Skip Navigation

Bölüm 3, Ders 6:

Sıcaklığın yoğunluğa etkisi

Temel Kavramlar

  • Bir maddenin ısıtılması moleküller hızlanır ve aralarındaki boşluklar artar. Boşlukların artması hacmi arttırır ve yoğunluğu azaltır.
  • Bir madde soğutulursa moleküller yavaşlar ve aralarındaki boşluklar azalır. Boşlukların azalması hacmi azaltır ve yoğunluğu arttırır.
  • Sıcak suyun yoğunluğu azdır. Oda sıcaklığındaki su sıcak suya batar.
  • Soğuk suyun yoğunluğu çoktur. Oda sıcaklığındaki su soğuk suda yüzer.

Özet

Öğrenciler oda sıcaklığındaki suya renklendirilmiş sıcak ve soğuk su dökecekler. Sıcak suyun oda sıcaklığındaki suda yüzdüğünü, soğuk suyun oda sıcaklığındaki suda battığını gözlemleyecekler.

Amaç

Öğrenciler sıcaklığın yoğunluğa etkisini inceleyip, moleküler seviyede 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.

Bu ders hakkında

Bu ders, daha önce bölüm 1’de işlenmiş konuları yoğunluk kavramıyla ilişkilendirecektir. Bölüm 1’de öğrenciler ısıtmanın molekül hareketlerini arttırdığını gözlemlemişlerdi. Bu artış moleküller arasındaki çekimi azaltmış ve moleküller arası boşlukları arttırmıştır. Bir madde soğutulduğunda moleküller yavaşlar, moleküller arasındaki çekim artar ve moleküller bir araya gelirler. Bu fikirler yoğunluk kavramına da uygulanacaktır.

Her grup için malzemeler

  • Köpüklü bardakta soğuk su (mavi renk)
  • Köpüklü bardakta sıcak su (sarı renk)
  • Oda sıcaklığındaki su (renksiz)
  • 2 damlalık

Gösteri için malzemeler

  • Soğuk su (mavi renk)
  • Sıcak su (sarı renk)
  • 2 şeffaf küçük kavanoz
  • Suya dayanıklı karton (bir kartona yağlı kâğıt yapıştırıp dayanıklı hale getirebilirsiniz)
  • Kâğıt havlu

  1. GİRİŞ - ENGAGE

    Soğuk suda sıcak suyun yüzdüğünün gösterilmesi

    Öğrencilere farklı maddelerin farklı yoğunlukta olduğunu açıklamıştık. Bu etkinlikte, öğrenciler aynı maddelerin farklı sıcaklıkta farklı yoğunluğa sahip olduğunu öğrenecekler.

    Öğrenciler kavanozların birine renkli sıcak su, diğerine renkli soğuk su yerleştirecekler.

    Öğrencilerden tahmin yapmalarını isteyin:

    • Sizce soğuk ve sıcak su birbirine karışacak mı?

    Eğer gösteri yapmak istemezseniz aşağıdaki videoları izletebilirsiniz. İlk gösteri soğuk su üzerine ters çevrilip konulan sıcak su, ikinci gösteri sıcak su üzerine ters çevrilip konulan soğuk sudur.

    (Soğuk su üzerindeki sıcak su )

    Malzemeler

    • Sıcak su (yaklaşık 50 °C, sarı renk)
    • Soğuk su (yaklaşık 5 °C, mavi renk)
    • 2 şeffaf küçük kavanoz
    • Suya dayanıklı karton (bir kartona yağlı kâğıt yapıştırıp dayanıklı hale getirebilirsiniz)
    • Kâğıt havlu

    Uygulama

    1. Soğuk su üzerindeki sıcak su

      1. Bir kavanozun ağzına kadar sıcak su doldurun ve iki damla sarı gıda boyası damlatın.
      2. Başka bir kavanozun ağzına kadar soğuk su doldurun ve iki damla mavi gıda boyası damlatın. Her iki kavanozu da iyice karıştırın. Soğuk su kavanozunu bir kâğıt havlu üzerine yerleştirin.
      3. Sıcak suyun ağzını suya dayanıklı bir karton ile kapatıp, kavanozu ters çevirin.

      4. Kavanozu dikkatli şekilde soğuk su kavanozunun ağzına yerleştirin.

        Kavanozu dikkatli şekilde soğuk su kavanozunun ağzına yerleştirin.
      5. Yavaş ve dikkatlice kavanozlar arasındaki kartonu çekip alın. Kavanozları devirmemeye özen gösterin.

    Beklenen sonuçlar

    Sarı renk mavi renge karışmayacaktır. Kartı uzaklaştırırken çok az miktarda sıcak ve soğuk su birbirine karışmış olabilir. Ancak sarı rengin çoğu üstte, mavi rengin çoğu altta bulunacaktır.

    Öğrencilere sorun:

    Sizce neden sıcak su soğuk su üstünde kalmaktadır?
    Öğrenciler suyun kalma sebebinin sıcak ve soğuk suyun yoğunluk farkından kaynaklandığını düşünmelidir. Sıcak su soğuk suya göre daha az yoğundur ve soğuk su yüzeyinde yüzer.

    Öğrencilerden tahmin yapmalarını isteyin:

    • Eğer sıcak su üzerine soğuk su yerleştirip aralarındaki kartı çekersek ne olur?

    1. Sıcak su üzerindeki soğuk su

      1. Aynı uygulamaları kullanarak, renkli sıcak suyu alta, renkli sıcak suyu üste yerleştirin ve aralarındaki kartonu çekip uzaklaştırın.

    Beklenen sonuçlar

    Mavi soğuk su hemen aşağıya doğru hareket edecek ve karışımdan dolayı suda yeşil bir renk oluşacak.

    Öğrencilere sorun:

    Sizce neden sıcak su üzerindeki soğuk su ve sıcak suya karışmaktadır?
    Soğuk su sıcak su üzerine yerleştirildiğinde, soğuk suyun yoğunluğu sıcak sudan büyük olduğu için soğuk su aşağı doğru hareket edecek ve sıcak suyla karışacaktır.

    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

  2. KEŞFETME – EXPLORE

    Oda sıcaklığındaki suya sıcak ve soğuk su eklenmesi

    Araştırma sorusu

    Sıcak ve soğuk su arasında yoğunluk farkı var mıdır?

    Her grup için malzemeler

    • Soğuk su (mavi renk)
    • Sıcak su (sarı renk)
    • Oda sıcaklığındaki su (renksiz)
    • 2 damlalık

    Öğretmen ön hazırlığı

    • Suyun çok soğuk olması için suya buz ekleyin. Her grup için bir köpüklü bardağın yarsına kadar buzsuz soğuk suyu doldurun. Aynı şekilde başka bir köpüklü bardağa sıcak su doldurun.
    • Sıcak suya 2 damla sarı renkte gıda boyası, soğuk suya 2 damla mavi renkte gıda boyası ekleyin.
    • Bir şeffaf plastik bardağın yaklaşık ⅔ ‘üne oda sıcaklığında su doldurun.
    • Her üç bardağı gruplara dağıtın.

    Uygulama

    1. Bir damlalığı soğuk su ile doldurun.

      Damlalıktaki mavi soğuk suyu oda sıcaklığındaki suya damlatın ve suyun hareketlerini gözlemleyin.
    2. Damlalıktaki mavi soğuk suyu oda sıcaklığındaki suya damlatın ve suyun hareketlerini gözlemleyin.
    3. Başka bir damlalığı sıcak su ile doldurun.
    4. Damlalıktaki sarı sıcak suyu oda sıcaklığındaki suya damlatın ve suyun hareketlerini gözlemleyin.
    5. Gözlemlerinizi etkinlik sayfasına kaydedin.

    Beklenen sonuçlar

    Mavi soğuk su aşağı doğru hareket edecek ve oda sıcaklığında bulunan suyun altında toplanacak. Sarı sıcak su yukarıda kalarak su yüzeyinde toplanacak.

  3. Gözlemlerin tartışılması

    Öğrencilere sorun:

    Soğuk su hakkında

    Oda sıcaklığındaki suya mavi soğuk suyu damlattığınızda ne gözlemlediniz?
    Soğuk su oda sıcaklığındaki suyun dibine doğru hareket etti.
    Soğuk su mu daha yoğundur yoksa oda sıcaklığındaki su mu?
    Soğuk su daha yoğundur.

    Sıcak su hakkında

    Oda sıcaklığındaki suya sarı sıcak suyu damlattığınızda ne gözlemlediniz?
    Sıcak su oda sıcaklığındaki su yüzeyinde toplandı.
    Sıcak su mu daha yoğundur yoksa oda sıcaklığındaki su mu?
    Oda sıcaklığındaki su daha yoğundur.

  4. AÇIKLAMA - EXPLAIN

    Moleküler seviyede sıcak ve soğuk su arasındaki yoğunluk farkının açıklanması

    ( Sıcak ve Soğuk su )

    Soğuk su

    Soğuk su molekülleri oda sıcaklığındaki ya da sıcak su moleküllerine göre daha yavaş ve birbirlerine biraz daha yakın hareket ederler. Su soğutulduğunda, su molekülleri arasındaki mesafenin (hacmin) azalması yoğunluğu artırır. Su 3.98 °C ‘ye geldiğinde en yoğun halini alır. 3.98 °C ‘den daha fazla soğutulursa, su molekülleri düzenli hale geçmeye başlar ve buzu oluşturur. Buz oluşunca su moleküllerinin hacmi artar ve kütle değişmediğinden yoğunluk azalır. Böylece buz sudan daha az yoğunlukta olur ve su yüzeyine çıkar.

    Öğrencilere sorun:

    Animasyonda, su soğutulduğunda su seviyesinin azaldığını gördünüz. Soğuk suyun hacmi küçülmüş olsa da kütlesi değişmemiştir. Bu durumda soğuk suyun yoğunluğu hakkında ne söyleyebilirsiniz?
    Su soğutulduğunda su molekülleri yavaşlayıp birbirlerine biraz yaklaşmıştır böylece hacmi azalmıştır. Ancak suyun kütlesi değişmemiştir. Hacmin azalması, yoğunluğu yükseltmiştir.
    Soğuk suyun neden oda sıcaklığındaki suda battığını açıklayın?
    Soğuk suyun yoğunluğu oda sıcaklığındaki sudan fazla olduğu için, soğuk su batmıştır.

    Sıcak su

    Sıcak su molekülleri oda sıcaklığındaki ya da soğuk su moleküllerine göre daha hızlı ve birbirlerinden biraz daha uzakta hareket ederler. Su ısıtıldığında, su molekülleri arasındaki mesafeler (hacim) artar.

    Öğrencilere sorun:

    Animasyonda, su ısıtıldığında su seviyesinin yükseldiğini gördünüz? Sıcak suyun hacmi artmış olsa da kütlesi değişmemiştir. Bu durumda sıcak suyun yoğunluğu hakkında ne söyleyebilirsiniz?
    Su ısıtıldığında su molekülleri hızlanmış ve birbirlerinden biraz uzaklaşmıştır böylece hacmi artmıştır. Ancak suyun kütlesi değişmemiştir. Hacmin artması, yoğunluğu azaltmıştır.
    Sıcak suyun neden oda sıcaklığındaki su yüzeyinde yüzdüğünü açıklayın?
    Sıcak suyun yoğunluğu oda sıcaklığındaki sudan daha az olduğu için, sıcak su yüzmüştür.

  5. DERİNLEŞTİRME- EXTEND

    Soğuk su karışımının öğrencilere gösterilmesi

    Öğrencilere açıklayın: Kışın, dere ve göl yüzeylerinde buz oluştuğunu görürüz. İlkbahar geldiğinde buz erir ve soğuk su dibe batar. Su dibinde minerallerle karışır ve mineralleri su yüzeyine çıkartır. Bu olayın nasıl gerçekleştiğini bir deney ile göreceğiz.

    Malzemeler

    • Oda sıcaklığında su
    • Buz parçaları
    • 2 uzun şeffaf plastik bardak
    • Bir küçük bardak
    • Gıda boyası, sarıdan farklı renkler olabilir
    • Damlalık
    • Beyaz A4 kâğıdı

    Uygulama

    1. İki uzun plastik bardağın yarısına kadar oda sıcaklığında su doldurun
    2. Küçük boş bir bardağa 15 damla gıda boyası damlatın.
    3. Bir damlalık kullanarak gıda boyasını alın. Damlalıkları dikkatlice su dolu bardakların dibine yaklaştırın ve damlalığı yavaşça sıkarak boyayı suyun binine boşaltın.
    4. Boya ve suyu karıştırmadan damlalığı çıkartın. (Boya suda dağılabilir bu sorun değil!)
    5. Aynı şekilde öteki bardağın dibine de boyayı damlatın.
    6. Nazikçe seçtiğiniz bir bardağa iki buz parçasını yerleştirin. (Suyu çalkalamamaya dikkat edin)
    7. Bardakların arkasına bir beyaz kâğıt (A4) yerleştirerek olayları inceleyin.
    Renkler bardak dibinde hareket ederek suda dağılmaya başlayacak. Buz eklediğimiz bardaktaki hareketlilik daha hızlı olacaktır. Çünkü soğuyan su yoğunluktan dolayı alçalacak ve su dibindeki boyayı su yüzeyine çıkaracaktır.

    Beklenen sonuçlar

    Renkler bardak dibinde hareket ederek suda dağılmaya başlayacak. Buz eklediğimiz bardaktaki hareketlilik daha hızlı olacaktır. Çünkü soğuyan su yoğunluktan dolayı alçalacak ve su dibindeki boyayı su yüzeyine çıkaracaktır.

    Öğrencilere sorun:

    Buz eklendiğinde gıda boyası daha hızlı hareket ederek suya karışacak. Farklı sıcaklıklardaki yoğunluk bilginizi kullanarak bu olayın nasıl gerçekleştiğini açıklayın.
    Suyun sıcaklığı yaklaşık 20 °C iken, buzun sıcaklığı yaklaşık 0 °C ‘dedir. Buz eridiğinde oluşan su daha soğuk olur. Soğuk su daha yoğun olduğu için oda sıcaklığındaki suyun dibine inmeye başlar. Soğuk su dibe indiğinde dipteki boyaya çarparak boyayı yüzeye doğru hareket ettirir. Boya yüzeye hareket ederken suyla karışır.