Helyum Katı Mı Sıvı Mı Gaz Mı
Helyum
Başlığın diğer anlamları için Helyum (anlam ayrımı) sayfasına bakınız.
| Görünüş | Renksiz gaz, bir elektrik alanına konulduğunda gri (özellikle yüksek gerilim kullanıldığında ise kırmızımsı bir turuncu renkte) ve bulutlu bir şekilde parlar | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Standart atom ağırlığı Ar,&#;std(He) | ♠4,(2) | ||||||||||||||
| Periyodik tablodaki yeri | |||||||||||||||
| Atom numarası(Z) | 2 | ||||||||||||||
| Grup | &#;grup (soy gazlar) | ||||||||||||||
| Periyot | 1.&#;periyot | ||||||||||||||
| Blok | &#;s bloku | ||||||||||||||
| Elektron dizilimi | 1s2 | ||||||||||||||
| Kabuk başına elektron | 2 | ||||||||||||||
| Fiziksel özellikler | |||||||||||||||
| Faz(SSB'de) | Gaz | ||||||||||||||
| Erime noktası | 0,95&#;K (,20&#;°C, ,96&#;°F) (2,5&#;MPa basınçta) | ||||||||||||||
| Kaynama noktası | 4,&#;K (,&#;°C, ,&#;°F) | ||||||||||||||
| Yoğunluk(SSB'de) | 0,&#;g/L | ||||||||||||||
| sıvıyken (en'de) | 0,&#;g/cm3 | ||||||||||||||
| sıvıyken (kn'de) | 0,&#;g/cm3 | ||||||||||||||
| Üçlü nokta | 2,&#;K, 5,&#;kPa | ||||||||||||||
| Kritik nokta | 5,&#;K, 0,&#;MPa | ||||||||||||||
| Erime entalpisi | 0,&#;kJ/mol | ||||||||||||||
| Buharlaşma entalpisi | 0,&#;kJ/mol | ||||||||||||||
| Molar ısı kapasitesi | 20,78&#;J/(mol·K)[1] | ||||||||||||||
Buhar basıncı (ITS ile belirlendi)
| |||||||||||||||
| Atom özellikleri | |||||||||||||||
| Yükseltgenme durumları | 0 | ||||||||||||||
| Elektronegatiflik | Pauling&#;ölçeği: veri yok | ||||||||||||||
| İyonlaşma enerjileri |
| ||||||||||||||
| Kovalent yarıçapı | 28&#;pm | ||||||||||||||
| Van der Waals yarıçapı | &#;pm | ||||||||||||||
| Diğer özellikleri | |||||||||||||||
| Kristal yapı | Hekzagonal sıkı istifli | ||||||||||||||
| Ses hızı | m/s | ||||||||||||||
| Isı iletkenliği | 0,&#;W/(m·K) | ||||||||||||||
| Manyetik düzen | Diyamanyetik | ||||||||||||||
| Manyetik alınganlık | ♠×10-6&#;cm3/mol (&#;K)[2] | ||||||||||||||
| CAS Numarası | |||||||||||||||
| Tarihi | |||||||||||||||
| Adını aldığı | Helios | ||||||||||||||
| Keşif | Pierre Janssen&#;· Norman Lockyer () | ||||||||||||||
| İlk izolasyon | William Ramsay&#;· Per Teodor Cleve&#;· Abraham Langlet () | ||||||||||||||
| Ana izotopları | |||||||||||||||
Helyum (Yunanca "güneş" anlamına gelen ἥλιος helios'tan), sembolü He ve atom numarası 2 olan kimyasal element. Periyodik cetvelin birinci periyot 8A grubunda yer alan bir gazdır.
Hakkında[değiştir Hava, Gerçekte Var
Gazın madde olup olmadığının tartışılması
Gazlar hakkında öğrencilere sorular sorun:
- Gazlar, mesela havadaki gazlar, madde midir?
- Öğrenciler gazların madde olup olmadığı hakkında sorulara sahip olabilir ve ayrıca hepsi gazların ne olduğuna dair çok belirsiz duygulara sahip olabilirler. Etrafımızda havanın bazı farklı gazlardan (nitrojen, oksijen, karbondioksit, su buharı) oluştuğunu ve miktarlarının birbirlerinden farklı olduğunu açıklayın. Öğrencilere gazların moleküllerden oluştuğunu fakat bu moleküllerin sıvı ve katı moleküllerinden çok daha uzakta olduğunu söyleyin. Bir gaz molekülü yer kapladığı ve bir kütleye sahip olduğu için maddedir.
Eğer öğrenciler, gazların moleküllerden oluştuğunu anlamış ve kabullenmişlerse, düşünmeleri için bazı sayılar vererek onlara yardımcı olabilirsiniz. Sayılar büyük olmasına rağmen kavramak zor olabilir. Ancak, en azından öğrenciler gazların kesinlikle bir şeylerden oluştuğunu, hacminin ve kütlesinin olduğu fikrine alışmış olacaklar. Bir standart plaj topu büyüklüğündeki havada yaklaşık 6 ×1023 gaz molekülü vardır. Bu da yaklaşık seksilyon molekül demektir.
Öğrenciler, gazların kütlesinin olduğunu hayal etmede zorlanabilirler. Gazlar balon veya plaj topuna konulduğunda (şişirildiğinde), balon veya plaj topunun daha hafif olduğunu düşünebilirler. Aslında, bir balon veya plaj topuna havayı eklediğimizde biraz daha ağırlaşır. Daha hafif görünmesinin sebebi, daha küçük bir kütleye sahip olduğu için değil, şişirilirken hacminin daha çok artmasıdır. Kütlesindeki küçük artış ile hacmindeki büyük artış, balon veya plaj topunun yoğunluğunu (öz kütlesini) daha az yapar. Bu nedenle şişirildiğinde daha hafif görünür. Bölüm 3’te yoğunluk konusu işlendiğinde öğrenciler bunu daha iyi anlayacaklar.
Gazların bir kütleye sahip olduğunun gösterilmesi için bir gösteri yapılması
Her iki gösteri deneyi için gram cinsinden ölçüm yapan bir teraziye ihtiyacınız olacaktır. Eğer bu tip bir terazininiz yoksa her iki gösteri için aşağıdaki videoları izletebilirsiniz.
Basketbol topundaki havanın kütlesi ve Bir tüpdeki havanın kütlesi.
Gösteri için malzemeler
- Basketbol topu, çok inik
- Gram cinsinden terazi
- Pompa
- Basınçlı gaz tüpü ( herhangi bir dükkândan bulabilirsiniz)
Uygulama
Basketbol topu
Başlangıç kütlesini bulmak için inik topu terazinin üzerine yerleştirin
Öğrencilere sorun, “eğer topa hava pompaladığımızda ağırlığı artacak mı yoksa azalacak mı” ?
Topa hava pompaladıktan sonra topu terazinin üzerine tekrar yerleştirin.
Basınçlı gaz tüpü
Bir teraziye basınçlı gaz tüpünü koyup ağırlığını kontrol edin
Öğrencilere sorun “Tetiğe basıp gazı dışarı çıkardığımızda tüpün ağırlığı artar mı, azalır mı yoksa aynı mı kalır” ?
Birkaç saniye tüpün havasını boşalttıktan sonra tekrardan terazide tartın.
Beklenen Sonuçlar
Şişirilmiş top, inik toptan gram daha ağır olması gerekir. Havası alınmış tüp, başlangıçtaki tüpten birkaç gram daha hafif olması gerekir.
Gaz moleküllerinin animasyon gösterimi
Moleküler animasyon modeli (Gaz tanecikleri)
Öğrencilere açıklayın: Gaz molekülleri birbirleriyle biraz etkileşim içindedir, birbirlerini çok az çeker ve birbirlerine çarparak geriye dönerler. Öğrencilerin kabullenmesi zor olabilir, ancak, gaz molekülleri arasındaki boşlukta hiçbir şey yoktur.
Not: Meraklı bir öğrenci sorabilir: gaz molekülleri birbirlerini çekmiyor sadece etrafta uçuşuyor ise, neden dünyadan uçup gitmiyorlar? Bu çok iyi bir soru. Aslında helyum ve hidrojen gibi çok hafif gazlar uçup gidiyor ve uzayda bu gazlardan çok var. Nitrojen, oksijen, su buharı ve karbondioksit gibi farklı ağır gazlar ise dünyayı sarıyor. Atmosferimiz olarak adlandırdığımız dünya saran bu gazları "yerçekimi" tutuyor. Yerçekimi bir an için olmasa kinetik enerjileri nedeniyle atmosferdeki tüm gazlar uzaya yayılır ve atmosfer diye bir şey kalmazdı.
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
Isıtma ve soğutmanın gazları nasıl etkilediğinin öğrenilmesi için bir etkinlik yapılması
Araştırma sorusu
Isıtma ve soğutma gazları nasıl etkiler?
Her grup için malzemeler
- 2 şeffaf plastik bardak
- Plastik şişe
- Bir kapta deterjan çözeltisi
- Sıcak su (yaklaşık 50 °C)
- Soğuk su
Öğretmen hazırlık
Tüm sınıfa deterjan çözeltisi hazırlamak için ½ bardak suya 4 çay kaşığı şeker ve 4 çay kaşığı bulaşık deterjanı ekleyin. Deterjan ve şeker çözünene kadar yavaşça karıştırın. Her grubun geniş şeffaf plastik bardağına 1 çorba kaşığı deterjan çözeltisi ekleyin.
Uygulama
Şişe içindeki havayı ısıtma
- ½(yarısı)’na kadar boş bir bardağa sıcak su doldurun.
Şişenin ağzını kaplayan bir tabaka olması için şişeyi ters çevirip deterjan çözeltisine koyun.
- Şişeyi tutarak, yavaşça altına sıcak suyu itin.
Öğrencilere Sorun:
- Balonu aşağı indirmek için ne yapmalıyız?
- Öğrencilerin bir gazın ısıtılmasıyla molekül hızlarının artacağını hatırlayıp, baloncukların daha çok oluştuğu cevabını bulmalı ve şişedeki gazın soğutulması gerektiğini düşünmeliler. Bunun için şişe tabanını soğuk suya koyabilirler.
Şişe içindeki havayı soğutma
- ½(yarısı)’na kadar boş bir bardağa sıcak su doldurun.
- Eğer şişe ağzında bir balon oluşmamışsa, şişeyi tekrardan deterjan çözeltisine koyduktan sonra sıcak suya yerleştirin.
Eğer şişe ağzında bir balon oluşmuşsa şişeyi tutarak yavaşça soğuk suya yerleştirin
Beklenen sonuçlar
Şişeyi sıcak suya yerleştirdiğinizde şişenin ağzında bir baloncuk oluşur. Şişeyi soğuk suya yerleştirdiğinizde, baloncuk küçülür ve şişenin içine doğru çöker.
Gözlemleri tartışma ve kaydetme
Etkinlikten sonra öğrencilere, etkinlik sayfasındakisoruları cevaplayarak gözlemlerini kaydetmeleri için zaman verin. Soruları cevaplama işlemi bittikten sonra bir bütün olarak gözlemleri tartışın.
- Şişeyi sıcak suya yerleştirdiğinizde şişe ağzındaki sabunlu tabakaya ne oldu?
- Tabaka yükselerek bir balon oluşturdu.
- Şişeyi soğuk suya yerleştirdiğinizde şişe ağzındaki tabakaya ne oldu?
- Tabaka alçalarak şişenin içine çöktü.
Öğrencilere şişedeki hava ısıtıldığı ve soğutulduğu zaman balonun büyüme ve küçülmesine sebep olan olayı açıklamak için bir animasyon göstereceğinizi söyleyin.
Isıtma ve soğutma ile oluşan balonun animasyon gösterimi
Bir şişedeki gazın ısıtılması ve soğutulması
Öğrencilere açıklayın: Kırmızı oklar dış hava basıncını temsil etmektedir. Şişedeki hava ısıtılırsa moleküller daha hızlı hareket etmeye başlar ve hızlı hareket eden bu moleküller şişenin kenarlarına ve şişe ağzındaki tabakaya sert ve sık çarpmaya başlar. Şişedeki moleküller, dışarıdaki hava moleküllerine daha fazla basınç uyguladığı için şişe ağzındaki tabakayı iter. Bu tabaka yukarı çıkarak bir balon şeklini alır.
Şişedeki hava soğutulursa moleküller daha yavaş hareket etmeye başlar. Yavaş hareket eden bu moleküller şişenin kenarına daha seyrek ve daha yumuşak çarpmaya başlar. Bu sefer dışarıdaki hava molekülleri, şişedeki moleküllere daha fazla basınç uygular ve tabakayı itmeye başlar. Böylece şişe ağzındaki tabaka aşağı iner (içeriye girer).
Öğrencilerin etkinlik sayfasındaki balonun küçülüp büyümesiyle ilgili soruları cevaplaması
Öğrencilere etkinlik sayfasındaki soruları sayfada bulunan çizimi göz önünde bulundurarak cevaplamaları için zaman verin.
Bu dersin sonunda öğretmen arkaplan ekinde katı ve sıvıların genleşmesi ve daralması hakkında daha fazla bilgi bulabilirsiniz.
- Şişeyi sıcak suya yerleştirdiğinizde baloncuk oluşmasının nedeni nedir? (Dışarıdaki hava basıncı ve şişedeki moleküllerin hızları hakkında bir açıklama olmalıdır.)
- Şişe içindeki hava ısıtıldığı zaman, moleküller daha hızlı hareket etmeye başlayacak ve dışarıdaki havayı daha fazla itecektir. Böylece baloncuk oluşacaktır.
- Şişeyi soğuk suya yerleştirdiğinizde baloncuğun küçülmesinin nedeni nedir? (Dışarıdaki hava basıncı ve şişedeki moleküllerin hızları hakkında bir açıklama olmalıdır.)
- Şişe içindeki hava soğutulduğu zaman, moleküller daha yavaş hareket etmeye başlayacak ve dışarıdaki havayı itemeyecektir. Dışarıdaki hava baloncuğu ittiği için, baloncuk aşağı çökecektir.
Öğrencilerin Katı, Sıvı ve Gaz moleküllerini karşılaştırması
Moleküler Animasyon modeli (katılar, sıvılar ve gazların karşılaştırılması)
Öğrencilere oda sıcaklığında üç farklı maddenin moleküler yapısını gösterin. Sıvı olmak için katı erimez, gaz olmak için sıvı buharlaşmaz. Bu modelde maddelerin hal değişimlerini karşılaştırmıyoruz. Sadece oda sıcaklığında maddelerin katı (metal), sıvı (su), ve gaz (hava) halde bulunabileceklerinden söz etmekteyiz.
Öğrencilere aşağıdaki farkları açıklayın:
- Katı
- Tanecikleri (atomlar veya moleküller) birbirlerini çok çeker. Katılar titreşir ancak hareket etmezler. Atom veya molekülleri birbirlerini çok kuvvetli çektikleri için sabit bir pozisyonda kalırlar. Bir katı belirli bir hacme ve belirli bir şekle sahiptir.
- Sıvı
- Tanecikleri (atomlar ve moleküller) birbirlerini çeker. Sıvılar titreşir ve kayma (öteleme) hareketi yaparlar. Belirli bir hacme sahip ancak belirli bir şekle sahip değillerdir.
- Gaz
- Tanecikleri (atomlar veya moleküller) birbirlerini çok çekmez ve serbestçe hareket ederler. Bir gazın hacmi ve şekli yoktur. Atom ve moleküller konuldukları kapta eşit şekilde yayılır.
Öteleme (dağılma) hareketi: bir nesnenin bir yerden bir yere belirli bir doğrultu ve yönde (sağ, sol, yukarı, aşağı) yönde yaptığı harekettir.
Öğrencilerin bir katı veya sıvı moleküllerinin arasındaki mesafenin gaz molekülleriyle kıyaslamaları için aşağıdaki örneği kullanabilirsiniz:
- Bir gaz molekülünü oluştur an moleküller bir sıvı veya katı moleküllerine göre yaklaşık kat daha uzaktadır. Oda sıcaklığındaki bir gaz molekülü yaklaşık olarak saatte mil ( km/h) (bu çok kısa mesafeler için) hareket ederken, güneşten gelen enerjiyi aldıktan sonra yaklaşık km/h’lik (,24 mil/h) bir süratle yukarıya doğru hareket eder.
Görüntü yansıtma (Katı, Sıvı ve Gaz)
Öğrencilere açıklayın: Etkinlik sayfasına yukarıdaki örneğe bakarak katı, sıvı ve gaz moleküllerini temsil eden bir model çizecekler. Katı, sıvı ve gazlarda “hareket çizgisi” sayısının aynıdır. Bu, farklı maddelerin aynı sıcaklıkta olduklarını gösteriyor. Öğrenciler çizimlerini tamamladıktan sonra katı, sıvı ve gaz moleküllerinin birbirlerine olan çekimi, şekilleri ve hareketleri hakkında aşağıda belirtilen şekilde yazılar yazmalılar.
Katı
- Tanecikler birbirlerini çok kuvvetli çeker
- Sabit pozisyonda sadece titreşim hareketi yapar
- Birbirlerine yakın dizilirler
- Belirli bir şekli ve hacmi vardır
Sıvı
- Tanecikler birbirlerini çeker
- Dağınık halde öteleme, dönme, titreşim hareketi yapar
- Rastgele sıralanırlar
- Belirli hacmi var fakat şekli yoktur
Gaz
- Tanecikler birbirlerini çok az çeker
- Serbest halde öteleme, dönme, titreşim hareketi yapar
- Bağımsızdırlar
- Belirli hacmi ve şekli yoktur
Öğrencilerin öğrendiklerini kullanarak bir balonun ısıtıldığında neden yükseldiğini açıklaması
Öğrencilere düşünmeleri için aşağıdaki hikâyeyi anlatın:
Yaz aylarında bir parti eşyası satan mağazada çalıştığınızı düşünün. Akşam olduğunda mağaza müdürüyle birlikte evinize gitmek için müdürün gün boyunca sıcak güneş altında kalan arabasına biniyorsunuz. Müdür size yaklaşan yıl dönümlerinde karısını mutlu etmek için evine büyük bir balon demeti almak istediğini fakat balonları arabasına koymaktan korktuğunu söylüyor. Sizce neden müdür balonları arabasına almaktan korkuyor? Bir gaz molekülünün ısıtılması hakkındaki bilginizi kullanarak cevaplamaya çalışın.
Öğrencilere ipucu vermek istiyorsanız “gaz moleküllerinin ısıtılması” animasyonunu gösterebilirsiniz.
Müdür arabadaki sıcaklığın balondaki moleküllerin daha hızlı hareket etmesine ve balon içindeki yüzeye sert çarparak balonun patlamasına neden olacağından korkuyor.
Gaz Devleri Olarak Bilinen Gezegenler Katı Bir Çekirdeğe Sahip mi?
NASA
Gaz devleri, çoğunluğu gazlardan oluşan gezegenlerdir. Güneş’ten en uzak dört gezegen olan Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün genellikle gaz devleri olarak sınıflandırılır. Gaz devleri olarak isimlendirilen gezegenlerin ortalama yoğunluğu Dünya’nınkinin yaklaşık beşte biri kadardır. Bu gezegenlerden Jüpiter ve Satürn büyük oranda hidrojen ve helyumdan oluşurken, Uranüs’ün ve Neptün’ün yapısında molekül kütlesi hidrojenden ve helyumdan büyük olan maddelerin oranı daha fazladır. Gaz devleri büyük kütleli gezegenlerdir. Jüpiter’in kütlesi Dünya’nın kütlesinden kat, Satürn’ünki 95 kat, Uranüs ve Neptün’ünki ise yaklaşık 20 kat daha büyüktür. Kütleleri dolayısıyla kütleçekim kuvvetleri çok büyük olan bu gezegenler hidrojen gibi hafif elementleri atmosferlerinde tutabilir.
Gaz devleri olarak isimlendirilen gezegenler hidrojen, helyum, amonyak ve metandan oluşan kalın bir atmosfere sahiptir. Ancak gezegenlerin iç kısımlarına doğru gidildikçe artan sıcaklık ve basınç nedeniyle atmosferi oluşturan bu maddeler sıvı hale dönüşmeye başlar. Yani gaz devleri katı bir yüzeye sahip değildir.
Kesin olarak bilinmese de bilim insanları bu gezegenlerin demir-nikel alaşımı, kayaçlar ve hidrojen bileşiklerinden oluşan katı bir çekirdeğe sahip olabileceğini düşünüyor. Örneğin hacmi Dünya’dan yaklaşık kat daha büyük olan Jüpiter’in çekirdeğinin, yaklaşık olarak Dünya ile aynı büyüklükte olduğu tahmin ediliyor.
Arşiv Bağlantısı
Hava, Gerçekte Var
Gazın madde olup olmadığının tartışılması
Gazlar hakkında öğrencilere sorular sorun:
- Gazlar, mesela havadaki gazlar, madde midir?
- Öğrenciler gazların madde olup olmadığı hakkında sorulara sahip olabilir ve ayrıca hepsi gazların ne olduğuna dair çok belirsiz duygulara sahip olabilirler. Etrafımızda havanın bazı farklı gazlardan (nitrojen, oksijen, karbondioksit, su buharı) oluştuğunu ve miktarlarının birbirlerinden farklı olduğunu açıklayın. Öğrencilere gazların moleküllerden oluştuğunu fakat bu moleküllerin sıvı ve katı moleküllerinden çok daha uzakta olduğunu söyleyin. Bir gaz molekülü yer kapladığı ve bir kütleye sahip olduğu için maddedir.
Eğer öğrenciler, gazların moleküllerden oluştuğunu anlamış ve kabullenmişlerse, düşünmeleri için bazı sayılar vererek onlara yardımcı olabilirsiniz. Sayılar büyük olmasına rağmen kavramak zor olabilir. Ancak, en azından öğrenciler gazların kesinlikle bir şeylerden oluştuğunu, hacminin ve kütlesinin olduğu fikrine alışmış olacaklar. Bir standart plaj topu büyüklüğündeki havada yaklaşık 6 ×1023 gaz molekülü vardır. Bu da yaklaşık seksilyon molekül demektir.
Öğrenciler, gazların kütlesinin olduğunu hayal etmede zorlanabilirler. Gazlar balon veya plaj topuna konulduğunda (şişirildiğinde), balon veya plaj topunun daha hafif olduğunu düşünebilirler. Aslında, bir balon veya plaj topuna havayı eklediğimizde biraz daha ağırlaşır. Daha hafif görünmesinin sebebi, daha küçük bir kütleye sahip olduğu için değil, şişirilirken hacminin daha çok artmasıdır. Kütlesindeki küçük artış ile hacmindeki büyük artış, balon veya plaj topunun yoğunluğunu (öz kütlesini) daha az yapar. Bu nedenle şişirildiğinde daha hafif görünür. Bölüm 3’te yoğunluk konusu işlendiğinde öğrenciler bunu daha iyi anlayacaklar.
Gazların bir kütleye sahip olduğunun gösterilmesi için bir gösteri yapılması
Her iki gösteri deneyi için gram cinsinden ölçüm yapan bir teraziye ihtiyacınız olacaktır. Eğer bu tip bir terazininiz yoksa her iki gösteri için aşağıdaki videoları izletebilirsiniz.
Basketbol topundaki havanın kütlesi ve Bir tüpdeki havanın kütlesi.
Gösteri için malzemeler
- Basketbol topu, çok inik
- Gram cinsinden terazi
- Pompa
- Basınçlı gaz tüpü ( herhangi bir dükkândan bulabilirsiniz)
Uygulama
Basketbol topu
Başlangıç kütlesini bulmak için inik topu terazinin üzerine yerleştirin
Öğrencilere sorun, “eğer topa hava pompaladığımızda ağırlığı artacak mı yoksa azalacak mı” ?
Topa hava pompaladıktan sonra topu terazinin üzerine tekrar yerleştirin.
Basınçlı gaz tüpü
Bir teraziye basınçlı gaz tüpünü koyup ağırlığını kontrol edin
Öğrencilere sorun “Tetiğe basıp gazı dışarı çıkardığımızda tüpün ağırlığı artar mı, azalır mı yoksa aynı mı kalır” ?
Birkaç saniye tüpün havasını boşalttıktan sonra tekrardan terazide tartın.
Beklenen Sonuçlar
Şişirilmiş top, inik toptan gram daha ağır olması gerekir. Havası alınmış tüp, başlangıçtaki tüpten birkaç gram daha hafif olması gerekir.
Gaz moleküllerinin animasyon gösterimi
Moleküler animasyon modeli (Gaz tanecikleri)
Öğrencilere açıklayın: Gaz molekülleri birbirleriyle biraz etkileşim içindedir, birbirlerini çok az çeker ve birbirlerine çarparak geriye dönerler. Öğrencilerin kabullenmesi zor olabilir, ancak, gaz molekülleri arasındaki boşlukta hiçbir şey yoktur.
Not: Meraklı bir öğrenci sorabilir: gaz molekülleri birbirlerini çekmiyor sadece etrafta uçuşuyor ise, neden dünyadan uçup gitmiyorlar? Bu çok iyi bir soru. Aslında helyum ve hidrojen gibi çok hafif gazlar uçup gidiyor ve uzayda bu gazlardan çok var. Nitrojen, oksijen, su buharı ve karbondioksit gibi farklı ağır gazlar ise dünyayı sarıyor. Atmosferimiz olarak adlandırdığımız dünya saran bu gazları "yerçekimi" tutuyor. Yerçekimi bir an için olmasa kinetik enerjileri nedeniyle atmosferdeki tüm gazlar uzaya yayılır ve atmosfer diye bir şey kalmazdı.
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
Isıtma ve soğutmanın gazları nasıl etkilediğinin öğrenilmesi için bir etkinlik yapılması
Araştırma sorusu
Isıtma ve soğutma gazları nasıl etkiler?
Her grup için malzemeler
- 2 şeffaf plastik bardak
- Plastik şişe
- Bir kapta deterjan çözeltisi
- Sıcak su (yaklaşık 50 °C)
- Soğuk su
Öğretmen hazırlık
Tüm sınıfa deterjan çözeltisi hazırlamak için ½ bardak suya 4 çay kaşığı şeker ve 4 çay kaşığı bulaşık deterjanı ekleyin. Deterjan ve şeker çözünene kadar yavaşça karıştırın. Her grubun geniş şeffaf plastik bardağına 1 çorba kaşığı deterjan çözeltisi ekleyin.
Uygulama
Şişe içindeki havayı ısıtma
- ½(yarısı)’na kadar boş bir bardağa sıcak su doldurun.
Şişenin ağzını kaplayan bir tabaka olması için şişeyi ters çevirip deterjan çözeltisine koyun.
- Şişeyi tutarak, yavaşça altına sıcak suyu itin.
Öğrencilere Sorun:
- Balonu aşağı indirmek için ne yapmalıyız?
- Öğrencilerin bir gazın ısıtılmasıyla molekül hızlarının artacağını hatırlayıp, baloncukların daha çok oluştuğu cevabını bulmalı ve şişedeki gazın soğutulması gerektiğini düşünmeliler. Bunun için şişe tabanını soğuk suya koyabilirler.
Şişe içindeki havayı soğutma
- ½(yarısı)’na kadar boş bir bardağa sıcak su doldurun.
- Eğer şişe ağzında bir balon oluşmamışsa, şişeyi tekrardan deterjan çözeltisine koyduktan sonra sıcak suya yerleştirin.
Eğer şişe ağzında bir balon oluşmuşsa şişeyi tutarak yavaşça soğuk suya yerleştirin
Beklenen sonuçlar
Şişeyi sıcak suya yerleştirdiğinizde şişenin ağzında bir baloncuk oluşur. Şişeyi soğuk suya yerleştirdiğinizde, baloncuk küçülür ve şişenin içine doğru çöker.
Gözlemleri tartışma ve kaydetme
Etkinlikten sonra öğrencilere, etkinlik sayfasındakisoruları cevaplayarak gözlemlerini kaydetmeleri için zaman verin. Soruları cevaplama işlemi bittikten sonra bir bütün olarak gözlemleri tartışın.
- Şişeyi sıcak suya yerleştirdiğinizde şişe ağzındaki sabunlu tabakaya ne oldu?
- Tabaka yükselerek bir balon oluşturdu.
- Şişeyi soğuk suya yerleştirdiğinizde şişe ağzındaki tabakaya ne oldu?
- Tabaka alçalarak şişenin içine çöktü.
Öğrencilere şişedeki hava ısıtıldığı ve soğutulduğu zaman balonun büyüme ve küçülmesine sebep olan olayı açıklamak için bir animasyon göstereceğinizi söyleyin.
Isıtma ve soğutma ile oluşan balonun animasyon gösterimi
Bir şişedeki gazın ısıtılması ve soğutulması
Öğrencilere açıklayın: Kırmızı oklar dış hava basıncını temsil etmektedir. Şişedeki hava ısıtılırsa moleküller daha hızlı hareket etmeye başlar ve hızlı hareket eden bu moleküller şişenin kenarlarına ve şişe ağzındaki tabakaya sert ve sık çarpmaya başlar. Şişedeki moleküller, dışarıdaki hava moleküllerine daha fazla basınç uyguladığı için şişe ağzındaki tabakayı iter. Bu tabaka yukarı çıkarak bir balon şeklini alır.
Şişedeki hava soğutulursa moleküller daha yavaş hareket etmeye başlar. Yavaş hareket eden bu moleküller şişenin kenarına daha seyrek ve daha yumuşak çarpmaya başlar. Bu sefer dışarıdaki hava molekülleri, şişedeki moleküllere daha fazla basınç uygular ve tabakayı itmeye başlar. Böylece şişe ağzındaki tabaka aşağı iner (içeriye girer).
Öğrencilerin etkinlik sayfasındaki balonun küçülüp büyümesiyle ilgili soruları cevaplaması
Öğrencilere etkinlik sayfasındaki soruları sayfada bulunan çizimi göz önünde bulundurarak cevaplamaları için zaman verin.
Bu dersin sonunda öğretmen arkaplan ekinde katı ve sıvıların genleşmesi ve daralması hakkında daha fazla bilgi bulabilirsiniz.
- Şişeyi sıcak suya yerleştirdiğinizde baloncuk oluşmasının nedeni nedir? (Dışarıdaki hava basıncı ve şişedeki moleküllerin hızları hakkında bir açıklama olmalıdır.)
- Şişe içindeki hava ısıtıldığı zaman, moleküller daha hızlı hareket etmeye başlayacak ve dışarıdaki havayı daha fazla itecektir. Böylece baloncuk oluşacaktır.
- Şişeyi soğuk suya yerleştirdiğinizde baloncuğun küçülmesinin nedeni nedir? (Dışarıdaki hava basıncı ve şişedeki moleküllerin hızları hakkında bir açıklama olmalıdır.)
- Şişe içindeki hava soğutulduğu zaman, moleküller daha yavaş hareket etmeye başlayacak ve dışarıdaki havayı itemeyecektir. Dışarıdaki hava baloncuğu ittiği için, baloncuk aşağı çökecektir.
Öğrencilerin Katı, Sıvı ve Gaz moleküllerini karşılaştırması
Moleküler Animasyon modeli (katılar, sıvılar ve gazların karşılaştırılması)
Öğrencilere oda sıcaklığında üç farklı maddenin moleküler yapısını gösterin. Sıvı olmak için katı erimez, gaz olmak için sıvı buharlaşmaz. Bu modelde maddelerin hal değişimlerini karşılaştırmıyoruz. Sadece oda sıcaklığında maddelerin katı (metal), sıvı (su), ve gaz (hava) halde bulunabileceklerinden söz etmekteyiz.
Öğrencilere aşağıdaki farkları açıklayın:
- Katı
- Tanecikleri (atomlar veya moleküller) birbirlerini çok çeker. Katılar titreşir ancak hareket etmezler. Atom veya molekülleri birbirlerini çok kuvvetli çektikleri için sabit bir pozisyonda kalırlar. Bir katı belirli bir hacme ve belirli bir şekle sahiptir.
- Sıvı
- Tanecikleri (atomlar ve moleküller) birbirlerini çeker. Sıvılar titreşir ve kayma (öteleme) hareketi yaparlar. Belirli bir hacme sahip ancak belirli bir şekle sahip değillerdir.
- Gaz
- Tanecikleri (atomlar veya moleküller) birbirlerini çok çekmez ve serbestçe hareket ederler. Bir gazın hacmi ve şekli yoktur. Atom ve moleküller konuldukları kapta eşit şekilde yayılır.
Öteleme (dağılma) hareketi: bir nesnenin bir yerden bir yere belirli bir doğrultu ve yönde (sağ, sol, yukarı, aşağı) yönde yaptığı harekettir.
Öğrencilerin bir katı veya sıvı moleküllerinin arasındaki mesafenin gaz molekülleriyle kıyaslamaları için aşağıdaki örneği kullanabilirsiniz:
- Bir gaz molekülünü oluştur an moleküller bir sıvı veya katı moleküllerine göre yaklaşık kat daha uzaktadır. Oda sıcaklığındaki bir gaz molekülü yaklaşık olarak saatte mil ( km/h) (bu çok kısa mesafeler için) hareket ederken, güneşten gelen enerjiyi aldıktan sonra yaklaşık km/h’lik (,24 mil/h) bir süratle yukarıya doğru hareket eder.
Görüntü yansıtma (Katı, Sıvı ve Gaz)
Öğrencilere açıklayın: Etkinlik sayfasına yukarıdaki örneğe bakarak katı, sıvı ve gaz moleküllerini temsil eden bir model çizecekler. Katı, sıvı ve gazlarda “hareket çizgisi” sayısının aynıdır. Bu, farklı maddelerin aynı sıcaklıkta olduklarını gösteriyor. Öğrenciler çizimlerini tamamladıktan sonra katı, sıvı ve gaz moleküllerinin birbirlerine olan çekimi, şekilleri ve hareketleri hakkında aşağıda belirtilen şekilde yazılar yazmalılar.
Katı
- Tanecikler birbirlerini çok kuvvetli çeker
- Sabit pozisyonda sadece titreşim hareketi yapar
- Birbirlerine yakın dizilirler
- Belirli bir şekli ve hacmi vardır
Sıvı
- Tanecikler birbirlerini çeker
- Dağınık halde öteleme, dönme, titreşim hareketi yapar
- Rastgele sıralanırlar
- Belirli hacmi var fakat şekli yoktur
Gaz
- Tanecikler birbirlerini çok az çeker
- Serbest halde öteleme, dönme, titreşim hareketi yapar
- Bağımsızdırlar
- Belirli hacmi ve şekli yoktur
Öğrencilerin öğrendiklerini kullanarak bir balonun ısıtıldığında neden yükseldiğini açıklaması
Öğrencilere düşünmeleri için aşağıdaki hikâyeyi anlatın:
Yaz aylarında bir parti eşyası satan mağazada çalıştığınızı düşünün. Akşam olduğunda mağaza müdürüyle birlikte evinize gitmek için müdürün gün boyunca sıcak güneş altında kalan arabasına biniyorsunuz. Müdür size yaklaşan yıl dönümlerinde karısını mutlu etmek için evine büyük bir balon demeti almak istediğini fakat balonları arabasına koymaktan korktuğunu söylüyor. Sizce neden müdür balonları arabasına almaktan korkuyor? Bir gaz molekülünün ısıtılması hakkındaki bilginizi kullanarak cevaplamaya çalışın.
Öğrencilere ipucu vermek istiyorsanız “gaz moleküllerinin ısıtılması” animasyonunu gösterebilirsiniz.
Müdür arabadaki sıcaklığın balondaki moleküllerin daha hızlı hareket etmesine ve balon içindeki yüzeye sert çarparak balonun patlamasına neden olacağından korkuyor.
Gaz Devleri Olarak Bilinen Gezegenler Katı Bir Çekirdeğe Sahip mi?
NASA
Gaz devleri, çoğunluğu gazlardan oluşan gezegenlerdir. Güneş’ten en uzak dört gezegen olan Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün genellikle gaz devleri olarak sınıflandırılır. Gaz devleri olarak isimlendirilen gezegenlerin ortalama yoğunluğu Dünya’nınkinin yaklaşık beşte biri kadardır. Bu gezegenlerden Jüpiter ve Satürn büyük oranda hidrojen ve helyumdan oluşurken, Uranüs’ün ve Neptün’ün yapısında molekül kütlesi hidrojenden ve helyumdan büyük olan maddelerin oranı daha fazladır. Gaz devleri büyük kütleli gezegenlerdir. Jüpiter’in kütlesi Dünya’nın kütlesinden kat, Satürn’ünki 95 kat, Uranüs ve Neptün’ünki ise yaklaşık 20 kat daha büyüktür. Kütleleri dolayısıyla kütleçekim kuvvetleri çok büyük olan bu gezegenler hidrojen gibi hafif elementleri atmosferlerinde tutabilir.
Gaz devleri olarak isimlendirilen gezegenler hidrojen, helyum, amonyak ve metandan oluşan kalın bir atmosfere sahiptir. Ancak gezegenlerin iç kısımlarına doğru gidildikçe artan sıcaklık ve basınç nedeniyle atmosferi oluşturan bu maddeler sıvı hale dönüşmeye başlar. Yani gaz devleri katı bir yüzeye sahip değildir.
Kesin olarak bilinmese de bilim insanları bu gezegenlerin demir-nikel alaşımı, kayaçlar ve hidrojen bileşiklerinden oluşan katı bir çekirdeğe sahip olabileceğini düşünüyor. Örneğin hacmi Dünya’dan yaklaşık kat daha büyük olan Jüpiter’in çekirdeğinin, yaklaşık olarak Dünya ile aynı büyüklükte olduğu tahmin ediliyor.