sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda katı hâlde, (T₂ — T₃) sıcaklık aralığında sıvı hâlde ve T₃ sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda gaz hâldedir. Q₂-Q₁ ısısı maddenin tamamının katı hâlden sıvı hâle geçmesi için gerekli olan ısı miktarıdır. Q₄ – Q₃ ısısı da maddenin tamamının sıvı halden gaz hâle geçmesi için gerekli olan ısı miktarıdır. Bu grafik m kütleli bir maddeye aitse bu maddenin erime ısısı (L_e) ve buharlaşma ısısı (L_b) değerleri,

formülleri ile hesaplanabilir.

Çözümlü Örnek Sorular: