Skip Navigation

Bölüm 2, Ders 5:

Hal Değişimi — Erime

Temel Kavramlar

  • Erime, bir maddenin katı halden sıvı hale geçmesidir.
  • Erime, katı moleküllerinin çekim kuvvetini yenerek hızlanması ve rastgele sıralanıp, birbirleri üzerinde kayabilmesiyle sıvıları oluşmasıdır.

Özet

Öğrenciler küçük bir buz parçasının alüminyum üzerinde eridiğini görecekler. Bölüm 1 ve 2 de bahsedildiği gibi öğrenciler katıdan sıvıya geçişte moleküler hareketi ve enerji transferini açıklayabilecekler. Buzun erimesini ve suyun hal değişimi ile başka maddelerdeki hal değişimlerini görecek ve tartışacaklar. Ayrıca kuru buzun süblimleşmesini inceleyecekler veya kuru buz videosunu izleyecekler.

Amaç

Öğrenciler bir katının eriyerek sıvı hale geçişini moleküler seviyede açıklayabilecekler. Ayrıca katı halden sıvı hale geçişte su moleküllerinin dizilişinin diğer maddelerden nasıl farklı olduğunu 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 küçük parça buz
  • 2 küçük şeffaf plastik bardak
  • Su

Gösteri için malzemeler

  • Buz
  • Kuru Buz
  • Kahverengi kâğıt havlu
  • Soğuk su
  • Sıcak su

  1. GİRİŞ - ENGAGE

    Öğrencilerin küçük buz parçalarının eridiğini izlemesi

    Video gösterimi (Farklı yüzeylerdeki buz parçaları)

    Bu videoda, iki ayı boyuttaki farklı yüzeye (biri alüminyum ötekisi plastik) buz parçaları yerleştiriliyor. Alüminyum üzerindeki buz daha hızlı eriyor çünkü alüminyum plastikten daha iletkendir.

  2. Öğrenci gözlemlerinin tartışılması

    Öğrencilere Sorun:

    Sizce buzu eriten enerji nereden gelmektedir?
    Enerji havadan ve üzerine yerleştirildiği yüzeylerden gelmektedir. Oda sıcaklığı buzun sıcaklığından daha fazladır. Bu nedenle enerji havadan ve yüzeylerden buza aktarılır.
    Sizce ısıtıldığında buzdaki moleküllerin hızına ne oldu?
    Su molekülleri daha hızlı hareket etmeye başladı

    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 buzun nasıl daha hızlı eridiğini keşfetmesi

    Başlangıç için araştırma sorusu:

    • Buzu nasıl daha hızlı eritebilirsiniz?
    Bunun için nasıl bir deney tasarlayabiliriz?
    Öğrenciler, buza sıcak nefes üflediğimizde, elimizde ısıttığımızda, sıcak su veya oda sıcaklığında tuttuğumuzda gibi öneriler verebilirler. Bu metotların hiç biri sağlıklı değildir. Çünkü bir deney yapıldığında “kontrol deneyi” içermelidir. Bu deneyde, iki aynı boyutta buza ihtiyaç olacaktır, biri ısıtılırken ötekisinin ısıtılmayacaktır.

    Buradaki metodu deneye bilirsiniz;

    Araştırma sorusu

    Buz suya yerleştirildiğinde daha mı hızlı eriyecek?

    Her grup için malzemeler

    • 2 küçük buz parçası
    • 2 küçük şeffaf plastik bardak
    • Su

    Uygulama

    1. Bardağın yarısına kadar oda sıcaklığında su doldurun, öteki bardağı boş bırakın

    2. Bir küçük buz parçasını bir bardağa ve öteki küçük buz parçasını boş bardağa yerleştirin.

      Bir küçük buz parçasını bir bardağa ve öteki küçük buz parçasını boş bardağa yerleştirin.

    Beklenen sonuçlar

    Suya yerleştirilmiş buz parçası havadaki susuz ortamdaki buzdan daha hızlı erir. Su ve hava her ikisi de oda sıcaklığındadır, buzun suda neden daha hızlı eridiği apaçık ortada. Sudaki moleküller oldukça çok ve buz ile daha çok temas etmektedir. Böylece ısı iletimi havadakinden daha çok olmaktadır. Bu nedenle buz suda daha hızlı erir.

    Etkinlik sayfasındaki soruları cevaplamaları için öğrencilere süre verin.

  4. AÇIKLAMA - EXPLAIN

    Buzun erimesiyle ilgili animasyon gösterimi

    Animasyon gösterimi (Buzun Erimesi)

    Buz içindeki su molekülleri titreşir fakat kayma hareketi (öteleme) yapmazlar. Sıcaklık arttığında moleküllerin titreşimleri de artar. Sonunda, birbirleri üzerindeki çekimi yenerek hareket etmeye başlarlar ve kristal yapıda fazla uzun durmazlar. Buz erimesiyle düzen bozulur ve su molekülleri birbirleri üzerinde kaymaya başlar ve moleküler çekinden dolayı birbirlerine yaklaşarak sıvı suyu oluştururlar.

    Görüntü Yansıtma (Buz ve Su)

    Öğrencilere Sorun

    Buz eridiğinde su moleküllerinin düzenlenmesi ve hareketi nasıl değişir?
    Enerji buzdaki su moleküllerine aktarıldığında moleküllerdeki hareket artar. Moleküllerin hareketi yeterince arttığında, birbirleri üzerindeki çekim kuvveti azalır. Böylece buz eriyerek su olur.

  5. Maddenin hallerindeki (su hariç) moleküllerinin düzenlenmesi ve harekelerinin karşılaştırılması

    Görüntü Yansıtma (Maddenin hali)

    Katı, sıvı ve gaz arasında değişim olduğunda (su hariç), maddelerdeki atomların veya moleküllerin dizilimlerini ve hareketlerini gösteren diyagramı açıklayın

  6. Öğrencilerin öteki maddelerin hal değişimleriyle suyun hal değişimi karşılaştırması

    Görüntü yansıtma (Suyun hali)

    Öğrencilere açıklayın: Enerji verilmesiyle moleküllerin hareketi artar ve birbirlerinden biraz daha uzaklaşırlar. Enerji alındığında ise moleküllerin hareketi azalır ve birbirlerine biraz daha yaklaşırlar. Fakat su için bu genelleme geçerli değildir. Su donup buz olduğunda, moleküller yavaşlar ve bir birbirleri üzerine gelerek farklı geometrik şekiller oluştururlar. Böylece buzdaki moleküller suya göre daha fazla yer kaplar. Buzun hacminin fazla olmasının nedeni budur.

    Öğrencilere Sorun:

    Bu dersin sonunda Öğretmen arkaplan ekinde enerji ve hal değişimleriyle ilgili daha fazla bilgi bulabilirsiniz.

    Öteki maddelerdeki hal değişimlerine göre suyun hal değişiminin benzer ve farklı yönleri nelerdir?
    Su ve öteki maddelere enerji verildiğinde moleküllerin hareketi artar, enerji alındığında ise moleküllerin hareketi azalır. Su molekülleri öteki maddelerden farklı yönü ise, katı molekülleri arasındaki düzenlenmedir. Buzdaki moleküller sıvı su moleküllerinden geometrik dizilimden dolayı daha fazla ayrılmıştır. Buda suyu sıra dışı yapar. Çünkü öteki maddelerin katı molekülleri sıvılara göre birbirlerine daha yakındır.

  7. Grupların su molekülü modelini kullanarak donma, erime, buharlaşma ve yoğunlaşma oluşturması

    Uygulama

    Görüntü yansıtma (Buz)
    Her grup altı su molekülünü altı taraflı halka biçiminde düzenleyecek. Öğrencilerden modellere hassas davranmalarını söyleyin çünkü gelecek derslerde molekül modelleri tekrar kullanacaklar.
    Buzun Erimesi
    Öğrenciler sahip oldukları modelleri kullanarak buzun eridiğinde ne yaptığını gösterecekler. Su molekülleri bir araya gelerek buzu oluşturur. Öğrenciler birbirleri yanında geçen su molekülleri gösterebilirler.
    Suyun Buharlaşması
    Öğrenciler sahip oldukları modelleri kullanarak suyun ısıtıldığında ve buharlaştığında ne yaptığını gösterecekler. Su molekülleri hızlı hareket eder ve hava içinde birbirlerinden kopar.
    Su buharının yoğunlaşması
    Öğrenciler sahip oldukları molekül modelini kullanarak su buharının yeterince soğutularak yoğunlaştığında nasıl davrandığının gösterecekler. Havadaki su molekülleri yavaşlar ve bir araya gelerek suyu oluşturur. Fakat su oldukları halde moleküller halen hareket halindir.

    Su moleküllerini toplayın. Bu modeller bölüm 5’te tekrar kullanılacaktır.

  8. DERİNLEŞTİRME - EXTEND

    Normal buz ve kuru buzun erimesiyle ilgili bir gösteri yapılması

    Öğrenciler kuru buzun donmuş karbon dioksit gazı olduğunu bilsinler. Karbon dioksit gazının katı olabilmesi için çok soğutulması gerekir (yaklaşık −78 °C ya da −109 °F).

    Hazırlık

    Gösteri için kuru buza ihtiyacınız olacak. Eğer kuru buzunuz yoksa Kuru Buz adlı videoyu izletebilirsiniz.

    Araştırma sorusu

    Kuru buz ve normal buz aynı şekilde mi erir?

    Malzemeler

    • Buz
    • Kuru Buz
    • Kahverengi kâğıt havlu
    • Soğuk su
    • SIcak su (yaklaşık 50 °C)

    Uygulama

    1. Bir kâğıt havlu üzerine bir parça kuru buz ve bir parça normal buz yerleştirin.

    Beklenen Sonuçlar

    Kısa bir süre içinde, normal buz erimeye başlayacak ve kâğıt havlu etrafında koyu bir ıslaklık oluşacak. Kuru buz erimeden gaz olup havaya karışacaktır. Eğer kuru buz üzerindeki havluda küçük bir koyu nokta görürseniz, havadaki su buharının kuru buz üzerinde yoğunlaşıp kâğıt havluya düşmesinden dolayıdır.

    Eğer öğrenciler kuru buz etrafında beyaz bir sis gördüklerini söylerse, bunun kuru buzdaki karbon dioksit olmadığını söyleyin. Karbon dioksit renksizdir, kokusuz ve görünmezdir. Oluşan duman veya sisin aslında havadaki su buharının soğuyarak yoğunlaşmasıyla oluşur. Su buharı kuru buz (soğuk karbon dioksit) ile birlikte soğutulur. Karbon dioksit havadan daha yoğundur. Bu nedenle yangın tüplerinde kullanılır.

  9. Öğrenci gözlemlerini ve bazı katıların doğrudan gaz haline geçmesi konusunu tartışın.

    Öğrencilere sorun:

    Kuru buz ve normal buz aynı şekilde mi eridi?
    Hayır. Normal buz sıvı oldu, havlu kâğıtta iz bıraktı. Kuru buzun sıvı hali görünmedi.

    Kuru buzun neden erimediğini ve ıslaklık bırakmadığını öğrencilerinize açıklayın. Kuru buza enerji aktarıldığında, katı karbon dioksit sıvı karbon dioksit olmak için erimez. Bunun yerine katıdan doğrudan gaz fazına geçer. Bu olaya "Süblimleşme" denir. Süblimleşme, katı moleküllerinin hızlı hareket etmesiyle çekim kuvvetini yenerek, direk gaz fazına geçmesiyle oluşur. Donmuş karbon dioksit normal basınç altında asla sıvı olamadığı için, kuru buz olarak adlandırılır. Naftalin ve arsenik süblimleşmeye örneklerdir.

  10. Öğrencilere kuru buzun su içerisine yerleştirildiğinde ne olduğunun gösterilmesi

    Suya bir parça kuru buz atın veya sudaki kuru buz videosunu izletin.Sudaki kuru buz.

    Beklenen Sonuçlar

    Kabarcıklar ve sisli beyaz bir duman oluşacaktır. Su kuru buzdan daha sıcaktır. Enerji sudan kuru buza doğru aktarılır. Katıdan gaza geçiş olduğu için suda baloncuklar oluşur. Eğer deterjan eklenseydi, baloncuklarda bir tepecik oluşturacaktı.

    Öğrencilere açıklayın: Öğrenciler bardakta çıkan sisi merak edeceklerdir. Karbondioksit gazı baloncuklar oluşturacaktır, kuru buz içinde sıkışan su buharı bu baloncuklar içinde yoğunlaşacaktır, tabi ki su buharının bir kısmı da suya karışacaktır. Bu nedenle baloncuklar içinde beyaz bir sis görünür.

    Öğrencilere sorun:

    Kuru buzun suda çok çabuk süblimleştiğini gördünüz. Kuru buzu daha hızlı süblimleştirmek için ne yapmak gerekir?
    Kuru buzu süblimleştirmenin birkaç yolu var. Bir seçenek olarak kuru buzu sıcak suya koymak.

    ¼ ’ü soğuk su dolu bir bardağa ve ¼ ’ü sıcak su dolu bir bardağa kuru buz yerleştirin veya “sıcak ve soğuk sudaki kuru buz” videosunu izletin. Sıcak ve soğuk sudaki kuru buz.

    Beklenen Sonuçlar:

    Sıcak suda daha çok sis oluşacaktır.

    Sıcak suya kuru buz atıldığında, daha çok sis oluşacağını öğrencilerinize söyleyin. Sıcak suda enerji transferi daha hızlı olur. Bu nedenle üretilen sis oranı daha fazladır.