Madde; boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan tanecikli yapıdır. Kitap, sıra, taş vb. maddedir; ışık, ses, TV dalgaları, fikirler, akıl vb. ise madde değildir. Bütün maddeler atomlardan oluşur, bu sebeple tüm maddeler tanecikli ve boşluklu bir yapıdadır. Katı maddenin şekil almış hâline ise cisim denir. Demir, altın madde iken altın bilezik, demir çekiç, bakır tel vb. cisimdir.
Özkütle, Kütle ve Hacim İlişkisi
Kütle
Maddeyi oluşturan taneciklerin sayısı ile ilgili ölçülebilir bir niceliktir. Maddenin eylemsizliğinin bir ölçüsü olarak da ifade edilir. Eşit kollu terazi ile ölçülür, m sembolü ile gösterilir, kütlenin SI birimi kg`dır. Ancak kütlenin çok büyük ya da çok küçük olması durumunda katları veya askatları kullanılabilir. Bu dönüşümler yapılırken cep telefonlarındaki birim dönüştürücü uygulamalar veya arama motorlarından ulaşabilecek siteler kullanılabilir. Tabloda verilen birimlerin dışında da Kental (q) ve ton (t) kütle birimleri de kullanılır. 1 q = 100 kg 1 t = 1000 kg
Hacim
Maddenin uzayda kapladığı yerdir. Hacim, V sembolü ile gösterilir ve SI birimi m3 tür. Hacmin çok büyük veya çok küçük olması durumunda katları veya askatları kullanılabilir. Bu dönüşümler yapılırken cep telefonlarındaki birim dönüştürücü uygulamalar veya arama motorlarından ulaşabilecek belirli siteler kullanılabilir.
Bazen dönüşümlerde sayıların kendisi çok büyük veya çok küçük olabilir. (270000000 veya 0,00000000054 gibi) bu durumda hata yapma ihtimalimiz artacağından, sayıları ön çarpanlı yazarak hata oranımızı azaltabiliriz. Sık kullanılan bazı ön çarpanlar ve değerleri Tabloda verilmiştir
Birimlerin üsleri aynı zamanda ön çarpanların da üssü durumundadır. Bu sebeple uzunluk ölçüleri 10’un katlarıyla, alan ölçüleri 100’ün katlarıyla, hacim ölçüleri 1000’in katlarıyla değişir.
Maddelerin hacimleri bulunurken çeşitli yollar izlenir. Akışkanların hacmini bulmak için kabın hacmini bilmek yeterlidir fakat katıların hacmi bulunurken katının şekline göre belli yöntemler kullanılır.
Katı cisimler düzgün geometrik şekildeyse hacim formülleri ile cismin hacmi bulunur; düzgün geometrik şekle sahip değilse içinde çözünmeyen bir sıvıya atılarak katı cismin hacmi ölçülür. Sıvıların hacmi, ölçeklendirilmiş kaplar yardımıyla ölçülür.
Düzgün Geometrik Cisimlerin Hacimlerinin Ölçülmesi
Düzgün geometrik şekle sahip katıların hacim hesaplamaları için formüller kullanılır. Hacim; cismin enine, boyuna ve yüksekliğine bağlıdır. Hacmi bulmak için cismin kendine has olarak belirlenen bu üç boyutu birbiri ile çarpılır.
Şekli Düzgün Olmayan Cisimlerin Hacimlerinin Ölçülmesi
Bu tür cisimlerin hacimleri bulunurken sıvıların akışkanlık özelliğinden yararlanılarak, dereceli silindir veya taşırma kabı kullanılır. Bu metotla kullanılan sıvı içinde çözünmeyen katı hacmi ölçülebilir.
Dereceli silindir
Sıvıların hacimlerini ölçmeye yarayan, eşit bölmeli, cam veya plastik şeffaf kaptır.
Taşırma kabı: Akma seviyesine kadar sıvı alabilen kaptır. Taş parçası suya atıldığında hacmine eşit hacimde su taşırır. Taşan suyun hacmi ölçülüp taşın hacmi bulunur.
Kum gibi boşluklu maddelerin önce kuru hâlde dereceli silindir kullanarak hacmi ölçülür. Hacmi bilinen sıvı kumun üzerine eklenir, silindirdeki hacim okunur. Bulunan hacimler farkı, kumun içindeki boşluğun hacmine eşit olur.
Özkütle
Sabit sıcaklık ve basınç altında, birim hacimde değişmeyen madde miktarına özkütle denir. Özkütle d sembolü ile gösterilir ve SI birim sistemindeki birimi kg/m3 tür.
Karışımın Özkütlesi: Sabit basınç ve sıcaklıkta iki ya da daha fazla maddenin kimyasal özelliklerini kaybetmeden bir araya gelmesiyle elde edilen yeni maddeye karışım denir. Karışımda kullanılan maddeler birbiri içinde çözünüyorsa elde edilen karışım homojen bir karışım olur. Homojen karışımların özkütlesi dkarışım (dka) şeklinde gösterilir. Şekildeki kaplarda homojen karışabilen iki farklı sıvı verilmiştir. Verilen sıvıların kütleleri m1 , m2 hacimleri V1 , V2 özkütleleri d1 , d2 olsun. Bu sıvıların tamamı boş bir kaba dökülürse elde edilen karışımın özkütlesi
işlemi yapılarak hesaplanır.
Bu şekilde homojen karıştırılan daha fazla sayıda madde için
Arşimet ve el-Hazini’nin Özkütle ile İlgili Çalışmaları: Maddenin nicel olarak tanımlanabilmesi için geçmişten bugüne oldukça özgün çalışmalar vardır. Örnek olarak Arşimet ve el-Hazini’nin özkütle hakkındaki çalışmalarına değinilecektir. Arşimet MÖ 287-212 yılları arasında yaşamış, Sicilya’nın Siraküz kenti doğumlu, Yunan matematikçi, astronom, filozof ve mühendistir.
Geometri, cebir, trigonometri, astronomi, astroloji, mekanik ve simya üzerinde çalışmalar yapmıştır. Arşimet’in özkütle ile ilgili yaptığı çalışmalarla ilgili birkaç rivayet vardır. Bir hikâyeye göre Yunan Kralı Hiero (Hiyero), saray kuyumcusuna yeni bir taç hazırlamasını emreder.
Kral, kuyumcunun altının bir kısmını çaldığından ve onun yerine daha ucuz olan gümüş kullandığından şüphelenir. Arşimet’ten de gerçeği ortaya çıkarmasını ister. Madenlerin değişik ağırlıkları olduğunu bilen Arşimet, taç üzerinde yapacağı işlemlerle onu bozmak istemez. Bu nedenle Arşimet başka bir çözüm bulmak zorunda kalır.
Küçük bir altın küpü, boyutları aynı olan gümüş bir küpten daha ağırdır bilgisinden yararlanmak ister. Bir su kabına tacın ağırlığına eşit miktarda altın, başka bir kaba tacın ağırlığına eşit miktarda gümüş, üçüncü bir kaba da tacın kendini koyar. Yaptığı deneyde, tacın altından daha fazla ve gümüşten daha az su kütlesiyle yer değiştirdiğini ortaya çıkarır.
Bu sonuca göre tacın saf altından değil, altın ve gümüş karışımından yapıldığı sonucuna ulaşır. Asıl adı Abdurrahman Hazini olan el-Hazini, XI. yüzyıl sonları ile XII. yüzyılın başlarında Horasan’da yaşamıştır. el-Hazini, maddelerin öz kütlesini ölçmek için günümüz teknolojisinde kullanılan modern hidrostatik teraziyi icat etmiştir.
el-Hazini “Mizanü’l-Hikme” adını verdiği hassas terazi ile metallerin ve taşların saf olup olmadıkları, iki elemetten meydana gelen alaşımlarda metallerin karışma oranları bulunabiliyordu. Bu terazi daha önce yapılanlardan çok üstündü. Kütle ölçümü için kullanılan teraziyle özkütleye ulaşılmış olması el-Hazini’nin büyük bir başarısı olarak kabul edilebilir.
Kaynak : Fen Lisesi Fizik 9. Sınıf Ders Kitabı
Emeği Geçenler
- Abdullah AYDIN
- Ayşegül ÇELİK
- İsa YILMAZ
- Kamil SOYARSLAN
- Murat ERAT
- Şeyda BOZARSLAN
