Skip Navigation

Bölüm 3, Ders 1:

Yoğunluk Nedir?

Temel Kavramlar

  • Yoğunluk bir maddenin karakteristik bir özelliğidir.
  • Bir maddenin yoğunluğu maddenin kütlesi ve ne kadar yer (hacim) kapladığıyla ilişkidir.
  • Atomların kütlesi, boyutları maddelerin yoğunluğunun nasıl olduğunu belirtir.
  • Yoğunluk maddenin kütlesinin hacme bölünmesiyle bulunur; D = m/v.
  • Hacimleri aynı olan maddelerin kütleleri farklı ise yoğunlukları da farklıdır.

Özet

Öğrenciler hacimleri aynı olan bakır ve alüminyumun kütlelerini karşılaştıracaklar. Bakırın kütlesinin daha büyük olduğunu görecekler. Bunun nedenlerini moleküler seviyede açıklayabilecekler. Daha sonra öğrencilere aynı hacimde farklı maddelerin küpleri verilecek ve her küpün yoğunluğunu ve ne olduklarını keşfedecekler.

Amaç

Öğrenciler yoğunluğu hesaplayacak ve yoğunluğu kullanarak maddelerin ne olduklarını keşfedecekler. Ayrıca yoğunluğu kullanarak madde moleküllerini veya atomlarının düzenlenmesini, kütlesini ve boyutunu 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 taktıklarından emin olun.

Her grup için Malzemeler

  • A’dan H’ye kadar işaretlenmiş küpler
  • Gram cinsinden terazi
  • Hesap makinesi

Gösteri için malzemeler

  • Aynı hacimde alüminyum ve bakır küp
  • Terazi

Malzemeler Hakkında Notlar

Küpler

Bu ders için, aynı hacimde farklı maddelerde küplere ihtiyacınız olacak. Bu küpleri çeşitli tedarikçilerden temin edebilirsiniz. 4 metal, 3 plastik ve 3 tahta. Öğrencilere kolay olması amacıyla küp sayısında değişiklik yapabilirsiniz — 8 metal, 2 plastik ve 2 tahta küp alabilirsiniz. Biz plastik küplerde (dışı beyaz, yoğunluğu az) naylon ve (dışı gri, yoğunluğu çok) PVC küpler öneriyoruz. Tahta için, (dışı koyu, yoğunluğu çok) meşe ve (dışı daha açık, yoğunluğu az) çam veya kavak öneriyoruz. Bu etkinlikte, her grubun tartması için toplamda 8 küp kullanılmalıdır. Gruplar ölçtükleri verileri kaydedecekler ve kullandıkları küpleri bir başka gruba verecekler.

Terazi

Gösteri deneyi için çift taraflı (tahterevalli) terazi kullanabilirsiniz. Öğrenciler gram cinsinden teraziler kullanacaklar.

Metrik cetvel

Öğrenciler küp uzunluğunu, genişliğini ve yüksekliğini ölçmek için metrik cetvel kullanılacaklar.

Ders Hakkında

İlk derste öğrenciler su moleküllerinin çok karmaşık molekül modellerini görecekler. Bu moleküllerin bazıları biraz korkutucu görünebilir. Öğrencilerin molekülleri ezberlemesine veya çizmesine gerek yoktur. Bu bölümün amacı, öğrencilerin sadece molekülü oluşturan atomların büyüklüğünü, kütlesini ve maddelerin nasıl düzenlendiğini düşünmeleri yeterlidir.

  1. GİRİŞ – ENGAGE

    Aynı hacme sahip, kütleleri farklı küplerle gösteri yapılması

    Araştırma sorusu

    Şekilleri ve boyları aynı olan küplerin kütleleri de aynı mıdır?

    Gösteri için malzemeler

    • Aynı hacimde alüminyum ve bakır küp
    • Terazi

    Uygulama

    Zıt taraflı teraziye bakır ve alüminyum küplerini yerleştirin.

    Aynı hacme sahip, kütleleri farklı küplerle gösteri yapılması

    Beklenen Sonuçlar

    Bakır küp alüminyum küpten daha ağır olacaktır.

  2. Bakır küpün alüminyum küpten neden daha ağır olduğunun tartışılması

    Öğrencilere her iki küpünde tam olarak aynı boyutta ve boşluksuz katı olduğunu söyleyin. Alüminyum küpün sadece alüminyum atomlarından ve bakır küpün ise sadece bakır atomlarından oluştuğunu söyleyin.

    Öğrencilere sorun:

    Tam olarak aynı boyutta ve aynı şekilde olan iki nesne nasıl farklı kütlelere sahip olabilir?
    Öğrenciler kütledeki farklılığın her bir atomların yaptığı farklı şeylerden kaynaklandığı anlamalılar. Küpteki bakır ve alüminyum atomlarının farklı kütlelere sahip olmasının üç nedeni vardır.
    • Bakır atomları alüminyum atomlarına göre daha ağır olabilir.
    • Bakır atomları alüminyum atomlarından daha küçük olabilir ve daha fazla sıkışmış olabilir.
    • Bakır atomları alüminyum atomlarına göre daha farklı biçimde düzenlenmiş olabilir ve aynı boyuttaki küpte daha fazla sıkışmış olabilir

    Bakır atomlarının neden kütlesinin ağır olduğunu, bu açıklamalardan sadece biri veya ikisi veya üçü açıklayabilir.

    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. Bakır ve alüminyum resimlerini kullanarak yoğunluk kavramının tanıtılması

    Öğrenci etkinlik sayfalarında bakır ve alüminyum atomlarının şekilleri bulunuyor

    Görüntü yansıtma (Alüminyum ve Bakır Atomları)

    Bakır atomları alüminyum atomlarından biraz daha küçüktür. Bakır atomlarının küçük boyutlarda olması demek aynı miktardaki boşluğa daha fazla sığması demektir. Bu nedenle, bakır küpler alüminyum küplerinden daha fazla atom içerir. Daha küçük oldukları için bakır atomları gerçek anlamda alüminyum atomundan daha fazla kütleye sahiptir. Büyük kütleleriyle daha çok birbirine bağlanmış olan atomlar bakır küpünü aynı şekildeki ve aynı boyuttaki alüminyum küpünden daha ağır yapar.

    Öğrencilere açıklayın; Ağır şeylerin ne kadar yer kapladığını kıyaslamamız bize yoğunluğu verir. Bir maddenin yoğunluğu maddenin kütlesi ve ne kadar yer (hacim) kapladığıyla ilişkidir. Yoğunluk maddenin kütlesinin hacme bölünmesiyle bulunur; Yoğunluk = Kütle/Hacim veya D = m/v. Atomların veya moleküllerin dizilmesi, kütlesi ve boyutu olduğu için her madde kendi karakteristik yoğunluğuna sahiptir.

  4. Bir küpün kütlesinin ve hacminin nasıl hesaplandığının gösterilmesi

    Öğrencilere açıklayın: Hacim bir yerin kapladığı alan miktarının ölçüsüdür. Daima üç boyutludur. Kutu veya küp gibi bir nesnenin hacmini bulmak için yüksekliği, genişliği ve uzunluğu çarpılır. (V = l × w × h). Eğer ölçüm santimetre ise, cevap santimetre küp (cm3) olacaktır.

    Not: Öğrenciler genellikle “hacim” ve “alanı” karıştırırlar. Onların farkı bilip bilmediğini kontrol edin. İki boyutlu ölçümler (uzunluk × genişlik) alanı verir, cevapları santimetre kare (cm2) olur. Üç boyutlu ölçümler (yükseklik × uzunluk × genişlik) hacmi verir, cevapları santimetre küp (cm3) olur. Alan yüzeyin ölçüsüdür. Hacim nesnelerdeki boşluklar dâhil tüm nesnenin ölçüsüdür.

    Animasyon Yansıtma (Küp)

    Animasyon ilerlerken, küp ve cetvel ile olayı gösterebilirsiniz. Öğrenciler küpün hacmini sizinle birlikte ölçebilir.

    Hacim (Volume “v”)
    Küpün her bir yanı 2,5 santimetredir. Hacmi hesaplama; uzunluk (2,5 cm) × yükseklik (2,5 cm) × genişlik (2,5 cm) = 15.625 3. Bu sayıyı yuvarlarsak 15,6 3 olacaktır, bu yoğunluk hesaplamasını kolaylaştıracaktır. Küpün hacmi birim cinsinden santimetre küp (cm3) tür.
    Kütle (Mass “m”)
    Öğrenciler terazi kullanarak küpün kütlesini ölçecekler. Küpün kütlesi birim cinsinden gram (g)’dır.
    Yoğunluk (Density “D”)
    Öğrencilere hacim ve kütleyi kullanarak yoğunluğun nasıl hesaplanacağını gösterin. Kütlenin hacme bölümü yoğunluğu verecektir. Küpün yoğunluk birimi gram bölü santimetre küp (g/cm3)'tür.

  5. KEŞFETME - EXPLORE

    Öğrencilerin sekiz farklı küpün yoğunluğunu hesaplaması ve yoğunluğu kullanarak küplerin ne olduklarını bulması

    Grupların küpün hacmini hesaplamaları gerekmez. Her küp aynı boyutta olduğu için hacmi 15,6 cm3‘tür ve etkinlik sayfasındaki tabloya aktarılmıştır. Gruplar sadece sekiz farklı küpün ağırlığını bulup yoğunluğunu hesaplayacaklar. Her küpün yoğunluğundan küplerin ne olduklarını (kimliklerini) bulacaklar.

    Not: Öğrencilerin hesapladığı yoğunluklar tabloda verilen yoğunluklarla birebir aynı olmayabilir. Bu nedenle, hesapladıkları sayılara yakın belirtilen yoğunluktaki küplerin kimliklerini yazacaklar.

    Araştırma Sorusu

    Yoğunluğu kullanarak faklı maddelerden yapılmış sekiz küpün ne olduğunu bulabilir miyiz?

    Ders için malzemeler

    • Eşit hacimde sekiz küp
    • Hesap makinesi

    Öğretmen ön hazırlığı

    Küpleri A’dan H’ye kadar işaretlemek için işaretleyici kalem kullanın ve maskeleme bandı ile bantlayın.

    Her grup için malzemeler

    • A’dan H’ye kadar işaretlenmiş küpler (her grup birbiriyle paylaşacak)
    • Gram cinsinden terazi
    • Hesap makinesi

    Uygulama

    1. Tabloda verilen her küpün hacimleri kullanılacak. Hacim= cm3.
    2. Terazi kullanarak her küpün kütlesini ölçün ve tabloya aktarın.
    3. Kütlesi ölçülen küp bir başka gruba verin ve toplamda sekiz farklı küp ölçün.
    4. D = m/v formülünü kullanarak yoğunluğu hesaplayın ve tabloya kaydedin.


      Tablo 1: A’dan H’a kadar olan maddelerin hacmi, kütlesi ve yoğunluğu
      Numune Hacim (cm3) Kütle (g) Yoğunluk (g/cm3) Madde
      A 15.6
      B 15.6
      C 15.6
      D 15.6
      E 15.6
      F 15.6
      G 15.6
      H 15.6
      Tablo 2. Maddelerin yaklaşık yoğunluğu
      Madde Yaklaşık Yoğunluk (g/cm3)
      Alüminyum 2.9
      Pirinç 8.8
      Bakır 9.3
      Çelik 8.2
      PVC 1.3
      Naylon 1.2
      Meşe 0.7–0.9
      Çam ya da Kavak 0.4–0.6
    5. Hangi maddenin ne olduğunu (kimliğini) bulmak için, bulduğunuz yoğunluk değeri ile tablodaki maddenin yoğunluk değerini karşılaştırın. Küplerin isimlerini tablodaki A’dan H’a kadar işaretlenmiş alanlara yazın.

    Beklenen Sonuçlar: Öğrencilerin buldukları sonuçlar küplerdeki yoğunluklara birebir eşit olmayabilir fakat küplerin kimliklerini belirleyebilecek yakınlıkta olacaktır.

  6. AÇIKLAMA - EXPLAIN

    Metal, plastik ve tahta yoğunluklarını etkileyen moleküllerin ve atomların düzenlenmesi, boyutu ve kütlesinin nasıl olduğunun tartışması

    Öğrencilere açıklayın; Her bir maddenin atomlarından ve moleküllerinden dolayı sahip oldukları yoğunluklar farklıdır. Metal, plastik ve tahta küplerinin kendine has yoğunlukları vardır. Atomların kütlesine, boyutuna ve düzenlenme şekline bakarak metal, plastik ve tahtanın yoğunlukları açıklanabilir.

    Görüntü yansıtma (Metal)
    Alüminyum, bakır ve demir gibi çok yaygın olan metaller plastik veya tahtadan daha yoğundur. Metalleri oluşturan atomlar, plastiği veya tahtayı oluşturan atomlara göre genellikle daha ağır ve birbirlerine daha yakın dizilmişlerdir. Farklı metaller arasındaki yoğunluk farkı genellikle atomların kütlesi ve boyutuna bağlıdır fakat atomlardaki dizilimler çoğu metallerde çoğunlukla aynıdır.
    Görüntü Yansıtma (Plastik)
    Çoğu plastiğin yoğunluğu metalden az, fakat tahta ile aynı olabilir. Plastikler “polimer” olarak adlandırılan birbirine bağlanmış moleküllerin uzun zincirlerinden oluşur. Bu polimer zincirleri birbirlerine dolanarak ve bükülerek plastiği oluşturur. En bilinen plastik “polietilen” [(-CH2-CH2-)n] ‘dir. Polietilen, küçük basit molekül olan “etilen” in [CH2=CH2] birbirine bağlanarak oluşturdukları uzun “monomer” zincirlerinden oluşur. Çoğu plastik gibi, polietilendeki polimerler karbon ve hidrojenden oluşmuştur.
    Karbon ve hidrojen atomları çok hafiftir ve plastiğe düşük yoğunluğu kazandırır. Plastikler farklı yoğunlukta olabilirler çünkü farklı atomlar karbon-hidrojen zincirlerine bağlanır. Farklı plastiklerin yoğunluğu polimer zincirlerinin birbirine yakın dolanmasına bağlıdır.
    Görüntü Yansıtma (tahta)
    Tahta (odun) çoğunlukla karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının birbirine bağlanarak oluşturdukları “glikoz” moleküllerinden oluşur. Bu glikoz molekülleri birbirlerine bağlanarak uzun zincir olan “selülozu” oluştururlar. Birçok selüloz molekülü bir arada istiflenerek tahtanın yapısını ve yoğunluğunu verir.

    Genellikle, plastik ve odunun yoğunluğu aynıdır. Çünkü uzun zincirler aynı atomlarla düzenlenmiştir. Yoğunluğun farklı olması genellikle polimer zincirdeki düzen ve bükülmelerden kaynaklanır. Ayrıca, odun canlılardan oluştuğu için, bitki hücrelerin yapısı ve odunu oluşturan öteki maddeler yoğunluğu etkiler.

    Öğrencilere Sorun:

    Atomların kütlesi, boyutu ve düzenlenme şekli maddelerin yoğunluğunu etkiler

    Bir madde nasıl yüksek yoğunluğa sahip olabilir?
    Bir maddenin küçük ve büyük atomları birbirine yakın ise yüksek bir yoğunluk olacaktır.
    Bir madde nasıl düşük yoğunluğa sahip olabilir?
    Bir maddenin küçük ve büyük atomları birbirinden uzak ise düşük bir yoğunluk olacaktır.

  7. DERİNLEŞTİRME- EXTEND

    Öğrencilerin farklı maddelerden oluşan iki bloğun neden kütlesinin aynı, yoğunluğunun farklı olduğunu moleküler düzeyde açıklaması

    Öğrencilere şimdiye kadar hacimleri aynı fakat kütleleri farklı olan küpleri incelediklerini hatırlatın. Bu kısımda kütleleri aynı fakat hacimleri farklı olan iki bloğun yoğunluklarını hesaplayacaklarını söyleyin.

    Öğrencilerin farklı maddelerden oluşan iki bloğun neden kütlesinin aynı, yoğunluğunun farklı olduğunu moleküler düzeyde açıklaması

    Öğrencilere Sorun:

    Numune A’nın yoğunluğu nedir?
    • Hacim = 5 × 5 × 4 = 100 cm3
    • Kütle = 200 g
    • Yoğunluk = 200 g/100 cm3 = 2g/cm3
    Numune B’nin yoğunluğu nedir?
    • Hacim = 5 × 5 × 2 = 50 cm3
    • Kütle = 200 g
    • Yoğunluk = 200 g/50 cm3 = 4g/ cm3

    Verilen iki numuneden birinin neden ötekisinden daha yoğun olduğunu açıklayın.

    İpucu: Moleküllerin kütlesi, boyutu ve dizilme şekilleri maddelerin yoğunluğunu etkiler.

    Numune B’nin numune A’dan neden daha yoğun olduğunu açıklayan bir kaç cevap vardır.

    • Numune B’nin atomları numune A’nın atomlarına göre daha ağır olabilir.
    • Numune B’nin atomları numune A’nın atomlarından daha küçük olabilir ve daha fazla sıkışmış olabilir
    • Numune B’nin atomları numune A’nın atomlarına göre daha farklı biçimde düzenlenmiş olabilir ve aynı boyuttaki küpte daha fazla sıkışmış olabilir.

    Bu açıklamalardan sadece biri veya ikisi veya üçü, numune B’nin yoğunluğunun numune A’nın yoğunluğundan neden daha fazla olduğunu açıklar.