Skip Navigation

Bölüm 2, Ders 2:

Hal değişimi — Buharlaşma

Temel kavramlar

  • Buharlaşma, bir sıvıyı oluşturan moleküllerin kazandıkları kinetik enerjiyle (hızlanmasıyla) birlikte moleküllerin arasındaki çekimin azalarak molekülün sıvı yüzeyini terk etmesiyle yani serbest hale geçmesiyle oluşur
  • Enerji verildiğinde buharlaşma hızı artar.
  • Sağlıklı bir deneyin olabilmesi için değişkenlerin belirlenip kontrol deneyinin yapılması gerekir.

Özet

Öğrenciler bir deney yaparak enerji (ısı) verildiğinde buharlaşma hızının artığını görecekler. Suyun ısıtılmasıyla neden buharlaşma hızının artığını açıklamaya yardımcı olacak moleküler animasyon izleyecekler. Öğrenciler su modelinin daha detaylı modeli görecek ve 3 boyutlu plastik köpükle (strafor) modeller oluşturacaklar.

Amaç

Öğrenciler, ısıtılmış suyun buharlaşma hızına yaptığı etkiyi görmek için bir deney tasarımı yapacaklar ve değişkenlerin tespitini ve kontrolünü yapacaklar. Ayrıca enerji eklendiğinde neden buharlaşma hızında artma olduğunu moleküler düzeyde açıklayabilecekler.

Değerlendirme

Öğrenci etkinlik sayfası indirin ve çoğaltıp öğrencilere dağıtın. Etkinlik sayfası, her biri 5E kuramı ders planının “Değerlendirme ” bileşeni olarak hizmet verecektir.

Güvenlik

Öğrencilerin gözlük taktığından emin olun.

Her grup için malzemeler

  • 2 kilitlenebilir plastik torba
  • Sıcak su
  • Oda sıcaklığında su
  • 2 kahverengi kareli kâğıt havlu
  • 2 damlalık

Gösteri için malzemeler

  • 2 strafor (köpüklü) top (1,5 inch)
  • 4 strafor top (2,5 inch)
  • 2 düz kürdan
  • Okul tutkalı
  • Kalıcı işaretleyici
  1. GİRİŞ - ENGAGE

    Dersin sonunda ıslak havluya ne olacağının tahmin edilmesi

    Öğrencilere iki adet kâğıt kuru havlu gösterin. Kuru havluyu rengi koyu olacak şekilde su ile ıslatın. Şimdi kâğıt havluya dokunmaları için iki öğrenci seçin, bu öğrenciler dersin sonunda farkı anlamak için kâğıt havluya tekrar dokunacaklar. Şimdi uygun bir yere ıslak kâğıt havluyu yerleştirin.

    Öğrencilere sorun:

    Dersin sonunda, sizce kâğıt havlu ıslak mı yoksa kuru mu olacak?
    Öğrenciler büyük olasılıkla ıslak havlunun kuru olacağını söyleyecekler. Suyun buharlaştığını söylemeliler. Öğrencilere açıklayın: buharlaşma olduğunda sıvı, gaz fazına geçer. Gaz fazına geçen suya biz “buhar” diyoruz. Su şekil değiştirip buhar olduğunda, halen sudur.
    Buharlaşmaya verebileceğiniz örnekler nelerdir?
    Öğrenciler elbiselerin kuruması, ıslak saçın kuruması, su birikintisinin güneşte kuruması gibi örnekler verebilirler.
    Su buharlaştığında, su molekülleri nereye gider?
    Kurudu veya buharlaştıktan sonra suyu görmememize rağmen su halen vardır. Su molekülleri bir gaz olarak adlandırılan “su buharı” haliyle havada bulunur.

    Öğrencilerinize su moleküllerine ne olduğunu, suyun nasıl hızlı buharlaştığını keşfedeceklerini söyleyin.

  2. Öğrencilerin enerji verildiğinde buharlaşma hızının arttığını öğrenmek için bir deney tasarlaması

    Öğrencilere bir havluya bir damla su damlattığımızda su damlasının çabucak buharlaşacağını söyleyin.

    Öğrencilere sorun:

    Az miktardaki suyun kâğıt havludan hızlıca buharlaşmasını ne sağladı?
    Öğrenciler kağıt havludaki suyun ısı alarak buharlaştığını bilmeliler
    iki kağıt havlu ıslatılıp birinin ısıtılması sonucu neyi görmüş oluruz?
    Islak iki kağıt havlunun biri ısıtılırsa, ısıtılmamış kağıt havlu “kontrol ”'dür. Böylece verilen ısının (enerjinin) ıslak kağıt havludaki buharlaşma oranına nasıl etki ettiğini görmüş oluruz. Öğrencilere açıklayın: Deneylerin yapıldığı aşamada bir kontrol grubu varsa bu tür deneysel çalışmalara “kontrollü deney” denir. Yapılan deneylerde bir kontrol grubu bir de deney gurubu olmak üzere iki gurup vardır. Kontrol grubu yapılan deneylerde normal koşullara sahip olan gruptur. Deney grubu ise kontrol grubuna göre farklı koşullarda tutulan çalışma grubudur.

    Her öğrenciye etkinlik sayfası dağıtın

    Öğrenciler etkinlik sayfasında deney hakkındaki soruları cevaplayacak ve gözlemlerini kaydedecekler. Etkinlik sayfasının “atom ve molekülleriyle birlikte” ve “Daha Fazlası” gibi ek kısımlarını talimatınıza bağlı olarak, sınıfça, grupça veya tek tek cevaplayacaklar.

    Soruları ve cevapları bulmak için etkinlik sayfası öğretmen sürümüne bakın

  3. KEŞFETME - EXPLORE

    Öğrencilerin enerji eklenmesiyle buharlaşma hızının artacağını görmeleri için bir deney yapması

    Araştırma Sorusu

    Buharlaşma hızı enerjinin eklenmesiyle artar mı?

    Her grup için malzemeler

    • 2 kilitlenebilir plastik torba
    • Sıcak su (yaklaşık 50 °C)
    • Oda sıcaklığında su
    • 2 kahverengi kareli kâğıt havlu
    • 2 damlalık

    Uygulama

    1. Kilitlenebilir plastik torbaya oda sıcaklığında su doldurun. Mümkün olduğunca havayı dışarı alın ve torbayı kilitleyin. Sonra torbayı yatay olarak yere koyun
    2. Farklı bir torbaya sıcak su doldurun. Mümkün olduğunca havayı dışarı alın ve torbayı kilitleyin. Sonra torbayı yatay olarak yere koyun. Bu torba dışarıya ısı verecektir.
    3. Kontrol olarak bir torbaya oda sıcaklığında su doldurun.
    4. 2 havlu parçasını bir masaya yerleştirin. Grup arkadaşınızın yardımıyla masa üzerindeki kâğıt havlulara aynı anda aynı miktar su damlatın

      iki öğrencinin kağıt havluları ıslatması
    5. Su 5-10 saniye boyunca kâğıt havluda yayılacaktır.
    6. Yayılma durduğunda grup arkadaşınızla birlikte kâğıt havluları alın ve aynı anda torbaların üzerine yerleştirin.

      iki plastik torba üzerindeki kağıt havlu
    7. Her 5 dakika boyunca havluları gözlemleyin ve kâğıt havlulardaki su miktarını karşılaştırın.

    Beklenen Sonuçlar

    Sıcak su üzerinde bulunan kâğıt havludaki su, oda sıcaklığındaki suda bulunan kâğıt havludaki sudan daha hızlı gözden kaybolacaktır. Bu yaklaşık 3–5 dakika içinde gerçekleşecektir.

  4. Buharlaşmayı beklerken, bu deneyi tartışın.

    Hangi suyun daha hızlı buharlaşacağını beklerken, öğrencilere deney hakkında sorular sorun

    Öğrencilere sorun:

    • Değişkenleri nasıl kontrol ettik?
    • Her numune için neden aynı tür kâğıt havlu parçası kullandık?
    • Her havlu parçasına neden ayı miktar su damlattık?
    • Kâğıt havluları ıslattığımız suyun aynı sıcaklıkta olması iyi fikir midir sizce?
    • Kâğıt havluları neden aynı anda ve aynı bölgede ıslattık?

    Kâğıt havlu çeşidi, su miktarı, suyun ilk sıcaklığı ve suyun nerede damlatıldığı buharlaşma hızına etki eden faktörlerdir. Bütün bunlar deneyde değişikliklere neden olur. Deneyin adil olması için, deneydeki bütün değişkenlerin mümkün olduğunca aynı tutulması gerekir. Bu, deney sonuçlarının daha sağlıklı olmasını sağlar.

    Kâğıt havluları su dolu torbalar üzerinde ıslatmayıp neden masa üzerinde ıslattıktan sonra torbalara yerleştirdik?
    Bir kere, her iki kâğıt havlunun yerleştirildiği yüzey aynı olmalıdır. Bir kâğıt havluyu oda sıcaklığındaki torba yerine oda sıcaklığındaki masanın üzerine yerleştirmemizin sebebi; Kâğıt havlunun maruz kalacağı enerji miktarlarının farklı olmasıdır.

    Öğrencilerin kontrollü deneyinin amacını anladıklarından emin olun. Kontrollü deney önemli ve gereklidir. Eğer bir numuneyi sadece ısıtsaydık, hiçbir şeyle karşılaştırmasaydık, sonuç alamazdık. Deneyimizde numuneleri aynı ortamlarda bulundursaydık, yani birini ısı alacak ortama, ötekisini normal ortama koymasaydık, enerji eklenmesiyle buharlaşma hızında oluşan değişimi anlamayacaktık.

  5. Öğrenci gözlemlerini tartışın

    Öğrencilere sorun:

    Enerji verilmesiyle buharlaşma hızı artıyor mu? Bunu nasıl anladınız?
    Evet. Isıtmayla buharlaşma ısısının arttığını söyleyebiliriz. Deneydeki değişkenleri uygun hale getirdiğimiz için, ısıtılmış sudaki havluda buharlaşma hızının daha fazla olduğunu gördük.
    Moleküler hareket ve enerji hakkındaki bilgilerinizi kullanarak, sizce neden ısıtıldığında su buharlaşır?
    Öğrenciler enerji verilmesiyle moleküllerin hareketinin artığını hatırlamalıdır ve şu sonucu çıkarmalılar: Sıcak torba üzerindeki kâğıt havluda bulunan su molekülleri, oda sıcaklığında bulunan torbadaki kâğıt havludan daha hızlı hareket eder. Bu hızlı hareket eden moleküllerin çoğu birbirlerinden kopar ve havaya gider.
  6. AÇIKLAMA - EXPLAIN

    Enerji verilmesiyle buharlaşma hızındaki artışın animasyonla göstermesi

    Animasyon yansıtma (Buharlaşma)

    Öğrencilere açıklayın: Enerji verilmesiyle kâğıt havludaki su moleküllerinin hareketi artar. Moleküller yeterli enerjiye ulaştıklarında ise çok hızlı hareket eder, birbirleri arasındaki çekim azalır ve birbirlerinden koparlar.

  7. Öğrenci gözlemlerinin moleküler seviyede açıklanması

    sıcak su bulunan torbanın üzerine ıslatılmış bir kağıt havlu koyuluyor. Burada buharlaşma hızlı gerçekleşir.oda sıcaklığında su bulunan torbanın üzerine ıslatılmış bir kağıt havlu koyuluyor. Burada buharlaşma yavaş gerçekleşir

    Görüntü yansıtma ( Isıtma ve buharlaştırma)

    Her bir kâğıt havludaki su moleküllerinin sayısı, hareket alanı ve boşluklarının farklı olduğuna dikkat çekin. Isıtılmış su molekülleri oda sıcaklığındaki su moleküllerinden daha hızlı hareket eder ve daha çok enerjiye sahiptir. Moleküllerin bu hızlı hareketi çekim kuvvetini yenmekte ve buharlaşmaktadır.

    Bu resimde kâğıt havlulardaki suyun ısıtılması ile buharlaşma hızının nasıl arttığını gösteren kelimeler ve şekiller yer almaktadır.

  8. Dersin başında ıslatılan havluların seçilen öğrencilere tekrar gösterilmesi

    Dersin başında seçmiş olduğunuz öğrencileri tekrar çağırarak havluları kontrol etmelerini isteyin. Bu öğrenciler bir havlunun nemli öteki havlunun kuru olduğunu söyleyecekler.

    Öğrencilere sorun:

    Islattığımız havluları ısıtmadık, peki neden su buharlaştı?
    Öğrencilere geçen derste gördüğünüz ortalama kinetik enerjiyi hatırlatın. Oda sıcaklığında su molekülleri farklı hızlarda hareket eder, birçoğunun hareket hızı buharlaşma için yeterlidir. Moleküller arasında enerji transferi olduğu için küçük moleküller yeterli enerjiye ulaştıklarında buharlaşır.
  9. Hal değişiminin gözden geçirilmesi ve farklı bir su molekülü modelinin gösterilmesi

    Öğrencilere açıklayın: Şimdiye kadar küre ve daireler kullanarak molekülleri çok basit modelleriyle gösterdik fakat bir molekülün yapısı hakkında daha fazla bilgiye ulaşmak için daha farklı modeller kullanacağız. “boşluk doldurma modeli” ve “top-çubuk modeli”

    Animasyon yansıtma (Su molekülleri Modeli)

    Öğrencilere Suyun 1 oksijen atomu (kırmızı) ve 2 hidrojen atomlarından (gri) oluştuğunu gösterin.

    “Çubuk-Top modeli” bir molekülde atomların birbirine belirli bir açı ile bağlı olduğunu vurgulamak için kullanılır. “Boşluk doldurma modeli” ise bir molekülde atomların elektron bulutu içinde yer aldığını vurgulamak için kullanılır. Elektron bulutu: elektronların çekirdek etrafında birbirlerine çarpmadan dönerek oluşturdukları şeydir. “Orbital” de denir. Bir çekirdek yaklaşık saniyede 2000 km hızla döner.

    Top - Çubuk Modeli Boşluk doldurma modeli Sıvı haldeki su

    Su moleküllerinin şekli ve başka su moleküllerini çekmesi suyun karakteristik özelliğidir.

    Görüntü yansıtma (Sıvı haldeki su).

    Öğrencilere açıklayın: Sıvı su molekülleri birbirlerine çok yakıdır, çünkü birbirlerini çekerler fakat kayma (öteleme) hareketi yapabilirler.

    Not: Su moleküllerinin birbirlerini çekmesi hakkında öğrencilerinize biraz bilgi verebilirsiniz. Bir moleküldeki oksijen ile farklı moleküldeki hidrojen birbirini çeker. Bunun nedenlerini bölüm 5’te daha detaylı ele alacağız.

    Görüntü yansıtma (Su Buharı).

    Öğrencilere açıklayın: Sıvı halde bulunan suyun gaz halidir. Gaz halindeki su molekülleri birbirine çok uzaktadır ve birbirlerine çarptıkları zaman, geri yansırlar. Önemli: Su buharlaştığında, sadece bir su molekülü başka bir su molekülünden ayrılır, yani atomlarına parçalanmaz. Yine havada tek bir su molekülü olarak dolaşır. Su her sıcaklıkta buharlaşabildiği için havada her zaman su buharı bulunur.

  10. DERİNLEŞTİRME- EXTEND

    Öğrencilerin köpüklü topları kullanarak kendi boşluk-doldurmalı su molekül modellerini yapması

    Her öğrenci 2 su molekülü yapmalı

    Araştırma sorusu

    Su molekülleri donduğunda, eridiğinde, buharlaştığında ve yoğunlaştığında nasıl hareket eder?

    Malzeme bilgisi:

    Strafor topları El Sanatları mağazaları ve birçok bilim tedarikçilerden temin edebilirsiniz. 1.5 cm ve 2,5 cm toplara ihtiyacınız olacak. Her öğrenciye 2 adet su molekülü yapması için 2 geniş ve 4 küçük köpüklü top verin.

    Küçük toplar hidrojen atomunu ve büyük toplar oksijen atomunu temsil etmektedir. Her topun dış geniş hacmi “elektron bulutunu” ve her topun merkezi ise, protonlar ve nötronlardan oluşan son derece küçük çekirdeği temsil etmektedir.

    Her öğrenci için malzemeler

    • 2 strafor (köpüklü) top (1,5 cm)
    • 4 strafor top (2,5 cm)
    • 2 düz kürdan
    • Okul tutkalı
    • Kalıcı işaretleyici (kalem)

    Uygulama

    1. Her kürdanı ikiye bölerek 4 parçaya ayırın.
    2. İşaretleyici kalemi kullanarak küçük toplara “H” büyük toplara “O" yazın.
    3. Her küçük topun içine kürdanın yarısını itin.
    4. Gösterilen açıyla her büyük topa kürdanlı küçük topları geçirin. (iki hidrojen atomu arasında 104,45 derece açı bulunmaktadır)

      öğrencilerin kürdan ve toplar ile su molekülü yapması
    5. Oksijen ve hidrojen toplarının birleştiği yere bir veya iki damla yapıştırıcı damlatın ve gece boyunca kurumaya bırakın.

      Not: Bu model gelecek derslerde kullanılacaktır