5.6 BUHARLAŞMA VE YOĞUŞMA ISISIElinize ya da herhangi bir yere dökülen suyun bir süre sonra kaybolduğunu fark

etmişsinizdir. Sıcak yaz günlerinde küçük su birikintilerindeki sulann da kaybolduğunu göımüşsünüzdür. Sıvıların dışarıdan eneıji alarak gaz haline geçtiği bu olaya buharlaşma denir. Buharlaşma her sıcaklıkta ve sadece maddenin yüzeyinde olur.

Bir cezve suyu ocağa koyduğunuzda belli bir süre sonra cezveden buhar çıktığım, ısıtmaya devam ettikçe suyun içinde buhar kabarcıklarının oluştuğunu görürsünüz. Bir sıvının kabarcıklar oluşturarak buhar haline geçmesine kaynama denir.

Sabit atmosfer basmç altında bütün saf sıvı maddelerin sıvı halden gaz hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine kaynama sıcaklığı ya da kaynama noktası denir. Örneğin: su 100 °C’ta, benzen 80 °C’ta kaynar.

Erime ve donma olayları birbirinin tersi olduğu gibi kaynama olayının tersi de yoğuşmadır. Bu nedenle kaynama noktası yoğuşma noktasına eşittir. Kaynama ve yoğuşma süresince sıcaklık sabit kalır. Kaynama ve yoğuşma sıcaklığı madde miktarına bağh değildir. Her maddenin kaynama sıcaklığı birbirinden farklıdır. Bu nedenle kaynama sıcaklığı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Çizelge 4’de bazı maddelerin kaynama (yoğuşma) sıcaklıkları verilmiştir.

Maddenin adı Kaynama (yoğuşma) sıcaklığı (°C)

Su 1 0 0

Cıva 358

Alüminyum 2057

Oksijen -183

Çizelge 5.4: Bazı maddelerin kaynama sıcaklığı

FEN VE TEKNOLOJİ 8

Kaynama sıcaklığındaki bir sıvının 1 kilogramının yine aym sıcaklıkta buhar (gaz) hâle gelmesi için verilmesi gereken ısıya buharlaşma ısısı (Lb) denir. Örneğin: Bir gram suyu buhar haline getirmek için 2257,2 joule’luk ısı vermek gerekir. Buharlaşma ısısı ayırt edici bir özelliktir.

Kütlesi m olan, erime sıcaklığındaki bir sıvıyı buhar haline getirmek için verilme-si gereken ısı miktarı, Q = m . Lb bağıntısı ile hesaplanır.

Q = ısı miktarı, m = kütle,Lb = buharlaşma ısısıdır.

Yoğuşma sıcaklığındaki bir buharın 1 kilogramının yine aym sıcaklıkta sıvı hale gelmesi için dışarıya (ortama) vermesi gereken ısı miktarına yoğuşma ısısı (Ly) denir. Sıvıların buharlaşma ısısı yoğuşma ısısına eşittir. Örneğin: 1 gram suyun buhar haline gelmesi için 2257,2 joule’lük ısı alması gerekiyordu. 1 gram bühann da sıvı hale gelmesi için ortama 2257,2 joule’lük ısı vermesi gerekir. Yoğuşma sırasında madde ortama ısı verdiğinden dolayı ortamın sıcaklığı artar. Bütün sıvılar, buharlaşırken aldıkları ışılan yoğuşurken ortama geri verirler. Bütün sıvılann kaynama noktalan farklı olduğu gibi buharlaşma ışılan da birbirinden farklıdır. Bu da buharlaşma ısısının sıvılar için ayırt edici bir özellik olduğunu gösterir. Çizelge 5.5’de bazı maddelerin buharlaşma ışılan verilmiştir.

Maddenin adı Buharlaşma ısısı (Yoğuşma ısısı) (Joule/kg)

Buharlaşma ısısı (Yoğuşma ısısı) (kalori/g)

Su 2257200 540

Alkol 854800 204,5

Eter 393300 94,09

Aseton 520400 124,5

Çizelge 5.5: Bazı maddelerin buharlaşma ısıları

* Madde hal değiştirirken sıcaklığı değişmez.* Bir maddenin kaynama sıcaklığı ile yoğuşma sıcaklığı eşittir.* Kaynama(yoğuşma) sıcaklığı ile buharlaşma(yoğuşma) ısısı, maddenin ayırt edici

özelüklerindendir.

Maddenin kütlesi arttıkça buharlaşması için gerekli olan ısı miktan da artar. Örneğin üç ayn kapta kaynama sıcaklığında 5,10,15 gram su olduğunu düşünelim. Bu üç ayn miktardaki suyun buharlaşması için kütlesi fazla olan suyun alacağı ısı miktan daha fazladır.

FEN VE TEKNOLOJİ 8

Bu değerleri sayısal olarak da bulalım. Aym sıvı olduğundan buharlaşma ışılan aynıdır. Kaynama sıcaklığında 5 gram su bulunan kaba verilmesi gereken ısı miktarım bulmak için önce gram olarak verilen kütleyi kg’a çevirmek gerekir.

m = 5g lkg lOOOg Q = m . LbLb = 2257200 x 5g Q = 0,005 . 2257200Q = ? x = 5/1000 Q = 11286 Joule

x = 0,005 kg

m = lOg = 0,01kg Le = 2257200 J/kg Q = ?

Q = m . Lb Q = 0,01 . 2257200 Q = 22572 Joule

m = 15g = 0,015kg Le = 2257200 J/kgQ = ?

Q = m . Lb Q = 0,015 x 2257200 Q = 33858 Joule

Sayısal değerleıe bakıldığında da kütlesi fazla olana daha çok ısı verilmesi gerektiği kolayca anlaşılabilir. Bu değerleri sütun grafiği üzerinde göstermek mümkündür.

33858

K ü tle (g)

0 5 10 15

Grafik 5.3: İsı - kütle grafiği

ÖRNEK: 100 °C’ta 500 gram suyu 100 °C’ta su haline getirmek için verilmesi gereken ısı miktan kaç joule’dur? (Suyun buharlaşma ısısı (Lb) = 2257200 J/kg)

ÇÖZÜM: m = 500g = 0,5 kg Le = 2257200 J/kgQ = ?

Q = m . Lb Q = 0,5 . 2257200 Q = 1128600 joule

FEN VE TEKNOLOJİ 8

ÖRNEK: 78 °C’ta 200 gram alkol buharının 78 °C’ta alkol haline gelmesi için ortama vermesi gereken ısı miktan kaç joule’dur?

(Alkolün yoğuşma ısısı (Ly) = 854800 J/kg)

Elinize kolonya döktüğünüzde serinlediğinizi, odanıza ıslak çamaşırlan astığınızda oda da bir serinleme olduğunu hissedersiniz. Yine yaz mevsiminin vazgeçilmez meyvelerinden karpuzu kestiğiniz zaman karpuzun soğuduğunu, toprak testideki suyun uzun süre soğuk kaldığım bilirsiniz. Bu olaylar, buharlaşmanın hemen her sıcaklıkta olduğunu ve buharlaşan sıvmm çevresinden ısı aldığım gösterir.

5.7 ISINMA- SOĞUMA EĞRİLERİSaf katı bir maddenin ısıtılması sonucu elde edilen sıcaklık-zaman grafiği, grafik

5.3’deki gibidir. Grafiğe göre ısı alan katı madde erime noktasına gelene kadar sıcaklığı artar. Erime noktasına geldiğinde ise maddenin sıcaklığının erime işlemi sona erene kadar sabit kaldığı görülür. Yani maddenin sıcaklığı, ısı verilmeye devam edilmesine rağmen hal değiştirme süresinde sabit kalmaktadır.

Katı halden tamamen sıvı hale geçtiğinde maddeye ısı verilmeye devam edilirse sıcaklığının tekrar kaynama noktasına gelene kadar yükselmeye başladığı görülür. Kaynama noktasına geldiğinde madde sıvı halden gaz haline geçmektedir ve bu hal değişimi tamamlanıncaya kadar ısı verilmeye devam edilmesine rağmen sıcaklığı sabit kalmaktadır. Maddeye verilen ısı maddenin hal değişimi için kullanılmaktadır ve bu nedenle sıcaklığı hâl değişimi boyunca sabit kalmaktadır. Isı verilmeye devam edilirse grafikte görüldüğü gibi sıcaklık yükselmeye devam eder. (Zaman eksenine paralel olan çizgiler sabitliği gösterir.)

ÇÖZÜM:

m= 2 0 0 g = 0 , 2 kg Ly = 1128600 J/kg Q = ?

Q = m . Ly Q = 0,2 . 1128600 Q = 225720 joule

175

FEN VE TEKNOLOJİ 8

Grafik 5.3: Isıtılan bir katının sıcaklık - zaman grafiği

Grafik 5.4’te ise yine ısı verilen saf katı bir maddenin sıcaklık-zaman grafiği görülmektedir. Bu grafikte ise katı maddenin erime noktasının 0 °C, kaynama noktasının 100 °C olduğu görülmektedir. Aym zamanda hangi aralıklarda hangi hallerde bulunduğu görülmektedir.

Grafik 5.4: Isıtılan bir katının sıcaklık - zaman grafiği