Fen ve Teknoloji 8 - tc millî eğitim bakanlığı
Transkript
Fen ve Teknoloji 8 - tc millî eğitim bakanlığı
T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI AÇIK ÖĞRETİM OKULLARI (AÇIK ÖĞRETİM ORTAOKULU) Fen ve Teknoloji 8 Ders Notu Hazırlayanlar İbrahim AYAZ - Hasret AYDIN - Nuthiye KAZAN /T \ W ANKARA-2014 MEB HAYAT BOYU ÖĞRENME GENEL MÜDÜRLÜĞÜ YAYINLARI AÇIK ÖĞRETİM ORTAOKULU DERS NOTLARI DİZİSİ Hayat Boyu Öğrenme LifeLong Learning Copyright © MEB Her hakkı saklıdır ve Millî Eğitim Bakanlığına aittir. Tümü ya da bölüm leri izin alınm adan hiçbir şekilde çoğaltılamaz, basılamaz ve dağıtılamaz. Dizgi : İlkayYILMAZ Resim - Grafik : Nuh ARLIER TTK İnceleyen : Özkan KOCAOĞLU İSTİKLÂL MARŞI Korkma, sönmez bu şafaklarda yüzen al sancak; Sönmeden yurdumun üstünde tüten en son ocak. O benim milletimin yıldızıdır, parlayacak; O benimdir, o benim milletimindir ancak. Bastığın verleri "toprak!" diyerek geçme, tanı: Düşün altındaki binlerce kefensiz yatanı. Sen şehit oğlusun, incitme, yazıktır, atanı: Verme, dünyaları alsan da, bu cennet vatam. Çatma, kurban olayım, çehreni ey nazlı hilâl! Kahraman ırkıma bir gül! Ne bu şiddet, bu celâl? Sana olmaz dökülen kanlarımız sonra helâl... Hakkıdır Hakk'a tapan, milletimin istiklâl! Kim bu cennet vatanın uğruna olmaz ki fedâ? Şühedâ fışkıracak toprağı sıksan, şühedâ! Cam, cânâm, bütün varımı alsın da Huda, Etmesin tek vatammdan beni dünyada cüda. Ben ezelden beridir hür yaşadım, hür yaşarım. Hangi çılgın bana zincir vuracakmış? Şaşarım! Kükremiş sel gibiyim, bendimi çiğnem aşarım. Yırtarım dağları, enginlere sığmam, taşarım. Ruhumun senden, İlâhi, şudur ancak emeli: Değmesin mabedimin göğsüne nâmahrem eli. Bu ezanlar-ki şahadetleri dinin temeliEbedî yurdumun üstünde benim inlemeli. Garbın âfâkını sarmışsa çelik zırhlı duvar, Benim iman dolu göğsüm gibi serhaddim var. Ulusun, korkma! Nasıl böyle bir imanı boğar, "Medeniyet!" dediğin tek dişi kalmış canavar? O zaman vecd ile bin secde eder -varsa" taşım, Her cerihamdan, İlâhi, boşanıp kanlı yaşım, Fışkırır ruh-ı mücerred gibi yerden na’şım; O zaman yükselerek arşa değer belki başım. Arkadaş! Yurduma alçakları uğratma, sakın. Siper et gövdeni, dursun bu havasızca akm. Doğacaktır sana va'dettiği günler Hakk'ın... Kim bilir, belki yarın, belki yarmdan da yakm. Dalgalan sen de şafaklar gibi ey sanlı hilâl! Olsun artık dökülen kanlarımın hepsi helâl. Ebediyen sana yok, ırkıma yok izmıhlâl: Hakkıdır hür yaşamış, bayrağımın hürriyet; Hakkıdır, Hakk'a tapan, milletimin istiklâl! Mehmet ÂkifERSOY ATATÜRK'ÜN GENÇLİĞE HİTABESİ Ey Türk gençliği! Birinci vazifen, Türk istiklâlini, Türk cumhuriyetini, ilelebet, muhafaza ve müdafaa etmektir. Mevcudiyetinin ve istikbalinin yegâne temeli budur. Bu temel, senin, en kıymetli hazinendir. İstikbalde dahi, seni, bu hâzineden, mahrum etmek isteyecek, dahilî ve haricî, bedhahların olacaktır. Bir gün, istiklâl ve cumhuriyeti müdafaa mecburiyetine düşersen, vazifeye atılmak için, içinde bulunacağın vaziyetin imkân ve şeraitini düşünmeyeceksin! Bu imkân ve şerait, çok nâmüsait bir mahiyette tezahür edebilir. İstiklâl ve cumhuriyetine kastedecek düşmanlar, bütün dünyada emsali görülmemiş bir galibiyetin mümessili olabilirler. Cebren ve hile ile aziz vatanın, bütün kaleleri zapt edilmiş, bütün tersanelerine girilmiş, bütün orduları dağıtılmış ve memleketin her köşesi bilfiil işgal edilmiş olabilir. Bütün bu şeraitten daha elîm ve daha vahim olmak üzere, memleketin dahilinde, iktidara sahip olanlar gaflet ve dalâlet ve hattâ hıyanet içinde bulunabilirler. Hattâ bu iktidar sahipleri şahsî menfaatlerini, müstevlilerin siyasî emelleriyle tevhit edebilirler. Millet, fakr u zaruret içinde harap ve bîtap düşmüş olabilir. Ey Türk istikbalinin evlâdı! İşte, bu ahval ve şerait içinde dahi, vazifen; Türk istiklâl ve cumhuriyetini kurtarmaktır! Muhtaç olduğun kudret, damarlarındaki asîl kanda, mevcuttur! MUSTAFA KEMAL ATATÜRK SUNU “Eğitim” kavramı yaşam boyu süren çok önemli bir etkinliktir. Eğitim süreci ilk çağlardan beri sürekli olarak gelişim göstermektedir. Teknolojinin gelişim göstermesiyle birlikte, yeni bilgi ve iletişim teknolojileri eğitim sürecinde hızla kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde pek çok problemin çözümünde eğitimin etkin bir şekilde kullanılması gereklidir. Pek çok çaba ve çözümün içinde, bilişim teknolojisi geleneksel araçlar arasından sıyrılarak öne çıkmaktadır. Öne çıkan bu teknolojiyle birlikte gelişen ve önemini giderek artıran yöntemlerden birisi de yer, zaman ve yaş sınırlaması olmayan uzaktan eğitimdir. “Uzaktan eğitim” yolu ile eğitim görmekte olduğunuz Açık ilköğretim Okulu’nda, Genel Müdürlük olarak sizlere sunduğumuz hizmetlerden birisi de ders notu mahiyetindeki kitaplanmızdır. Uzaktan eğitim ilkelerine uygun olarak hazırlanan bu ders materyali lise müfredat programlarına uygun olarak hazırlanmaktadır. Hazırlanan bu ders notlarımız, müfredat programlarında meydana gelen değişikliklere paralel olarak yemlenmekte ve güncelleştirilmektedir. Bu ders notundan yararlanacak olan öğrencilerimize başarılar diliyor, ders notlarının hazırlanmasında emeği geçen tüm Genel Müdürlüğümüz çalışanlarına teşekkür ediyorum. Doç.Dr. Mustafa Kemal BİÇERLİ Genel Müdür SUNUŞ Değerli Açık İlköğretim Okulu Öğrencileri; Fen ve Teknoloji 8 Ders Notu, öğretim programlan çerçevesinde ders kitaplarına yardımcı kaynak olarak düşünülmüştür. Bu ders notu, sizlerin düzeyi göz önünde tutu larak hazırlanmıştır. Elinizdeki ders notu, uzaktan eğitim ve öğretim tekniklerine uygun bir şekilde hazırlanmıştır. Sevgili Açık İlköğretim Okulu öğrencileri, ders notunuzu dikkatlice okuyup anla maya çalışınız. Ders notundaki tanımları ezberlemeden kavramaya çalışınız. Tanımlan kavramaya çalışırken sizler için hazırlanan sorulardan yararlanınız. Sorulara cevap veremediğiniz takdirde, ilgili konuya tekrar dönüp yeniden çalışınız. Çalışmanızda sizlere yardımcı olmak amacıyla, konuyla ilgili dikkat çekilmesi gereken yerler çeşitli sembollerle gösterilmiştir. Ders notunuzun içinde, sizleri çalıştığınız konuya daha çok yaklaştıran, düşündüren ve öğrendiğiniz konuyu hemen pekiştirmenizi sağlayacak çeşitli sorular hazırlandı. Bu sorulan hazırlamaktaki amacımız, ünitede geçen konu ve kavranılan daha iyi öğrenmenizi sağlamaktır. Ders notunuzun içinde çeşitli tanım ve kavramlar verildi. Bu tanım ve kavranılan dikkatli okumalı, daha iyi öğrenmek için de kendi cümlelerinizle ifade etmelisiniz. Aynca siyasi konulara çalışırken mutlaka tarih atlasından yararlanınız. Ders notunuzdaki konuların zihninizde daha kalıcı olması ve yeniden anımsamanıza yardımcı olması için bölüm sonlannda özet oluşturuldu. Özeti dikkatlice okuyunuz. Bunun yanında öğrendiklerinizi smayabilmeniz ve karşılaştırma yapabilmeniz için bölüm sonlannda o bölümde geçen konularla ilgili değerlendirme sorulan da düzenlendi. Her konunun başmda yer alan “ Bu Bölümün Amaçlan” ve “ Nasıl Çalışmalıyız?” bölümlerini de dikkatlice okumalısınız. Çünkü bu bölümlerde, ders çalışırken gereksinim duyacağmız “ Neyi, nasıl öğreneceğim?” sorulannın yanıtlarını bula caksınız. Sevgili Açık İlköğretim Okulu öğrencileri; düzenli ve planlı çalışmak sizi başanya götürecektir. Hepinize başarılar dileriz. İbrahim AYAZ - Hasret AYDIN - Nuthiye KAZAN İÇİNDEKİLER ÜNİTE I HÜCRE BÖLÜNMESİ VE KALITIM 1.1 HÜCRE BÖLÜNMESİ................................................................................ 3 1.2 K A LITIM .................................................................................................... 11 1.3 DNA VE GENETİK K O D .......................................................................... 23 1.4 ADAPTASYON .......................................................................................... 31 1.5 E V R İM ........................................................................................................ 33 1.6 BİYOTEKNOLOJİ VE GENETİK MÜHENDİSLİĞİ .............................. 35 ÖZET ............................................................................................................ 38 TEST I ............................................................................................................ 40 2.1. KALDIRMA KUVVETİ ............................................................................ 45 a. Sıvıların Kaldırma Kuvveti ................................................................. 46 b. Gazların Kaldırma K uvveti................................................................... 50 2.2 YÜZME VE BATMA ŞARTLARI.............................................................. 52 a. Yüzme Ş artı........................................................................................... 54 b. Askıda Kalma Ş a rtı............................................................................... 54 c. Batma Şartı ........................................................................................... 55 2.3. BASINÇ ...................................................................................................... 58 a. Katiların basıncı ................................................................................... 60 b. Sıvıların Basmcı ................................................................................... 61 c. Sıvıların Basmcı İletimi ....................................................................... 65 d. Gazların Basmcı ................................................................................... 68 ÖZET ............................................................................................................ 75 TEST II ............................................................................................................ 77 ÜNİTE III MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ 3.1 PERİYODİK SİSTEM .................................................................................. 85 3.2 KİMYASAL BAĞLAR ................................................................................ 93 3.3 KİMYASAL TEPKİM ELER........................................................................ 104 3.4 ASİTLER, BAZLAR VE TUZLAR.............................................................. 110 ÖZET ............................................................................................................ 119 TEST III ............................................................................................................ 121 4.1. SES VE ÖZELİKLERİ................................................................................ 127 a. Sesin Yayılm ası..................................................................................... 131 b. Sesin Hızı ............................................................................................. 132 c. Sesin G enliği......................................................................................... 135 d. Sesin Frekansı....................................................................................... 137 e. Sesin Şiddeti ......................................................................................... 139 4.2. MÜZİK ALETLERİNDEN ÇIKAN S E S .................................................... 145 Sesin T m ısı.................................................................................................. 150 ÖZET ............................................................................................................ 153 TEST IV ............................................................................................................ 155 5.1 ISI VE SICAKLIK...................................................................................... 159 5.2 ISI ALIŞ VERİŞİ VE SICAKLIK DEĞİŞİMİ............................................ 160 5.3 MADDENİN HALLERİ VE ISI ALIŞ VERİŞİ ........................................ 164 5.4 ERİME ve DONMA IS IS I.......................................................................... 168 5.5 ATATÜRK’ÜN BİLİM VE TEKNOLOJİYE VERDİĞİ ÖNEM .............. 171 5.6 BUHARLAŞMA VE YOĞUŞMA ISISI .................................................... 172 ÖZET ............................................................................................................ 177 TEST IV ............................................................................................................ 180 ÜNÎTE VI CANLILAR VE ENERJİ İLİŞKİLERİ 6.1 BESİN ZİNCİRİNDE ENERJİ A K IŞI........................................................ 187 6.2 MADDE DÖNGÜLERİ.............................................................................. 195 6.3 YENİLENEBİLİR VE YENİLENEMEZ ENERJİ KAYNAKLARI.......... 198 6.4 GERİ DÖNÜŞÜM ...................................................................................... 204 ÖZET ............................................................................................................ 208 TEST VI ............................................................................................................ 209 7.1. ELEKTRİK ENERJİSİ................................................................................ 213 a. Manyetizma ......................................................................................... 214 b. Elektrik Akımının Manyetik E tk isi........................................................ 216 c. Elektrik Enerjisinden Hareket E nerjisine............................................. 220 d. Hareket Enerjisinden Elektrik Hareket Enerjisine ............................... 221 e. Alternatif ve Doğru Akım Jeneratörleri ................................................ 225 f. Elektrik Akımının Isı Etkisi .................................................................. 229 g. Elektrik Devrelerindeki Güvencemiz: Sigorta ..................................... 232 h. Elektrik Akımının Işık Etkisi ................................................................ 236 7.2. ELEKTRİKLİ ARAÇLAR.......................................................................... 240 a. Elektrik Enerjisi Nasıl Ö lçü lü r............................................................. 241 b. Elektriksel Güç ...................................................................................... 242 c. Elektrik T asarrufu................................................................................. 244 ÖZET ............................................................................................................................. 248 TEST VII ............................................................................................................ 252 ÜNİTE VIII DOĞAL SÜREÇLER 8.1. DÜNYAMIZIN OLUŞUM SÜRECİNİ ÖĞRENELİM ............................ 257 a) Evrenin Oluşumu ................................................................................. 257 b) Dünya’mızm Oluşumu ......................................................................... 260 8.2. YER KABUĞUNU ETKİLEYEN LEVHA HAREKETLERİ.................... 263 a) Yer K abuğu............................................................................................ 264 b) Yer Kabuğunun Şekli Değişir mi? ........................................................ 266 c) Yer Kabuğunun Şeklini Değiştiren E tm enler........................................ 269 i. Levhaların H areketi............................................................................ 270 a) Uzaklaşan - Aynlan Levhalar.......................................................... 271 b) Yaklaşan - Çarpışan Levhalar ........................................................ 272 c) Yanal yer değiştirme - Sıyırma........................................................ 274 ii. D eprem ler.......................................................................................... 275 iii. Yanardağlar (Volkanlar).................................................................... 287 8.3. SICAKLIK FARKINDAN KAYNAKLANAN HAVA OLAYLARI YAŞAMIMIZI NASIL ETKİLER? ............................................................ 290 8.4. HAVADAKİ NEMİ TANIYOR MUYUZ?.................................................. 296 8.5. HAVA OLAYLARININ SEBEBİ NEDİR? ................................................ 300 8.6. HAVA OLAYLARININ YERYÜZÜ ŞEKİLLERİNİN OLUŞUMUNA VE DEĞİŞİMİNE ETK İSİ.......................................................................... 305 8.7. İKLİM VE HAVA OLAYLARI ARASINDAKİ FARKLAR...................... 307 ÖZET ............................................................................................................ 313 TEST ............................................................................................................ 317 YANIT ANAHTARI............................................................................................ 321 SÖZLÜK ............................................................................................................ 322 KAYNAKÇA...................................................................................................... 327 •• • UNITEI HÜCRE BÖLÜNMESİ VE KALITIM KONULAR 1.1 HÜCRE BÖLÜNMESİ 1.2 KALITIM 1.3 DNA VE GENETİK KOD 1.4 ADAPTASYON 1.5 EVRİM 1.6 BİYOTEKNOLOJİ VE GENETİK MÜHENDİSLİĞİ ÖZET TESTİ FEN VE TEKNOLOJİ 8 E® * * * * * * * * * * * * BU ÜNİTENİN AMAÇLARI Bu üniteyi başarıyla tamamladığınızda; Canlılarda büyüme ve üremenin hücre bölünmesi ile meydana geldiğini açıklayacak, Mitozu, çekirdek bölünmesi ile başlayan ve birbirini takip eden evreler olarak tarif edecek, Gen kavramı hakkında bilgi toplayarak baskın ve çekinik genleri fark edecek, Fenotip ve genotip arasındaki İlişkiyi kavrayacak, İnsanlarda yaygm olarak görülen bazı kalıtsal hastalıklara örnekler verecek, Genetik hastalıkların teşhis ve tedavisinde bilimsel ve teknolojik gelişmelerin etkisini araştıracak, Mayozun canlılar için önemini fark edecek, Kalıtsal bilginin genler tarafından taşındığını fark edecek, Nükleotit, gen, DNA, kromozom kavranılan arasında ilişki kuracak, Mutasyon ve modifikasyonu tanımlayarak aralarındaki farkı örneklerle açıklayacak, Aynı yaşam alanında bulunan farklı organizmaların, neden benzer adaptasyonlar geliştirdiğini belirteceksiniz. NASIL ÇALIŞMALIYIZ? Bu üniteyi kavrayabilmek için; “Hücre Bölünmesi ve Kalıtım** ünitesindeki konulan ders notlarınızdaki bilgi, şekil ve resimlerden de faydalanarak okuyup öğrendikten sonra tekrar ederek pekiştiriniz. Bu ünitedeki konulan ders notunuz haricinde kitap, dergi ve çeşitli yayınlardan da inceleyip, araştırmalar yaparak bilgilerinizi genişletebilirsiniz. Ünitede geçen konular etrafında gözlem, karşılaştırma, model oluşturma, bilgi ve veri toplama, verileri kaydetme, işlenen verileri yorumlama, sonuç çıkarma ve çevrenizdekilere sunma becerilerinizi geliştirebilirsiniz. Ünite sonundaki etkinlikleri gerçekleştiriniz ve değerlendirme sorularım mutlaka çözünüz. Ders notunuzun sonundaki cevap anahtan ile karşılaştırınız. 2 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÜNİTE I HÜCRE BÖLÜNMESİ VE KALITIM 1.1 HÜCRE BÖLÜNMESİ Hücre bölünmesi canlılar aleminde görülen en önemli biyolojik olaylardan biridir. Hücre büyürken, hücre zan genişler, hacmi artar. Ancak hücrenin hacmi, hücre zarından daha hızlı büyür. Bu nedenle hücre, belirli bir büyüklüğe geldiğinde yaşamım sürdürebilmesi için bölünür. Bir hücrelilerde bölünme, o türün birey sayısını arttırdığı için aynı zamanda üreme olarak nitelendirilebilir. Çok hücreli canlılarda büyüme, gelişme, onarım ve yemlenme hücre bölünmesi ile gerçekleşir. Canlılarda üreme ve büyüme hücre bölünmesi ile meydana gelir. Canlılar aleminde mitoz ve mayoz olarak adlandırılan iki farklı hücre bölünmesi görülür. Mitoz Bölünme Mitoz bölünme hem bir hücreli hem de çok hücreli canlılarda görülen bir bölünme şeklidir. Mitoz bölünme sonucunda ana hücre ile aynı kalıtım maddesine sahip iki yeni hücre oluşur. Oluşan yavru hücreler tıpatıp ana hücreye benzer. Mitoz bölünme birbirini takip eden evrelerden oluşur. Bu evreler sırasında çekird eğin ve sitoplazmamn bölünmesiyle iki yavru hücre oluşur. Bölünme öncesinde hücrenin çekirdeğinde bulunan kalıtım maddesinin birer kopyası yapılır. Bu kalıtım maddesi bölünmenin erken evrelerinde kısalıp kalınlaşarak kromozom adı verilen yapılara dönüşür. Mitoz bölünmenin aşamaları aşağıdaki şekillerde verilmiştir. Kromozom sayılarım ve hareketlerini inceleyiniz: Hayvan Hücresinde Mitoz Bölünme Mitoz bölünmenin sonunda eşlenen kromozomlar, oluşan iki hücreye eşit olarak paylaştırılır. Böylece oluşan iki hücre ana hücreyle aynı kromozom yapışma ve sayısma sahip olur. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Kromozomların şekli, büyüklüğü ve sayısı her canlı türü için sabittir. Kromozom sayısı canlının ilkel, gelişmiş, küçük veya büyük oluşuna bağlı değildir. Ayrıca farklı türlerde kromozom sayısı aynı sayıda olabilir. Örneğin insanda ve moli balığında 23 çift, güvercinde ve soğanda 8 çift, eğrelti otunda 510 çift kromozom vardır. Vücut hücrelerinde, bir takımı anadan, bir takımı babadan gelen iki takım kromozom bulunur. Kromozom takımlarının ikisini de taşıyan hücrelere diploit hücre denir ve 2n ile gösterilir. 2n kromozomun n tanesi anneden, n tanesi babadan gelir. Sinir, karaciğer, deri ve saç gibi tüm vücut hücreleri diploitdir. Eşey hücrelerinde (yumurta ve sperm) ise vücuttaki kromozom takımının yansı bulunur. Böyle hücrelere haploit hücre denir ve n ile gösterilir. Örneğin sizin vücut hücrenizdeki kromozom sayısı 2n = 46’dır. Bu durumda eşey hücrelerinizdeki kromozom sayısı n = 23’ dür. 46 kromozomunuzun n = 23’ü annenizden, n = 23’ü babanızdan eşey (üreme) hücreleri ile gelir. Annenin n kromozomlu yumurta hücresi ile babanın n kromozomlu sperm hücresi döllenme ile birleşip 2n kromozomlu zigotu; zigot da gelişim evrelerinden sonra sizi oluşturur. Böylelikle insana özgü kromozom sayısı sabit kalır. Eşey hücreleri : n kromozomludur Vücut hücreleri : 2n kromozomludur Zigot : 2n kromozomludur. Sonuç olarak mitoz bölünme sonunda her bakımdan birbirinin aynı olan iki hücre oluşur. 2n kromozomlu hücreden mitoz bölünme sonucunda oluşan hücreler de 2n kromozomludur. Ayrıca mitoz bölünme bütün vücut hücrelerinde görülür. Mitoz Bölünmenin Önemi: Mitoz bölünme bir hücreli canlılarda üremeyi sağlar. Çok hücreli canlılarda ise organizmanın büyümesini, yıpranan dokuların onarılmasını ve yemlenmesini sağlar. Mitoz bölünme sonucu oluşan yavru hücrelerin kromozon sayılan aynı kalır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Mayoz Bölünme Türlerin birbiri ardınca gelen nesillerinde türe özgü kromozom sayısının sabit kalması mayoz bölünme ile sağlanır. Mayoz bölünme üreme ana hücrelerinden üreme hücrelerini meydana getirir. Hayvan Hücresinde M ayozun Şematik Gösterim i 1. M ayozun B aşlangıcı IIIN+- m ııııı Homolog kromozomlar yan yana gelerek birbirleri üzerine kıvrılır. Hücre, bölünme için gerekli hazırlıkları yapar. Kalıtım maddesi eşlenerek iki kalına çıkar. Jüt ııııı Kromozomlar arasında parça değişimi olur. Parça değişimi, homolog kromozomlar arasındaki gen alış verişidir, Parça değişimi sayesinde mayoz sonucunda oluşacak kromozomlar anne ve babanın kromozomlarından farklı özellikte olur. 2. M ayozun B aşlangıcı * +11II ■ ♦ /ifm tM +1111 ııııı Birinci mayozun sonucunda kromozom sayısı “2n” olan ana hücreden kromozom sayısı "n" olan iki yavru hücre otuşur. Sitoplazma bölünmesi ite hücre ortadan ikiye boğumlanır. I w Kromozomlar hücrenin ortasına dizilir. ■ t O Homolog kromozom çiftleri birbirinden aynlarak kutuplara çekilir. Böylece bölünme sonucu oluşacak her bir hücrenin kromozom sayısının yarıya inmesi sağlanmış olur. [ i : '. P V İJ w 2. mayoz mîtoza benzer. 1. mayoz sonucunda “ n" sayıda kromozoma sahip her bir hücreden 2. mayozda kromozom sayısı “n” olan iki yavru hücre oluşur. Böylece mayoz sonunda toptam dört tane “ n” sayıda kromozoma sahip hücre oluşmuş olur. Üreme ana hücreleri diploittir. Mayoz bölünme çeşitli evrelerden oluşan ve birbirini takip eden iki bölünmeden oluşur. Mayoz bölünme, diploit hücredeki kromozom sayısını yanya düşürür. Başka bir ifadeyle mayoz, 2n kromozomlu hücreden, n kromozomlu dört hücrenin oluştuğu özel bir bölünmedir. Oluşan n kromozomlu hücrelere üreme hücresi (gamet) denir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 a. Sperm oluşumu sperınatogouyum (A<t kromozom) _ S* MitOZ b5lüınnc spennter (her bin 23 kromozoma M ayoz bölünme sali’PJ - ---- L Biı iııcil spennatosit (46 kromozom) İkincil sperııtaiosiî (23 kromozom) b.Yumurta oluşumu y / t V j Sperotatogonyum (Farklılaşmamış V ve olgunlaşmamış sperm \ hücrelerinden bin) ı Oogonyura (Ymuuıtalıkta oluşan. olgunlaşmamış yumurta hücresinin uk hali) GELİŞİM BÜYÜME B ınncil spermatosıtler (Dölleme yeteneğine sahip olmayan, olgunlaşmamış erkek’ cinsiyet hücreleri) Bınncil oositler ■ (Olgunlaşma döneminden önceki dişi cinsiyet hücreleri) MAYOZ 1 İkincil spermatosiiler İkincil oositler (Olgunlaşma döneminin ikinci aşamasındaki yu murta hücreleri) -j j ,s k \ V il VS MAYOZ 2 r ı Sjpennatıdler (Sperm hücresinin' olgunlaşmayı tamamlamadan önceki halleri) Spenuatozoon (Dölleme yeteneğine sahip spermler) ■ B ınncil polar hücre (Bölünmeden önce kromozomların uçlara toplanmış halı) r ı / / FARKLILAŞMA, t Sİ \ v\\ / / Z' 1pol Ootidler (Yumurtacı meydana geti recek olgunlaşmış hücrelerden büyüğü) Yumurta (Polar nüc hücrenin bölünmeden sonraki h a li) FEN VE TEKNOLOJİ 8 Şekil ve yapı bakımından benzer olan iki kromozoma eş kromozomlar denir. Eş kromozom çiftlerinden biri anneden, diğeri babadan gelmiştir. Eş kromozomların karşılıklı bölgelerinde bir kalıtsal özellik üzerine zıt ya da aynı yönde etki eden genler bulunur. Mayoz bölünme sırasında, birbirine yaklaşan tüm eş kromozomlar birbiriyle sarmal şekilde temas eder. Sonunda kromozomların birbirine dokunan parçalan arasında gen alışverişi olur. Bu olaya parça değişimi denir. Parça değişimi mayoz bölünmenin en önemli olayıdır. Parça değişimi ile yeni gen birleşmeleri meydana gelir. Canlı türlerinin farklı çevre koşullarına daha iyi uyum sağlamasında bu olaym önemli bir etkisi vardır. Bir türün bireyleri arasında farklılıklar mayoz bölünmedeki parça değişimi ile oluşur. /T\ ^ /T\ O» O ö b O BjlBj b O < = } B B b b Parça değişimi Mitoz ve Mayoz bölünme arasındaki farklar aşağıdaki tabloda gösterilmektedir. Mayoz Bölünme Mitoz Bölünme 1. Çok hücreli canlıların vücut hücrelerinde görülür. 1. Çok hücreli canlılann üreme ana hücrelerinde görülür. 2. Vücudun bütün doku ve organlarında görülür. 2. Üreme organlarında gorulur. 3. Çok hücreli canlılarda büyüme ve gelişmeyi, bir hücreli canlılarda da üremeyi sağlar. 3. Çok hücreli canlılarda üreme hücrelerinin oluşumunu sağlar. 4. Bölünme sonucu yeni oluşan hücrelerde kromozom sayısı aynı kalmıştır. 4. Bölünme sonucu oluşan yeni hücrelerde kromozom sayısı yanya inmiştir. 5. Bölünme sonunda iki hücre oluşur. 5. Bölünme sonunda dört hücre oluşur. 6. Yeni hücreler kalıtsal olarak birbirinin aynısıdır. 6. Yeni hücreler kalıtsal olarak bir birinden farklıdır. 7. Kromozomlarda parça değişimi olmaz. 7. Kromozomlarda parça değişimi olur. 8. Çekirdek ve sitoplazma bir kez bölünür. 8. Çekirdek ve sitoplazma iki kez bölünür. Tablo 1.1 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Mayoz bölünmenin önemi: Mayoz bölünme ile türe ait kromozom sayısı korunur. Tür içi biyolojik çeşitlilik sağlanır. Mitozun Üreme ile İlişkisi Bir türün neslini sürdürmek için kendine benzer fertler meydana getirmesine üreme denir. İster bir hücreli ister çok hücreli olsun canlılardaki üreme olaylan bir hücreyle başlar. Bu hücre taşıdığı kalıtsal maddeye göre gelişerek ait olduğu türün özelliklerini taşıyan yavru bireyi oluşturur. Canlı türüne ait özellikler üremeyle gelecek nesillere (döllere) aktarılır. Üreme, eşeysiz ve eşeyli üreme olmak üzere iki gruba aynlır. 1. Eşeysiz Üreme Eşey hücrelerine bağlı olmadan gerçekleşen üreme şekline eşeysiz üreme denir. Eşeysiz üremenin temeli mitoz bölünmeye dayanır. Bu nedenle eşeysiz üreme sonucu oluşan bireyler birbirleriyle ve ata canlıyla aym özellikleri taşır. Eşeysiz üreme bölünerek çoğalma, tomurcuklanma, vejetatif üreme ve yenilenme gibi değişik şekillerde gerçekleşir. Bölünerek üreme Bir hücreli canlıların çoğunda görülen bir üreme şeklidir. Bu üreme şeklinde ana hücre eşit iki hücreye ayrılır. Örneğin bakteri, amip, öglena, paramesyum ve mavi-yeşil alglerde görülür. Bir paramesyum enine bölünerek kalıtsal yapısı tamamen birbirleriyle aym olan iki paramesyum oluşur. Paramesyumda enine bölünme Sporla üreme Spor üzeri sağlam bir örtüyle örtülü, özelleşmiş hücredir. Uygun koşullarda gelişerek yeni bir canlı oluşturabilir. Aşağıdaki resimde eğrelti otunun yapraklanılın altındaki kahverengi spor kesesi topluluklan görülmektedir, bazı bir hücreli canlılar, mantarlar, eğrelti otu ve karayosunu gibi çiçeksiz bitkilerde sporla üreme görülür. 8 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Sport^sfsi Tomurcuklanarak üreme Bir hücreden oluşan canlılarda tomurcuklanma, şekildeki bira mayasında görüldüğü gibi, ana hücrenin üzerinde küçük bir tomurcuğun gelişmesiyle başlar, Ana hücre üzerinde büyüyen tomurcuk ya ana hücreye yapışık durumda yaşamım sürdürür ya da ana hücreden ayrılarak bağımsız bir birey olur. © Bira mayasında tomurcuklanma Sölenterelerden hidra Mayalar, süngerler, sölentereler ve bazı çiçeksiz bitkilerde tomurcuklanma ile üreme görülür. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Vejetatif üreme Genellikle çiçekli bitkilerde görülen bu üreme şekli ile ana bitkinin kök ve gövdesinden alman bir parçası ya da bir yaprağı toprağa ekilerek, o bitkiyle aym kalıtsal yapıya sahip yeni bitki yetiştirilebilir. Örneğin süs bitkisi begonyanın bir dalı nemli bir toprak üzerine bırakılacak olursa kök ve sürgün salarak yeni begonya bitkisini oluşturur. Patatesin yumrusundaki gözlerden yeni bir patates bitkisi oluşturulabilir. Çilek gövdesiyle, söğüt kökleriyle, zambak toprak altı gövdesiyle ve gözyaşı bitkisi yapraklarıyla kendine benzer canlılar oluşturabilir. Çileğin vejetatif üremesi Yenilenme Yenilenme erginleşmiş bir bireyin çeşitli nedenlerle yaralanan ya da kopan vücut parçasının yerine yenisini oluşturma özelliğidir. Yenilenme ile bazı organizmalarda vücudun eksilen kısımları tamamlanırken, omurgasız hayvanların bazılarında vücudun bir parçası tüm vücudu tamamlayabilir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Kertenkelede kuyruk yemlenmesi yenilenmeye bir örnektir. Kollarından biri kopan deniz yıldızı kopan kolunu yenileyebilir. Toprak solucanı ve planaryada da yenilenme görülür. İhsanlardaki yaralanan dokuların iyileşmesi de yenilenmedir. o o 1.2 KALITIM Nesiller arasındaki benzerlik ve farklılıkların ortaya çıkmasını sağlayan etmenleri ve bunların nesilden nesile nasıl geçtiğini inceleyen bilime kalıtım (genetik) denir. Eşeyli üremede ata canlı (anne-baba) ile yavru arasındaki bağlantıyı sperm ve yumurta hücresi sağlar. Döllenme ile sperm çekirdeği ve yumurta çekirdeği birleşir. Oluşan zigotta yansı anneden yansı babadan gelmiş DNA molekülleri vardır. Zigot, bu DNA’daki genlere göre gelişerek yavruyu yani yeni bireyi oluşturur. Oluşan yavru, birçok yönden anne ve Bazı kalıtsal özellikler Örneğin baş parmağın düz ya da eğri olması, dil yuvarlama ya da yuvarlayamama, kulak memesinin yapışık yada aynk olması, çenede gamze, parmakların üzerinde kıl olması gibi özellikler nesilden nesile aktarılabilen kalıtsal özelliklerdir, sonradan kazanılmaz. Nesilden nesile genlerle aktarılan özelliklere kalıtsal özellik (kalıtsal karakter) denir. Mendel’in Kalıtım Çalışmaları Kalıtsal özelliklerin nesilden nesile nasıl aktanldığı 19. yy. ortalarında Gregor Mendel (Gregor Mendel) tarafından keşfedildi. Mendel bezelyelerle yaptığı çalışmalarla genetiğin temellerini oluşturan ilkeleri ortaya koydu. Mendel çalışmalarında bezelye bitkisini kullandı. Bezelye bitkileri çaprazlama için çok elverişli özelliklere sahiptir. Çünkü bu bitkiler; kısa zamanda döl verir, çeşitleri çoktur, çiçeğin taç yapraklan, dişi ve erkek organlan tamamen sardığından yumurta hücresi başka bir bilirinin polenleriyle tozlaşma yapmaz. ıı FEN VE TEKNOLOJİ 8 3/4 uzun boylu bitki 1/4 k ısa boylu bitki Mendel bezelye bitkisi üzerinde yaptığı gözlemlerde bezelye bitkilerinin bir kısmının uzun boylu, bir kısmının kısa boylu olmasının nedenini merak etti ve 7 yıl süren çalışmalarla merakım giderecek bilgilere ulaştı. Mendel uzun boylu bezelyeleri kendileriyle tozlaştırdı. Elde edeceği tüm bezelyelerin uzun olmasını bekliyordu. Oysa oluşan bezelyelerin bir kısmı kısa, bir kısmı uzundu. Yetişen bezelyelerden uzun boylu olanları, tamamen uzun boylu bezelyeler elde edene kadar tozlaştırdı. Sonuçta elde ettiği bitkilere an döl adım verdi. Kısa boylu bitkilerin an dölünü elde etmek için de aym işlemi yineledi. Mendel daha sonra, elde ettiği iki ayn an dölü (uzun boylu bezelye bitkisi ve kısa boylu bezelye bitkisi) birbiriyle çaprazladı. Yani uzun ve kısa şeklinde boy bakımından zıt özellik gösteren iki bitkiden birinin çiçeğine, diğerinin polenlerini taşıyarak yapay döllenme gerçekleştirdi çapraz tozlaşma). Sonuçta yalnızca uzun boylu bitkiler elde etti. Bunlara birincil döl anlamında Fx dölü adını verdi. F1 dölünü farklı özellikteki iki bitkiden oluştuğu için melez döl olarak adlandırdı. Mendel’e göre her dişi ve erkek birey boy özelliğiyle ilgili kendine özgü bilgileai tohuma, dolayısıyla sonraki döle aktanyordu. Mendel aktarılan bu bilgileri faktör olarak FEN VE TEKNOLOJİ 8 adlandırdı ve bitkinin boy uzunluğu için biri uzun ebeveynden, diğeri kısa ebeveynden gelen bir çift faktör bulunduğu sonucuna vardı. Eşeyli üreyen canlılarda eşey hücreleri (gametler) oluşurken bu faktör çiftlerinin birbirinden ayrıldığını ve gametlere rastgele geçtiğim düşündü. Ayn bireylerden gelen gametlerdeki faktörler döllenme ile bir araya gelerek bireyin özelliğini oluşturuyordu. Fl döllerinde yalnızca uzun boy özelliği görüldüğü için bu uzun boyluluk faktörünün, kısa boyluluk faktörünün etkisini baskıladığım düşündü (şekle bakınız). Bu nedenle yavru döllerin görünüşünde etkisini gösteren bu faktörü baskın (dominant), etkisini gösteremeyen faktörü ise çekinik (resesif) olarak nitelendirdi. Mendel’in faktör olarak nitelediği bu kalıtım birimleri günümüzde gen olarak adlandırılır. Genetikle ilgili çalışmalarda kalıtsal özellikleri belirleyen genler, harflerle sembolize edilir. Baskın özellik geni için büyük harf, çekinik özellik geni için küçük harf kullanılır. Örneğin; boy uzunluğu özelliği için baskın olan uzun boyluluk geni (U), çekinik olan kısa boyluluk geni (u) ile temsil edilebilir. Mendel çalışmasının devamında F1 dölüyle elde ettiği melezleri birbiriyle çaprazladı (şekle bakınız). Bunun sonucunda elde ettiği döle, ikincil döl anlamına gelen F2 adım verdi. F2 dölü bireylerinin 3/4’ü uzun boylu, 1/4’ü kısa boyluydu. Çaprazlanan bireyler uzun boylu olmasına karşın yavru dölde kısa boylu bireylerin olmasını, bu özelliğin baskılanmış olmasına bağladı. Mendel bu çalışmalarım tohum rengi, çiçek rengi gibi birçok farklı özellik için de yineledi. Her defasmda aym sonuçlan elde etti. Bu sonuçların diğer özellikler ve diğer canlılar için de geçerli olduğunu ve özelliklerin nesilden nesile aktarılmasının bu şekilde gerçekleştiğini düşündü. Ancak daha sonraki çalışmalar M enderin sonuçlarına uymayan bazı durumların da olduğunu ortaya çıkardı. Etkinlik: 1 Üç Uzun, Bir Kısa Bezelyelerde mor çiçek rengi, beyaz çiçek rengine baskındır. Çiçek rengi yönünden melez iki bezelye bitkisini çaprazlayacaksınız. Bunun sonucu oluşan döllerin çiçeklerinin hangi renklerde ve hangi oranlarda olabileceğini bu etkinlikte bulacaksınız. Neler kullanırsınız? 2 x 2 cm boyutlarında kesilmiş kare şeklinde kâğıt (200 adet) kâğıt torba (2 adet) Nasıl Bir Yol İzlersiniz? 1- 100 kare kâğıdın her birine B yazınız. Bu B baskın karakteri temsil etsin. Diğer 100 kare kâğıda da b yazınız. Bu da çekinik karakteri temsil etsin. 2- 50 B ve 50 b yazan kâğıtlan bir kâğıt torbaya, kalanlan da diğer kâğıt torbaya koyunuz. Kâğıt torbalardan birinin üstüne “melez erkek”, diğerine “melez dişi” FEN VE TEKNOLOJİ 8 3- 12 - 12 - yazınız. Daha sonra torbanın içine bakmadan her birinden birer kâğıt çekiniz ve masanın üzerine koyunuz. Her bir torbadan rastgele birer tane çekerek oluşturduğunuz bu ikili grupların sayısını not alarak, defterinize çizdiğiniz bir çizelgeye kaydediniz. Verilerinizi Değerlendiriniz Kaç çeşit ikili grup elde ettiniz? Elde ettiğiniz bu ikili gruplardan hangilerinde en az bir tane B vardı. Toplam grupların kaçta kaçı B içeriyor? Hangi ikili gruplarda yalnızca b bulunuyor? Bu toplamın kaçta kaçına denk geliyor? Vardığınız sonuç nedir? ikili grupların hangi renk çiçeğe sahip olacağını söyleyebilir misiniz? îçinde BB ve Bb bulunan çiftlerin, içinde bb olanlara oram nedir? Etkinliğinizin sonucunda 1/4 oranında BB ve 2/4 oranında Bb genotipine sahip bireylerle, 1/4 oranında bb genotipine sahip bireyler elde etmeniz gerekir. Etkinlikte bu sonuca ulaşamıyorsamz deneme sayısını arttırarak doğru sonuca yaklaşırsınız. Etkinlikte BB, Bb ve bb faktörleri içeren üç farklı birey elde ettiniz. BB ve Bb bireylerinin gen yapılarının farklı olmasına karşın bitkilerin mor çiçekli olduğunu gördünüz. Bir canlının sahip olduğu genlerin toplamına genotip, canlının bu genetik yapışma ve çevresel etkenlere bağlı olarak ortaya çıkan dış görünüşüne de fenotip adı verilir. Herhangi bir özellik için (boy uzunluğu, çiçek rengi gibi) canlının dış görünüşü bir genin alel adı verilen farklı şekilleriyle belirlenir. Örneğin; uzun boy ve kısa boy genleri bezelye bitkisinin boyunu belirleyen genin alelleridir. Mor ve beyaz renk genleriyse çiçek rengini belirleyen genin alelleridir. Bir özelEği genelde bir çift gen kontrol eder. Bu özellik allel genlerden baskın olanına göre fenotipte belirir. Erkek ve dişi üreme hücresinde bir karakterle ilgili bir gen bulunur. Gametler yavruyu oluşturmak üzere döllenmeyle birleşince bir karakterin iki geni olmuş olur. Toplam 23 çift ayakkabının bulunduğu bir dolap düşününüz. Sağ ve sol tekten oluşan ayakkabılara bir çift ayakkabı dendiği gibi anneden ve babadan gelen bir çift kromozoma da homolog kromozom (eş kromozom) denir. Ayakkabı çiftleri gibi hücrelerdeki homolog kromozomlar da birbirinin eşidir ve aynı karaktere etki eden genleri içerir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Fakat birbirinin aynısı değildirler. Ayakkabılar gibi bunlar da tek eş kullanılamaz. Her birinden bir çift olması gerekir. Dolaptaki her çift ayakkabının birer tekinin, yani toplam 23 tekin bir takım oluş turduğunu düşünelim. Canlıların üreme hücrelerindeki kromozomlar da bu şekilde bir takım oluşturur. Örneğin; insan üreme hücresindeki bir takım kromozom 23 tanedir. Sperm ve yumurtadan birer takım kromozom gelir. Öyleyse zigotta iki takım yani 46 tane kromozom bulunur. Homolog kromozomların karşılıklı gelen bölgelerinde bir karakterin belirlen mesinde etkili olan gen çifti bulunur. Bu gen çifti aynı aîeli içerebileceği gibi farklı aleller de içerebilir. Bir canlı bir özellik için aynı aieli içeriyorsa bu canlı homozigot (an döl) olarak nitelendirilir. Örneğin; genotipi BB olan mor çiçekli bezelye bitkisi de aynı alelleri taşır. Yani homozigottur. Genotipi Bb olan, yani farklı alelleri içeren birey ise heterozigot (melez) tur. Koyu renk saç geni baskın, açık renk saç geni çekiniktir. Babasından koyu saç renk genini (K), annesinden açık renk saç genini (k) alan bir kızın, koyu renk baskın olduğundan siyah saçlı olur. Kızın saç rengi genotipi Kk ile gösterilir; fenotipi ise siyah saçtır. Koyu saç rengi gibi baskın karakterin genotipi iki şekilde olabilirken (KK, Kk); açık saç rengi çekinik karakterlerin genotipi her zaman tek şekilde olur (kk). Konuyu daha iyi kavrayabilmeniz için aşağıdaki tabloyu kullanarak örnekler çöze ceksiniz. Baskın Çekinik Yuvarlak tohum Buruşuk tohum San renkli tohum Yeşil renkli tohum Şişkin meyve Buruşuk meyve Mor çiçek Beyaz çiçek Koyu renk saç Açık renk saç Koyu renk göz Açık renk göz Balık pulluluk Normal deri Ayrık kulak memesi Yapışık kulak memesi Dil yuvarlama Dil yuvarlayamama Siyah kıl Kahverengi kıl Bezelye bitkisi için İnsanlar için Fare için 15 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Örnek 1: Buruşuk tohumlu bezelye bitkisiyle, heterozigot (melez) yuvarlak tohumlu bezelye bitkisi çaprazlamyor. Oluşan döllerin tohumlarının genotipi ve fenotipiyle bunların oranlan neler olabilir? Çözüm : Yuvarlak tohum = B, Buruşuk tohum = b ile gösterilirse; Heterozigot yuvarlak tohumlu bezelye Bb /X Eşey hücreleri: B Fj Dölü: B Buruşuk tohumlu bezelye bb x * b b Bb bb Genotip: 1/2 Bb 1/2 bb Fenotip: 1/2 (%50) yuvarlak 1/2 (%50) buruşuk tohumlu bezelye tohumlu bezelye Erkek bireyin oluşturduğu her üreme hücresinde tohum şekli için bir gen bulunur. Dişi bireyin oluşturduğu her üreme hücresinde tohum şekli için bir gen bulunur. Bu çaprazlama aşağıdaki gibi de gösterilebilir: 1/2 bb Çekinik arı döl buruşuk tohumlu Örnekte görüldüğü gibi, çekinik özellikteki karakterlerin fenotipte belirmesi için homozigot olması gerekmektedir. m FEN VE TEKNOLOJİ 8 Örnek 2 : İki heterozigot siyah tüylü fare çaprazlanırsa yavruların fenotip, genotip ve bunlann oranlan ne olabilir? Çözüm: Siyah tüy rengi = B Kahverengi tüy rengi = b ile gösterilirse Heterozigot siyah tüylü fare Heterozigot siyah tüylü fare Eşey hücreleri: Fj Dölü: Genotip: 1/4 (%25) BB Saf siyah 2/4 (%50)Bb Melez siyah 1/4 (%25)bb Kahverengi Fenotip: 3/4 (%75) Siyah tüylü fare, 1/4 (%25) Kahverengi tüylü fare Bu çaprazlama aşağıdaki gibi de gösterilebilir: Siyah fire G enotip: 3j' l BB hakkın mı döl 2/4 B b uraelez ddd 1./4 bb çekinik a n doi FenMMip^ 3/4 (%'75) siyah Lüylü f n e 1/4 { ^ 2 5 ) kahverengi tnytu fare FEN VE TEKNOLOJİ 8 Kalıtım İnsanda Cinsiyeti de Belirler Baîba Anne Dişi ve erkekten alman birer vücut hücresi mikroskopta incelendiğinde; dişi kromozomlarım 23 çift olarak eşleştirebiliriz. Erkeklerdeyse 22 çift kromozomu eşleştirebildiğimiz halde 23. çiftin birbirinden farklı olduğunu görürüz. Kalan iki kromozom birbirinin eşi değildir. Birinin şekti X’e benzerken, diğeri daha küçüktür ve ters dönmüş minik bir Y’ye benzer. Yani 23. çift kromozom erkekte XY şeklinde, dişide XX şeklindedir. İşte bu kromozomlara eşey kromozomları denir. Öyleyse hücrede bulunan 46 kromozomun iki tanesi eşey kromozomudur. Dişilerle erkeklerin vücutlarının birbirinden farklı görünmesinin nedeni eşey kromozomlarında bulunan genlerdir. Y kromozomu testis oluşumunu sağlayan gen içerdiği için, XY kromozomuna sahip olanların cinsiyeti erkektir. XX kromozomuna sahip olanlardaysa yumurtalıklar gelişir ve cinsiyeti dişi olur. Cinsiyet kromozomlarında bulunan farklı genler, dişi ve erkekler arasındaki diğer tüm farklılıkların oluşmasını da sağlar. Etkinlik:2 Kız mı Erkek mi? Bu çalışmayı iki madeni para kullanarak yapabilirsiniz. Birinci madeni paranın her iki yüzeyine de cam kalemiyle X yazınız ve paranın her bir yüzeyi, bir yumurtanın içerdiği eşey kromozomunu temsil etsin. İkinci madeni paranın bir yüzeyine X, diğerine Y FEN VE TEKNOLOJİ 8 yazınız ve bu paranın her bir yüzeyi de bir sperm hücresinin içerdiği eşey kromozomunu temsil etsin. Paralardan birini siz, diğerini de bir yakınınız çevirerek havaya atsın. Üstte kalan işaretleri (XX, XY) şeklinde kaydederek bu işlemi on kez yineleyiniz. Yumurta hücresinin her durumda (%10Q) X kromozomu taşıdığım, sperm hücresininse %50 X, %50 Y kromozomu taşıma olasılığı olduğunu gördünüz. Doğacak çocuğun kız ya da erkek olma olasılığı da %50-%50’dir. Diğer çocuklarda bu olasılık değişmez. Akraba Evliliğinin Sakıncaları İkisi yeni, ikisi kullanılmış dört kalem pil alarak dolu olan pillerin üzerine A, diğerlerine a yazarak bir çalışma yapabilirsiniz. Bir dolu, bir boş pili annenize, diğerlerini de babanıza veriniz. Anne ve babanızdan pilleri avuçlarında saklamalarım isteyiniz. Siz annenizin ve babanızın avuçlarında sakladıkları pillerden rastgele birer tane çekip radyonuza takınız. Radyonuzun çalışıp çalışmadığım kontrol ediniz. Bu işlemi dört kez yineleyiniz. Birinci olasılık; radyonuz çalışmadı, çünkü boş iki pil taktınız, ikinci olasılık; radyonuz çalıştı. Çünkü dolu iki pil taktınız. Üçüncü olasılık bir boş, bir dolu pil taktınız ve radyonuz yine çalıştı. Çünkü dolu olan pil radyo için gerekli enerjiyi karşılamaya yeterlidir ama çok uzun süre değil. Şimdi pilleri gen olarak düşününüz. Annenizin elindeki piller herhangi bir annenin genlerini, babanızdaki piller de herhangi bir babanın genlerini temsil etsin. Buna göre anne ve baba birer normal, birer hatalı gene sahiptir. Normal gen yaşamsal işlevler için önemli bir proteinin sentezinden sorumlu olsun. îşte böyle bir normal, bir hastalık genine sahip bireylere taşıyıcı denir. Normal olan gen, gereksinim duyulan proteini ürettiği için taşıyıcı bireylerde hastalık çıkmaz. Yalnızca her iki ebeveynden de hatalı genleri alan bireyler hasta olur. Çünkü iki gen de hatalı olduğundan ve protein üretimi için doğru bilgileri taşımadığından özel protein üretilemez. Bu durum bize hatalı genin çekinik olduğunu gösterir. Sonuçta aym soydan gelen kişilerde aym hatalı genlerin bulunma olasılığı yüksektir. Kalıtsal hastalıklara neden olan genler genellikle çekinik genlerdir. Çekinik karakterlerin akraba evliliklerinde saf döl olarak ortaya çıkma olasılığı yüksektir. Bu nedenle akraba evliliklerinde sakat ya da kalıtsal hastalığa sahip çocuk doğma olasılığı yüksektir. Kalıtsal Hastalıklar İhsanlarda orak hücreli anemi, hemofili, renk körlüğü ve Down sendromu gibi kalıtsal hastalıklar görülebilir. 19 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Orak hücreli anemi Bu hastalığa hemoglobin proteinini üreten gendeki bir hata yol açar. Bunun sonucun da aşağıdaki fotoğrafta da görüldüğü gibi alyuvarların şekli bozuk olur. Bu hastalığın taşıyıcısı olan bir anne ve babanın hem taşıyıcı hem de sağlıklı çocukları olabilir. Sağlıklı hemoglobin üretimini sağlayan gen baskındır. Bu gen S ile gösterilebilir. Orak hücreli anemiye neden olan gen ise çekiniktir. Bu da s ile gösterilebilir. Bu durumda, Taşıyıcı birey = Ss , Sağlıklı birey = SS, Hasta birey = ss ile gösterilir. Orak hücreli anemi hastalığı taşıyıcısı anne ve babadan olacak çocuklarda orak hücreli anemi hastalığının görülme oranlarına bakalım: Taşıyıcı anne Ss Eşey hücreleri: A Taşıyıcı baba Ss /\ Fj Dölü: Genotip : 1/4 SS, 2/4 Ss, 1/4 ss Fenotip :1/4 (%25) sağlıklı, 2/4 (%50) taşıyıcı, 1/4 (%25) hasta Albinoluk (akşınlık) : Canlılarda renk maddesi üreten gendeki bozukluk sonucu ortaya çıkan kalıtsal bir özelliktir. Bir ailede albino görülmüşse bu aileden akraba çocuklarının evlenmesi sonucunda albino birey doğma olasılığı artar. Bu durum altı parmaklılık kalıtsal özelliği için de geçerlidir. Bu nedenle akraba evliliklerinde sakat ya da kalıtsal hastalığa sahip çocuk doğma olasılığı yüksektir. Down sendromu : Mayoz bölünme esnasmda eş kromozomlardaki ayrılmama sonucu, yeni oluşan hücrelerde normal kromozom sayısı oluşmaz. Bunun en sık örneği mongolizmdir. Mongol bireylerin kromozom sayısı 47’dir. Eşeye bağh kalıtım gösteren kalıtsal hastalıklar X ve Y kromozomlarında cinsiyetle ilgili genlerden başka vücutla ilgili özellikler taşıyan genler de bulunur. Cinsiyet kromozomlarında bulunan bu genler örneğin XH ise X kromozomunda bulunan baskın H alelini gösterir. Xh ise X kromozomunda bulunan çekinik h alelini gösterir, h bir hastalık alelini gösterecek olursa H bu hastalığın sağlam olan (hastalığı taşımayan) alelidir. Dişi bireylerdeki X kromozomlarının biri anneden, diğeri babadan geldiği için biri hasta gen taşısa bile diğeri onun etkisini örter ve dişi bu durumda taşıyıcı olur. Ancak erkek çocukların X kromozomundaki hastalık geninin etkisini örtecek normal gen, Y kromozomunda yoktur. Bu nedenle erkek çocuklarda hemofili gibi hastalıklar daha çok görülür. İşte böyle renk körlüğü ve hemofili gibi cinsiyete bağlı olan kalıtsal hastalıkların nesilden nesile aktarılmasına eşeye bağlı kalıtım denir. Hemofili : Hemofili hastalığı, yaralanma sonucu kanın damardan çıktıktan sonra pıhtılaşmaması ya da geç pıhtılaşmasıdır. Yaralanmalarda hasta aşın kan kaybından ölebilir. Hemofili hastalarında X kromozomu üzerinde bulunan çekinik bir gen, kanın pıhtılaşması için gerekli bir proteinin üretilmesini sağlayamaz. Böylece kan pıhtılaşmaz. H - Protein üreten normal gen h = Protein üretemeyen çekinik gen dersek, normal dişi = XHXH normal erkek = XHY taşıyıcı dişi = XHXh hemofili erkek= XhY hemofili dişi = XhXh ile gösterilir. Renk körlüğü X kromozomunda bulunan çekinik genle anne babadan nesillere aktanlan kalıtsal bir hastalıktır. Örneğin yeşil ve kırmızı renk körlüğünde yeşil ve kırmızı renkler bir birinden ayırt edilemez. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Buna göre hasta baba ile normal annenin çocuklarında hemofili görülme oranına bakalım: hasta baba normal anne XHXH XhY / \ Eşey hücreleri: XhXH Genotip Fenotip xi*x h XhY 1/2 XhXH 1/2 taşıyıcı dişi, XhY 1/2 Xh Y 1/2 normal erkek Bu çaprazlama aşağıdaki gibi de gösterilebilir: etkilenmiş (hasta) erkek ta şıyıcı dişi etkilenmemiş (sağlıklı) dişi etkilenm em iş erkek etkilenmiş gen etkilenm iş (m utant) gen taşıyıcı dişi taşıyıcıetkilenmemiş etkilenmemiş dişi (sağlıklı) (sağlıklı) erkek erkek taşıyıcı dişi etkilenmemiş etkilenmemiş (sağlıklı) (sağlıklı) dişi erkek etkilenmiş (hasta) erkek Genetik Hastalıkların Teşhis ve Tedavisi Genetik hastalıkları, genellikle ciddi ve tedavileri hemen hemen imkansız olan hastalık türüdür. Her gebelik genetik hastalıklar için risk taşır; bazı ailelerde ise bu risk daha da yüksektir. Ailelere sağlıklı çocuklar kazandırmak ve genetik hastalıklardan korunmak toplum sağlığı açısından büyük önem taşır. Bu nedenle gebeliğin erken dönemlerinde kalıtsal hastalıkların saptanması için genetik analiz önemlidir. Genetik analiz bireyin taşımakta olduğu henüz belirgin hale gelmiş veya gelmemiş bütün kalıtsal hastalık ve risk faktörlerini kendisinden veya aile fertlerinden alman DNA, kromozom veya proteinin analizi ile ortaya çıkanr. Bu nedenle genetik analiz, hekimler için hasta takibinde veya bireyler için çocuk sahibi olmak gibi kişisel kararlar vermede büyük katkı sağlar. Genetik hastalıkların bazı teşhis yöntemleri şunlardır: FEN VE TEKNOLOJİ 8 Üçlü test: Doğumda en çok görülen kromozom bozukluğu ve zeka geriliklerinin en sık nedeni Down sendromudur. Down sendromu taraması için gebeye 16-18. haftalarda üçlü test uygulanır. Koryon Villus Biyopsisi: Koryon villus biyopsisi, 9-11. gebelik haftalarında anne ile bebek arasında iletimi sağlayan plasentadan ultrason kontrolü altında ince bir iğneyle doku parçasının alınmasıdır. Bu doku parçasının analizi ile bebekte herhangi bir genetik hastalığın olup olmadığı belirlenebilir. Amniyosentez: Amniyosentez testi ile 15-18. gebelik haftaları arasında bebeğin içinde bulunduğu amniyon sıvısının, ince bir iğne aracılığı ile az miktarda çekilerek, bebeğin gelişimi ve genetik hastalıklar bakımından durumu hakkında bilgi sahibi oluna bilmektedir. Kordosentez: Kordosentez, ultrason kontrolü altında kann duvarından girilerek göbek kordonundan bebeğin kanının alınmasıdır. Bebeğin kalıtsal ve metabolizma hastalıklarının teşhisinde uygulanır. 1.3 DNA VE GENETİK KOD Çekirdek, hücrenin yönetim merkezidir. Yönetim merkezinin içindeki yönetici molekül de DNA’dır. Canlıya özgü bütün özellikler DNA tarafından belirlenir. Canlının saç renginden burun şekline, kan grubundan sanat yeteneklerine, hayatı boyunca hangi proteinleri sentezleyeceğine ve ne tip bir kişiliğe sahip olacağına kadar bir çok özelliğinin ortaya çıkmasında DNA’nm etkisi vardır. Hücrenin yönetici molekülü DNA’dır. Hücrenin ne zaman bölünmesi gerektiğine DNA karar verir. Kendini eşleyerek aym DNA’ya sahip yeni hücreler oluşmasmı sağlar. Yeni oluşan hücreye o canlıya özgü bütün özellikler DNA’yla taşınmış olur. Kısaca DNA hem hücre yaşamını yönetir hem de kendini eşleyerek bölünme sonucu oluşan yeni hücrelere aym özellikleri taşır. DNA Molekülünün Yapısı Milyonlarca kez büyütülen kromozomdaki DNA’yı incelediğimizde DNA’nm yapısının nükleotit adı verilen birimlerin bir araya gelmesiyle oluştuğunu görürüz. Bir nükleotit 26. sayfadaki şekilde görüldüğü gibi organik bir baz, deoksiriboz adı verilen şeker ve fosfat grubundan oluşur. Bunlann yapısmda karbon, hidrojen, oksijen, fosfor, azot elementleri bulunur. DNA da protein, karbonhidrat ve yağ gibi çok atomlu, büyük yapılı organik bir moleküldür. Nükleotitler birleşerek karmaşık yapılı DNA’yı oluş turur. Dört çeşit DNA nükleotidi vardır. Bu nükleotitleri birbirinden farklı yapan içerdik leri organik bazlardır. Nükleotitler taşıdıkları organik bazın ismini alır. Örneğin; adenin bazmı içeren nükleotidin adı adenin nükleotittir. 23 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Bu nükleotitlerin adlan, ve şekilleri aşağıda verilmiştir. Ademin ıtfücleotiı Guanin nttDcIcoüı % C S İlo z l ij tıü k ie d jı Timin nili Icolİe Nükleotit çeşitleri Bu nükleotitler aşağıdaki şekildeki gibi birleşerek DNA’nın bükülmüş merdivene benzemesine neden olan dizileri (zincirleri) oluşturur. Bu şekil ikili sarmal olarak adlandırılır. DNA ikili sarmalında her zaman adenin (A) karşısında timin (T), guanin (G) karşısında sitozin (C) bulunur. Karşılıklı dizilerdeki nükleotitler birbirlerine hidrojen bağı adı verilen bağlarla bağlanır ve bu şekilde basamaklar oluşur. Her bir nükleotidin şekeriyle diğer nükleotidin fosfatı arasındaki bağlar da zinciri bir arada tutar. Etkinlik:3 DNA Modeli DNA’yı oluşturan birimlerin düzenini anlamak için bir model oluşturulabilir mi? Neler Kullanırsınız? Plastik pipet, cetvel, makas, ataş (48 adet), raptiye (48 adet; 12 kırmızı, 12 mavi, 12 yeşil, 12 san) FEN VE TEKNOLOJİ 8 Nasıl Bir Yol İzlersiniz? 1- Plastik pipetten boyu 3 cm olan parçalar keserek 48 pipet parçası hazırlayınız. Her bir pipet parçasının ortasından plastik başlı raptiyeyi batınnız. Ataşı yansı dışta kalacak şekilde pipet parçasının ucuna takınız. Böylece oluşturacağınız DNA modelinin nükleotitlerinden birini yapmış oldunuz. 2- Yukarıdaki işlemleri yineleyerek farklı renklerdeki raptiyelerle 48 nükleotit modeli oluşturunuz. 3- Monte ettiğiniz bu nükleotitleri masanın üzerinde birbirine eklemek için bir nükleotitin ataşım, diğer nükleotitin pipet parçasının içine takınız. Bu dört renk nükleotitlerden istediğiniz 24 tanesini birleştirerek bir zincir oluşturunuz. 4- DNA modelini tamamlayabilmeniz için 24 nükleotit modelinden oluşan yeni bir zincir daha yapmanız gerekiyor, ikinci zincir eklenirken ilk zincirdeki raptiye renklerine dikkat ediniz. Kırmızı raptiyeli nükleotitin karşısına yeşil, mavi raptiyeli nükleotitin karşısına san raptiyeli nükleotit gelmelidir. İplik kullanarak kırmızı raptiyeyle yeşil raptiyeyi, sanyla da mavi raptiyeyi bağlayınız. Bağlarkan raptiyeleri dik konumdan yatay konuma geçiriniz. Bu modeli bir sonraki etkinlikte kullanmak üzere saklayınız. 12345- 12- Verilerinizi Değerlendiriniz Pipet, raptiye, ataş nükleotitlerdeki hangi molekülün yerine kullanılmıştır? Modelinizde kaç nükleotit zinciri var? Yaptığınız DNA modelini bir ip merdivene benzetirseniz modeliniz kaç basamaktan oluşmuştur? ikinci zinciri oluştururken nükleotitleri rastgele mi seçtiniz? Yaptığınız DNA modelinizin ilk zincirindeki renk sıralaması nedir? Başka renk sıralamalan da yapılabilirini? Vardığınız Sonuç Nedir? DNA’dak nükleotit sayısını bilirseniz kaç basamaktan oluştuğunu bulabilir misiniz? Yaptığınız DNA modelinde karşılıklı iki nükleotiti birbirine ip kullanarak bağladınız. Gerçekte DNA’da karşılıklı nükleotitleri bir arada tutan bağların olduğunu düşünür müsünüz? DNA’nın Kendini Eşlemesi Küçük bir fidan kocaman bir ağaç, yumurtadan çıkan küçük yavru timsah kocaman bir timsah olur. İnsan da diğer birçok canlı gibi döllenme sonucu oluşan tek bir hücreden gelişerek yetişkin bir birey olur. Bütün canlıların büyümek, yıpranan dokularım onarmak ve üremek için yeni hücrelere gereksinimi vardır. Canlıya özgü yeni hücrelerin yapılabilmesi ve bu hücrelerin de o canlıya ait bilgilerden haberdar edilmesi DNA yoluyla olur. Öyleyse hücrelerin bölünmesi için DNA’nın kendisini çoğaltması gerekir. Yani hücrede bulunan bir DNA’nın kendisini eşleyerek birbirinin aynısı üri DNA oluşturmasından sonra hücre bölünebilir. 25 FEN VE TEKNOLOJİ 8 DNA’nm kendini eşlemesi DNA çift sarmalı kendini eşleyeceği zaman bir enzim yardımıyla bazlar arasındaki hidrojen bağlan açılmaya başlar. İki DNA zinciri arasındaki bazların birer uçlan açıkta kalır. Sitoplazmada serbest olarak bulunan nükleotitlerden uygun olanı, şekilde görüldüğü gibi açık olan baz uçlarına gelerek eşleşir. İşlem sona erince her DNA zinciri kendini eşleyerek aynısı olan iki DNA molekülü ortaya çıkarır. Eşlenme işlemi tamamlandığında hücre artık bölünmeye hazırdır. Bölünme sırasında her DNA kopyası (kromozom), yavru hücrelere gidecek şekilde yönlenir. Sonuçta DNA’lan birbirinin aynısı olan iki hücre oluşur. Aşağıdaki etkinlikle DNA’nın kendini nasıl eşlediğini daha iyi öğreneceksiniz: Etkinlik: 4 DNA’dan DNA’ya Bir DNA molekülünden nasıl iki DNA molekülü yapabilirsiniz? Neler Kullanırsınız? Plastik pipet, iplik, cetvel, makas, ataş (48 adet), raptiye (48 adet; 12 kırmızı, 12 mavi, 12 yeşil, 12 san), bir önceki etkinlikte yaptığınız DNA modeli FEN VE TEKNOLOJİ 8 1- 2- 123- 12345- Nasıl Bir Yol İzlersiniz? Önceki etkinlikte oluşturduğunuz gibi yeniden 12 kırmızı, 12 mavi, 12 san, 12 yeşil nükleotit modeli hazırlayınız. Önceki etkinlikte yaptığınız DNA modelinizi masanın üzerine koyunuz ve renk dizisini defterinize yazınız. Arkadaşınızdan DNA modelinin raptiyeleri arasındaki iplikleri, bir uçtan başlayarak makasla birer birer kesmesini isteyiniz. Arkadaşınız her bir basamağı kestikçe siz de açılan uçlara doğru nükleotiti getirip raptiyeleri birbirine iplikle bağlayınız. Basamaklan açıp nükleotitlerin hepsini eşleştirdiğinizde iki DNA molekülü oluşacak. Modellerinizden birini sonraki etkinlikte kullanmak için saklayınız. Verilerinizi Değerlendiriniz Oluşturduğunuz bu iki DNA’nın renk dizisi ilk DNA’mn defterinize yazdığınız renk dizisiyle aynı mı? Yeni oluşturduğunuz DNA modelleriniz birbirinin aynısı mı? Etkinlik sonucunda birbirinden farklı DNA modeli elde eden arkadaşınız oldu mu? Vardığınız Sonuç Nedir? Eşlenen DNA önceki nükleotit dizilişini korur mu? Neden? DNA modelindeki nükleotitlerini yaptınız. Gerçekte DNA’nın eşlenmesinde kullanılan nükleotitler nerede bulunur? Eski modelin nükleotitleri, oluşturduğunuz yeni DNA moleküllerinin hangi bölümlerinde bulunur. DNA eşlenirken nükleotit diziliminin korunmasının nedeni nedir? DNA eşlenirken hatalar oluşursa yeni DNA molekülünün işlevlerinde de farklılık olabilir mi? Düşünün ve varsayımlarda bulununuz. Biliyor musunuz? Hücremizdeki bir DNA zincirinin boyu 1.5-2 m uzunluğundadır. Vücudunuzda 10 trilyondan fada hücre vardır. Bu hücrelerin DNA’lan birbirine eklenseydi oluşan DNA zincirinin boyu Dünya’dan Güneş’e gidip geri dönebilecek uzunlukta olurdu. DNA ipliği o kadar incedir ki 5 milyon tanesi bir dikiş iğnesinin deliğinden aynı anda geçebilir. Yaşayan 6 milyar insanın DNA’lannın toplamı bir çay kaşığının içini dolduracak kadardır ve kütlesi 1 gram civarındadır. Seni Sen Yapan DNA Molekülü Dünya üzerinde yaşayan milyonlarca canlı türü vardır. Hepsi birbirinden oldukça farklı görünür. Bu canlıların bütünüyle farklı bir kimyasal yapıya sahip olmalan gerekliği düşünülebilir. Ama öyle değil. Dünya üzerinde yaşayan bütün canlıların yönetici molekülleri (DNA), sizinkiyle aynı temel kimyasal maddelerden yapılmıştır. Tüm canlıların DNA’sı ikili sarmal yapıdadır ve DNA aynı çeşit nükleotitlerinden oluşur. Ancak bu canlıların görünüşleri aynı değildir ve benzer şekilde davranmazlar. Bunun nedeni her bitki ve hayvan türünün DNA’lanndaki adenin, timin, sitozin ve 27 FEN VE TEKNOLOJİ 8 guatrın nükleotitlerinin farklı sayıda ve sıralanışta olmasıdır. Bu yüzden DNA’lardaki bilgilerle farklı proteinler üretilir. Farklı proteinler farklı hücreleri yapar. Bu hücreler de farklı canlı türlerini oluşturur. Saçlarınızın san, siyah, kahverengi ya da kızıl olması; gözlerinizin mavi, kahverengi ya da yeşil olması DNA’lannızın diğer insanlannkinden nükleotit sayı ve diziliminden farklı olmasından kaynaklanır. Sahip olduğunuz DNA’lar %99.5 oranında diğer insanlarla aynıdır. İnsanların görünüş ve davranış çeşitliliğinin yalnızca %0.5 farklılıktan kaynaklanması şaşırtıcıdır. Biliyor musunuz? Tek hücreli bir mantar türü olan ekmek mayası genlerinin %90’ı insan genlerinin bazılarıyla aynıdır. Nükleotit-Gen-DNA-Kromozom DNA çift sannaluıın yapısı Çekirdekte yer alan DNA ve özel proteinler kromozom adı verilen yapılan oluşturur. Kromozomlan, bölünmekte olan bir hücrede mikroskopla net bir şekilde görebilirsiniz. Kromozomlar kalıtım birimi olan genleri taşır. Canlıya ait tüm yaşamsal olaylar kromozomlar üzerindeki genlerle şifrelenmiştir. Kromozomların yapısında bulunan ve belirli özelliklerin gelecek kuşaklara aktarılmasını sağlayan DNA parçasına gen denir. DNA’lar genleri içerir. DNA ise nükleotit birimlerinden oluşur. Sonuç olarak kromozomlar DNA’lan DNA’lar genleri içerir. 28 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Kalıtım ve Çevre İlişkisi Yapılan araştırmalar, bireylerin sahip oldukları özelliklerin bir çoğunun kalıtım ve çevrenin ortak ürünü olduğunu belirlemiştir. Canlılarda değişmeden kalan ve nesilden nesile devam eden özelliklere kalıtsal karakter denir. Saç ve göz rengi, kan grubu, altı parmaldılık, dil yuvarlama vb. özellikler kalıtsal karakterdir. Canlıların yaşadıktan ve nesillerini devam ettirebildikleri doğal ortama çevre denir. Sıcaklık, ışık, nem, besin ve çeşitli mekanik etkiler çevre koşullarından bazılandır. Çevre, kalıtınım şekillenmesini ve kalıtsal özelliklerin ortaya çıkmasını sağlar. Ancak yeni bir kalıtsal özellik oluşturamaz. Çevrenin etkisiyle edinilen özellikler kalıtsal değildir. Canlının yalnız fenotipinde değişikliğe neden olur. Örneğin bitkilerde yeşil renkli olmalarım sağlayan genler vardır. Fakat karanlık, bu genlerin kontrol ettiği proteinin sentezlenmesini engeller. Böylece karanlık çevrede bitkilerin yapraklarının renksiz ya da açık yeşil olduğu görülür. Aym bitkiyi güneşli ortama koyduğunuzda yapraklarının zamanla yeniden yeşil renk aldığım gözlemlersiniz. Aym genotipe sahip olduğu halde, farklı çevrelerde yetiştikleri için fenotipi farklılık gösteren tek yumurta ikizleri, çevrenin kalıtıma etkisine iyi bir örnektir. Modifikasyon Çevresel koşulların etkisiyle canlının dış görünüşündeki değişikliklere modifikasyon denir. Sıcaklık, ışık, nem ve besin çevre koşullarından bazılandır. Modifikasyonlar vücut hücrelerinde oluştuğu için kalıtsal değildir yani yeni döllere geçmez. Bir insanın gelişimi sırasında boyu, zekası, sağlığı vb. özellikleri ebeveynlerinden aldığı genler tarafından belirlenir. Ancak çevre koşullan bu özelliklerin üzerine etki eder. Zeka, konuşabilme, resim ve müzik yeteneği kalıtsal olmasına karşın eğitimin etkisiyle farklılaşabilir. Beslenme ve spor boy uzunluğunu etkileyen çevresel etkenlerdendir. Bir insanın yazm güneşte ten renginin koyulaşması modifikasyona örnek olarak verilebilir. Fakat bu koyu ten rengi çocuklarına geçmez. Çünkü vücut hücrelerinde meydana gelmiştir ve geçicidir. Mutasyon Daha önceki konulardan, DNA’nın nasıl kendini eşlediğini öğrenmiştiniz. Genelde DNA hatasız olarak kendini eşler. Ancak, DNA eşlemesi sırasında çok az da olsa hata oluşabilir. Bu hata, oluştuğu DNA bölümündeki gen yapışım da değiştirir. Genlerde meydana gelen bu değişmelere mutasyon, mutasyona uğrayan gene de mutant gen denir. Bireyin vücut hücrelerinde oluşan mutasyonlar sadece bireyi etkilerken, üreme hücrelerinde oluşan mutasyonlar gelecek kuşaklara aktarılabilir yani kalıtılır. 29 Mutasyonlar her durumda oluşmaz. Sıcaklık, bazı kimyasal maddeler, radyasyon, asitlik ve bazlık derecesi gibi genlerde mutasyonlara neden olan etkenlere mutajen denir. Sıcaklık : Sıcaklık artışı ile genlerde hata oram yükselebilir. Ateşli hastalıklar mutasyona yol açabilir. Kimyasal maddeler : Nitrik asit, formaldehit, civa, zehirli gazlar, alkol, sigara, uyuşturucular, DDT vb. maddeler hücrelerle etkileşim içinde kalırsa mutasyon oram artabilir. Bitkilerde kullanılan aşın ve bilinçsiz gübrelemeyle hormon uygulamalarının da olumsuz etkileri görülür. Yakıcı, boğucu, zehirleyici vb. gazlar kimyasal silah olarak kullanıldığında ölümlere ve çok zararlı mutasyonlara neden olmaktadır. Asitlik ve bazlık derecesi: Asitlik ve bazlık dengesinin değişmesi, moleküllerin kimyasal yapılarını bozduğu için olumsuz etkiler oluşturur. Radyasyon : X, gama, beta ve mor ötesi ışınlan gibi yüksek eneıjili ışınlar mutasyon lara yol açabilir. Yukanda sayılan mutajenlere işlenmiş besinlerdeki katkı maddeleri ve hava kirliliği gibi çevresel etkenleri de dahil edebiliriz. Mutasyonlar organizma için genel olarak zararlı ve öldürücüdür. Fakat yararlı mutasyonlar da vardır. Mutajenler bazen anneden gelen yumurta hücresini ya da babadan gelen sperm hücresini etkileyerek oluşacak yeni canlıda mutasyonlara yol açar. Yani, yeni canlının oluşumu için zigotta bir araya gelen bilgilerde hata olur. Örneğin albinoluk, hemofili ve orak hücreli anemi mutasyon sonucu ortaya çıkmıştır. Bazen üreme hücreleri değil de gelişmekte olan embriyo hücreleri etkilenir. Yani üreme hücreleriyle anne babadan canlıya doğru bilgiler iletildiği halde embriyoda oluşan mutasyon sonucu doğum izleri, tavşan dudak gibi özellikler oluşabilir. Hayvanlarda da mutasyonlar görülür. Van kedisinin iki gözünün farklı renkte olması, keçilerde dört boynuzluluk da mutasyon sonucu oluşur. Mutasyonlar, canlıların belirli bir çevrede yaşama ve üreme şansım arttıran özellikler de kazandırabilir. Örneğin hemofili geni bulunduran taşıyıcı bir annenin hemofili geninin normal gene dönüşmesini sağlayabilir. Böylece anne, çocuğuna hemofili geni değil, normal gen vererek çocuğunun yaşama şansım arttırır. Faydalı mutasyonlar yeni kalıtsal özelliklerin oluşmasma neden olur. Bu durum çok uzun bir süre sonunda bir türden alt türlerin oluşmasma neden olabilir. Bu şekilde canlıların çeşitliliği artar. Canlıların Çeşitliliği Ortak özelliklere sahip, ortak bir atadan gelen ve doğal ortamlarda eşleşerek verimli döller veren canlı topluluğuna tür denir. Örneğin dünyadaki bütün insanlar aym türün bireyleridir. Bütün ev kedileri de tek bir türü oluşturur. At ile eşek çiftleştiklerinde üreme özelliği olmayan yani kısır olan katar adı verilen tür melezi oluşur. Oluşan döl kısır olduğuna göre atla eşeğin aym türden olduğunu söyleyemeyiz. Aynı tür içinde bazı özellikler bakımından bireyler çeşitlilik gösterebilir. Bunların bir bölümü modifikasyonlar sonucu oluşmuş kalıtsal olmayan çeşitliliklerdir. Bir bölümü ise nesilden nesile aktarılan kalıtsal özelliklerdir. Bir ailedeki çocukların anne babalarına ve birbirlerine benzer ve farklı yanlan vardır. Benzerliklerin nedeni her iki ebeveynden gelen genlerin kalıtımıdır. Farklılıklar ise aynı türe özgü bireylerin arasındaki çeşitliliğe örnektir. Neritesler Deniz kıyılarında bulunan yumuşakçalardan neriteslerin kabuklarının renk ve desenlerindeki farklılık tür içinde çeşitliliğe bir başka örnektir. Tür içi çeşitliliğe neden olan farklılıklar bazen gözle görülemeyecek kadar küçük olabilir ama canlının yaşama şansım artırmada büyük önemi vardır. 1.4 ADAPTASYON Canlıların temel amacı yaşamak ve türlerinin sürekliliğini sağlamaktır. Canlılar yaşama şanslarım arttıran çevre şartlarına uygun kalıtsal özelliklere sahiptirler. Bu özel likleri adaptasyon (uyum) denir. Adaptasyona canlılar aleminden şu örnekleri verebiliriz: Yarasaların çıkarttıklan ses dalgasının yankısına göre etraftaki cisimleri belirlemesi bir adaptasyondur. Kurbağanın uzun diliyle böcekleri yakalaması, kaplanın keskin dişleri ve pençeleriyle avım yakalaması da onlann hayatta kalma şansını artıran adaptasyonlardır. Bukalemunun bulunduğu ortama göre renk değiştirerek düşmanlarına karşı korunması, bitkilerde yaprakların güneş alacak şekilde dizilmesi de birer adaptasyondur. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Penguenler diğer kuşların yaşamayacağı soğuk sularda yaşayabilmeye adapte olmuşlardır. Bukalemun, kurbağa ve penguen Örneğin tuz çalısı adı verilen bir bitkinin çok derinlere giden uzun kökleri vardır. Bu bitki, suyu derinliklerine kadar tutan toprakta daha iyi gelişir fakat suyu sadece yüzeyde tutan toprakta iyi gelişemez. Diğer taraftan kısa köklü bitkiler ise suyu yüzeyde tutan topraklarda daha iyi gelişir. Bu yüzden suyu yüzeyde tutan topraklarda genel olarak kısa köklü bitkiler; derinlerde tutan topraklarda ise uzun köklü bitkiler daha çok dağılım gösterir. -Vv j Kutup Tilkisi Çöl T ilkisi Çöl tavşanı Kutup tavşanı Kutup ayısı Resim 1.10 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Bir türün bireyleri arasında farklılıklar olabileceğini artık biliyorsunuz. Örneğin yan sayfadaki resimde görülen tavşanlar aynı türün bireyleridir. Yalnızca bu iki tavşanın yaşama alanları farklıdır. Büyük kulaklar, uzun bacaklar ve geniş vücut yüzeyi ısı kaybım artınr. Bu özellikler çöl yaşamında üstünlük sağlar. Küçük kulaklar, kısa bacaklar ve küçük vücut yüzeyi ise soğuk alanlar olan kutuplarda üstünlük sağlar. Bu durum tilkiler, ayılar vb. hayvanlar için de geçerlidir. Kısaca aynı yaşam alanında bulu nan farklı organizmalar, benzer adaptasyonlar geliştirir. 1.5 EVRİM Canlı türlerinde görülen ve jeolojik zamanın ilk dilimlerinden başlayarak günümüzde de devam eden değişimlere evrim adı verilir. Aynı türün bireylerinin farklı çevre koşullarında uğradıkları mutasyonlar, adaptasyon lara sebep olabilir. Adaptasyonlar da biyolojik çeşitliliğe ve evrime katkıda bulunur. Evrim araştırmacılarından Lamarck (Lamark) ve Charles Darwin (Çarls Darwin)’in çalışmalarına ve görüşlerine göz atalım: Lamarck: 19. yüzyılın başlarında Lamarck, bir çok hayvan grubunun basitten karmaşığa doğru çeşitlendiğini ve gruplara ayrıldığını gördü. Bu gözlem ona evrimle canlıların değişebileceği fikrini verdi. Lamarck, vücudun fazla kullanılan bölümlerinin geliştiğim, kullanılmayan bölümleri nin ise yok olduğunu; çevre koşullarının etkisiyle değişen özelliklerin gelecek nesillere de aktanlabildiğini ve bu aktarımla döller boyunca yeni karakterlerin kazanılması ya da eski karakterlerin kaybolması sonucunda yeni türlerin oluştuğunu savunuyordu. Zürafa ve su kuşlarından pelikan W FEN VE TEKNOLOJİ 8 Lamarck’a göre atalarının kısa boyunlu olmasına karşın, yaşadıkları ortamda besinlerinin tükenmesi zürafaların ağaç yapraklarıyla beslenmelerini zorunlu kılmış; sürekli yukarıdaki ağaç dallarına kaldırmak zorunda kaldıkları boyunları dölden döle uzayarak günümüzdeki durumuna ulaşmıştır. Lamarck’a göre zamanlarının büyük bölümünü suda geçiren ördek ve kazlar parmak larım sürekli zorlayarak açınca parmaklan arasında perde oluşur. Bazı kuşlar bataklıktaki bol besinden yararlanmak için burada yaşar. Bataklığa girdiklerinde batmamak için bacaklarım sürekli gergin tutarlar. Bunun sonucunda uzun bacaklı flamingo ve leylek gibi kuşlar oluşur. Lamarck’m görüşleri kalıtım yasalan ortaya çıktıktan sonra geçerliliğini yitirmiştir. Darvvin: Türdeki değişimi ve bu değişimde nelerin etkili olduğunu açıklamaya çalışmıştır. Farklı büyüklük ve yapıdaki gagalara sahip ispinoz kuşlan Darwin, dünya haritasını çizmek için sefere çıkan Beagle (Bigıl) adlı bir gemiye doğa bilimcisi olarak katıldı. Beş yıl süreyle çeşitli araştırmalar, gözlemler yaptı. Fosiller buldu, gözlemlerim not etti. Galapagos adalarında bulunan ispinoz kuşlarını gözledi. Her adada diğerinden farklı gaga yapışma sahip ispinoz kuşlan olduğunu gördü. Kuşların gaga yapılarına paralel olarak beslenmeleri de farklıydı. Adada farklı besinlerle beslenen ve farklı görünüşe sahip aym tür canlılar bulunmasının nedeni ne olabilirdi? Galapagos adalan doğal koşullan ve özellikleri her adada farklı olduğu için birbirinden ve diğer yaşama alanlarından ayrılmıştır (izole edilmiştir) ve bu nedenle de her biri ayn birer ekosistem oluşturmaktadır. Galapagos adalarında yaptığı bunun gibi gözlemlerde ona göre büyük olasılıkla aym kökenden gelmiş bir çok canlının coğrafik yalıtım (izolasyon) nedeniyle birbirinden nasıl farklılaştığını, her canlının yaşadığı ortam koşullarına nasıl adapte olduğunu araştırdı. Darvvin bu izolasyonun aym türdeki canlıların doğal seçilim yoluyla her bir adaya uyum yapmasını sağlayacak değişikliklere yol açtığım söyledi. Darwin yeni türlerin doğal seleksiyon sonucu ortaya çıktığım varsaymıştır. Bu varsayıma göre yaşam savaşında yaşadıkları çevre koşullarına uygun özellikleri taşıyan bireyler, bu özellikleri taşımayanlara göre üstünlük sağlar. Üstünlük sağlayamayanlar zamanla yok olur. Doğal seçilimi aşağıdaki örnekle daha iyi anlayacaksınız: FEN VE TEKNOLOJİ 8 Bir ada düşünelim. Çıplak toprak üzerinde beyaz ve kahverengi tavşanlar bir arada yaşasın. Bu adada hangi renkteki tavşanların avlanma olasılığı daha yüksektir? Kahverengi tavşanlar kahverengi zeminde kolayca seçilemez. Beyaz tavşanlarsa kolayca seçilir ve avcıları tarafından daha çok avlanır. Böyle bir ortamda beyaz tavşanlar doğal seçilime uğrayarak zamanla yok olur. Kış mevsiminde avlanma olasılığı yüksek olan tavşanlar hangisidir? Beyaz tavşanlar düşmanları tarafından karda çok zor seçileceğinden tabi ki bu sefer kahverengi tavşanlar daha çok avlanacaktır. Böyle bir ortamda doğal seçilime uğrayacak olan tavşanlar ise bu kez kahverengi olanlardır. Sonuç olarak Darwin, bir topluluğun aym türden olan diğer topluluklarla ilişkisi kesilirse yeni türlerin oluşabileceğini düşünmüştür. Türlerin oluşumu ve değişimi konusundaki çalışmalar bu gün de sürdürülmektedir. Moleküler biyoloji, embriyoloji ve genetik gibi alanlardaki araştırmalar bu konuya yeni bulgular kazandırmaktadır. 1.6 BİYOTEKNOLOJİ VE GENETİK MÜHENDİSLİĞİ Mikroskobun bulunmasından sonra bilim insanları tarafından DNA’nm yapısı ve genetik kod çözüldükten sonra bir çok biyolojik sırrın DNA’nm baz diziliminde saklı olduğu anlaşıldı, bunun üzerine bilim adamları hücrelere yeni kimyasal maddeler üıettirebilme, yararlı işler yaptırabilme, ya da canlıya yeni karakterler kazandırmayı düşündüler. Bunun için genlerle taşman bilgileri değiştirmenin yollarım araştırmaya başladılar. Biyolojik yapının ve işleyişinin sanayide kullanılmasını amaçlayan çalışmalar biyoteknoloji bilimini ortaya çıkarmıştır. Biyoteknoloji bilimini şöyle tanımlayabiliriz: Biyoteknoloji bilimsel metod ve tekniklerle bitki, hayvan ve mikroorganizmaların yapılarım kültür ortamında değiştirip geliştirerek onlardan ürün elde etmektir. 21. yüzyılın en popüler bilimlerinden biri olan biyoteknolojiye bütün gelişmiş ülkeler büyük yatırımlar yapmaktadır. Genetik mühendisliği bazı canlılarda faydalı işlevleri olan genlerin başka canlılara aktarılması veya bu genlerin basit yapılı canlılara yüklenerek ürünlerinden yararlanılmasına imkan veren bir teknolojidir. Genetik mühendisliği biyoloji ve teknolojideki gelişmeler sonucunda ortaya çıkmıştır; biyoteknoloji tekniklerinin uygu lanmasını içeren çalışmaları kapsar. Gen mühendislerinin çalışma materyali gendir. Gen mühendisleri canlılarda gen iyileştirmesiyle istenmeyen özelliklerin ayıklanması, istenen özelliklerin bir araya toplanması ya da bulunmayan bir özelliğin başka bir canlıdan nakil yoluyla kazanılması için çalışırlar. Bilim adamları bu çalışmalarında bakterileri ve virüsleri kullanır. Bunun için klonlamadan faydalanırlar. 35 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Gen klonlaması istenilen proteini sentezleyen genin, ait olduğu hücre genomundan özel yöntemlerle kesilerek çıkarılması, bunun taşıyıcı bir DNA ile birleştirilerek alıcı bir hücreye nakledilmesi ve hücrenin çoğaltılması işlemleridir. Klonlar aynı kalıtsal yapıya ve gen çeşidine sahip DNA parçalandır. Ancak istenilen protein bir çok işlem sonucu üretilebilir. Bakteri DNA’sma eklenmek istenen gen, önce virüs DNA’sma eklenir. Sonra bu virüsün bakteri hücresine girmesi sağlanır. Böylelikle virüsün taşıdığı gen bakteri DNA’sma girmiş olur. Bakterinin bölünüp çoğalmasıyla bu gen de çoğalmış olur. İşte bu olay gen klonlamasıdır. Ortam koşullan uygunsa bir bakteriden 10 saatte yaklaşık 1 milyar bakteri oluşabilir. Böylece bu genin kontrol ettiği ürünü bakterinin üretmesi sağlanır. Günümüzde diyabet (şeker hastalığı) hastalarında bakterinin ürettiği insülin kullanılmaktadır. Biyoteknolojinin tıp, ekoloji, tarım, hayvancılık ve endüstri alanlarında uygulamaları vardır. Tıp alanındaki biyoteknolojik uygulamalar şunlardır: Şeker hastalarının sürekli kullanmak zorunda olduğu insülin hormonu geçmişte hayvanlardan elde edilmekteydi. Hayvan insülini çok pahalıydı ve bir çok insanda aleıjiye neden olabilmekteydi. Daha sonra insan geni bakterilere aktarılarak bakterilerin insan proteini olan insülini üretmeleri sağlandı. Biyoteknolojik yöntemler ile kolay, ucuz ve daha sağlıklı insülin elde edilebilmektedir. İnsan ve hayvan ölümlerine neden olan enfeksiyonlara karşı kullanılan aşılar, biyoteknolojik yöntemlerle daha kolay ve daha çok üretilmektedir. DNA’daki baz sırasının bilinmesi ve insanda çeşitli kalıtsal hastalıklara neden olan bir takım genlerin DNA molekülünden çıkarılmasıyla yeni neslin daha sağlıklı olması sağlanacaktır. Bu nedenle çeşitli ülkelerden bilim adamlan 1990 yılında “İnsan Genom Projesi” nin çalışmalarına başlamıştır. Bu projenin amacı 3 trilyon nükleotid uzunluğundaki insan genomunun DNA dizilimim bularak insanların gen haritasını çıkarmaktır. Genom projesinin tamamlanmasıyla bir çok kalıtsal hastalık tedavi edilecek, bu hastalıklar insan genomundan temizlenecek ve daha sağlıklı nesiller oluşturulabilecektir. Hiçbir bireyin genomu diğerinin aynısı değildir. Günümüzde gen mühendisliği teknolojisi ile insan genomunun bu özelliğinden faydalanılarak suçlu tespiti yapılabilmektedir. Olay yerinde suçludan kalan kan, sindirim artığı, tükrük veya DNA içeren herhangi bir doku veya kıl, gerçek suçlunun bulunmasına yardımcı olur. Aynca bir çocuğun kime ait olduğu da DNA’dan bulunabilir. Biyoteknolojinin tıp alanındaki uygulamalarından biri de gen tedavisidir. Gen tedavisinde hastalığa yol açan eksik ya da hatalı genin yerine sağlıklı kopyalan yerleştirilir. Klonlanan normal genler, virüsler yardımıyla hücreye iletilir. Örneğin bir çeşit protein bozukluğunun neden olduğu sistik fîbrozis kalıtsal bir hastalık olup, bu yolla tedavi edilmektedir. Bu hastalara, doğru protein üretimim sağlayacak gen 36 FEN VE TEKNOLOJİ 8 aktarılır. Gen tedavisi ilk başlarda sadece genetik hastalıklarda kullanılırken artık kanser, AIDS gibi diğer pek çok hastalığın tedavisinde de kullanılmaktadır. Tanm ve hayvancılık alanındaki biyoteknolojik uygulamalardan bazıları şunlardır: Biyoteknolojik yöntemlerle besin değeri yüksek, olumsuz koşullara dayanıldı ve bol ürün veren bitki ve hayvan türleri elde edilmektedir. Araştırmacılar bir kökten 25 kg domates veren bitki üretmiş; alabalıklardan izole ettikleri büyüme hormonunu sazan balığına aktarmış ve çok hızlı büyüyen, normalden daha büyük balıklar elde etmiştir. Ekoloji alanındaki biyoteknolojik uygulamalardan bazıları şunlardır: Biyoteknolojik yöntemlerle biyolojik mücadele, suların arıtılması ve atık maddelerin değerlendirilmesi konularında çalışmalar yapılmaktadır. Araştırmacılar kirlilik yaratan atık maddeleri zararsız hatta yararlı hale getirmek için mikroorganizmaları kullanmaktadır. Örneğin atıkların oksijensiz ortamda bakteriler tarafından işlenmesinden (fermentasyon) metan gazı, bundan da biyogaz üretmektedirler. Biyoteknolojik yöntemlerle bazı mikroorganizmalar kullanılarak, kanalizasyonlardaki sağlığa zararlı maddeler faydalı hâle getirilebilmektedir. Endüstriyel alandaki biyoteknolojik uygulamalardan bazıları şunlardır: Böcek ilaçlan, deterjanlar, parfüm, sirke, alkol, meyveli yoğurt, vitamin tabletleri biyoteknolojik ürünlerden bazılandır. Bütün bu yararlarının yanında biyoteknoloji insanlığın zararına da kullanılabilir. Bu amaçla çeşitli biyoteknolojik yöntemlerle biyolojik silah üretilebilir. Ancak biyoteknolojinin esas amacı kalıtsal hastalıklardan uzak, üretken ve sağlıklı insanlar ve insanların yaranna kullanılan verimli bitki, hayvan soylan üretmek olmalıdır. 37 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÖZET Canlılarda üreme ve büyüme hücre bölünmesi ile meydana gelir. Canlılar aleminde mitoz ve mayoz olarak adlandırılan iki farklı hücre bölünmesi görülür. Mitoz bölünmede ana hücre ile aym kalıtım maddesine sahip iki yeni hücre oluşur. Çok hücreli canlılarda mitoz bölünme organizmanın büyümesini, yıpranan dokuların onarılmasını ve yenilenmesini, aynca canlı türüne özgü kromozom sayı ve düzeninin korunmasını sağlar. Türlerin birbiri ardınca gelen nesillerinde kromozom sayısının sabit kalmasını sağlar. Mayoz bölünmede 2n kromozomlu üreme ana hücrelerinden n kromozomlu 4 adet gamet oluşur. Mayoz bölünme ile türe ait kromozom sayısının sabit kalması sağlanmaktadır. Parça değişimi mayoz bölünmenin en önemli olayıdır. Parça değişimi ile yeni gen birleşmeleri meydana gelir. Canlı türlerinin farklı çevre koşullarına uyum sağlamasında etkili olan parça değişimi aym zamanda biyolojik çeşitlilik sağlar. Üreme bir türün neslini sürdürmek için gösterdiği etkinliklerdir. Üıeme, eşeyli ve eşeysiz üreme olmak üzere iki gruba ayrılır. Eşey hücrelerine bağh olmayan üreme şekline eşeysiz üreme denir. Temeli mitoz bölünmeye dayanan eşeysiz üreme bölünme, tomurcuklanma, vejetatif ve yenilenme gibi değişik şekillerde gerçekleşir. Eşeyi farklı iki bireyin (erkek ve dişinin) eşey hücrelerinin birleşmesiyle meydana gelen üreme çeşidine eşeyli üreme denir. Temelini mayoz bölünme ve döllenme oluşturur. Nesiller arasındaki benzerlik ve farklılıkların ortaya çıkmasını sağlayan etmenleri ve bunların nesilden nesile nasıl geçtiğini inceleyen bilime kalıtım (genetik) denir. Nesilden nesile genlerle aktarılan özelliklere kalıtsal özellik (kalıtsal karakter) denir. Mendel bezelyelerle yaptığı çalışmalarla genetiğin temellerini oluşturan ilkeleri ortaya koydu. Mendel çalışmaları şöyle özetlenebilir: Karakterin kalıtımım genler sağlar. Bir kalıtsal karakter birbirinin aynısı veya farklı iki gen (alel genler) tarafından kontrol edilir. Gen çiftini oluşturan genler birbirinden farklı ise baskın genin etkisi fenotipte görülür, çekinik gen gizli kalır. Dölenme ile gametler rastgele birleştiğinden oğul döllerde karakterlere ait genler yeni birleşimler oluşturur. Oğul döllerde karakterler önceden tahmin edilebilecek oranlarda çıkar. Kalıtsal hastalıklardan bazıları orak hücreli anemi, albinoluk, hemofili, renk körlüğü ve Down sedromudur. Çekinik karakterlerin akraba evliliklerinde homozigot olarak ortaya çıkma olasılığı yüksektir. Bu nedenle akraba evliliklerinde sakat ya da kalıtsal hastalığa sahip çocuk doğma olasılığı yüksektir. 38 FEN VE TEKNOLOJİ 8 DNA nükleotit adı verilen moleküllerin bir araya gelmesiyle oluşur. Bir nükleotit organik baz, deoksiriboz adı verilen şeker ve fosfat grubundan oluşur. DNA hem hücre yaşamım yönetir hem de kendini eşleyerek bölünme sonucu oluşan yeni hücrelere aym özellikleri taşır. Aym türden canlıların bile birbirinden farklı olmasının nedeni her bireyin DNA’lanndaki adenin, timin, sitozin ve guanin nükleotitlerinin farklı sayıda ve sıralanışta olmasıdır. Kromozomlarda DNA vardır. DNA, nükleotit birimlerinden oluşur. Genlerde sıcaklık, bazı kimyasal maddeler, radyasyon ve asitlik ve bazlık derecesi gibi nedenlerle meydana gelen değişmelere mutasyon, mutasyona uğrayan gene de mutant gen denir. Bireyin vücut hücrelerinde oluşan mutasyonlar sadece bireyi etkilerken, üreme hücrelerinde oluşan mutasyonlar gelecek kuşaklara aktarılabilir. Mutasyonlar, orga nizma için zararlı ve öldürücü olabileceği gibi, yararlı da olabilir. Sıcaklık, ışık, nem ve besin gibi çevresel koşulların etkisiyle canlının dış görünüşündeki kalıtsal olmayan değişikliklere modifikasyon denir. Canlılar yaşama şanslarım arttırabilmek için çevreye uygun kalıtsal özellikler kazanmışlardır. Bu özelliklere adaptasyon (uyum) denir. Aym yaşam alanında bulunan farklı organizmalar, benzer adaptasyonlar geliştirir. Canlı türlerinde görülen ve jeolojik zamanın ilk dilimlerinden başlayarak günümüzde de devam eden değişimlere evrim adı verilir. Aym türün bireylerinin farklı çevre koşullarında uğradıkları mutasyonlar, adaptasyonlara sebep olur. Adaptasyonlar da biyolojik çeşitliliğe ve evrime katkıda bulunur. Lamarck (Lamark) ve Charles Darwin (Çarls Darwin) evrim araştırmacıların dandır. Lamarck, vücudun fazla kullanılan bölümlerinin geliştiğini, kullanılmayan bölümlerinin ise yok olacağım ve çevre koşullarının etkisiyle değişen özelliklerin gelecek nesillere de aktarılabileceğini ve bu aktarımla döller boyunca yeni karakterlerin kazanılması ya da eski karakterlerin kaybolması sonucunda yeni türlerin oluştuğunu savunmuştur. Darwin yeni türlerin doğal seleksiyon sonucu ortaya çıktığını varsaymıştır. Bu varsayıma göre yaşadıkları çevre koşullarına adapte olan bireyler, yaşam savaşmda bu özellikleri taşımayanlara göre üstündür. Sağlayamayanlar ise zamanla yok olur. Genetik mühendisliği bazı canlılarda faydah işlevleri olan genlerin başka canlılara aktarılması veya bu genlerin basit yapılı canlılara yüklenerek ürünlerinden yararlanılmasına imkan veren bir teknolojidir. Bilim adamları bu çalışmalarında bakterileri ve virüsleri kullanır. Klonlama tekniği ile istenilen protein üretilebilir. Biyoteknoloji bilimsel metod ve tekniklerle bitki, hayvan ve mikroorganizma yapılarım kültür ortamında geliştirerek onlardan ürün elde etmektir. Biyoteknolojinin tıp, ekoloji, tarım, hayvancılık ve endüstri alanlarında uygulamaları vardır. 39 FEN VE TEKNOLOJİ 8 TESTİ 1. Genetik biliminde kendi adıyla bilinen deneyleri yapan bilim adamı kimdir? A) B) C) D) 2. Aşağıdakilerden hangisi tomurcuklanarak ürer? A) B) C) D) 3. Darwin Lamark Gregor Mendel Robert Hooke Bira mayası Çilek Paramesyum Deniz yıldızı Aşağıdakilerden hangisi mitoz bölünmenin özelliklerinden biridir? A) Parça değişimi gözlenir. B) Sadece üreme organlarında gerçekleşir. C) Kromozom sayısını değiştirmez. D) Dört yeni hücre oluşur. 4. Aşağıdaki kalıtsal hastalıklardan hangisi kromozomların düzgün ayrılmaması sonucu ortaya çıkar? A) B) C) D) 5. Aşağıdakilerden hangisi yönetici moleküldür? A) B) C) D) 40 Mongolizm Renk körlüğü Hemofili Orak hücreli anemi ATP DNA Protein Enzim FEN VE TEKNOLOJİ 8 6. Nükleotit -► DNA kromozom Yukarıda “?”li yere aşağıdakilerden hangisi gelmelidir? A) B) C) D) 7. Nükleotidin yapısında hangisi bulunmaz? A) B) C) D) 8. Baz Glikoz Fosfat Deoksiriboz A, T, G, A, T baz sıralamasına sahip bir DNA tek zincirinin karşısına hangisi gelir? A) B) C) D 9. Gen Çekirdek Mitoz Mayoz C, C, T, A, A A, A, T, C, G G, G, C, T, A T, A, C, T, A İki canlının farklılığım aşağıdakilerden hangisi sağlar? A) B) C) D) DNA baz sıralanışı Kromozom sayısı Kromozom şekli DNA fosfat sayısı 10. Darwin*e göre; I. Yaşam ortamlarının bir engelle ayrılması E. Çevreye uyum sağlayabilenlerin yaşamım sürdürmesi m . Fazla kullanılan organın gelişimini sürdürmesi durumlarından hangileri türdeki değişimin nedenlerindendir? A) B) C) D) YalnızI Yalnızlı II - m i -n 41 FEN VE TEKNOLOJİ 8 FEN VE TENOLOJÎ 8 •• • UNITEII KUVVET VE HAREKET KONULAR 2.1. 2.2 2.3. KALDIRMA KUVVETİ a. Sıvıların Kaldırma Kuvveti b. Gazların Kaldırma Kuvveti YÜZME VE BATMA ŞARTLARI a. Yüzme Şartı b. Askıda Kalma Şartı c. Batma Şartı BASINÇ a. Katiların basmcı b. Katı Cisimlerin Basınçlarının Biçimlerine Göre Karşılaştırılması c. Sıvıların Basmcı d. Sıvıların Basmcı İletimi e. Su Cendereleri f. Gazların Basmcı g. Gaz Basmcı ile İlgili Çalışmalar ÖZET TESTH 43 FENVETENOLOJİ 8 Bu üniteyi bitirdiğinizde kaldırma kuvveti ile ilgili olarak; Cisimlerin sıvı içinde ölçülen ağırlığının havada ölçülen ağırlığından farklı olduğunu belirleyecek, Cisimlerin ağırlıklarının hava ve sıvı içinde farklı olmasının nedeninin kaldırma kuvveti olduğunu anlayacak, Aynca yüzen ve batan cisimlere, sıvıların uyguladığı kaldırma kuvveti ile cisimlerin ve sıvıların yoğunluğu arasında bir ilişki olduğunu fark edecek, Arşimet ilkesi’nin anlamım kavrayacak ve yorumlayabilecek, Sıvıların kaldırma kuvvetinden hareketle, gazların da cisimlere kaldırma kuvveti uyguladıklarım fark edecek, Basmç kavramını öğrenerek basmç ile kuvvet arasındaki ilişkiyi belirleyecek, Basmcm teknolojideki önemini anlayarak öğreneceksiniz. Bu ünitede anlatılanları öğrenebilmek için; Ünite girişlerinde verilen soru, resim, şema vb. hazırlayıcı çalışmaları dikkatli olarak inceleyiniz. Konu içinde verilen deney, araştırma, gözlem vb. etkinliklerle ilgili yönergelerine uygun olarak çalışmaları yapmaya çalışınız. Çalışmalardan sonra metin ve anlatımları takip ederek konuyu anlamaya çalışınız. Başlangıçta yaptığınız çalışmaları yeniden yaparak daha önceden yaptığınız çalışmalarda hatanız varsa düzeltiniz. Ünite sonunda verilen ünite özetini dikkatlice okuyunuz. Ünite sonunda verilen değerlendirme sorularını cevaplamaya çalışınız. Cevaplayamadığınız sorularla ilgili konulan geri dönerek bu konulan tekrar inceleyiniz. 44 FEN VE TENOLOJÎ 8 ÜNİTE n KUVVET VE HAREKET 2.1. KALDIRMA KUVVETİ Akışkan olan suyun ve havanın sahip olduğu bazı özellikler, gezegenimizde pek çok canlı türünün yaşamasını ve gelişmesini sağlamış, bu maddelerin bir takım özelliklerden teknik anlamda yararlanabilmek ise konuya ilgi duyan insanların yaptıkları çalışmalarla mümkün olmuştur. Suda yüzen bir ağaç parçasından esinlenerek ahşap bir sandalın yüzdürülmesiyle başlayan süreç, günümüzde milyonlarca newton ağırlığındaki gemilerin yüzdürülmesiyle devam etmiştir. Bu devasa gemilerin sularda nasıl yüzdürüldüğünü hiç düşündünüz mü? Kocaman denizaltılann kimi zaman su yüzeyinde kimi zaman da suyun derinliklerinde kontrollü olarak nasıl hareket ettiğini hiç düşündünüz mü? İnsanların havanın özelliklerinden yararlanarak günlük yaşamda elde ettikleri bir takım avantajlara ulaşmaları da yine çok uzun zaman almıştır. Bu alanda değişik rivayetler olmasına rağmen genel olarak kabul gören düşünceye göre ilk uçan makine 15. yüzyılın ikinci yansında Leonardo da Vinci (Leonardo da Vînsi) tarafından tasarlanmıştır. 45 Bu makinelerin ilkinin uçurulması ise 20. yüzyılda (17 Aralık 1903) Wright (Rayt) kardeşler tarafından başarılmıştır. İlk uçağın tasarımı ile uçurulması arasında neden yaklaşık 450 yıl gibi uzun bir süre beklenmiştir? Önceleri sadece 1 2 s süren uçuşlardan, günümüzde yakıt miktarına da bağlı olarak onlarca saat sürebilecek uçuşlara geçilmiştir. Binlerce newton ağırlığındaki bu araçları havada tutan etki nedir? Bütün bunlann yarımda kocaman iş makinelerinde tekerlek yerine neden paletlerin tercih edildiğim, balık adamların suyun derinliklerine dalarken neden özel giysiler giydiklerini veya içerisi vakumlanmış bir kutunun hangi etkiyle içe doğru çöktüğünü hiç merak ettiniz mi? 1.1 Sıvılarda Kaldırma Kuvveti Deniz, göl ve akarsularda büyüklükleri ve cinsleri birbirinden farklı olan pek çok cisim görürüz. Bu cisimlerin kimi su yüzeyinde yüzer, kimi su içerisinde farklı derinliklere iner, kimi de dibe batar. Cisimlerin sudaki konumlarım belirleyen etki sizce ne olabilir? Kütlenin madde miktarı ile ilgili bir özellik olduğunu ve madde miktan değişmediği sürece daima sabit kaldığını öğrenmiştiniz. Bir kuvvet olan ağırlığın ise maddenin küt lesine etki eden bir çekim kuvveti olduğunu biliyorsunuz. Kütlesi aym olan eşit yüksek liklerdeki cisimlerin ağrrlrklarr değişmez. Buna göre karada kaldırmakta zorlan dığımız bir cismi suda neden daha kolay kaldırabildiğimizi hiç düşündünüz mü? Ünlü bilim insanı Archimedes (Arşimet) de bu sorulara benzer bir soruyla günümüzden yaklaşık 2200 yıl önce karşı karşıya gelmiştir. Anlatılanlara göre göre Archimedes’in yaşadığı ülkenin despot kralı Hiero, Ölümsüz Tanrılar tapmağına konmak üzere şehrin FEN VE TENOLOJÎ 8 tanınmış altın işlemecilerinden birine som altından bir taç yapmasmı emreder. Altın işlemecisi de kralın istediği tacı yaparak istenilen sürede teslim eder. Fakat kral yapılan bu tacı gördüğünde tacın içine gümüş karıştırılmış olabileceğinden şüpheye düşer. Ancak bunu ispat etmek hiç de kolay değildir. Çünkü bu düşüncesini ispat edebilmesi için tek seçenek yapılan tacı eritip küp biçiminde dökerek aym büyüklükteki bir küp som altınla tartarak karşılaştırmaktır. Ama bunu yaptığında işlenmiş güzelim taç da ortadan kalkmış olacaktır. Bundan dolayı kral da döneminin ünlü bilim insanı Archimedes’ten bu sorununu çözmesini ister. Archimedes Söylentiye göre Archimedes bir gün banyo yapmak için su dolu bir küvete girer. Küvetin kenarlarından taşan suyun ağırlığı ile kendi vücudunun suya batan hacmi arasın da bir ilişki olduğu sonucuna ulaşır. Çok heyecanlanan Archimedes “Buldum, buldum!” diyerek sokağa fırlar. Peki, Archimedes’i bu kadar heyecanlandıran, sorunun çözümü ile ilgili aklına gelen fikir nedir? Archimedes su içine batırılan cisimlerin su seviyesinde yükselmeye neden olduğunu fark ederek tamamen su dolu bir kaba atılan bir cismin şekline bağlı olmaksızın su içine batan kısmının hacmi kadar su taşıracağı sonucuna ulaşmıştır. FEN VE TENOLOJİ 8 Bir maddenin yoğunluğu kütle ve hacme doğrudan bağlı olduğundan Archimedes için çözüm artık çok basittir. Tamamen su dolu bir kaba taç batınlarak tacın hacmince suyun taşması sağlanmalı ve taşan suyun hacmine eş hacimde som altın parçası ile tacın ağırlığı karşılaştırılmalıydı. Bu çalışma sonunda kralın tacımn saf altından yapılmadığının ortaya çıkması ile altın işlemecisi işlediği suçun cezasını hayatı ile öder ve idam edilir. Archimedes’in yaşadığı söylenen bu olay sırasında tacın altın olmadığım ispat etmesi yanında cisimlerin sudaki ağırlıklarının havadaki ağdıklarına göre daha az olduğunu gözlediği söylenir. Kaldırma kuvveti ♦ V Ağfırlık y Bir taşın hava ve sudaki ağırlıkları bir dinamometre yardımı ile ölçüldüğünde taşın sudaki ağırlığının havadaki ağırlığından daha az olduğu görülür. Bunun nedeni su içeri sinde bulunan taşın ağırlığına zıt yönde bir kuvvetin etki etmesidir. Yukarıdaki şekilde de görüldüğü gibi cismin ağırlığına zıt yönde etki eden bu kuvvete kaldırma kuvveti denir. Cisim sıvı tarafından uygulanan bu kaldırma kuvveti ile yukarı doğru itilir. Dolayısıyla cismin sıvıdaki ağırlığı havadaki ağırlığından, sıvının uyguladığı kaldırma kuvveti kadar azalmış olur. Acaba cisimler üzerine etki eden bu kuvvetin değeri her zaman aym mıdır? Kaldırma kuvvetinin değerini etkileyen faktörler var mıdır? FEN VE TENOLOJÎ 8 Evimizde bir kap su içine pişmemiş bir yumurtayı bıraktığımızda büyük ölçüde suya battığım görürüz. Yumurtanın içinde olduğu bu kaba azar azar yemek tuzu ilave ettiğimizde ise aym yumurtanın ilave edilen tuz miktan artıkça yavaş yavaş sıvının yüzeyine doğru yükselerek bir süre sonra suda yüzmeye başladığım görürüz. Sizce bunun sebebi ne olabilir? Yumurtanın başta büyük bir kısmı su yüzeyinin altında iken onu su yüzeyine doğru çıkaran etki ne olabilir? Bu olayda yumurtanın kütlesinde bir değişim olmadığına göre yumurtayı su yüzeyine çıkaran etki suya atılan yemek tuzunun etkisi ile değişen ortamın uyguladığı kaldırma kuvvetinin değerindeki artıştır. Suya eklenen tuz sayesinde başlangıçta düşük olan sıvı yoğunluğu giderek artmış, bu artış kaldırma kuvvetinin değerinin de artmasına neden olmuştur. Artan kaldırma kuvvetinin değeri ile başlangıçta batmış olan yumurta yavaş yavaş su yüzeyine çıkmıştır. Aynı olayı sıvı yağ kullanarak yapmış olsaydık nasıl bir sonuçla karşılaşırdık? Arkadaşlarınızla tartışarak açıklayınız. Kâğıttan bir kayık yapınız ve bu kayığı su dolu bir kap içine koyunuz. Kâğıt kayığın su içine batma seviyesini belirledikten sonra bu kayık içine ataç, iğne vb. ufak cisimler koyarak su içinde kalan kısmında artış olup olmadığım gözleyiniz. Konulan cisimlerin sayısma bağlı olarak kayığın su içine batan kısmının hacmindeki artışın nedeni kayığm artan ağırlığım dengelemek için su içinde kalan kısmın hacmindeki artış olabilir mi? Yukandaki bilgiler ışığında kaldırma kuvvetinin, cismin içine batırıldığı sıvının cinsine ve cismin batan kısmının değerine doğrudan bağlı, sıvı içine batınlan cismin şeklinden bağımsız olduğunu söyleyebiliriz. Gaz maddelerin yoğunluğu daima sıvı maddelerin yoğunluğundan küçüktür. Dolayısıyla gazların (havanın) kaldırma kuvveti de sıvıların kaldırma kuvvetinden küçük olacağından dinamometre ile hava ortamında ölçtüğümüz bir cismin ağırlık değeri suda ölçülen değerlerinden farklıdır. Sudaki cismin kütlesi ve cisme uygulanan çekim kuvveti değişmediği hâlde ölçümler arasında ortaya çıkan bu fark, cisme uygulanan kaldırma kuvvetlerindeki farklılıklardan kaynaklanır. Su tarafından, çekim kuvvetine zıt yönde cisme uygulanan kaldırma kuvvetinin değeri, hava tarafından uygulanan kaldırma kuvvetinden daha büyüktür. Bu nedenle kaldırma kuvvetinin havadaki bir cismin ağırlığına olan azaltıcı etkisi, sıvıdaki cisimlere uygula nan etkiden daha az olacaktır. FEN VE TENOLOJİ 8 Ömek Tamamen su içerisine batabilen bir cismin havadaki ağırlığı 28 N, sudaki ağırlığı ise 22 N olarak ölçülüyor. Su tarafından cisme uygulanan kaldırma kuvveti kaç N’dur? Çözüm Cismin havadaki ağırlığı: 28 N Cismin sudaki ağırlığı: 2 2 N Kaldırma kuvveti = 28 - 22 = 6 N olur. 1. 2 Gazlarda Kaldırma Kuvveti Çocuklara alınan uçan balonların neden çocukların bileklerine ya da ellerine bağlandığım düşündünüz mü? Ulaşım amaçlı kullanılan balonlar, belli ağırlıkları olmasına rağmen sizce nasıl uçabilmektedir? Yerküre bu cisimlere bir çekim kuvveti uygulamıyor mu? Sıvı maddeler için incelediğimiz kaldırma kuvveti gaz hâlinde olan maddeler için de geçerli midir? Sıvı maddelerin içinde bulunan cisimlere yer çekim kuvvetine zıt yönde bir kaldırma kuvveti uyguladığı gibi gaz hâlindeki maddeler de içlerindeki cisimlere kaldırma kuvveti uygularlar mı? Hava FEN VE TENOLOJÎ 8 Şekildeki gibi içi hava dolu olan bir kabın içerisine hacmi V olan bir cisim yerleştirerek cismin bağlı olduğu dinamometre yardımı ile ağırlığım ölçelim. Cismin ağırlığım ölçtükten sonra kabm içindeki havayı vakumlayarak havasız ortamda bulunan cismin ağırlığını tekrar ölçelim. Acaba her iki durumda da cismin ağırlığı aynı mıdır? I Ihna uıUııiıı Şekil I Şekil II Yapılan deneylerden cismin ağırlığının havalı ve havasız ortamlarda farklı olduğu görülmüştür. Havalı ortamda bulunan cismin ağırlığı havasız ortamda ölçüm sonucu bulunan değerden küçüktür. Bulunan değerler kap içindeki cismin hacmine bağh olarak farklılık göstermektedir. Bu deneyden de anlaşılacağı üzere kap içinde hava varken cis min hacmine bağh olarak değişen ve yerçekimi kuvveti ile zıt yönlü bir kuvvet cisme etki etmektedir. Cismin ağırlığına zıt yönde etki eden bu kuvvet havalı ortamda cisme hava tarafından etki eden kaldırma kuvvetidir. Cismin hacmi değiştikçe cisme etki eden kaldırma kuvvetinin değeri de değişmektedir. Farklı gazlarla aym düzeneği kullanarak deneyi tekrarladığımızda, balonun ölçülen ağırlık değerleri kap hava ile dolu iken ölçülen değerden farklı olacaktır. Benzer şekilde özdeş iki balondan birine karbon dioksit, diğerine hidrojen gazı dolduralım. Hidrojen gazı ile doldurulan balon uçarken kaıbon dioksitle doldurulmuş olan balonun uçmaması balonların içindeki maddelerin farklılığından dolayısı ile yoğunluk farklılığından kaynaklanmaktadır. Bu gözlemlerden de anlaşılacağı gibi balona etki eden kaldırma kuvveti, balonun sadece hacmine değil tıpkı sıvılarda olduğu gibi ortamı oluşturan maddenin cinsine de bağh olarak değişim gösterir. Sıvıların cisimlere uyguladığı kaldırma kuvveti gibi havanın da cisimlere uyguladığı kaldırma kuvveti olduğunu gördük. Bu kuvvet; çekim kuvveti ile zıt yönde olup değeri, cismin hacminden dolayı yer değiştiren havanın ağırlığına eşittir. Yani Archimedes’in sıvı maddeler için ortaya koyduğu prensipler gazlarda da geçerlidir. Bu kuvvet sayesinde zeplinler, sıcak hava balonları, meteoroloji balonları gibi cisimler havada hareket edebilmektedir. Bu araçların havada nasıl kaldıklarım beraberce inceleyelim. Akışkan bir madde olan hava ortamı içerisine konulmuş olan balon, gaz sızdırmaz ipekli veya pamuklu kumaştan ya da plastik maddelerden yapılır. Balonun havada uçabilmesi için ortalama yoğunluğunun havanın yoğunluğundan daha az olan bir madde ile doldurulması gerekir. Bu amaçla balonların uçurulmasında iki farklı metot kullanılır: 51 FEN VE TENOLOJİ 8 Balon içerisindeki hava ısıtüabilir. Isınan hava, moleküllerindeki hareket artışından dolayı daha büyük hacmi doldurmak ister. Bu yüzden balon içerisindeki moleküllerin bir kısmı dışan çıkar ve balonla balonun sınırladığı iç bölgede oluşan sistemin ortalama yoğunluğu azalır. Böylece balona uygulanan kaldırma kuvvetinin değeri, balona uygulanan çekim kuvveti olan ağırlıktan büyük olduğu için balon yükselir. Soğuk havanın yoğunluğu sıcak havanın yoğunluğundan büyük olduğu için aym hacmi dolduran soğuk havanın kütlesi sıcak havanın kütlesinden büyüktür. Balon içerisine havadan daha hafif olan helyum veya hidrojen gibi başka bir gaz doldurulabilir. Her iki durumda da balon havada yükselir. Bir uçan balonun irtifasının (yerden yüksekliğinin) kontrolü, balon ve içindeki gazdan oluşan sistemin yoğunluğunun değiştirilmesi ile sağlanır. Yani sistemin yoğunluğu azaltılırsa balon irtifa kazanır, tersi yapılırsa irtifa kaybeder. 2.2. YÜZME VE BATMA ŞARTLARI Çevremizi incelediğimizde bazı cisimlerin su üzerinde yüzerken bazılarının ise suya battığım görmüşsünüzdür. Örneğin; suya atıldığında dibe batan bir taş parçasına oranla kütlesi çok büyük olan sandallar su üzerinde kalabilmektedir. Büyüklükleri aym tahta ve metal cisimlerden, tahta cisim suda yüzerken metal cisim suya batmaktadır. FEN VE TENOLOJİ 8 Kıyı bölgelerimizde şiddetli esen rüzgârla pek çok kayığın battığını duymuşsunuzdur. Su yüzeyinde yüzen tahtadan yapılmış bir kayığı fırtınalı bir havada batıran etki sizce nedir? Cisimlerin yüzmesi ya da batması için belli kurallar var mıdır? Ördekler suyun yüzeyinde çok rahat olarak hareket edebilirken aym su ortamında ördeklerden daha küçük olan balıkların suya batmalarının sebebi sizce ne olabilir? Taşıdıkları tonlarca yüke rağmen kocaman gemiler su yüzeyinde durabiliyorken ufak bir çivi su yüzeyinde neden duramaz? Suda neden bazı cisimler yüzerken bazıları batar? Bu olayın nedeni hafif cisimler yüzerken daha ağır olan cisimlerin batması mıdır? Sizce bu cevap doğru mudur? Günlük hayatta sıkça karşımıza çıkan bu gibi sorulara beraberce yanıtlar arayalım. Sıvı içerisine bırakılan bir cismin sıvıda yüzmesinin ya da batmasının sebebi cismin yoğunluğu ile içine bırakıldığı sıvının yoğunluğu arasındaki ilişkiye bağlıdır. Sıvının hacim, derinlik ya da cismin ağırlığı, şekli ve kütlesinin bir cismin sıvıda yüzmesinde veya batmasmda bir etkisi yoktur. Sıvının içerisine bırakılan cismin sıvıda yüzmesinin ya da batmasımn sebebi cismin ve sıvının yoğunluğuna bağlıdır. Şimdi hep birlikte yoğunluk kavramım hatırlayalım. Yoğunluk; birim hacmi dolduran madde miktarıdır. Önceki yıllarda herhangi bir sıvı veya düzgün şekilli olmayan bir katının yoğunluğunu hesaplamak için bu maddenin eşit kollu teraziyle ölçtüğümüz kütlesini, dereceli silindir ile belirlediğimiz hacmine böldüğümüzü hatırlayalım. Bu yüzden yoğunluğun birimi, kütle ve hacim birimlerine bağlı olarak g/cm3, kg/m 3 veya g/mL olarak elde edilir. Madde Yoğunluk (g/cm3) Altm 19,30 Cıva 13,60 Kurşun 11,30 Bakır 8,90 Demir 7,80 Su 1 ,0 0 Etil alkol 0,81 Zeytinyağı 0,92 Ahşap (0,4-1,3) Yukarıdaki tabloda bazı maddelerin yoğunlukları verilmiştir. 53 FEN VE TENOLOJİ 8 Cisimler içine bırakıldıkları sıvı ve kendi yoğunluk değerlerine göre üç farklı durumda kalabilir. Bunlar, Cisim sıvıda yüzer. Cisim sıvıda askıda kalır. Cisim sıvıda batar (Tabana oturur). a. Yüzme Koşulu Bazı cisimler sıvı içerisine bırakıldığında sıvı yüzeyinde yüzer. Sıvı içerisine bırakılan cisimlerin sıvı yüzeyinde yüzmesinin nedeni cismin yoğunluğunun sıvının yoğunluğundan küçük olmasıdır. Cisim, sıvı içerisinde nereye bırakılırsa bırakılsın cisim sıvının kaldırma kuvvetinin etkisiyle sıvı yüzeyine doğru harekete geçerek yükselir. K aldırm a kuvveti A □ C ism in ağırlığı Sıvı Cismin sıvıdaki yükselme hareketi cisme etki eden kaldırma kuvvetinin cismin ağırlığına eşit olmasına kadar devam eder. Cismin yükselme hareketi son bulduğunda cisim dengede olacağından cisme etki eden net kuvvet sıfırdır. Böylece öz kütlesi sıvının öz kütlesinden küçük olan bir cisim sıvıya bırakıldığında sıvının yüzeyinde kalır. Cisim dengede olduğundan cismin ağırlığı ile kaldırma kuvveti eşittir. Cismin yoğunluğu < Sıvının yoğunluğu Cismin ağırlığı = Kaldırma kuvveti b. Askıda Kalma Koşulu Bazı cisimler sıvı içerisine bırakıldığında cisim sıvıya tamamen batar ve olduğu yerde kalır. Cismin sıvının içine tamamen batarak sıvı yüzeyi ile kabm tabam arasında kalmasına askıda kalma denir. Cismin sıvıda askıda kalma durumu ancak cismin yoğunluğu ile sıvının yoğunluğunun eşit olduğu durumlarda gerçekleşir. FEN VE TENOLOJİ 8 Kaldırma kuvveti Kaldırma kuvveti Cismin ağırlığı Cismin ağırlığı Askıda kalan cisimlere etki eden kaldırma kuvveti ile cismin ağırlığı birbirine eşittir. Yani cisim dengededir. Cisim dengede olduğundan cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfırdır. Sıvının öz kütlesine eşit öz kütleli bir dsim sıvıya bırakılırsa şekildeki gibi dengede kalır. Cisim dengede olduğundan cismin ağırlığı ile kaldırma kuvveti eşittir. Cismin yoğunluğu = sıvının yoğunluğu Cismin ağırlığı = kaldırma kuvveti c. Batma Koşulu Kaldırma kuvveti t Cismin ağırlığı Öz kütlesi sıvının öz kütlesinden büyük olan bir cisim sıvıya bırakılırsa, kabın tabanına oturur. Bunun sebebi cismin yoğunluğunun sıvının yoğunluğundan büyük olmasıdır. Cismin yoğunluğu sıvmm yoğunluğundan büyük olduğundan cismin ağırlı ğı cisme uygulanan kaldırma kuvvetinden büyük olur. Böylece cisim ağırlığının etkisi ile kabın tabanına kadar batarak tabana oturur. Cismin yoğunluğu > sıvının yoğunluğu Cismin ağırlığı > kaldırma kuvveti 1. sıvının kaldırma kuvveti 2 . sıvının kaldırma kuvveti Cismin ağırlığı 55 Birbirine karışmayan iki sıvı içerisine bir cismi attığımızda şekilde gösterildiği gibi cisim iki sıvı arasında dengede kalabilir. Buna göre cismin öz kütlesi alttaki sıvının öz kütlesinden küçük, üstteki sıvmm öz kütlesinden büyüktür. Her sıvı, cismin kendi içinde olan kısınma kaldırma kuvveti uygular. Cismin ağırlığım iki sıvı tarafından uygulanan kaldırma kuvvetlerinin toplamı dengeler. Hava Yukarıdaki resimde de görüldüğü gibi bir cismin içine bırakıldığı sıvıda yüzebilmesi ya da batmasmda, sıvı hacminin veya sıvı derinliğinin, cismin büyüklüğünün, şeklinin, kütlesinin ve ağırlığının bir etkisi yoktur. Yüzme ya da batma cismin yoğunluğu ile içine bırakıldığı sıvının yoğunluğu arasındaki İlişkiye bağlıdır. P eki yoğunluğu sudan ço k b üyük olan çelikten yapılm ış bir g em i suda n a sıl yüzer? K a ld ır m a k uvveti A ğ ı r l ık '/.V . ........................... XJ B flB it 1 Ç e lik blok 1f Bir gemiye yapım aşamasında kâse gibi içi boş (oyuk) bir yapı verilmesinin sebebi, geminin hacmi nedeni ile yerini değiştiren su miktarım artırmaktır. Bunun sonucunda geminin yoğunluğu suyun yoğunluğundan küçük olur. Böylece gemiye etki eden kaldırma kuvveti geminin ağırlığını dengeleyeceğinden gemi yüzer. Eğer bu gemi eri tilip blok hâline getirilirse kaldırma kuvvetinin değeri düşeceğinden blok suya batar. Ayrıca geminin dengede olması için ağırlık merkezinin, kaldırma kuvvetinin doğrultu su üzerinde olması gerekir. FEN VE TENOLOJÎ 8 Gemiler su yüzeyinde bu anlatılanlar doğrultusunda hareket ederken çok yüksek basmç değerlerine dayanabilmesi için dayanıklı ve ağır olan metallerden yapılan denizaltılann hareketi ise gemilerin hareketinden biraz daha farklıdır. Denizaltılarm su yüzeyinde hareket edebilmesi için denizaltının gövdesinde bulunan ve su sarnıcı adı verilen metal bölmeler hava ile doldurularak denizaltıyı su yüzeyine doğru iten net kuvvetin değeri arttırılmış olur. Diğer bir ifade ile suyun yoğunluğuna göre ortalama yoğunluk değeri düşürülen denizaltı su yüzeyinde hareket eder. Hava vaitlerinin açılm asıyla su sarnıçlarına deniz suyu dolm aya başlar. Denizaltı dolm aya başlam ıştır. Sarnıçlar tam am ıyla suyla dolduğunda denizaltı dibe dalmıştır. Sıı sarnıçlarının içi basınçlı hava ile dolu iken denizaltı yüzeyde durur. Denizaltı su altında hareket ettirilmek istendiğinde ise bu kez yukarıda anlatılan işlemlerin tersi yapılarak su sarnıçlarındaki hava boşaltılarak boşalan bölmeler su ile doldurulur. Böylece denizaltıyı su altına doğru iten çekim kuvvetinin değeri artacağından su altına inen aracın istenilen derinlikte kaldırma kuvveti ile çekim kuvveti dengesi sağlanarak su altındaki hareketi sağlanır. 57 FEN VE TENOLOJİ 8 Bunların dışında suyun kaldırma kuvvetinin temel kuralları dikkate alınarak tuvaletlerin, kalorifer sistemlerinin ya da araçların benzin depolarındaki su miktarı kontrol altına alınabilmekte, birbiri içinde çözünmeyen yoğunlukları birbirinden farklı maddeler birbirinden ayırt edilebilmektedir. Örnek Yoğunluğu 1,4 g/cm3 olan bir cismin kütlesi 2800 g gelmektedir. Bu cisim yoğunluğu 0,93 g/cm3 olan mısır yağı içine bırakıldığında tamamen batıyor ise cisim mısır yağına battığmda yer değiştiren yağ hacmini bulunuz. Çözüm Cisim, mısır yağı içine tamamen battığına göre yer değiştiren sıvının hacmi Arşimet Prensibi’ne göre cismin hacmine eşit olmalıdır. Mısır yağı içine tamamen batan cismin hacmi yoğunluk ifadesi yardımı ile; I 4 -^ M L IİİIC L III v ’ 200f) mv olarak bulunur. Cisim, mısır yağı içine tamamen battığmda yer değiştiren sıvının hacmi Arşimet Prensibi’ne göre cismin hacmine eşit olmalıdır. Buna göre yer değiştiren sıvının hacmi, Cismin hacmi = Sıvının hacmi = 2000 cm3 olarak elde edilir. 2.3. BASINÇ Uzun süre ve yoğun olarak yağan karın ardından oluşan görüntü gerçekten muhteşemdir. Ancak bu güzel manzarada dolaşmak istediğimizde ise bu güzel görüntü bir anda adeta çileye dönüşür. Hele yoldaki kar seviyesi çok fazlaysa hareket etmek nerede ise imkânsız hâle gelir. Atılan her adımda dizlerimize kadar kar kümesi içine gömülür ve yürümekte oldukça zorlanırız. FEN VE TENOLOJÎ 8 Kutuplardaki gibi yoğun kar birikintilerinin olduğu yerlerde yaşayan insanların kara batmadan daha kolay yürüyebilmeleri için tabam geniş ayakkabılar giydiklerim ya da giydikleri ayakkabıların tabanlarım genişletmek amacıyla leken ya da hedik adı verilen tenis raketine benzeyen araçlardan faydalandıklarım biliyor muydunuz? Peki bu kişiler normal ayakkabılarıyla kara battığı hâlde, kar ayakkabılarıyla nasıl batmadan yürüyebilirler? Karpuzu bıçağın keskin tarafıyla kolaylıkla keserken bıçağın sırtıyla kesmeye çalıştığımızda daha büyük kuvvet uygulamak zorunda kalmamızın ya da bir çivinin sivri ucunu herhangi bir yüzeye daha kolay çakabilirken ters tarafını çakmakta zorlanmamızın nedeni sizce ne olabilir? Bahçemizi sularken hortumun ucunu sıkıştırdığımızda hortumdan çıkan suyun hortumun ucunun serbest bırakıldığı duruma göre daha uzak mesafelere gittiğini gözlemleriz. Hortumdan akan suyu daha uzak mesafelere ulaştıran etki ne olabilir? Özdeş iki kitabı yine özdeş süngerler üzerine aşağıdaki resimde gösterildiği gibi biri yatay diğeri dik olarak koyduğumuzda süngerle temas eden yüzeyi diğerine göre daha küçük olan kitabın süngeri daha fazla sıkıştırdığı görülür. Aynı şekilde sabit bir yüzeye etkiyen dik kuvvetin şiddetinin değişmesi de yüzey üzerinde farklı etkiler yaratır. Kitapları küçük yüzey alanı üzerinde (dik konumda) üst üste koyarak süngerin birim yüzey alanına uygulanan kuvveti artırmış oluruz. Bu durumda süngerdeki çökme derinliğinin tek kitabın dik konulmasında gözlenen çökme derinliğinden büyük olduğu fark edilir. FEN VE TENOLOJİ 8 Esnek maddelerin esneme (sıkışma veya uzama) miktarının üzerlerine uygulanan kuvvete bağlı olarak değiştiğini öğrenmiştik. Buna göre yukanda belirttiğimiz gibi sünger üzerine biri dik diğeri yatay olarak konulan kitaplardan dik olan kitabın süngeri sıkıştırma miktannın fazla olması sünger üzerine uygulanan kuvvetin değişimine bağlıdır. Bu örnekte süngerdeki çökmenin derinliği kitabın sünger üzerinde uyguladığı kuvvet değerinin sünger üzerine uygulanan yüzey alan değerinin oranına bağlı olarak değişmektedir. Benzer şekilde bıçak kullanarak herhangi bir nesneyi keserken bıçağm keskin tarafı ile daha kolay kesebilmemiz ya da çivinin sivri ucunu bir duvara daha kolay çakabilmemiz kuvvet/yüzey alanı oranına bağlıdır. Birim yüzeye dik olarak etki eden bu kuvvete basmç adı verilir. Uluslar Arası Birim Sistemi’nde basmcm birimi N/m olup Pascal (Paskal) adım alır. Bu birim ile newton birimi arasında 1 N/m2 = 1 Pa eşitliği bulunduğundan 1 P a , 1 m2’lik yüzeye uygulanan 1 N ’luk kuvvetin yüzeyde oluşturduğu basmç değerine eşittir. Katiların Basmcı Katı cisimler, kendilerine uygulanan kuvveti aym yönde ve büyüklükte iletirler. Katı cisimler ağırlıklarından dolayı bulunduklan yüzeylere basınç uygular. Yukanda verdiğimiz örneklerden üzerine kitap konulan süngerlerdeki çökmelerin kitapların ağırlıktan yönünde meydana geldiğini ve çivinin üzerine etki eden kuvvet yönünde yüzeye çakdabildiğini göz lemledik. Buna göre katı cisimler kendilerine uygulanan kuvveti, etki eden kuvvetin uygulandığı yönde aynen iletir. Ancak yüzey üzerinde oluşan basmç değeri temas yüzeyinin büyüklüğüne bağlı olarak değişir. Yüzey alanı küçükse burada ortaya çıkan basmç büyük olur. Katiların yüzeye uyguladıklan basmç değeri kuvvetin uygulandığı yüzey alanı ile ters orantılıdır. Aynı ağırlıktaki cisimlerden yüzey alanı büyük olanın basmcı daha küçüktür. l / 2m x l / 2m Basınç = I , Basınç = 4 N Basmcm uygulanan dik kuvvete ve bu dik kuvvetin etki ettiği yüzey alanına bağlı olmasından yararlanılarak hayatımızı kolaylaştıran pek çok araç ve gereç basmca ilişkin özellikler dikkate alınarak yapılmıştır. Trenlerin tekerlek sayısının çok olması, tren ağırlığını çok sayıdaki tekerlek üzerinde paylaşılmasını sağlayarak basmcı düşürür. Böyleee rayların bozulması önlenir. Çekiçle çiviye vurduğumuzda uyguladığımız kuvvet, yönünü ve şiddetini değiştirmeden çivinin başma oradan da ucuna aktarılır. Buna karşılık çivinin ucunun yüzey alanının küçük olması buradaki basmcm daha büyük olmasını sağlar. FEN VE TENOLOJÎ 8 Yüzey alanın büyütülmesi basmcı azalttığı için iş makinelerinin ya da tank gibi ağırlığı fazla olan askerî araçların tekerlekleri veya paletleri geniş yapılarak zor arazi şartlarında yapılacak işin daha kolay yapılmasını sağlar. Fil, gergedan, deve gibi hayvanların ayaklarının taban alanlarının büyük olması onların yere uygulayacakları basmcı küçültür. Böylece hayvanlar toprak veya kum zeminde rahatça yürür. İnsanların karda kar ayakkabıları giymelerinin nedeni kara temas eden yüzey alanım artırarak basmcı azaltmaktır. Örnek A 3A Şekil E Şekil II Düşey kesitleri Şekil I ve Şekil II *de verilen X ve Y cisimlerinin zemine uyguladıkları basınçlar eşit olduğuna göre; I. X’ in ağırlığı, Y’ minkinden küçüktür. n . Y’ nin yere uyguladığı kuvvet X’inkinden büyüktür. İÜ. Cisimler ters çevrilerek yere konulursa basınçları yine eşit olur, yargılarından hangileri doğrudur? Çözüm I. Katı cisimlerin basınçları ağırlığı ile doğru orantılı, yere temas eden yüzeyi ile ters orantılıdır. X’in temas alanı A, Y’ninki 3A olduğuna göre, basınçların eşit ola bilmesi için X* in ağırlığunn,Y*ninkinden küçük olması gerekir. (I doğru) II. Katı cisimlerin yere uyguladıkları kuvvet ağırlıklarına eşittir. Y cisminin ağırlığı daha büyük olduğu için uyguladığı kuvvet de X,inkinden daha büyüktür. (H doğru) m. Cisimler ters çevrildiğinde, X cismi geniş yüzey üzerine konulduğundan basıncı ilk duruma göre küçülür. Y’ninki ise ilk duruma göre büyür. Dolayısıyla basınçlar eşit olamaz. (ÜT yanlış) Sıvıların Basmcı Buraya kadar katı maddelerin bulundukları yüzeye uyguladıkları basıncı inceledik. Şimdi de sıvılann basıncını incelemeye ne dersiniz? Bildiğimiz gibi sıvı maddeler de yerin çekim kuvvetinin etkisi altındadır. Ancak sıvı maddeler katı maddelerden farklı olarak akışkandır. Kabm yan yüzeyleri, içindeki sıvıyı kendi biçiminde tutmak için sıvıya kuvvet uygular. Bu yüzden sıvılar, içine konuldukları kabm yalnız tabanına değil bütün yüzeylerine temas ettiklerinden tüm yüzeylere kuvvet uygular. FEN VE TENOLOJÎ 8 Sıvının temas hâlinde olduğu birim yüzeylere dik olarak uyguladığı bu kuvvete sıvı basmcı denir. ıııı+> Sıvıların uyguladığı bu ku vvetin etkisiyle kap yüzeylerinde oluşan basınç acaba hangi faktörlere bağlıdır? Bir huninin geniş kısmına plastik bir balonun gergin olacak şekilde, dar olan kısmının da bir hortum yardımı ile bir basmç ölçere bağlandığım düşünelim. İçi su ile dolu derince bir kap içinde huniyi yukan aşağı doğru hareket ettirdiğimizde huninin diğer ucuna bağh olan basmç ölçerin ibresinin de hareket ettiği gözlenir. Huni aynı derinlikte sağa sola hareket ettirildiğinde ya da aşağıdaki şekildeki gibi değişik şekillerde tutulduğunda ibrenin konumunu değiştirmediği gözlenir. Kap içinde huninin yukan aşağı hareket edişine bağlı olarak basmç ölçerin ibresinin hareket etmesinin sebebi; huni ağzına gerilmiş olan esnek balona etki eden kuvvetin değişimi ile açıklanabilir. Huni kap içinde aşağıya doğru hareket ettikçe huninin geniş olan ağzma gerilmiş olan balon daha çok sıvı ağırlığının etkisinde kalır. Balonun yüzeyi üzerinde oluşan bu etki ise yüzeyde giderek artan bir basınç oluşturur. Balon, artan basıncın etkisiyle daha çok içe doğru çöker ve huniye bağlı olan hortumun diğer ucundaki basınç ölçer ibresinin giderek yükselmesine sebep olur. Huninin aynı seviyedeki hareketinde ibnenin konumunda değişim olmaması ise huni ağzına gerili olan balona etki eden kuvvetin aynı kaldığım göstermektedir. Aynı kaba su yerine etil alkol doldurulup huni aynı seviyeye daldınlsa basmç ölçerin ibresinin kap su dolu iken gösterdiği yerle aynı olmadığı görülür. İbre konumundaki bu değişim suya göre yoğunluğu daha az olan etil alkolün ağırlığı nedeniyle balon yüzeyine etki eden kuvvetin değerinin daha düşük olmasından kaynaklanır. Diğer bir ifade ile su, etil alkolden yoğun olduğundan etil alkole göre daha büyük basmç oluşturur. Bu yüzden FEN VE TENOLOJİ 8 su içine batırılan huni üzerindeki balon, etil alkoldekine oranla daha fazla içe doğru çöker ve basmç ölçerin ibresi daha çok yükselir, ibrede gözlenen bu yükselmede huninin daldınldığı kabın hacminin bir etkisi yoktur. Buna göre sıvı basıncının; sıvının hacmine, konulduğu kabın genişliğine ve şekline bağlı olmayıp sadece sıvı derinliğine ve sıvı yoğunluğuna bağlı olarak değiştiği sonucuna varılır. Sıvı içerisindeki bir cisim üzerinde, onun yukarısında kalan sıvı sütunun ağırlığından dolayı bir basmç oluşur. Buna göre cisme uygulanan basmç değeri, derinlik değeri ile doğru orantılı olarak değişir. Sıvı basıncının derinlik ile olan bu ilişkisi nedeni ile barajlardaki setler, baraj göletinin derinlerine doğru indikçe artan basmca dayanabilecek şekilde kalınlaştırılır. Bütün bu anlatılanlar dikkate alındığında sıvı maddelerin basıncını etkileyen faktörler aşağıdaki gibi sıralanabilir: • • • • Sıvının bir noktada oluşturduğu basmç, kap şekline ve sıvının toplam ağırlığına bağlı değildir. Sıvı basmcı derinliğe ve sıvının yoğunluğuna bağlıdır. Dengedeki bir sıvının aym derinliğindeki tüm noktaların basınçları birbiri ile eşit büyüklüktedir. Dengesi bozulan bir sıvı, basıncın büyük olduğu yerden küçük olduğu yere doğru akar. Filmlerde, haberlerde vb. zaman zaman karşılaştığımız ‘Vurgun” olayı da ani olarak değişen sıvı basıncından kaynaklanmaktadır. Şöyle ki; denizde derinlere inildikçe üzerimizde bulunan su kütlesi artacağından suyun vücudumuza uyguladığı basmç değeri de artar. İnsan vücudunun solunum ve dolaşım sistemi faaliyetlerini deniz seviyesinde hava basmanın değeri olan 1 atm değerindeki basınçta yerine getirir. Deniz yüzeyinden derinlere 30 m kadar aşağı inildiğinde ise bu basmç değeri artarak yaklaşık 4 atm değerine ulaşır. Hiç bir gereç kullanmadan suyun 30 m derinliğine inildiğinde akciğer kapasitesi normal kapasitenin dörtte birine düşeceğinden artan kan basmcma paralel olarak bilinçte bulanıklık başlar. 63 FEN VE TENOLOJİ 8 Basınç sadece tüpsüz değil tüple dalışta da birtakım sorunlar oluşturmaktadır. Tüple dalış yapan bir dalgıç su yüzeyine süratle çıktığında sıvı basıncının hızla azalması, tüp içindeki gazların süratle genleşmesine neden olur. Özellikle tüp içinde bulunan azot gazının genleşmesi sonucunda damarlarda tıkanma, akciğer yırtılması hatta felç gibi vücutla önemli hasarlar oluşabilir. Ani basınç değişimlerini önlemek amacıyla derin su dalışlarında dalgıçlar aniden su yüzüne çıkmamalı, hatta belirli derinliklerde beklemelidirler. İdeal çıkış hızı dakikada 2 0 metre olup, pratikte eğitmenler bunu dalgıç adaylarına “yüzeye gelen en küçük bir hava kabarcığından daha hızlı çıkma” şeklinde öğretirler. Örnek (2004/DPY) Şekil I Ş ekil II Sıvı basmcı, sıvının yoğunluğuna ve kaptaki sıvı seviyesinin yüksekliğine bağlıdır. Şekil I’deki özdeş bölmelendirilmiş sıvı dolu kabm tabanına uyguladığı basmç P ise Şekil n ’deki özdeş bölmelendirilmiş aym sıvı ile dolu kabm tabanına uyguladığı basmç kaç P olur? A) 1/4 B) 1 C) 4 D) 12 FEN VE TENOLOJÎ 8 Çözüm Sıvı dolu bir kabm tabanında oluşan basmcm değeri; kap içindeki sıvının yoğunluğuna ve kaptaki sıvı seviyesinin yüksekliğine bağlı olarak değişir. Şekil I ve Şekil İT deki kaplara konulan sıvılar aynı cins ve her iki kapta bulunan sıvıların yükseklikleri de aynı olduğundan her iki kabm da tabanında oluşan sıvı basınçları birbirine eşittir. Kaplardaki sıvı hacimlerindeki, kap şekillerindeki ve kap genişliğindeki farklılıklar kapların tabanındaki basmç değerini değiştirmez. Buna göre Şekil Fdeki kabm tabanındaki sıvı basmcı P ise Şekil II’deki kabm tabanındaki sıvı basmcı da P olur. Doğru seçenek (B)’dir. Sıvıların Basmcı İletmesi Buraya kadar sıvıların içinde bulunan cisiminlerin yüzeylerinde oluşan basmç değerini ve bu değerin hangi değişkenlere bağh olarak değiştiğini öğrendik. Acaba bir sıvı madde üzerine uygulanan basmcm sıvı madde tarafından iletimi nasıldır? Maddenin tanecikli yapıda olduğunu, bu taneciklerin gazlarda sıvılara göre daha seyrek ve hareketli olduklarım biliyoruz. Bir enjektör pistonunu geriye doğru çekerek enjektörün haznesini hava ile doldurduğumuzda hava molekülleri, her doğrultuda olan hareketleri sırasında birbirine ve enjektör çeperlerine bir itme uygular. Enjektörün uç kısmım parmağımızla kapatarak pistonunu ileri doğru ittiğimizde başlangıçta büyük hacme yayılmış olan hava, pistonunun hareketiyle daha küçük hacme toplanır. Bu sırada enjektör içerisine ve pistona daha çok molekül çarparak ilk duruma göre daha büyük itme oluşturur. Artan itme sonucunda hava moleküllerinin enjektör çeperlerine uyguladığı basmç da artar. Enjektör haznesini hava yerine su ile doldurmuş olsaydık hava moleküllerinde gözlemlediğimiz hacim küçülmesini gözleyemez, diğer bir ifade ile enjektör içindeki suyu ilkinden gözle görülebilir düzeyde daha küçük bir hacme hapsedemezdik. Sıvı molekülleri kuvvet etkisi ile sıkıştmldığmda oluşan hacim değişiminin ihmal edilebilir derecede küçük olması, sıvıya uygulanan basmcm, sıvı ile temasta olan her noktaya sadece kuvvet doğrultusunda değil bütün doğrultularda aynı büyüklükte iletilmesinden kay naklanır. Sıkışma miktarının çok küçük değerde kalması sonucunda sıvılar "sıkıştınlamaz" olarak kabul edilir. 65 FEN VE TENOLOJİ 8 Yapmış olduğu inceleme ve araştırmalar sonucu Fransız bilim inşam Blaise Pascal (Bleys Paskal) sıvıların bu özelliğini; "Kapalı bir kaptaki sıvıya uygulanan basmç, bu sıvının her noktasına ve kabın iç yüzeyinin her noktasına aynen iletilir.” şeklinde ifade etmiştir. Bundan dolayı Pascal’m yapmış olduğu araştırmalar sonucu ortaya koyduğu sıvıların sıkıştmlamayıp basmcı her doğrultuda aynen iletmesi ilkesine Pascal Prensibi denir. Şekilleri ve kalınlıkları farklı olan iki ya da daha fazla kabın tabanlarının birleştirilmesi ile elde edilen düzeneğe bileşik kaplar denir. Hacimleri, şekilleri değişik olan ve iki ya da daha çok kaptan oluşan bu sistem, kaplann tabana yakın yerlerinden birbirlerine şekildeki gibi bağlanarak oluşturulmuştur. Oluşturulan bu sisteme değişik miktarlarda herhangi bir sıvı madde doldurulduğunda, şekildeki gibi bütün kaplann sıvı seviyesi aym olana kadar sıvı Pascal Prensibi’ne göre birinden diğerine geçer. Böylece bir süre sonra kaplarda bulunan sıvı seviyeleri bütün kaplarda aym düzeye ulaşır. FEN VE TENOLOJÎ 8 Sıvıların üzerlerine uygulanan basıncı iletme ilkeleri kullanılarak geliştirilen diğer bir sistem de su cenderesi adı verilen sistemlerdir. Bir sonraki sayfada verilen su cenderesi şemasında da görüldüğü gibi sistem birinin yüzey alanı diğerine oranla daha büyük olan iki bileşik kabm tabandan birbirine bağlanması ile oluşturulmuştur. K uvvet K üçük Piston Büyük Piston Birinci pistona uygulanan kuvvetin etkisi ile oluşan bu basmç değeri su cenderesi kapalı bir kap olduğundan Pascal Prensibi’ne göre sıvının dokunduğu her noktaya, dolayısıyla diğer tarafta bulunan yüzey alanı büyük olan pistona da aynen iletilir. Böylece diğer pistonda oluşan basmç değeri ilk pistonda oluşan basmç değerine eşit olur. Ancak ikinci pistonun yüzeyi diğerine göre daha büyük olduğundan elde edilen basmç kuvvetinin değeri küçük pistona uygulanan kuvvetten daha büyük olur. Büyük pistonda oluşan bu büyük basmç kuvveti etkisi ile küçük kuvvetlerle büyük yükleri kaldırmak (küçük kuvvetlerden büyük kuvvetler elde etmek) için kullanılan su cenderelerinde kuvvetten kazanç sağlanır. Günlük hayatımızda sıvıların basmcı iletmedeki özellikleri yıkama-yağlama istasyonlarında liftlerde kullanılarak tonlarca kütleye sahip araçlar indirilip kaldınlabilmektedir. FEN VE TENOLOJÎ 8 t ra J Kompresör (• Yağ 1 İL _ _ ,1 E 1 5 İ K o m p resö r silindiri Aa Y ük t t silindiri r Yukandaki resimde görülen liftler de su cenderesi denilen sistemlerin geliştirilmiş biçimidir. Ağır araçları rahatlıkla kaldırmamıza yardım eden liftlerin dışında kamyonlardaki damperler veya araçlardaki hidrolik fren sistemleri, artezyen kuyularından su çıkarılması, ayçiçeği ve zeytinyağı fabrikalarında yağ elde ederken kullanılan sıkıştırma (pres) makineleri vb. pek çok makine ve araç sistemi Pascal Prensibi’ne göre çalışır. Gazların Basmcı Denizde ya da havuzda yüzerken su altına doğru dalış yaptığımızda suyun üzerimize yaptığı basmcı hissederiz. Dünya üzerinde yaşamımıza devam ederken bir gaz karışımı olan havarim da acaba basıncını hissedebiliyor muyuz? Onlarca metre kalınlığında bir gaz tabakası hâlinde Dünya'mızı saran atmosferin en alt kısmında bulunduğumuz hâlde bu basmcı neden hissetmediğimizi hiç düşündünüz mü? jV FEN VE TENOLOJİ 8 Dünya’yı saran atmosfer (hava tabakası) birçok gazm bir araya gelmesiyle oluşmuştur. Atmosferdeki gazın %78’ ini azot, % 2V ini oksijen, % 1 ’ini karbondioksit, su suharı ve diğer gazlar oluşturur. Gazlardan oluşan hava hem yerküreye hem de kendi içindeki tüm cisimlere, moleküllerinin ağırlığı ve hareketi ile bir basınç uygular. Atmosferin uyguladığı bu basınca açık hava basıncı veya atmosfer basmcı denir. Deniz seviyesinde bulunan bir insanın vücudunun 1 cm2 sine yaklaşık 10 N’ luk bir kuvvet etki eder. Bir insanın ortalama vücut alanı 1,5 m2 olarak düşünülürse havanın insan vücuduna 150 000 N’ luk kuvvet uyguladığı görülür. Yani bir insanın üzerine yaklaşık 15 otomobilin ağırlığı biner. İnsanların bu ağırlığı hissetmemelerinin sebebi vücut iç basıncımızın (hem kan basmcı, hem lenf basmcı, hem de vücut boşluklarındaki havanın basmcı) açık hava basıncım dengelemesidir. Benzer sebepten ötürü uzayda vücut içi sıvı basıncımızı dengeleyecek bir hava basıncı bulunmadığından uzaya çıkan insanlar basmç dengeleyici elbiseler giymek zorundadır. 69 FEN VE TENOLOJİ 8 Açık hava basıncının değeri konusunu merak eden bilim insanları bu değeri bulabilmek için çeşitli inceleme ve araştırmalar yapmışlardır. 1644 yılında Tordcelli, açık hava basıncım araştırırken Florence (Floransa) eyaletinde deniz seviyesinde, 0 °C ta, yaklaşık 1 m uzunluğunda ve bir ucu kapalı olan cam boruyu tamamen cıva ile doldurur. Borunun açık ağzım parmağı ile kapatarak cıva çanağına ters daldırır ve parmağım çeker. Borudaki cıvanın bir kısmının çanağa boşaldığım ve bir süre sonra cıva seviyesinin 76 cm* de dengede kaldığım gözler. Bu çalışma sonucunda deniz seviyesinde 0 °C' taki açık hava basıncının 76 cm cıva basmcı olduğunu ifade eder. Aym deneyin değişik kesitteki borularla veya bu boruların değişik açılarla yerleştirilerek yapılması durumunda da borudaki cıva seviyesinin yine 76 cm olduğu gözlenir. Bir diğer ifade ile cıva yüzeyine açık hava moleküllerinin yaptığı basmç değeri, boru içindeki cıvanın 76 cm seviyesinde yaptığı basmç değerine eşittir. Hava basıncının etkisini göstermek amacıyla Otto Von Guerrike (Otto Fon Günik); doğduğu kent olan Magdeburg’ta belediye başkanlığı yaptığı sırada daha sonra “Magdebuıg Yarım Küreleri” olarak adlandırılan metal küreler ile 1654 yılında bir deney yapar. Metal olan iki büyük yanm küre birleştirilip bu kürelerin içindeki hava boşaltılır. Daha sonra, oluşan vakum küreye çok sayıda at koşularak yanm küreler birbirinden ayrılmaya çalışılır. Ancak bütün uğraşlara rağmen küreler birbirinden ayrılmaz. Bunu sağlayan etki kürenin dışından etki eden açık hava basıncıdır. Yapıldığı yerden dolayı bu deneye bilim çevreleri tarafından “Magdeburg Deneyi” de denilmektedir. FEN VE TENOLOJÎ 8 Kapalı bir kaptaki gazın basıncı, kabın içerisindeki her noktada aynıdır. Bunu şişirilen bir topun her tarafının aynı anda hareketlenmesinden anlayabiliriz. Topu şişirmek amacıyla kullanılan bir pompanın pistonu itildiğinde pompanın haznesinde biriken hava, pompanın pistonunun ucunda bulunan hortum yardımıyla yüksek bir basınçla topun içine iletilir. Pompalama nedeniyle top içinde oluşan basmç, açık hava basıncından büyük olduğundan top şişer. M ? JL J S Hava basıncının etkisini pet şişeler üzerinde de rahatlıkla gözlemleyebiliriz. Pet şişenin içindeki ve dışındaki gaz basmcı birbirine eşit olmalıdır. Eğer pet şişe içindeki gaz herhangi bir metot yardımıyla boşaltılıp pet şişenin kapağı sıkıca kapatılırsa pet şişenin iç basıncıyla açık hava basmcı arasındaki denge bozulur. İç basmç değeri dışanya göre daha az olan pet şişede dengenin tekrar sağlanabilmesi için pet şişenin daha küçük bir hacme sahip olması gerekir. Böylece kutu dışındaki açık hava basmcı kutunun iç basıncından yüksek olacağından pet şişenin iç basmcı dışındaki basmca eşit bir iç basmç oluşuncaya dek büzüşür. FEN VE TENOLOJİ 8 Bütün bu anlatılanlar doğrultusunda açık hava basıncının bazı özellikleri kısaca aşağıdaki gibi verilebilir: Sıvı yüksekliği borunun kesit alanına ya da şekline bağlı olmadığı gibi borunun dik ya da eğik durmasına göre de değişmez. Açık hava basmcı sıvının emsine, havanın sıcaklığına, havanın nemli ya da rüzgârlı olmasına göre değişebilir. Atmosfer basmcı, deniz seviyesinden yükseklere doğru çıkıldıkça azalır. Bu azalma miktarı ilk 500 m için her 105 m’de 1 cm - civa olacak şekildedir. M etal B arom etre M anom etre Açık hava basıncını barometre ile ölçeriz. Barometreler özelliklerine göre sifonlu ya da metal olmak üzere ikiye aynlır. Yukanda anlattığımız Tonicelli’nin deneyinde açık hava basıncını ölçmek için kullandığı düzenek basit ama hassas bir sifonlu barometredir. Kapalı kaplarda bulunan gazların basmcı ise manometre denilen araçlar yardımı ile ölçülebilir. Günlük hayatımızda özellikle gazların itici etkisinden yararlanılarak çalışan aletlerin kullanımı giderek yaygınlaşmaya başlamış ve bu aletlerin kullanım alanlan giderek artarak çeşitlilik kazanmıştır. Bu kullanım alanlarından bazdan aşağıdaki gibi sıralanabilir: 72 FEN VE TENOLOJÎ 8 Gazlar yüksek basınca dayanıklı çelik kaplar içerisinde sıvılaştırılmış olarak depolanır. Bu kapların vanaları ihtiyaç duyulup açıldığında yüksek basınçtan kurtulan sıvı, gaz hâline geçer. Hastanelerde kullanılan oksijen tüpleri, evlerimizde kullandığımız LPG ve yangın söndürme tüpleri buna örnektir. Pipet yardımıyla bir şeyler içerken de açık hava basıncından yararlanırız. Pipetin içerisindeki havayı ciğerlerimize çekerken pipet içindeki basmç azalmış olur. İçtiğimiz sıvıya etki eden açık hava basmcı pipet içindeki basmç değerinden fazla olduğunda sıvı yükselerek basınçlar arası denge kurulmaya çalışılır. Böylece sıvının rahatlıkla içilmesi sağlanmış olur. Elektrikli süpürgenin içindeki hava süpürge motoruyla emilir ve süpürge içinde düşük basmçh bir ortam oluşturulur. İç ve dış basınç dengesi bozularak süpüıge içinde düşük basınçlı bir alan oluşarak toz ve kir bu düşük basmçlı bölgeye doğru çekilir. Süpürgenin torbasında toplanan toz ve kir sayesinde hem daha rahat hem de daha sağlıklı olarak evimizin temizliğini yapmış oluruz. FEN VE TENOLOJÎ 8 Bütün bunlara ek olarak deodorantlar, traş köpükleri, bisiklet pompalan gîbi günlük hayatta kullandığımız pek çok araç ve gereçte yine gazların itici etkisinden yararlanılmaktadır. FEN VE TENOLOJÎ 8 ÖZET Sıvılar içlerinde bulunan cisimlere kaldırma kuvveti uygulayarak bu cisimleri akışkan yüzeyine doğru harekete zorlar. Bir cisme etki eden kaldırma kuvveti, yeri değişen sıvının ağırlığına eşittir. Kaldırma kuvveti, cismin yoğunluğu ve cismin batan kısmının hacmine bağlıdır. Sıvı bir ortamda bulunan cisimler için sahip oldukları yoğunluk değerine göre üç durum söz konusudur. Buna göre; - Cisim sıvıdan yoğun ise batar. - Cisim sıvıdan az yoğun ise yüzer. - Sıvı ve cisim aym yoğunluğa sahip ise cisim sıvı içerisinde batırıldığı yerde kalır. Sıvı içerisine bırakılan cisimlerin sıvı yüzeyinde yüzmesinin nedeni cismin yoğunluğunun sıvının yoğunluğundan küçük olmasıdır. Cisim sıvı içerisinde nereye bırakılırsa bırakılsın cisim sıvının kaldırma kuvvetinin etkisiyle sıvı yüzeyine doğru harekete geçerek yükselir. Cismin sıvıdaki yükselme hareketi cisme etki eden kaldırma kuvvetinin cismin ağırlığına eşit olmasına kadar devam eder. Cismin yükselme hareketi son bulduğunda cisim dengede olacağından cisme etki eden net kuvvet sıfırdır. Bazı cisimler sıvı içerisine bırakıldığında cisim sıvıya tamamen gömülürancak tabana oturmayıp olduğu yerde kalır. Cisminsıvının içine tamamen bataraksıvı ile kabm tabam arasında kalmasına askıda kalma denir. Cismin sıvıda askıda kalma durumu ancak cismin yoğunluğu ile sıvının yoğunluğunun eşit olduğu durumlarda gerçekleşir. Askıda kalan cisimlere etki eden kaldırma kuvveti ile cismin ağırlığı birbirine eşittir. Yani cisim dengededir. Cisim dengede olduğundan cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfırdır. Öz kütlesi sıvının öz kütlesinden büyük olan cisim sıvıya bırakılırsa, kabm tabanına oturur. Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyük olduğundan cismin ağırlığı cisme uygulanan kaldırma kuvvetinden büyük olur. Böylece cisim ağırlığının etkisi ile kabm tabanına kadar batarak tabana oturur. Gaz maddelerin yoğunlukları daima sıvı maddelerden küçük olduğundan gazların kaldırma kuvveti sıvıların kaldırma kuvvetinden küçüktür. Kaldırma kuvvetinin havadaki bir cismin ağırlığına olan azaltıcı etkisi sıvıdaki cisimden daha az olacak böylece sıvı ortamı içindeki cismin ağırlığı gaz ortam içindeki ağırlığından daha az olacaktır. Sıvılann cisimlere uyguladığı kaldırma kuvveti gibi gaz maddeler de içindeki cisimlere bir kaldırma kuvveti uygular. Bu kuvvet; çekim kuvveti ile zıt yönde olup değeri, cismin hacminden dolayı yer değiştiren havanın ağırlığına eşittir. Gaz maddelerin uyguladığı kaldırma kuvveti sadece cismin ortam içinde kalan kısmının hacmine değil sıvılarda olduğu gibi ortamı oluşturan maddenin cinsine de bağlıdır. 75 FEN VE TENOLOJİ 8 Bir cismin içinde bulunduğu gaz ortamda uçabilmesi için yoğunluğunun gaz ortamı yoğunluğundan küçük olması gerekir. Uçan balonlar bir gaz karışımı olan havanın uyguladığı kaldırma kuvveti ile yükselir. Birim yüzey üzerine dik olarak etki eden kuvvete basmç denir. Birimi N/m2 ’dir. Katilar ağırlıklarından dolayı bulundukları yüzeye dik bir kuvvet uygular. Katilar, kendilerine uygulanan kuvvetin dokunma yüzeyine dik olan bileşenini aynen iletir.Katı maddeler, uygulanan kuvveti aym yönde ve aym şiddetle iletir. Bu sayede kuvvetin etki ettiği yüzey alanı değiştirilerek basmç ayarlanabilir. Katı cisimler, kendilerine uygulanan kuvveti aym yönde ve büyüklükte iletir. Ancak yüzey üzerinde oluşan basmç değeri temas yüzeyinin büyüklüğüne bağlı olarak değişir. Yüzey alanı küçükse burada ortaya çıkan basmç büyük olur. Katılarm yüzeye uyguladıkları basmç değeri kuvvetin uygulandığı yüzey alanı ile ters orantılıdır. Aym ağırlıktaki cisimlerden yüzey alanı büyük olanın basmcı daha küçüktür. Sıvı madde bir kap içine konulduğunda kabm yan yüzeyleri, içindeki sıvıyı kendi biçiminde tutmak için sıvıya kuvvet uygular. Bu yüzden sıvılar, içine konuldukları kabm yalnız tabanına değil bütün yüzeylerine temas ettiklerinden uyguladıkları kuvvet bütün temas edilen yüzeylere uygulanır. Sıvının bir noktada oluşturduğu basmç, kap şekline ve sıvının toplam ağırlığına bağlı değildir. Sıvı basmcı derinliğe ve sıvının yoğunluğuna bağlıdır. Dengedeki bir sıvının aym derinliğindeki tüm noktaların basınçları birbiri ile eşit büyüklüktedir. Sıvılar üzerlerine uygulanan bir basmcı her noktaya aym büyüklükte iletir. Dengesi bozulan bir sıvı, basmcm büyük olduğu yerden küçük olduğu yere doğru akar. Sıvılar ağırlıkları nedeniyle bulundukları kabm her noktasına basmç uyguladığı gibi içlerine daldırılan cisimlere de basmç uygular. Sıvı basmcı, sıvının derinliğine ve cinsine (yoğunluğuna) bağlıdır. Kapalı bir kaptaki sıvıya uygulanan basmç, bu sıvının ve kabm iç yüzeyinin her noktasına aynen iletilir. Hava hem yerküreye hem de kendi içindeki tüm cisimlere, moleküllerinin ağırlığı ve hareketi ile bir basmç uygular. Atmosferin uyguladığı bu basınca açık hava basmcı veya atmosfer basmcı denir. Açık hava basmcı barometre ile kapalı kaplardaki bulunan gazların basmcı ise manometre denilen araçlar yardımı ile ölçülebilir. Gazlar ağırlıkları nedeniyle bulundukları kabm her noktasına basmç uyguladığı gibi içlerine daldırılan cisimlere de basmç uygular. Gaz basmcı, gazm cinsine (yoğunluğuna) bağlıdır. Deniz seviyesinden yukarı doğru çıkıldıkça atmosfer yoğunluğu azaldığı için açık hava basmcı düşer. 76 FEN VE TENOLOJİ 8 TESTE 1. Havadaki ağırlığı 60 N olan bir cisim sıvı içerisine tamamen batınlırsa cismin sıvıdaki ağırlığı 20 N olarak ölçülüyor. Cisme etkiyen kaldırma kuvveti kaç N’dıır? A) B) C) D) 2. 20 40 80 120 Şekildeki gibi sıvı içerisinde dengede olan X, Y ve Z cisimlerinin yoğunlukları arasında nasıl bir ilişki vardır? x O A) B) C) D) dz > dy > dx dx > dy = dz dy = dz > dx dx = dy = dz 3. Aşağıda görülen şekildeki gibi sıvı içerisinde dengede olan cisimle ilgili olarak aşağıdaki yargılardan hangileri doğrudur? I. Sıvının yoğunluğu cismin yoğunluğuna eşittir. H. Cismin ağırlığı kaldırma kuvvetinden büyüktür. HL Sıvının yoğunluğu cismin yoğunluğundan azdır. A) B) C) D) Yalnız II n ,m I ,n ı ,m Cisim Sıvj FEN VE TENOLOJÎ 8 4. Aynı metalden yapılmış eşit kütleli kutu ve çivi suya bırakıldığında şekildeki durum oluşuyor. Aşağıdakilerden hangisi bu durumu açıklar? (1998/ÖO) Ktıııı Çivi | Su A) B) C) D) 5. Cisimlerin yüzebilmesi kütlelerine bağlıdır. Kütleleri ne olursa olsun düzgün geometrik biçimli cisimler suda yüzer. Cisimlerin yüzebilmesi yapıldıkları maddeye bağlıdır. Cisimler kütleleri aym kalmak üzere hacimleri artırılarak yüzdürülebilir. İçi dolu T topu ile içi boş S topu eşit hacimlidir. Bu toplar şekildeki gibi birbirine bağlanarak suya bırakıldığında denge durumu aşağıdakilerden hangisindeki gibi olur? (dT > dSu > d*) (1999 / LGS) T S • — O Su A) B) C) S T O— • Su FEN VE TENOLOJİ 8 6 . Aym maddeden yapılmış şekildeki cisimlerin yere uyguladıkları basınçlar sırası ile K, L ve M’dir. Buna göıe K, L ve M arasındaki ilişki seçeneklerin hangisinde doğru olarak verilmiştir? ( 2008 / OKS) K A) B) C) D) 7. M K>L>M K =L=M M>L>K K =L>M Düşey kesiti şekildeki gibi olan kap, L musluğu açılarak su ile dolduruluyor. Kap dolana kadar geçen süre içinde kabı dolduran suyun kap tabanında bulunan M noktasma yaptığı basmcm zamana bağlı değişimini veren grafik aş ağıdakil erden hangisi gibi olur? 79 FEN VE TENOLOJÎ 8 8 . Yatay düzlemde durmakta olan şekildeki X, Y ve Z cisimlerinin ağırlıkları birbirine eşit ve taban alanları 2S, 4S ve S/2’dir. Buna göre cisimlerin yere uyguladıkları basınçlar arasında nasıl bir ilişki vardır? x y z V / / / / / / / / / / / / ,S / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / A 2S 4S S/2 A) X=Z>Y B) Y<X<Z C) Z<X<Y D) X<Y<Z 9. Özdeş cisimler farklı yüzeyler üzerine şekildeki gibi konulduklarında zemine yaptıkları basınçlar (P ] 5 P2 ve P3) arasmdaki ilişki nedir? P| A )P j> P2 >P3 B )P j= P2 = P3 C) Po > P2 > Pl D) Pj = P 3 > P 2 P: FEN VE TENOLOJÎ 8 10. Bir öğrenci, su dolu plastik şişeye, özdeş delikler açtığmda suyun şekildeki gibi K, L ve M noktalarına fışkırdığını gözlüyor. Öğrenci bu deneyle sıvı basıncının aşağıdaki özelliklerinden hangisine bağlı olduğunu test etmeye çalışmıştır? (2006/DPY) A) B) C) D) Kabm şekline Sıvının yoğunluğuna Kabm hacmine Sıvının yüksekliğine 11. Eşit hacim bölmeli ortasında dikey konumda su geçirmeyen bir bölme bulunan şekildeki kap K musluğu açıldığında 12 s’de doluyor. Kap dolu hâlde iken K musluğu kapatılıp, K ile özdeş olan L musluğu açıldığında M noktasına uygulanan basmcm zamanla değişim grafiği aşağıdaki seçeneklerden hangisindeki gibi olur? ( 2006/ OKS) f \ n / i C) t Basınç V 0 \ Zaman Z am an 3 6 9 12 81 FEN VE TENOLOJÎ 8 12. Açık hava basıncının etkisinde bulunan şekildeki düzeneklerde sıvı seviyelerinin denge durumu hangilerinde doğru verilmiştir? f n \ III A) B) C) D) 82 Yalnız II n -n ı I-ffl ı-n UNITEIII MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ KONULAR 3.1 PERİYODİK SİSTEM 3.2 KİMYASAL BAĞLAR 3.3 KİMYASAL TEPKİMELER 3.4 ASİTLER, BAZLAR VE TUZLAR 3.5 SUARTITMI ÖZET TEST m FEN VE TEKNOLOJİ 8 BU ÜNİTENİN AMAÇLARI Bu üniteye çalıştığınızda; * Elementleri benzer özelliklerine göre sınıflandırabilecek, * Periyodik sistemde grupları ve periyotları gösterebilecek, aynı gruplardaki elementlerin özelliklerini bilecek, * Metal, ametal ve yan metallerin özelliklerini karşılaştırabilecek, * Metallerin elektron vermeye, ametallerin elektron almaya yatkın olduğunu fark edecek, * Ametal atomlan arasında kovalent bağ oluştuğunu belirtebileceksiniz, * Yükü bilmen iyonların oluşturduğu bileşiklerin formüllerini yazabilecek, * Çok atomlu yaygm iyonların oluşturduğu bileşiklerin formüllerinde element atomlarının sayısını hesaplayabilecek, * Kimyasal tepkimeleri açıklayabilecek, * Basit kimyasal tepkime denklemlerini sayma yöntemi ile delikleştirebilecek, * Yanma tepkimelerini tanımlayarak basit yanma tepkimelerini formüllerle gösterebilecek, * Asitler ile H+ iyonu; bazlar ile OH~ iyonu arasında ilişki kurabilecek, * pH’ın, bir çözeltinin ne kadar asidik veya ne kadar bazik olduğunun bir ölçüsü olduğunu anlayacak ve asitlik-bazlık ile pH skalası arasında ilişki kurabileceksiniz, * Endüstride atık madde olarak havaya bırakılan S 0 2 ve N 0 2 gazlarının asit yağmurlan oluşturduğunu ve bunların çevreye zarar verdiğini fark edebilecek, * Sert su, yumuşak su kavramlarım anlayacak ve sertliğin neden istenmeyen bir özellik olduğunu açıklayabileceksiniz. NASIL ÇALIŞMALIYIZ? Bu üniteyi kavrayabilmek için; Maddenin yapısı ve özellikleri konusunu “fen ve teknoloji 7” kitabından mutlaka çalışınız. Ünite içerisindeki tanım ve kavranılan iyi öğreniniz. Elementlerin sınıflandırılmasını ve özelliklerini öğrenmeye çalışınız. Konulara çalışırken başka kaynaklardan da yararlanmaya çalışınız. Değerlendirme sorularım dikkatlice çözdükten sonra kitabınızın sonundaki cevap anahtan ile karşılaştırınız. Yanlış cevaplarınızın nedenini bulup konudaki eksiğinizi mutlaka tamamlayınız. 84 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÜNİTE m Sevgili öğrenciler yedinci srnıf fen ve teknoloji dersinde, elementleri sembollerle, bileşikleri formüllerle göstermenin bilimsel iletişimi kolaylaştırdığını, maddelerin farklı yüklerle yüklenmesinden yola çıkarak atomların proton, nötron ve elektronlardan oluştuğunu, elektron alış-verişi ve elektronların ortaklaşa kullanılmasıyla kimyasal bağların oluştuğunu, çözünme olayım çözücü-çözünen etkileşimleriyle açıklamayı öğrendiniz. Bu ünitede, elementleri metal, ametal ve yan metal olarak sınıflandırmasını, bunların periyodik cetvelde gösterilmesini, kimyasal bağlar ile kimyasal tepkime arasında ilişki kurmayı, basit kimyasal tepkimeleri denklemlerle yazıp denkleştirmeyi, asit-baz kavramlarım tanıyarak nötralleşme tepkimesini açıklamayı ve kimyanın hayatımızdaki önemini öğreneceksiniz. 3.1 PERİYODİK SİSTEM Bilim insanlarının bir görevi de deneyler sonucu elde edilen doğru bilgileri sınıflandırmaktır. Ancak sınıflandırma yapabilmeleri içinde yeteri kadar doğru bilgilerin bulunması gerekir. Örneğin, 18. yüzyılda botanikçiler, bitkiler hakkında yeteri kadar bilgiye sahip oldukları için bitkileri smıflandırmışlardır. Oysa kimyacılar elementleri sınıflandırmada, atom kütlelerindeki belirsizlikler ve hala keşfedilmemiş elementlerin olması nedeniyle yaklaşık yüzyıl daha beklemek zorunda kalmışlardır. Resim 1: Düğme çeşitleri İ Resim 1 deki gibi çeşitli büyüklük ve renklerde düğm eleriniz olsa nasılgruplandmrdımz? Gruplandırmada kullanacağınız ö zellikler neler olabilir? FEN VE TEKNOLOJİ 8 Çevremizde, günlük yaşantımızda kullandığımız veya varlığından haberdar olduğumuz çok çeşitli maddeler vardır. Bu maddelerin, çeşitli elementlerden, karışımlardan veya bileşiklerden oluştuğunu öğrendiniz. Maddelerin nelerden oluşabileceğini söylerken bile bir sınıflandırma yapıldığına dikkat edin. Maddelerde olduğu gibi, onlan oluşturan elementlerin de bilinen özelliklerine göre sınıflandırılması, elementleri tanımamıza, kullanmamıza ve ne tür bileşikler oluşturabileceklerini tahmin etmemize yardımcı olur. Elementlerin tek cins atomlardan veya aym cins atomların oluşturduğu moleküllerden meydana geldiğini öğrenmiştiniz. Günümüzde yaklaşık 119 farklı elementin varlığı bilin mektedir. Doğadaki bütün maddeler bu elementlerin değişik şekillerde birleşmesinden meydana gelmiştir. Doğada bulunan elementlerin keşfi arttıkça bilim insanları bu elementleri benzer özelliklerine göre sınıflandırma gereği duymuştur. Bunun için o zamanki kimyacılar, değişik fikirler ileri sürmüşlerdir. Bugünkü periyodik tabloya yakın bir sınıflandırmayıl869 yılında Rus kimyacı Dimitri Mendeleyev (Dimitri Mendeleyev) tarafından yapılmıştır. 1871 yılında Alman bilgini Lothar Meyer (Lotar Meyer) de Mendeleyev’den habersiz olarak bir periyodik tablo oluşturmuştur. Her iki bilim insanın da hazırladığı periyodik tablo hemen hemen birbirinin aynısıydı. Dimitri Mendeleyev Lothar Meyer Henry Moseley Resim 2: periyodik tablonun oluşumuna katkısı olan bilim insanlarından bazıları Mendeleyev o gün için bilinen elementleri kimyasal özelliklerindeki benzerlikleri esas alarak artan atom kütlelerine göre, Meyer ise elementleri fiziksel özelliklerine göre sıralayarak bir tablo oluşturmuştur. H. Moseley (H. Mozli), X ışınlan ile ilgili yaptığı denemeler sonunda elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin atom kütlesine değil atom numaralarına bağlı olduğunu kanıtlamıştır. Atom numarası her elementin temel özelliğini gösterir. Bunu Türkiye Cumhuriyetinde yaşayan insanlara verilen T.C kimlik numarasına benzetebiliriz. Elementler artan atom numaralarına göre sıralandığında, elementlerin bazı özellikleri periyodik olarak tekrarlanır. Bu da elementlerin elektron dizilişleriyle ilgilidir. Özellikleri birbirine benzeyen elementler alt alta gelecek şekilde artan atom numaralarına göre sıralandığında periyodik tablo oluşur. Periyodik tabloda elementler, sol üst köşeden başlanarak, atom numaralarının artışına göre yatay olarak sıralanmışlardır. Bu düzenlemede benzer elementler dikey gruplarda yer alırlar. Periyodik tabloda yatay sıralara periyot, dikey sıralara ise grup denir. s?- ^ La î ce •M K V İ| Pt -‘OK’M & |N li W-»* T ___ Sj Sm « Eu |i«*» 'M M «»1 3 G d 3 n» '{».M 19i »»M - 3 Dy IflKM 3 Ho 3 Er *^«1 » Tm Yİ» I Lu 'M İ M ' ij 1T«*»> Çizelge 1: Periyodik Tablo Elementler, periyodik tabloda aynı grupta veya periyotta bulunabilir. Elementlerin periyodik tablodaki yeri, elektron dizilimlerine göre belirlenir. Katmanlarında bulundurduğu elektron sayısı aym olan elementler, periyodik tabloda aym grupta bulunmaktadır. Benzer elektron dizilimine sahip olan elementler benzer özellikler gösterir. Örneğin, 3Li, llN a ve 19K elementlerinin elektron dizilimi; L i: 2, 1 n Na : 2, 8 ,1 19K ı 2 , 8 , 8 , 1 3 Bu elementlerin elektron dizilimi incelendiğinde son katmanlarında birer elektron bulunduğu görülür. Aym grupta bulunan elementlerin, elektron dizilimleri benzerlik göstermektedir. Bundan dolayı elementlerin, fiziksel ve kimyasal özellikleri birbirleriyle benzerlik gösterir. Atom numarası bilinen bir elementin elektron diziliminden yararlanarak periyodik tablodaki yerini bulabiliriz. Bunun için takip edilmesi gereken adımlar şunlardır: 12- Elektron dizilimdeki katman sayısı, o elementin bulunduğu periyodu belirler. En son katmanda bulunan elektron sayısı, o elementin grubunu belirler. FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÖRNEK: Atom numarası 11 olan sodyum atomunun periyodik tablodaki yerini bulunuz? ÇÖZÜM: Sodyum elementinin elektron dizilimi yazılır. n Na: 2 , 8 ,1 elektron dizilimine göre, katman sayısı üçtür. Son katmanda bulunan elektron sayısı ise birdir. Buda bize sodyum elementinin periyodik tabloda 3. periyotta ve 1 . grupta bulunduğunu gösterir. ÖRNEK: Atom numarası 17 olan klor (Q ) elementi periyodik tabloda hangi periyot ve grupta yer alır? ÇÖZÜM: 1 7 CI: 2 ,8 ,7 Üç katman olduğu için 3. periyot, son katmanda 7 elektron olduğu için 7. grupta yer alır. Atom numarası bilinen elementlerin periyodik tablodaki yeri belirlenebilmektedir. Ayrıca periyot ve grubu bilinen elementlerin de aym yöntemle atom numaralarım da bulmak mümkündür. ÖRNEK: 2. periyot 6 .grupta bulunan X elementin atom numarası kaçtır? ÇÖZÜM: Periyot ve grubu bilinen elementin elektron dizilimi yazılır. 2. periyot denildiği için bu elementin katman sayısı 2 ’dir. Her katmanın aldığı elektron sayısı belli olduğuna (7. sınıfta maddenin yapısı ve özellikleri ünitesinden hatırlayınız) göre elektron dizilim yazılabilir. 6 . grupta denildiği için 2 . katmandaki elektron sayısı 6 ’dır. Elektron dizilimi X: 2 , 6 8 Her katmandaki elektron sayılanımı toplamı X elementin atom numarasını verir ve ’dir. m * 1ÇK elem enti(nin) periyodik tabloda hangi periyot ve grupta yer(aldığını bulunuz) alır? m * 3. p eriyo t 8. grupta bulunan elem entin atom num arası kaçtır? FEN VE TEKNOLOJİ 8 Resim 1 deki düğmeleri hatırlayınız. Bu düğmeleri aym renkte olanlar, model olarak birbirine benzeyenler ya da aym büyüklükte olanlar gibi çeşitli şekillerde gruplandırabüiriz. Tıpkı düğmeler gibi elementler de çeşitli özelliklerine göre sınıflandırılır. Elementler genel olarak metaller, ametaller ve yan metaller olmak üzere üç sınıfa ayrılırlar. Metaller: Metaller, elektrik iletkenliği, ısı iletkenliği, parlaklık, tel ve levha haline gelme, yüksek erime noktası gibi özellikleri olan elementlerdir. Metaller, bileşik oluştururken elektron verirler ve pozitif (+) yüklü iyon haline gelirler. Bu nedenle ametallerle bileşik oluştururlar. Metaller kendi aralarında bileşik oluşturamazlar. Alaşım denilen ( pirinç, lehim, bronz vb.) kanşımlan oluştururlar. Metaller -cıva hariç- oda sıcaklığında (25 °C) katı halde bulunurlar. Bakır elementi Magnezyum elementi Alüminyum elementi Resim 3: Doğada bulunan bazı metaller Ametaller: Ametaller, Elektriği ve ısıyı iyi iletmezler, mat görünümdedirler, değişik renkte olabilirler, tel ve levha haline getirilemezler, oda sıcaklığında katı, sıvı ve gaz halinde bulunabilirler. Örneğin, iyot katı, brom sıvı, klor ise gaz halindedir. Ametaller, kendi aralarında elektronlarım ortaklaşa kullanarak bileşik oluşturabilirler. Metallerle elektron alışverişi yaparak bileşik oluştururlar. Ametaller, metallerle bileşik oluşturduklarında metaller pozitif ( +) yüklü, ametaller negatif (-) yüklü iyon halinde bulunurlar. Bazı ametaller doğada serbest halde iki veya daha fazla atomdan oluşan moleküller halinde bulunurlar ( 0 2, N2, CI2, P4 ) İyot elementi (katı) Kükürt elementi (katı) Klor elementi Resim 4: Doğada bulunan bazı ametaller Brom elementi (sıvı) FEN VE TEKNOLOJİ 8 Yan Metaller: Bazı elementler hem metal hem de ametallerin özelliklerini gösterir. Böyle elementlere yan metaller denir. Bor, silisyum, germanyum gibi elementler yan metallere örnek gösterilebilir. Bor elementi Silisyum elementi Germanyum elementi Antimon elementi Resim S: Doğada bulunan bazı yan metaller METALLER 1. Yüzeyleri parlaktır. 2 . Isı ve elektriği iyi İletirler. AMETALLER 1. Mattırlar, bazılan renkli olabilirler. 2 . Isı ve elektriği iyi iletmezler. 3. Tel ve levha haline getirilebilirler. 3. Tel ve levha haline getirilemezler. Kırılgandırlar. 4. Atomik yapıya sahiptirler. 4. Moleküler yapıya sahiptirler. 5. Cıva hariç oda sıcaklığında katı haldedirler. 5. Oda sıcaklığında katı, sıvı ve gaz hâlinde bulunabilirler. 6 . Ametallerle bileşik oluştururlar. Kendi 6 . Hem kendi ararlında hem de metallerle aralarında bileşik oluşturamazlar. bileşik oluşturabilirler. Çizelge 2: Metal ve ametallerin bazı özelliklerinin karşılaştınlınası Periyodik tablo, sistematik bir şekilde elementlerin özelliklerini ilişkilendiren ve kimyasal davramşlan hakkında tahmin yapmamıza yardım eden bir çizelgedir. Elementler metaller, ametaller ve yan metaller olmak üzere periyodik tablonun belli bölgelerinde bulunurlar. Periyodik tablonun sol tarafında daha çok metaller, sağ tarafında ise daha çok ametaller yer alır (Bakınız çizelge 1). Elementler, periyodik tabloda grup numaralan ile verilir. Aynı grupta bulunan elementlerden bazılarına özel isimler verilmiştir. Örneğin, 1 . grupta bulunan elementlerin özel adı, alkali metallerdir. 2. gruptaki elementler toprak alkali metaller, 7.gruptaki elementler halojenler ve 8 . gruptaki elementler ise soy gazlar veya asal gazlar olarak adlandırırlar. FEN VE TEKNOLOJİ 8 GRUP ELEMENTLERİN ÖZEL ADI l.grup Alkali metaller .grup Toprak alkali metaller 7.grup Halojenler -grap Soy gazlar veya asal gazlar 2 8 Çizelge 3: Bazı elementlerin özel adlan Elementlerin periyodik tablodaki yerini belirlerken aym zamanda metal mi yoksa ametal mi olduğunu da belirleyebiliriz. Bunun (yapabilmek) için de elementlerin atom numaralarının bilinmesi ve elektron diziliminin yapılması gerekmektedir. Genellikle hidrojen hariç son katmanlarında 1, 2 ve 3 elektron bulunduran elementler metal, 5, 6 ve 7 elektron bulunduran elementler ise ametal olarak adlandırılır. Örneğin, atom numarası 15 olan fosfor (P) elementi ametaldir. Elektron dizilimi 1 5 P: 2, 8 , 5 son katmandaki elektron sayısı bize elementin hangi grupta olduğunu gösterir. Son katmanda 5 elektron olduğu için, fosfor elementi 5. grupta ve periyodik tablonun sağ kısmında yer alır ve ametaldir. < * r A tom num arası 12 olan m agnezyum (M g) elem enti m etal m i yoksa am etal m idir? Elektron dizilimi 1 2 Mg: 2, 8 , 2 son katmanda bulunan elektron sayısı 2 dir. İki olduğu için magnezyum elementi 2 .grupta yer alır. 2 .grupta yer alan elementler ise metaldir. ( tfr A tom num arası 16 olan kü kü rt (S) elem enti am etal m i yoksa m etal m idir? Metal, ametal ve yan metal elementler günlük yaşamımızda önemli bir yer tutar. Çizelge 4 ’de periyodik tabloda yer alan ilk 7 elementin kullanım alanlarına örnekler verilmiştir. 91 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Atom no 1 Elementin adı Kullanıldığı alan Kaynak yapımında, hidrojen balonlarını şişirmede ve petrolün işlenmesinde kullanılır. Aynca roketlerde olmak üzere yakıt olarak da kullanılır. i Zeplin ve balon gibi hava taşıtlarım şişirmede, kaynakçılıkta, derin dalış tüplerinde ve roket yakıtı sıkıştırmada kullanılır. 2 Helyum Seramik ve cam yapımmda, pil üretiminde, A vitamini sentezinde, nükleer santrallerde soğutucu görevinde ve roketlerde itici kuvvet sağlamada kullanılır. 3 Lityum Yüksek oranda ısı emebilme özelliği nedeniyle, hava ve uzay taşıtlarında, iletişim uydularında, nükleer santrallerde ve füze yapımında kullanılır. 4 Berilyum Isıya dayanıklı cam imalatında, tenis raketinde ve deterjan yapımında ve füze yakıtlarında kullanılır. V 5 Bor 6 Yeryüzünde kömür, petrol, doğal gaz gibi maddelerde ve canlıların yapısında bulunur. Yaşam için çok önemlidir. . Karbon 7 I H Azot I Besinlerin ve kimyasalların saklanmasında kullanılır. Sıvı azot soğutma amacıyla kullanılır. Bazı azot bileşikleri ise tarımda gübre olarak kullanılır. Çizelge 4: Bazı elementlerin kullanım alanları FEN VE TEKNOLOJİ 8 O ksijen, flo r ve neon elem entlerinin kullanıldığı alanları araştırınız. 3.2 KİMYASAL BAĞLAR Çevrenizdeki maddeleri inceleyiniz. Bu maddelerin neden bu kadar çeşitli olduğunu düşündünüz mü? Eğer bu çeşitlilik olmasaydı yaşantınız nasıl etkilenirdi? Çevremizde gördüğümüz çeşitli maddeler, çok sayıda element atomlarının değişik şekillerde birbirleriyle bağlanmasından oluşmaktadır. Tıpkı alfabemizde bulunan 29 harften nasıl milyonlarca kelime türetiliyorsa, periyodik tabloda bulunan yaklaşık 119 element atomlarının değişik şekillerde bir araya gelmesiyle de milyonlarca farklı maddeler oluşmaktadır. Maddelerdeki değişimlerin nasıl olduğunu, atomların birbirleriyle nasıl bağlandığım açıklamak için bilim insanları modeller geliştirmişlerdir. Bizde kimyasal bağlan modeller kullanarak sîzlere anlatmaya çalışacağız. Elementleri oluşturan en küçük yapı biriminin atom olduğunu biliyorsunuz. Aym ya da farklı tür atomların, kuvvetli etkileşimlerle bir arada tutulmalarım sağlayan kuvvetlere kimyasal bağ denir. Atomların kararlı olma eğilimleri sonucu kimyasal bağlar oluşur. Kimyasal bağm oluşabilmesi için, atomlar ya elektron alış verişi yaparlar ya da elektronlarım ortaklaşa kullanırlar. Periyodik tabloda I, II ve m . grupta yer alan atomlar, son katmanlarındaki 1, 2 veya 3 elektronu vererek son katmanım sekize tamamlar yani soy gaz elektron dizilimine sahip pozitif yüklü iyonlar oluştururlar. Genellikle bu atomlar metaldir. Metaller, elektron vermeye yatkın atomlardır. Periyodik tabloda V, VI ve VII. grupta bulunan atomlar, son katmanlarında bulunan 5, 6 veya 7 elektronunu 3,2 veya 1 elektron alarak sekize tamamlar yani soy gaz elektron dizilimine sahip negatif yüklü iyonlar oluşturma eğilimi gösterirler. Genellikle bu atomlar ametaldir. Ametaller, elektron almaya yatkın atomlardır. Pozitif yüklü iyonlara katyon, negatif yüklü iyonlara ise anyon denir. Metaller, elektron verdikleri için pozitif yüklü iyon yani katyondur. Ametaller, elektron aldıklan için negatif yüklü iyon yani anyondur. Metaller, periyodik tabloda hangi grupta bulunuyorsa, bulunduğu grup numarası iyon yükünü verir. Ametallerde ise bulunduğu grubu sekize tamamlayan elektron sayısı, o ametalin iyon yükünü verir. Yani elementlerin bağlı olduğu gruptan yükünü çıkartabiliriz ve böylece periyodik tablo, bileşiklerin formüllerini yazmamıza yardımcı olur. Örneğin, Na (sodyum) atomunun atom numarası l l ’dir. Elektron dizilimi 2, 8 ,1 dir. Son katmalımdaki elektron sayısı 1 olduğu için periyodik tabloda Lgrupta bulunur ve bu 1 elektronunu verip son katmanım sekize tamamlar. Na atomu 1 elektron verdiği için iyon yükü l+ ’dır ve metaldir. S (kükürt) atomunun atom numarası 16’dır. Elektron dizilimi 2, 8 , 6 dır. Son katmalımdaki elektron sayısı 6 olduğu için periyodik tabloda VI. grupta bulunur ve son katmalımdaki elektron sayısını sekize tamamlamak için 2 elektron alır. S atomu 2 elektron aldığı için iyon yükü 2 -’dir ve ametaldir. 93 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Farklı element atomlarının birbirleriyle belirli oranlarda etkileşmeleri sonucunda, farklı kimyasal özelliklere sahip milyonlarca yeni farklı madde oluşur. Bu maddeler oluşurken atomlar arasında bağlar meydana gelir. Atomlar arasında çeşitli kimyasal bağlar oluşur. Bu bağlardan sadece iyonik ve kovalent bağ anlatılacaktır. îyonik Bağ Bir atomdaki elektronlarla çekirdek arasında çekim kuvvetleri olduğunu ve bu nedenle elektronların atomun çevresinde bulunduğunu öğrendiniz. Elektronla çekirdek arasındaki çekim kuvveti gibi yan yana gelen farklı element atomlarının arasında da bir çekim kuvveti oluşur. Bu çekim kuvveti nasıl gerçekleşir? Sodyum klorür (NaCI) bileşiğinin oluşumu ile öğrenelim. Şekil 1: Na ve CI iyonlarından oluşan NaCI bileşip Çekirdekle elektron arasındaki çekim kuvveti gibi şekil 1’deki atomlar arasında da bir çekim kuvveti vardır. Bu çekim artı ve eksi yüklü iyonlardan kaynaklanmaktadır. Artı ve eksi yüklü iyonların nasıl oluştuğunu öğrendiniz. Sodyum atomu son katmanında bulunan bir elektronunu klor atomuna verir. Sodyum bir elektron verdiği için 1+ yüklü, klor sodyumdan bir elektron aldığı için 1- yüklü iyon haline gelir. Artı ve eksi yükler arasında elektriksel bir çekim kuvveti oluşur. Sodyum iyonları ile klor iyonları arasında elektriksel çekim kuvvetiyle iyonik bir bağ oluşur. Başka bir deyişle, sodyum atomu metal, klor atomu ametaldir. Yani metaller ve ametaller arasında gerçekleşen bağa iyonik bağ diyebiliriz. Bir bileşikteki atomların metal ve ametal özellikte olduğunu biliyorsak o bileşikteki atomların arasında oluşan bağın iyonik bağ olduğunu kolayca söyleyebiliriz. Şekil 2’de gördüğünüz gibi sodyum atomu klor atomuna 1 elektron vererek, sodyum Na+ yüklü iyon klor atomu ise 1 elektron aldığı için CI- iyon haline gelir. Bu durum periyodik tabloda elementlerin bulundukları yerleri ve iyonların yükleri arasındaki ilişkinin doğruluğunu gösterir. Sodyum ve klor atomları iyon haline geldiğinde son katmanlarındaki elektron sayısının 8 olduğuna dikkat ediniz. İki atom arasındaki elektron alış verişi sayesinde aralarında kimyasal bir bağ ve bu bağ sonucu yeni bir madde oluşur. Oluşan bu madde, sodyum klorür bileşiğidir. Sodyum klorür bileşiği, ne sodyum atomunun ne de klor atomunun özelliklerini taşır. m FEN VE TEKNOLOJİ 8 .* *v Ni Sfldjum diLimu a Klfıf aranu Ni (Hjıyan) Sodyum, ı j onu cr KJonyiHMi lAnyanh Sodyum Klâiflr ÇN*Cl> Şekil 2: Sodyum klorür bileşiğinin oluşumu Sofra tuzunu oluşturan Na+ ve CI- iyonları birbirlerini kuvvetle çeker. Sonuçta kristal görünümlü bir yapı ortaya çıkar. NaCI’da bu yapı küp şeklindedir (Şekil l ’deki gibi). Eşit sayıda Na+ ve CI iyonları vardır. Farklı element atomları arasında elektron alış verişi sonucu gerçekleşen veya ametal metal atomları arasında gerçekleşen bağa iyonik bağ denir. m * Potasyum (K ) ve klo r (C I) atom ları arasında m eydana gelen bağ nedir? A çıklayınız. Potasyum un atom num arası = 19, K lorun atom num arası = 17 cdir. ( tfr K ve C I atom larından hangisi m etal hangisi am etaldir? Kovalent Bağ Bazı element atomlan elektron alışverişi yaparak bağ oluştururlar. Bazı element atomları ise elektron alıp vermek yerine elektronlarım diğer element atomuyla ortaklaşa kullanarak bağ yapar. Elektronlarım ortaklaşa kullanan element atomlan ametallerdir. Aym cins ametaller arasında kovalent bağ oluştuğu gibi farklı cins ametal atomlar arasında da kovalent bağ oluşur. Elektronlarım ortaklaşa kullanan her iki ametal atomlarının son katmanlarında 8 elektron bulunur ve soygaz düzenine ulaşmış olur. Örneğin, ametal olan hidrojen elementinin oluşturduğu H2 molekülünün oluşumunu inceleyelim. H2 molekülü, iki hidrojen atomunun elektronlarım ortaklaşa kullanmasından meydana gelmiştir. Hidrojen atomunun atom numarası yani proton sayısı 1’dir. Dolayısıyla elektron sayısı da l ’dir. Elektron dizilimi ise 1 şeklinde gösterilir. Şekil 3’de ise hidrojen atomuna ait model görülmektedir. Hidrojen atomlan son katmanlarındaki birer elektronlarım ortaklaşa kullanırlar ve katmandaki elektron sayısını 2’ye tamamlar. Elektron sayısı az FEN VE TEKNOLOJİ 8 olan atomların son katmanlarım 2 ’ye tamamladığım ve buna da dublet kuralı denildiğini öğrenmiştiniz. Hidrojen atomlan böylelikle hidrojen molekülünü oluştururlar. Şekil 3: Hidrojen molekülünün oluşum modeli Hidrojen atomunun bir protonu olduğundan son katmalımdaki elektron sayısını 2’ye tamamlar. Çok sayıda protonu olan ametal atomlan ise son katmanlarım 8 tamamlar ve buna oktet kuralı denir. Örneğin, ametal olan oksijen atomunun oluşturduğu 0 2 molekülünü inceleyelim. Oksijen elementinin atom numarası yani proton sayısı 8 ’diı. Elektron dizilimi gO: 2, 6 gO: 2 , 6 şeklindedir. Oksijen atomunun son katmanında 6 elektron vardır. Oksijen atomlan son katmanlarındaki 6 elektronunu 8 ’e tamamlar ve bunu yaparken iki oksijen atomu ikişer elektronunu ortaklaşa kullanırlar. Her iki oksijen atomunun son katmanında sekiz elektron bulunur ve oktete ulaşır. Böylelikle aralarında kimyasal bir bağ oluşur. Oluşan bu bağa kovalent bağ denir. Molekülün formülü 0 2 şeklinde yazılır. Şekil 4: Oksijen molekülünün oluşum modeli FEN VE TEKNOLOJİ 8 Bağ oluşturan atomlann ametal veya metal özellikte olduğu biliniyorsa, atom numarasına gerek kalmadan atomlar arasında oluşan bağı tahmin edebiliriz. Hidrojen molekülünde olduğu gibi hidrojenin ametal özellikte olduğunu biliyorsak H 2 molekülünde oluşan bağm kovalent bağ olduğunu söyleyebiliriz. Yani ametal - ametal atomları arasında oluşan bağa kovalent bağ denir. Örneğin: H2 O molekülünün bağ yapısını inceleyelim. Hidrojen ve oksijen ametal atomlardır. Hidrojen ve oksijenin elektron dizilimi; Hidrojenin elektron dizilimi: 1 Oksijenin elektron dizilimi: 2, 6 şeklindedir. Hidrojen son katmanım 2’ye oksijen ise 8 ’e tamamlayarak soygaz düzenine ulaşır. Oksijen, son katmanım 8 ’e tamamlamak için iki tane hidrojen atomunun elektronuna ihtiyaç duyar. Oksijen ve hidrojen birer elektronlarım ortaklaşa kullanarak, hidrojen son katmanım 2 ’ye oksijen ise 8 ’e tamamlar ve aralarında kovalent bağ oluşur. Bileşiğin formülü ise H20 şeklinde yazılır. Şekil 5: Su büeşiğinm oluşum modeli Aym veya farklı cins ametal atomlar arasında elektronların ortaklaşa kullanılması sonucu oluşan bağa kovalent bağ denir. K F, CaO, CO ve PH3 b ileşiklerin d eki bağ ya p ısı nedir? A ç ık la y ın ız. (19K , 17^ ’ 2(]P a’ fp * öC 15? ’ îW Çözüm: KF bileşiğini inceleyelim ve ilk olarak bileşikteki atomlann elektron dizilimini yazalım. K: 2 , 8 , 8 , 1 ı7 F: 2 ,8 ,7 19 97 FEN VE TEKNOLOJİ 8 K atomunun son katmanında bir elektron vardır ve K atomu elektron vermeye yatkındır. Bu nedenle K atomu son katmanındaki bir elektronu vererek + yüklü iyon haline gelir yani katyondur. F atomunun son katmanında 7 elektron vardır ve F atomu elektron almaya yatkındır. Bu nedenle K atomunun bir elektronunu alarak - yüklü iyon haline gelir yani anyondur. Böylelikle her iki atomun son katmanlarında 8 elektron bulunur ve bu elektron alış verişi sayesinde aralarında kimyasal bir bağ oluşur. Başka bir açıklama şekli ise, K atomu periyodik tabloda 4. periyot l.grupta yer alır. Periyodik tablodaki yerine bakıldığı zaman K atomunun metal olduğu görülür. F atomu ise periyodik tabloda 3. periyot 7. grupta bulunur. Periyodik tabloya bakıldığı zaman F atomunun ametal olduğu görülür. Metal ve ametal atomlar arasında iyonik bağ oluştuğuna göre KF bileşiğindeki bağ iyoniktir. CaO bileşiğini de aym şekilde incelersek; 2 oCa: 2 , 8 , 8 , 2 gO: 2 , 6 Ca atomu, 4. periyot 2.grupta bulunur. Periyodik tablodaki yerine bakıldığı zaman Ca atomu metaldir. O atomu, 2.pedyot 6 .grupta bulunur. Aym şekilde periyodik tablodaki yerine bakıldığı zaman O atomunun ametal olduğu görülür. Metal ve ametal arasında iyonik bağ oluştuğuna göre CaO bileşiğini oluşturan bağ iyoniktir. CaO bileşiğindeki bağ, bileşikteki atomların anyon ve katyon durumlarına bakılarak da açıklanabilir. Ca atomu, son katmalımdaki 2 elektronunu vererek Ca2+ yüklü, O atomu Ca atomunun verdiği 2 elektronu alarak 02- yüklü iyon haline gelir. Her iki iyon son katmanlarında sekiz elektron bulundurarak soy gaz düzenine ulaşmış olur ve elektron alış verişi yaptığı için aralarında kimyasal bir bağ oluşur. Bu bağ iyonik bağdır. CO bileşiği; 6C: 2 , 4 gO: 2 , 6 C atomu 2.periyot 4. grupta bulunur. O atomu 2.periyot 6 .grupta bulunur. Periyodik tablodaki yerlerine bakıldığı zaman her iki atomunda ametal olduğu görülür. Ametal- ametal atomlar arasında kovalent bağ oluşur. Bu nedenle CO bileşiğindeki bağ yapısı kovalenttir. PH3 bileşiği; ı 5 P: 2, 8 , 5 jH: 1 P atomu 3.periyot 5.grupta, H atomu 1.periyot l.grupta bulunur. Her iki atomun periyodik tablodaki yerlerine bakıldığında ametal olduğu görülür. PH3 bileşiğindeki bağ yapısı her iki atomun da ametal olmasından dolayı kovalenttir. 98 FEN VE TEKNOLOJİ 8 A şağıdaki bileşiklerde atom lar arasmda oluşan bağlan noktalı yerlere ya zın ız . ( fi» jH» w & 1 2 ^ S »ııN a , çF, 17C I) ı. c h 4 .................................. 2. 3. M gC I2 4. N aF .................................. .................................. .................................. Bileşik Formülleri Bileşik formüllerinin yazılması İki veya daha fazla elementin belirli oranlarda bir araya gelerek bileşik adı verilen, farklı özellikte yeni bir madde oluşturduklarım öğrendik. Elementleri oluşturan en küçük yapı birimlerine atom denir. Atomlann birleşmesi ile bileşikler oluşur. Elementler sembollerle, bileşikler ise formüllerle gösterilir. Bileşik formülleri, bileşik teki atomlann türleri ve birleşme oranlan yazılarak gösterilir. Örneğin, magnezyum klorür bileşiğinin formülü M gC^’dir. Element sembol lerinin sağ alt köşesindeki sayılar bileşikteki o elementin atom sayısını belirtir. Eğer sayı yazılmamışsa bileşikteki atomun sayısı 1 kabul edilir. MgCI2 bileşiği, 1 Mg atomu ve 2 CI atomu içerir. MgCI2 İki tür atom 2 CI atomu 1Mg atomu Bileşiği oluşturan atomlann iyon yükleri bellidir. (+) veya (~) yüklü atom veya atom gruplarına iyon denir. Yükü bilinen iyonlann oluşturduğu bileşiklerin formülleri ise kolaylıkla yazılabilir. Bunun için aşağıdaki kurallar dikkate alınır. 1. Önce pozitif yüklü iyon, sonra negatif yüklü iyon yazılır. 2. Bileşiklerde verilen elektron sayısı alman elektron sayısına eşit olduğundan bileşikteki atomlann pozitif ve negatif yüklerinin toplamı sıfır olmalıdır. Bu nedenle iyonlann sağ alt köşesine iyon yüklerinin sayısal değeri çapraz olarak yazılır. Örneğin, Al3+ ve O2- iyonlarından oluşan bileşiğin formülünü yazalım. Birinci kurala göre önce pozitif yüklü iyon sonra negatif yüklü iyon yazılır. A13+02- 99 FEN VE TEKNOLOJİ 8 İkinci kurala göre bileşikteki atomların (+) ve (-) yüklerinin sayısal toplamının sıfır olması için elementlerin yükleri çaprazlanır. Al23+ O3 2 şeklinde çaprazlanır ve bileşik formülü A12 0 3 şeklinde yazılır. A12 0 3 bileşiğinde 2 Al atomu ve 3 O atomu vardır ve bileşik iki tür atom içerir. Eğer elementlerin yükleri eşitse bileşik formülünde yüklerin sayısı yazılmaz. Örneğin, Na+ ve CI- iyonlarından oluşan bileşiğin formülünü yazalım. Na+C r -► NaCI şeklinde yazılır. Bu tür bileşiklerde yükleri 1 ve eşit olduğu zaman element semboUerinin sağ alt köşesine iyon yükünün sayı değeri yazılmaz. ÖRNEK: Mg2+ ve O2- iyonlarından oluşan bileşiğin formülünü yazınız. ÇÖZÜM: Elementlerin iyon yükleri eşit olduğu için iyon yüklerinin sayı değeri elementin sağ alt köşesine yazılmaz. Bu nedenle bileşiğin formülü MgO şeklinde yazılır. KATYONLAR + yüklü 3+ yüklü H+ Hidrojen Be2+ Berilyum Al3+ Alüminyum Li+ Lityum Mg2+ Magnezyum Na+ Sodyum Ca2+ Kalsiyum 1 + yüklü 2 K+ Potasyum NH4+ Amonyum Çizelge 5: Bazı katyonlar ve iyon yükleri 100 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ANYONLAR - yüklü 3- yüklü P Florür O2- Oksit PO4 3- Fosfat CI- Klorür S2' Sülfür N^N itrür OH- Hidroksit SO4 2- Sülfat P3' Fosfür N 0 3 Nitrat S 0 32- Sülfıt C I03_Klorat C 032- Karbonat 1 - yüklü 2 HC03- Bikarbonat CHCOO-Asetat HS04_Bîsülfat Çizelge 6: Bazı anyonlar ve iyon yükleri Tek atomlu iyonlar olduğu gibi (Na+, O2- vb.) iki ya da daha fazla atomun oluş turduğu yüklü atom gruplan da vardır. Bu atom gruplarına kök denir. Örneğin, bir kükürt ve dört oksijen atomundan oluşan 2 - yüklü atom grubuna sülfat kökü denir ve (SO4)2 şeklinde gösterilir. Kök halindeki iyonlarda kök parantez 0 içine alınır, sayı parantezin sağ alt köşesine yazılır. Örneğin, Al3+ ve SO42 iyonlarından oluşan bileşiğin formülü; A13 +S 0 4 2 ------► A12(S04)3 şeklinde yazılır. A12(S04)3 bileşiğinde 2 Al atomu, 3 S atomu, 12 0 atomu vardır. Sayısı olmayan sembollerin kendisi kabul edilir. S atomunun sağ alt köşesinde sayısı yoktur ama sadece kendisi olduğu için bir kabul edilir. Parantez dışındaki sayı ise parantez içindeki tüm atomlara aittir. A12(S04)3 3.4 = 12 O atomu 3.1 = 3 S atomu 2 Al atomu m * Aşağıda verilen iyon çiftlerinden oluşacak bileşiklerin form üllerm i noktalı yerlere ya zın ız. a) Fe2+ ve S O £ ........................... b) Cs?+ ve R ........................... c) NH 4+ v e S O ........................... ç) Li+ ve N 3- ........................... 101 FEN VE TEKNOLOJİ 8 A nyon ve katyonlardan oluşan bileşiklerin form üllerini yazarak çizelgeyi doldurunuz A nyon PJ3- OH- C 0 3 2- p o 4 3- s 2- K atyon K+ NH4 + Al3+ Be2+ Na+ Bileşik foımüllerinin adlandırılması Anyon ve katyondan oluşan bileşiklerin formüllerinin nasıl yazıldığım öğrendiniz. Bu tür bileşikler adlandırılırken önce metalin adı, sonra ametalin adı okunur. Bileşikte metal katyon, ametal anyondur. Bu adlandırma aşağıdaki gibi formüle edilebilir. Metalin adı + Ametalin adı Ametal oksijen ise bileşik oksit, flor, klor, brom, iyot vb. ise ametalin adının sonuna - ür eki getirilerek adlandırılır. Örneğin, Bileşik formülü CaO CaCI2 MgN3 CaC2 Bileşiğin adı Kalsiyum oksit Kalsiyum klorür Magnezyum nitrür Kalsiyum karbür Metallerin köklerle oluşturdukları bileşikler adlandırılırken, önce metalin adı sonra da kökün adı okunur. Örneğin, Ca2+ ve OH~ iyonlarından oluşan bileşik Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 bileşiğinin adı kalsiyum hidroksit’tir. Bileşik formülü A1(N03 ) 3 Na2 C 0 3 a i 2 (s o 4 ) 3 Bileşiğin adı Alüminyum nitrat Sodyum karbonat Alüminyum sülfat Adı verilen bileşiklerin formülleri de yazılabilir. Örneğin, amonyum klorür bileşiğinin formülünü yazalım. Bunun için çizelge 5 ve 6 ’da verilen anyon ve katyonlardan yararlanabilirsiniz. Amonyum iyonu NH4+ ve klor iyonu CI_ dir. Bileşik formülü ise N ^ C I’dir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Ametal ve metal atomlann oluşturduğu bazı bileşiklerin özel adlan vardır. Örnek: Bileşik formülü HN0 3 H2 SO4 HCI NH3 1- 2- Özel adı Nitrik asit Sülfürik asit Hidroklorik asit Amonyak Aşağıda formülleri verilen bileşiklerin adlarım noktalı yerlere yazınız. a) Na2S ..................... b) KNO3 ...................... c) (N H 4>2S0 3 ......................... Ç) MgS ..................... Aşağıda adlan verilen bileşiklerin formüllerini noktalı yerlere yazınız, a) Potasyum klorür .......................... b) Potasyum karbonat .......................... c) Alüminyum nitrat .......................... ç) Magnezyum oksit .......................... Metal ve ametal atomlann oluşturduğu bileşiklerin adlandırılmasını öğrendiniz. Ametal- ametal atomlann oluşturduğu bileşiklerin adlandırılması ise farklıdır. Bu tür bileşiklerin adlandırılmasında sayıların Grekçe adlanna gerek duyulur. Sayılar ve Grekçe adlan Çizelge 7 ’de gösterilmiştir. Sayı Grekçe adı 1 mono 2 di 3 tri 4 tetra 5 penta 6 heksa 7 hepta 8 okta 9 nona 1 0 deka Çizelge 7: Latince sayılar ve Grekçe adlan 103 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Ametal-ametal atomların oluşturduğu bileşiklerin adlandırılması aşağıdaki gibi formüle edilebilir. 1 . ametalin atom sayısı + 1 . ametalin adı + 2 . ametalin atom sayısı + 2 . ametalin adı Birinci ametalin atom sayısı 1 ise mono ön eki konulmaz. Örneğin, NO bileşiğinin okunuşu azot monoksittir. Bileşik formülü N 02 N20 N2 0 3 S02 Bileşiğin adı Azot dioksit Diazot monoksit Diazot trioksit Kükürt dioksit Adı verilen bileşiğin formülü de yazılabilir. Örneğin, adı diazot pentaoksit olan bileşiğin formülünü yazalım. Di denildiği için ilk ametalin sayısı 2, penta denildiği için ikinci ametalin sayısı 5’tir. Azotun sembolü N, oksit diye okunan ametal oksijen olduğu için sembolü O’dur. Buna göre bileşiğin formülü; N2 0 5 ’tir. Aşağıda form ülleri verilen bileşikleri adlandırınız. a) PCÎ3 b) SF6 c) P2O5 Ç) NF3 Aşağıda adlan verilen bileşiklerin form üllerini ya zın ız. a) K ükürt trio ksit b) D iazot tetraoksit c) D iklor heptaoksit ç) D ikükürt diklorür 3.3 KİMYASAL TEPKİMELER Çevremizdeki maddeleri incelediğimizde maddelerde birtakım değişiklikler meydana geldiğim görürüz. Mesela, suyun buharlaşması, donması, şekerin suda çözünmesi, kar ve yağmurun yağması, yemeğin bozulması, demirin paslanması, kâğıdın yanması gibi. Bunlar maddede meydana gelen birer değişikliktir. Bu değişikliklerin bazıları fiziksel bazıları ise kimyasaldır. Kimyasal değişmeler, kimyasal tepkime sonucu gerçekleşir. Elmayı veya patatesi kestikten bir süre sonra kesilen yüzeylerinin kararmaya başladığım fark ettiniz mi? Bir bardak çaya limon sıkıldığında çayın rengi değişir. Bir parça kâğıt kibritle yakıldığı zaman ısı, ışık, duman çıkar ve kâğıt küle dönüşür. Örneklerden de anlaşılacağı 104 FEN VE TEKNOLOJİ 8 gibi, farklı özellikteki iki maddenin etkileşimi sonucu yeni bir madde oluşur. Oluşan bu madde kendini oluşturan maddelerin özelliklerine benzemez. Konuyu daha iyi anlaya bilmek için aşağıdaki etkinlikleri yapmaya çalışınız. ETKİNLİK Evinizde mutlaka kabartma tozu ve sirke vardır. Bir çay kaşığı kabartma tozunu çay bardağına koyunuz ve üzerine bir miktar sirke ekleyiniz. Sonra neler olduğunu gözlemleyiniz. Gaz kabarcıkları çıkmaya başladı mı? İki maddeyi karıştırdığınızda neler olduğunu düşünüyorsunuz? Kabartma tozu ve sirkeyi tekrar elde edebilir misiniz? Eğer kabartma tozunuz ve sirkeniz yoksa bir miktar şekeri tavaya koyup ocakta ısıtınız ve neler olduğunu, şekerde ne gibi değişimlerin meydana geldiğini gözlemleyiniz. Şekeri tekrar eski haline getirebilir misiniz? Resim 6 : şekerin ısıtılması Her iki etkinliğin sonucunda yeni bir madde oluşur. Kabartma tozu sirke karışımında gaz çıkışı oluşur. Şekerin ısıtılmasında ise şeker yanar ve kömüre dönüşür, rengi koyu kahverengi olur. Aynı zamanda koku da oluşur. Bu etkinliklerin sonucunda yeni maddelerin oluştuğunu gözlemlediniz. Kimyasal bağların nasıl oluştuğunu da bir önceki konuda öğrendiniz. İki farklı madde birbirleriyle etkileştiği zaman bu maddeleri oluşturan atomlar arasındaki bağlar kopar ve iki farklı maddenin atomları arasında yeni bağlar oluşur. Maddelerdeki kimyasal değişim süreci kimyasal tepkime olarak adlandırılır. Kimyasal tepkime sonucu oluşan maddeye ürün, ürünün oluşmasını sağlayan maddelere de girenler denir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Yani kimyasal tepkime; Girenler -------► Ürünler şeklinde gösterilebilir. m * Farklı ik i m adde karıştırıldığında aralarında kim yasal tepkim e olup olm adığı nasıl anlaşılır? Kimyasal tepkime sonucu, maddelerin kimyasal yapısı değişirken fiziksel yapısmda da değişiklikler meydana gelir. Etkileşim sonucu aşağıdaki gözlenebilen özelliklerden biri ya da birkaçı oluyorsa kimyasal tepkime olma olasılığı kuvvetlidir. Renk değişiminin olması Isı ve ışık açığa çıkması Gaz kabarcığı oluşması Koku oluşması Katı madde oluşması Fiziksel yollarla maddenin eski haline döndürülememesi Maddelerin kimliklerini değiştirerek yeni maddelerin oluşması sürecine kimyasal tepkime denir. Kimyasal tepkimelerde kütlenin korunumu Kimyasal tepkimelerde farklı özellikte yeni madde oluşurken, tepkimeye giren maddeler yok olmaz. Bunu suyun oluşumu ile açıklayalım. Günlük hayatta yaşamımızın her alanında kullandığımız suyun bir molekülü, 2 tane hidrojen molekülü (H2) ve 1 tane oksijen molekülünün (0 2) tepkimeye girmesiyle oluşur. Hidrojen molekülünün yamçı, oksijen molekülünün yakıcı özellikte olduğunu hatırlatalım. Oluşan ürün su ise ne yamçı ne de yakıcı özelliktedir. Yangınları söndürmede kullanılır. Yani tepkime sonucu oluşan maddelerin özellikleri tepkimeye giren maddelerin özel liklerinden farklıdır. Suyun oluşumunu daha iyi anlayabilmek için şekil 5’deki modeli dikkatle inceleyiniz. Modelde de görüldüğü gibi 2 tane H2 ve 1 tane 0 2 molekülünün tepkimeye girmesiyle 2 tane H20 (su) molekülü oluşmaktadır. Tepkimeye girenler hidrojen ve oksijen molekülüdür, tepkime sonucu oluşan ürün ise su molekülüdür. Tepkimenin her iki tarafındaki atomlara dikkat edin, tepkimeye giren maddelerin atom lan değişmiş midir? Oluşan ürünün atomlan tepkimeye giren maddelerin atomlarından farklı mıdır? Tepkimeye giren maddelerin atom sayılan ile oluşan ürünün atom sayılan farklı mıdır? Tüm bu soruların cevabım modeli dikkatle incelediğinizde bulabile ceksiniz. 106 H H IIII Şekil 5: Suyun oluşum tepkimesi Hidrojen moleküllerini oluşturan hidrojen atomlan birbirinden ayrılır. Aym şekilde oksijen molekülünü oluşturan oksijen atomu da birbirinden ayrılır. Yani bu moleküller arasındaki bağlar kopar ve oksijen atomu ile hidrojen atomu arasında yeni bağlar oluşur. Tepkimeye giren maddelerin bağ yapısı ile oluşan maddenin bağ yapısı biıbirinden farklıdır. Bu nedenle tepkimeye giren maddeler kimyasal değişime uğramıştır denilir. Kimyasal tepkimelerde atomun türü ve sayısı değişmez korunur. Şekil 5’deki modele bakıldığında tepkimeye girenlerde 4 tane H atomu ve 2 tane O atomu vardır. Tepkime sonucu oluşan üründe ise yine 4 tane H atomu ve 2 tane O atomu olduğu görülür. Yani kimyasal tepkimelerde kütle korunur. Kimyasal tepkimelerdeki olaylan aşağıdaki gibi gösterebiliriz. 2H2 + 0 2 —► 2H20 Bu şekildeki formüllerle gösterime kimyasal denklem denir. Basit kimyasal tepkimelerin yazılması ve denkleştirilmesi Bir maddede meydana gelen kimyasal değişimlere kimyasal tepkime, kimyasal tepkimelerin sembol ve formüllerle gösterilmesine ise kimyasal denklem denir. Kimyasal tepkimelerde, tepkimeye giren madde veya maddeler ile tepkime sonucu oluşan madde veya maddeler vardır. Kimyasal denklemde, tepkimeye giren ve çıkan maddeler birden fazla ise aralarına (+) işareti konulur. Eşitlik yerine de ok işareti kullanılır. Ok işareti aym zamanda tepkimenin hangi yöne doğru ilerlediğini gösterir. 2A1 + 3H2 S0 4 --------Tepkimeye giren maddeler A12 (S0 4 ) 3 + 3H2 Tepkime sonucu oluşan maddeler Bir kimyasal tepkimede var olan madde miktan yok edilemez veya yoktan bir madde var edilemez (kütlenin korunumu). Yalnızca maddeler bir biçimden başka bir biçime dönüşür. Kimyasal tepkimelerde, tepkimeye giren maddelerin atom sayılan ile tepkime sonucu oluşan maddelerin atom sayılan eşit olmalıdır. Eğer atom sayılan eşit değilse denklem eşitlenir. Eşitlemek için denklemin her iki tarafında bulunan bileşik ya da elementlerin formüllerinin baş tarafına (soluna) mümkün olan en küçük tam sayılar yazılır. Baş tarafa yazılan bu sayı, formüldeki bütün atomlara aittir. Örneğin; H2 0 ’nun baş tarafına 2 yazalım. 2H20 şeklinde yazılan bileşik formülünde 4 tane H atomu ve 2 tane O atomu vardır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÖRNEK: N2 + H2 --------- ► NH3 tepkimesini denkleştirelim. ÇÖZÜM: Denklem incelendiğinde tepkimeye giren ve tepkime sonucu oluşan maddelerin atom sayılan belirlenir. Tepkimeye giren maddelerin atom sayılan 2 tane N atomu 2 tane H atomu Tepkime sonucu oluşan maddelerin atom sayılan 1 tane N atomu 3 tane H atomu Şeklinde belirlenir. Buna göre denklemin her iki tarafında bulunan aynı tür atomlann eşit olmadığı görülür. Bunları eşitlemek için en küçük tam sayı kullanılır. Bunun için N atomunun sayısma bakılır. Tepkime sonucu oluşan N atomunun sayısı 1’dir. N atomunun 2 olması için NH3 bileşiğinin baş tarafına 2 sayısı yazılır ve denklemdeki atom sayılan tekrar sayılır. N2 + H2 -----► 2NH3 şeklinde yazıldığı zaman denklemin her iki tarafında bulunan N atomunun sayısı eşitlenmiş olur. Bundan sonra H atomunun sayısma bakılır. Girenler tarafında H atomu sayısı 2, oluşan ürün tarafında ise H atomu sayısı 6 olduğu görülür. Bunu eşitlemek için de girenler tarafındaki H atomunun baş tarafına 3 sayısı yazılır. Buna göre denklem tekrar yazılır. N2 +3H2 -----2NH3 şeklînde yazılır. Denklemin her iki tarafındaki atom sayılanımı eşit olduğuna dikkat ediniz. Denklemin her iki tarafında, 2 tane N atomu ve 6 tane H atomu vardır. Böylelikle kütlenin korunumu ilkesine göre tepkime denkleştirilmiş olur. CH4 + 2 0 2 -----► C 0 2 + 2H20 kimyasal tepkime denklemim şekil 6 ’daki model üzerinde inceleyiniz ve tepkimenin her iki tarafında bulunan aynı tür atomlann sayılarının eşit olduğuna dikkat ediniz. < *r 108 A şağıda verilen tepkim e denklem lerini denkleştiriniz, 1- Z n + H C î — ► ZnC I2 + H 2 2- CS2 + CI2 — ► CCî2 + S2C î2 FEN VE TEKNOLOJİ 8 H t* , „ ı , t m e ta n m o le k ü lü ch a 4 2 o k s ije n ırınl ekel iil + 202 (« O ) H, 1 k a ıb a n d io k s lit nuîlekDM CO, a H 2 su ısıolck'üjü 2 H2 0 a Şekil 6 : kimyasal tepkime denklemi ÇÖZÜM: 1- Zn + HCI — ► ZnCI2 + H2 tepkime denkleminde girenler tarafında 1 tane Zn atomu, 1 tane H atomu ve 1 tane CI atomu vardır. Ürünler tarafında ise, 1 tane Zn atomu, 2 tane CI atomu ve 2 tane H atomu vardır. Denklemin her iki tarafında bulunan CI ve H atomlarının sayısı eşit değildir. H ve CI atomlarının sayısını eşitlemek için girenler tarafındaki H ve CI atomlarım içeren bileşiğin baş tarafına 2 sayısı yazılır ve denklem aşağıdaki gibi olur. Zn + 2HCI — ► ZnCI2 + H2 denklemin her iki tarafındaki atomlar tekrar sayıldığında denklemin eşitlendiği görülür. 2- CS2 + CI2 — ► CCI2 + S2 CI2 denkleminde girenler tarafında 1 tane C atomu, 2 tane S atomu ve 2 tane CI atomu vardır. Ürünler tarafında 1 tane C atomu, 4 tane CI atomu ve 2 tane S atomu vardır. C ve S atomlarının sayısı eşit fakat CI atomlarının sayısı eşit değildir. Girenler tarafında 2 tane CI atomu eksiktir. Bunun için girenler tarafındaki CI2’nin baş tarafına 2 sayısı yazılır ve denklem denkleştirilmiş olur. CS2 + 2CI2 — ► CCI2 + S2 CI2 Katsayıyı yazdıktan sonra denklemin her iki tarafında bulunan atomlan mutlaka tekrar sayınız. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Aşağıda verilen tepkim eleri denkleştiriniz. 1- H £ 0 4 + K O H — ► K £ 0 4 + H20 2- Fe20 3 + A l ^ A120 3 -t Fe (4 T 3- C a+ H C I ------ ► CaCI2 +H 2 Yanma tepkimeleri Çivinin paslandığım gördünüz mü? Hiç kamp ateşi veya soba yaktınız mı? Bu olaylar arasındaki ortak ilişkinin yanma olduğunu düşünür müsünüz? Bir maddenin oksijen gazıyla tepkimeye girmesine yanma olayı denir. Yanma tepkimelerin sonucunda oluşan yeni ürünlerle birlikte mutlaka ısı da açığa çıkar. Isı açığa çıkması tepkimenin, yanma tepkimesi olduğunu anlamamızı kolaylaştırır. a) b) Yanma olayları; Görünür (alevli) Görünmez (alevsiz) olmak üzere ikiye aynlır. Görünür yanmalarda, renk değişimi, gaz çıkışı, ısı ya da ışık yayılması gibi belirtiler gözlenebilir ve hızlı gerçekleşir. Örneğin: odunun yanması, kâğıdın yanması vb. Görünmez yanmalar ise, sessiz sedasız oluşur ve renksizdir. Örneğin; Solunum. Canlılığımızı sürdürebilmemiz için gerekli olan enerji vücudumuzda, yediğimiz besin lerin oksijenle yakılması sonucu oluşur. Buna solunum denir. Bazı yanma tepkimeleri ise çivinin paslanması gibi gözle gözlenebilmesi mümkün değildir. Çünkü çivinin paslanması yavaş gerçekleşen bir yanma tepkimesidir. Karbon, hidrojen ve oksijen elementlerini içeren bileşiklerin tam yanması sonucu daima karbon dioksit gazı ve su oluşur. Yanma tepkimelerin kimyasal denklemle gösterimi aşağıdaki gibidir. Metalin paslanması denklemi; Mg + I/ 2 O2 ---- ► MgO veya 2Mg + 0 2 ---- ► 2MgO şeklinde yazılabilir. Yapısmda C, H ve O bulunduran bileşiklerin yanma tepkimesi; CjHsOH + 302 ----► 2C02 + 3H20 Solunum olayının tepkimesi; C6 H]2 0 6 + 60 2 ---- ► 6C0 2 + 6H20 + Enerji 3.4 ASİTLER, BAZLAR VE TUZLAR Günlük yaşantımızda kullandığımız maddelerin özelliklerini hiç incelediniz mi? İçeriğinde hangi maddelerin olduğunu merak ettiniz mi? Sirke, limon, elma, gazoz, portakal, sabun, kabartma tozu ve diş macunu gibi hayatımızda önemli bir yeri olan yiyecek, içecek ve temizlik için kullandığımız bu maddelerin yapısmda neler olduğunu 110 FEN VE TEKNOLOJİ 8 biliyor musunuz? Resim 7’de bazı yiyecek, içecek ve temizlik için kullandığımız maddelerin yapısında bulunan maddeler gösterilmektedir. Limon / Sitrik asit Elma / Malik asit Diş macunu / Sodyum karbonat Kola / Karbonik asit Kabartma tozu / Sodyum bikarbonat Sirke / Asetik asit Sabun / Sodyum hidroksit Resim 7: Bazı maddelerde bulunan asit ve bazlar Yediğimiz bazı içecek ve yiyeceklerde asit vardır. Bunların tadındaki ekşilik, yapısındaki çeşitli asitlerden kaynaklanmaktadır. Bazı maddelerin yapısmda ise baz vardır. Bunlan yediğimizde ya da kullandığımızda bize zarar vermezken bazılarına dokunmamız bile tehlikelidir. Temizlik yapılırken kullanılan maddelerin özelliğine dikkat edin. Mesela, temizlik için kullanılan tuz ruhu bir asittir. Dişimizi fırçalarken kullandığımız diş macunu bazdır. Asit denilince akla ilk gelen, yakıcı ve tehlikeli bir madde, baz denilince ise yakıcı, kaygan ve acı bir madde olduğudur. Bu nedenle bu tür maddelerle çalışılırken, mutlaka eldiven, gözlük takılmah ve önlük giyinmeli; üzerim ize ve yüzümüze sıçratmamak, bu maddelerden çıkan buharlan da kesinlikle solumamalıyız. Asit ve bazlarla çalışırken aşağıdaki kurallara uyulması gerekir. Asitler ve bazlar yakından koklanmamalı ve tatlanna bakılmamaLıdır. Asitler ya da bazlarla çalışırken mutlaka gözlük, eldiven ve önlük giyinilmelidir. Asit üzerine su dökülmemeli, su üzerine asit ilave edilmelidir. Asitler ve bazlar alevden uzak tutulmalıdır. Asit ve baz şişeleri kapaklı ve etiketlenmiş olmalıdır. Asit ve baz çözeltileri kapalı yerlerde buharlaştınlmamalıdır. Metal kaplar içine asit ve baz konulmamalı, cam yada plastik kaplar içinde saklanmalıdır. Asit ya da baz çözeltisi vücudunuza sıçrarsa, o bölge bol su ile yıkanmalıdır. V FEN VE TEKNOLOJİ 8 (4 T B u m addelere a sit ya da baz ö zelliğ i kazandıran nedir? Bir madde, suda çözündüğünde sudaki hidrojen iyonunun (H+) miktarını artırıyorsa asit, hidroksit iyonunun (OH-) miktarım artırıyorsa bazdır. Örneğin, HCI maddesi asit mi yoksa baz mıdır? Bunun için HCI maddesinin su ile verdiği iyonlaşma tepkimesine bakılır. HCI + H20 — ►H+ + CI- bu tepkimede HCI asittir. Çünkü suda çözündüğünde suya H+ iyonları verir. ÖRNEK: NaOH maddesi asit mi yoksa baz mıdır? NaOH +H20 NaOH bazdır. ------►- Na+ + OH- tepkimesine göre OH- iyonları oluştuğu için Maddelerin suda çözündüğünde H+ veya OH- iyonu oluşturduğu nasıl belli olur? Bilim insanlan hidrojen iyonlarının miktarım belirlemek için pH diye bir ölçüm sistemi geliştirmişlerdir. Bunun için resim 8 ’deki gibi turnusol kâğıdı ya da pH metre kullanılır. Pembe ve mavi renkli olmak üzere iki tane turnusol kâğıdı vardır. W * Resim 8 : Turnusol kâğıtları pH metre 25 °C’ta pH, 0 ile 14 arasında değerler alır. Turnusol kâğıdı maddenin asidik ya da bazhğına göre renk değiştirir. Asit ya da baz olduğu bilinmeyen iki çözeltiye resim 9’daki gibi mavi turnusol kağıdı batırıldığında, 1 . çözeltinin asit 2 . çözeltinin baz olduğunu söyleyebiliriz. Çünkü asitler, mavi turnusol kâğıdının rengini kırmızıya çevirir. Bazlarda ise renk değişikliği gözlenmez. Yani mavi turnusol kâğıdının rengi aynen kalır. Kırmızı renkli turnusol kağıdı, baz çözeltisine batırıldığında rengi maviye, aside batırıldığında ise rengi değişmez. Turnusol kâğıdıyla çözeltilerin asit mi baz mı olduğunu ayırabiliriz. Maddelerin asit mi baz mı olduğunu anlamak için kullanılan bu tür maddelere belirteç (indikatör) denir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 1 . çözelti. 2 . çözelti Resim 9: Asit ve baz çözeltilerine mavi turnusol kağıdı batırıldığında renk değişimi Maddelerin asit mi baz mı olduğunu belirleyen turnusol kağıdı ve pH metre gibi araç-gereçler laboratuvar ortamında mevcuttur. Sizde evde kendinize bir belirteç yapabilirsiniz ve bu belirteçle evinizde kullandığınız maddelerin asidik mi yoksa bazik özellikte mi olduğunu belirleyebilirsiniz. Bunun için aşağıdaki etkinliği dikkatlice okuyunuz ve adım adım uygulayınız. ETKİNLİK Resim 10: Kırmızı lahanadan belirteç hazırlanması Bir kırmızı lahanayı küçük parçalar halinde doğrayarak bir tencereye koyunuz. Lahanaların üzerini örtecek kadar su ile doldurup kaynatınız ve soğuduktan sonra süzünüz. Sıvı kısmı belirtecinizdir. Evinizde bulunan bildiğiniz asit, baz ve tuz özelliği olan maddelerden bir miktar alarak ayn kaplara koyunuz, üzerine belirtecinizden damlatın ve renk değişimlerini not edin. Şimdi aspirin, yoğurt, diş macunu, kabartma tozu gibi evinizde olan maddelerin asit, baz ya da tuz özellikte olduğunu belirleye bilirsiniz. Bir maddenin pH’sı 0 ile 7 arasında ölçülmüş ise o madde asittir. 7 ile 14 arasında ölçülmüş ise o madde bazdır. pH değeri küçüldükçe asittik kuvveti büyük değerler aldığında ise bazlık kuvveti artar. Bir maddenin pH’ı 7 ise o madde nötraldir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Şekil 7’de bazı maddelerin pH değerleri gösterilmiştir. aaidik * domates k a h v e ^ilH 7— — ■ s a f b u 'insan Hanı ■kabartma (Oîu 10 "magntzyum hidroküı? - amonyak bazik 14Şekil 7: Bazı maddelerin pH değerleri Gerek evimizdeki gıdalarda veya temizlik ürünlerinde gerekse sanayinin birçok kollarında asit ya da baz özellikteki maddeler kullanılmaktadır. Günlük yaşantımızın her alanında çok kullandığımız bazı asit ve bazik maddelerle ilgili formülleri, sistematik adlan, piyasadaki adlan ve kullanım alanlan çizelgede 8 'de verilmiştir. Madde ve formülü HC1 Özelliği Piyasadaki adı Sistematik adı Kullanım alanlan Asit Hidroklorik asit Hidrojen monoklorür Temizlik ürünlerinde, HN03 Asit Nitrik asit ( kezzap) h 2 so 4 Asit Sülfürik asit H3P04 Asit Fosforik asit NaOH Baz Sodyum hidroksit KOH Baz Potasyum hidroksit Ca(OH)2 Baz Kalsiyum hidroksit nh3 Baz Amonyak Dinamit yapımında ve NIÎ4NO3 içeren gübrelerin üretiminde kullanılır. Gübre üretiminde, patlayıcı yapımında, boya ve petrokimya sanayinde kullanılır. Fosfatlı gübrelerin yapımında ve ilaç endüstrisinde kullanılır. Sabun, kağıt, tekstil, boya, deterjan endüstrisinde kullanılır. Arap sabunu üretiminde, pillerde elektrolit olarak ve gübre yapımında kullanılır. Asidik gazların uzaklaştırılmasında, kireç ve çimento yapımı alanlarında kullanılır. Azot trihidriir Çizelge 8: Bazı asit ve bazların kullanım alanlan FEN VE TEKNOLOJİ 8 TUZLAR Yemeklere lezzet vermek amacıyla kullanılan yemek tuzu (NaCl), temizlikte kullanılan çamaşır sodası (Na2 C0 3), kabartma tozu olarak kullanılan yemek sodası (NaHC0 3 ) günlük yaşantımızda en çok kullandığımız tuzlardır. Ancak tuzların zararsız olanı olduğu gibi zararlı olanları da vardır. Örneğin, talyum tuzlan bir zamanlar fareleri zehirlemek için kullanılmıştır. Resim 11: Travertenleri ve sarkıtları oluşturan maddeler magnezyum ve kalsiyum tuzlandır. Tuzlar, asit ve bazın tepkimesi sonucu oluşurlar. Asit ve baz çözeltileri kanştınldığında bazın hidroksit iyonu ile asidin hidrojen iyonu birleşerek suyu, bazm katyonu ile asidin anyonu birleşerek tuzu oluşturur. Asit ve bazm tepkimeye girerek tuz ve su oluşturmasına nötralleşme adı verilir. Oluşan tepkimeye de nötralleşme tepkimesi denir. Asit + Baz -------► HCI + NaOH Tuz + Su NaCI + H20 T uz n a sıl oluşuyor? Tuzu elde etmek için, baz çözeltisi ve asit çözeltisi hazırlanır. Asit çözeltisine, indikatör olan fenolftaleinden birkaç damla damlatılır. Fenolftalein, baz çözeltisine damlatıldığında rengi pembe olur. Asit çözeltilerinde ise renk değişikliği yapmaz. Bu nedenle bazların tanınmasında fenolftalein kullanılır. Şekil 8 ’de beherde fenolftalein damlatılmış asit çözeltisi, bürette baz çözeltisi vardır. Asit çözeltisi üzerine yavaş yavaş baz çözeltisi damlatılır ve pembe renk oluşunca beher hafifçe sallanır. Pembe renk kaybolunca tekrar baz çözeltisi damlatılmaya devam edilir. Bu durum pembe renk kalıcı olana kadar devam eder. Beherdeki asit çözeltisinin asitlik özelliği tamamen kaybolur. Bunu anlamamızı sağlayan ise pembe rengin kalıcı hale gelmesidir. Beherdeki pembe renkli çözeltinin suyu ısıtılarak buharlaştmldığmda tuz elde edilir. 115 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Şekil 8 : Asit ve bazın tepkimesi Günlük yaşamımızda sıkça kullandığımız asitler ve bazlar, temas ettikleri yerlerde ve dokularda aşındırma, delme, tahriş etme gibi etkiler gösterir. Asitler ve bazlar kağıt, odun, saç, yün, deri gibi proteinlerden oluşan maddelere etki eder. Örneğin bir parça çiğ kırmızı etin üzerine asit damlatıldığında etin renginin değiştiğini gözlemlersiniz. Limon suyu veya sirke mermere döküldüğü zaman etki ederek C 0 2 gazı çıkarır. Nitrik asit (HNO3 ) yaprağm rengini değiştirir. Sülfürik asit (H2 S04) yünü parçalar. NaOH ise derinin tahriş olmasına neden olur. Asitler çinko, demir ve magnezyum gibi metallere etki ederek hidrojen gazı açığa çıkarırlar. 2HCI + Zn ------------- ► Asit Çinko metali ZnCI2 + H2 Tuz Hidrojen gazı Metallerle tepkime vermesinden dolayı asidik özellikteki yiyecekler, içecekler ve diğer maddeler metal kaplarda saklanmaz. Asit, baz ve tuzların sulu çözeltileri elektrik akımım iletir. Katı haldeki tuz elektrik akımım iletmez. Vücudumuzdaki organlardan biri olan midede mide öz suyu bulunur. Mide öz suyu hidroklorik asit (HCI) içerir. Bu asit sayesinde midedeki besinler parçalanır. Parçalanan bu besinleri bağırsakta bazik bir ortam karşılar. Besinler mideden bağırsaklara geçerken onikiparmak bağırsağında bulunan bazik özellikteki safra suyu midenin asidini nötraUeştirir. Asitlerin genel özellikleri 1. Mavi turnusol kâğıdının rengim kırmızıya çevirirler. 2. Tatlan ekşidir ve suda çözünürler. 3. Suda çözündüklerinde H+ iyonu verirler. FEN VE TEKNOLOJİ 8 4. Metallere etki ederek hidrojen gazı (H2) açığa çıkarırlar. 5. Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir. 6 . Temas ettikleri yerleri aşındırır, dokuları tahriş ederler. 7. Bazlarla tepkimeye girerek tuz bileşikleri oluştururlar. Bazların genel özellikleri 1. Suda çözündüklerinde hidroksit iyonu (OH-) oluştururlar. 2. Kırmızı turnusol kâğıdının rengini maviye çevirirler. 3. Tatlan acıdır. 4. Ele kayganlık hissi verirler. 5. Asitlerle tepkimeye girerek tuz bileşikleri oluştururlar. 6 . Sulu çözeltileri elektrik akımım iletir. Asidik veya bazik özellikteki ve diğer birçok kimyasal maddeler günlük yaşantımızı kolaylaştırırken bazı alanlarda ise hayatımızı tehdit edecek duruma gelirler. Bunlar hava, su ve toprak kirliliği olarak karşımıza çıkar. Hava kirliliğinin büyük bir kısmı “yanma” reaksiyonlarından kaynaklanır. Yapısmda karbon ve hidrojen içeren petrol ürünleri yakıldığında karbondioksit ve su oluşur. Tam yanma gerçekleşmediğinde ise karbon monoksit gibi insan sağhğı için çok tehlikeli ve hatta öldürücü gazlar üretilir. Örneğin, arabaların egzozlarından çıkan gaz karbon monoksit (CO)’tir. Evlerin veya fabrika bacalarından çıkan gazlar, S 02, N 02, C 0 2 ve CO gibi hava kirliliğine yol açan zehirli gazlardır. Endüstriden, evlerden veya arabalardan atık madde olarak havaya bırakılan bu gazlar, rüzgârla taşınıp yağmurla karşılaşınca kolaylıkla suda çözünüp aside dönüşebilirler. Bu asitler havada yoğunlaşıp asit yağmuru olarak yeryüzüne döner. Asit yağmurlan, doğanın bitki örtüsüne ve tarihi eserlere büyük ölçüde zarar vermektedir. Aynı zamanda toprağın da kirlenmesine neden olmaktadır. Günümüzde teknolojinin gelişmesi, nüfiıs artışı gibi etkenlerden dolayı su kaynaklan olan dereler, göller ve yeraltı sulan aşın kirlenme ile karşı karşıyadır. Yerleşim yerlerinin ve fabrikaların atık sulan derelere veya göllere bağlanmaktadır. Atık sulardaki kimyasal maddeler ve karbonlu bileşikler suda çözünmüş olan oksijen miktarının azalmasına sebep olmaktadır. Bu da suda yaşayan bitki ve hayvanların ölüm oranlarını artırmaktadır. Dolayısıyla doğanın kirlenmesi insanların da daha sağlıksız yaşamasına ve ölümünün hızlanmasına neden olacaktır. Doğal dengeyi bozan ve su kaynaklarım kirleten etkenleri ortadan kaldırmak için son yıllarda yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Yerleşim yerlerinin atık suları arıtma tesislerinden geçirildikten sonra doğal su kaynaklarına verilmekte, fabrikalara filtre ve antma tesisleri konulmakta, doğaya zarar vermeyecek yeni ürünler elde edilmektedir. Tüm bunların yanında doğayı kullanan herkesin bilinçli olması ve yaşadığı çevreyi koruması gerekmektedir. Çünkü dünya bir tanedir ve onu koruyacak yine insanlardır. Doğal sular yerkabuğunda denizlere ve göllere doğru akarken değişik kayaların içerisinden geçer ve bu kayalardaki bazı tuzlan çözerler. Bu nedenle yeraltı sulan içerisinde değişik iyonlar bulundururlar. İçerisinde kalsiyum, magnezyum ve demir gibi iyonlan bulunduran sular, sert su olarak tanımlanır. Sert sulann iki önemli zararı vardır. Bunlardan birincisi, sert sularda bulunan magnezyum, kalsiyum ve demir iyonlan, 117 FEN VE TEKNOLOJİ 8 sabun ile birleşerek çökelek oluşturur ve sabunun köpürmesine engel olur. Bu nedenle sabun temizleme işlevini yerine getiremez. İkincisi ise, ısıtma ve soğutma sistemlerinde sert su kullanıldığında, sistemin borularında ve kazanlarında zamanla tortu oluşmasma neden olur. Bu tortular, sistemin yıpranmasına ve veriminin düşmesine neden olur. Bu nedenlerden dolayı sert sular kullanılmadan önce yumuşatılmalıdır. Yumuşatma yöntemleri suyun sertliğine göre değişiklik gösterir. Değişiklik göstermesinin sebebi, sert sulann geçici ve daimi sert sular olmak üzere ikiye ayrılmasıdır. Geçici sertliğe sahip sert sular: İçerisinde C 0 2 çözünmüş sular, yerkabuğunda bulunan ve normal suda çözünmeyen kireç taşını (CaC03) ve dolamiti (MgC03 . CaC03) yavaş yavaş çözer. Böylece Ca2 + ve Mg2+ bikarbonatlar halinde (Ca(HC03)2, Mg(HC03 ) 2 suya geçer. MgC0 3 .CaC0 3 (k) + C 0 2 (g) +H2 0(s) Mg(HC03 ) 2 (suda) + Ca(HC03 )2 (suda) İçerisinde Ca2+ ve Mg2+ iyonlarının bikarbonat (HC03) tuzlarım bulunduran sulara geçici sertliğe sahip sular denir. Geçici sertliğe sahip sulan yumuşatmak için NaOH eklenebilir ya da birkaç dakika kaynatmak suretiyle kolayca yumuşatılabilir. Kaynama sırasında Ca(HC03 ) 2 ısı etkisiyle parçalanarak CaC03, C 0 2 ve H20 ya dönüşür. Ca(HC03 )2 (suda) —► CaC0 3 (k) + C 0 2 (g) + H2 0(s) Daimi sertliğe sahip sert sular: Suda çözünmüş CaCI2 ve CaS0 4 tuzlan var ise bu tür sulara daimi sert sular denir. Daimi sertliğe sahip sular kaynatma gibi basit işlemlerle yumuşatılamaz. Bu tür sulan yumuşatmak için iyon-değişim yöntemleri kullanılır. Sert sular sağlığı olumsuz yönde etkileyecek kadar zararlı değildir, fakat suyun içim ve temizlenme kalitesini etkilemektedir. Hayatımızı kolaylaştıran makinelerin çalışmasını olumsuz yönde etkiler. Örneğin çamaşır makinesinde sürekli sert su kullanıldığında zamanla makinede tortu oluşmasma neden olacak ve makinenin çalışmasını engelleye cektir. Aym şekilde kahvaltılarda vazgeçemediğimiz çay, sürekli sert su ile yapıldığında bir süre sonra çaydanlığın içi kireçlenir ve suyun akmasına engel olur. Bu gibi neden lerden dolayı sert su yerine yumuşatılmış su kullanılması hayatımızı kolaylaştırır. İçme sularının temizlenmesinde ise su antım tesislerinden geçtikten sonra mikrop öldürücü olarak klor kullanılır ve sağlıklı içme suyu elde edilir. 118 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÖZET Doğada yaklaşık 119 element vardır. Bu elementlerin artan atom numaralarına göre yatay olarak sıralanması periyodik tabloyu oluşturur. Periyodik tabloda yatay sıralara periyot, dikey sıralara ise grup denir. Elementler metaller, ametaller ve yan metaller olmak üzere üç gruba ayrılırlar. Periyodik tablonun sol tarafında daha çok metaller, sağ tarafında ise daha çok ametaller yer alır. Periyodik tabloda bazı gruplarda bulunan elementlerin özel adlan vardır. Örneğin, 1 . grupta bulunan elementlere alkali metaller, 2 . grupta bulunanlara toprak alkali metaller, 7. grupta bulunanlara halojenler ve 8 . grupta bulunanlara ise soy gazlar ya da asal gazlar denir. Çevremizde gördüğümüz çeşitli maddeler, çok sayıdaki element atomlarının değişik şekillerde birbirleriyle bağlanmasından oluşur. Aym ya da farklı element atomlarının kuvvetli etkileşimlerle bir arada tutulmalarım sağlayan kuvvetlere kimyasal bağ denir. Bu kimyasal bağlar ya elektron ahş verişi sonucu ya da elektronların ortaklaşa kullanılması sonucu oluşur. Ametaî-metal element atomlan arasında elektron alış verişiyle oluşan bağa iyonik, ametaİ-ametaİ element atomlan arasında elektronların ortaklaşa kullanılması sonucu oluşan bağa kovalent bağ denir. İki ya da daha fazla Elementin belirli oranlarda bir araya gelerek oluşturduğu yeni maddelere bileşik denir, elementler sembollerle, bileşikler formüllerle gösterilir. Bileşik formülleri, bileşikteki atomların türleri ve birleşme oranlan yazılarak gösterilir. Bileşik formülleri yazılırken önce pozitif yüklü iyon yani katyon, sonra negatif yüklü iyon yani anyon yazılır ve yükleri çaprazlanır. Tek atomlu iyonlar olduğu gibi iki ya da daha fazla atomun oluşturduğu yüklü atom gruplan da vardır. Bu atom gruplarına kök denir. Tek atomlu iyon ve kök ile de bileşik formülü yazılır. Çevremizdeki maddeler zaman içerisinde birtakım değişikliklere uğrarlar. Örneğin, suyun buharlaşması, donması, karın yağması, camın kırılması, kâğıdın yanması gibi. Bu değişikliklerin bazıları fiziksel bazılan ise kimyasaldır. Kimyasal değişiklikler kimyasal tepkime sonucu meydana gelir. İki farklı madde birbirleriyle etkileştiği zaman bu maddeleri oluşturan atomlar arasındaki bağlar kopar ve iki farklı maddenin atomları arasında yeni bağlar oluşur. Maddelerdeki kimyasal değişim süreci kimyasal tepkime olarak adlandırılır. Kimyasal tepkime sonucu oluşan maddeye ürün, ürünün oluşmasını sağlayan maddelere de girenler denir. Kimyasal tepkime sonucu, maddelerin kimyasal yapısı değişirken fiziksel yapısmda da değişiklikler meydana gelir. Kimyasal tepkimelerde farklı özellikte yeni madde oluşurken, tepkimeye giren maddeler yok olmaz. Yani kütle korunur. Bir maddenin oksijen gazıyla tepkimeye girmesine yanma olayı denir. Yanma tepkimelerinin sonucunda oluşan yeni ürünlerle birlikte mutlaka ısı da açığa çıkar. 119 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Çevremizde asidik, bazik ya da nötr özelikte maddeler vardır. Bir madde, suda çözündüğünde sudaki hidrojen iyonunun (H+) miktarım artırıyorsa asit, hidroksit iyonunun (OH~) miktarım artırıyorsa bazdır. Asit ve bazların tepkimesi sonucu tuzlar oluşur. Her ne kadar kimyasal maddeler hayatımızın her alanında işimizi kolaylaştırsa da atık madde olarak doğaya tekrar geri dönmektedir. Bu atık maddeler hava, su ve toprak kirliliğine neden olmaktadır. Gelecek için büyük tehlikeler oluşturmaktadır. Bu nedenle insanların bilinçli tüketici olması ve çevreyi koruması gerekmektedir. 120 FEN VE TEKNOLOJİ 8 TEST m 1 . ılı idi B. IV 1 Periyodik çizelgede elementlerin sıralanışı artan atom numaralarına göre yapılmıştır. X elementinin atom numarası, bromun (Br) atom numarasından 2 küçük olduğuna göre X elementi periyodik çizelgede numaralandırılmış yerlerden hangisinde bulunur? A) I B>n c> m D) iv 2. X: İs 2 2s2 2 p6 3s2 3p3 2 3 Y: İs 2 2 s2 2 p6 3S1 2 oZ: İs 2 2 s2 2 p 6 31 X, Y ve Z atomları ile ilgili aşağıdakilerden hangisi söylenemez? A) B) C) D) 3. X’in son katmamndaki elektron sayısı 5'tir. Atom sayılan arasmdaki ilişki X > Y > Z’dir. X ve Y aym periyottadır. X ve Y metal, Z ise soy gazdır. Aşağıda özellikleri verilen K, L ve M maddeleri hangisi olabilir? - K, ısı ve elektriği iyi iletir. - L, genellikle elektron alma eğilimindedir. - M, hem elektron alma hem de elektron verme eğilimindedir. K A) B) C) D) Metal Ametal Yan metal Yan metal M Ametal Metal Metal Ametal Yan metal Yan metal Ametal Metal FEN VE TEKNOLOJİ 8 4. H 3 PO4 bileşiği kaç atomdan oluşmuştur? A) 3 B) 5 C) 7 D) 8 5. Çizelgede anyonlar, katyonlar ve bunların oluşturdukları bileşikler karşılarında verilmiştir. \A n y o n POr* M cor K a ty o n ^ Ca(HCOj)î I NHıHCOj (MHJıS H AljS, AT* Cfl,(P04)3 AİPO, Buna göre I ve n numaralı yerlere aşağıdaki bileşiklerden hangileri yazılmalıdır. I A) B) C) D) 6 . C&2S CaS CaS2 Ca2S n A1(HC03 ) 3 A1(HC03 ) 3 A1HC03 A13 HC0 3 Metaller ile ametaller arasında iyonik bağ, ametaller arasmda ise kovalent bağ oluşur. Elementler Bileşikler Kimyasal bağ K KL İyonik bağ ML Kovalent bağ NM İyonik bağ L M N Çizelgedeki elementler ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur? K A) B) C) D) Ametal Ametal Metal Metal L Metal Metal Ametal Ametal M Ametal Metal Ametal Metal N Metal Ametal Metal Ametal FEN VE TEKNOLOJİ 8 7. Deney Gözlem Şekerin ısıtılması Koku, siyahlaşma Kağıdın yanması Siyah duman, kül Sirkeye kabartma tozu eklenmesi Gaz kabarcıkları Şekildeki çizelgede deneyler ve gözlem sonuçlan verilmiştir. Bu deneylerdeki maddelerin kimyasal değişmeye uğradığım söyleyebilmek için aşağıdaki somlardan hangisinin sorulması yeterlidir? A) B) C) D) Koku oluştu mu? Renk değişimi oldu mu? Yeni bir madde oluştu mu? Işık yayıldı mı? Bir öğrenci şekildeki gibi kapalı bir kapta bulunan alüminyum metalinin üzerine, hidroklorik asit eklediğinde bir reaksiyon meydana geldiğini ve tüpteki su seviyesinin azaldığım gözlüyor. Buna göre, öğrenci deney ile ilgili aşağıdakilerden hangisini söyleyemez? A) Tepkimede gaz çıkışı olduğunu B) Alüminyumun miktarının azaldığım C) Gazm öz kütlesinin suyun öz kütlesinden küçük olduğunu D) Tüpte toplanan gazm oksijen gazı olduğunu FEN VE TEKNOLOJİ 8 9. Bir maddenin pH’sı 0-7 arasında ise asit, 7-14 arasında ise baz, 7 ise nötr’dür. Çözelti pH X 2 Y 5 Z 7 T 10 Buna göre, çizelgede pH değerleri verilen çözeltiler ile ilgili aşağıdakilerden hangisi söylenemez? A) B) C) D) Z çözeltisi, X ile Y çözeltilerinin karışımından oluşur. X çözeltisine mavi turnusol kâğıdı batırıldığında kırmızı renge dönüşür. T çözeltisi ile Y çözeltisi karıştırıldığında tepkime oluşur. Z ’nin sulu çözeltisi elektriği iletir. 10. Geçici sertliğe sahip sularda aşağıdaki hangi iyonlann bikarbonat tuzlan bulunur? A) B) C) D) 124 Mg2+ ve Ca2+ Na+ ve Fe2+ K+ ve Na+ Ca2+ ve Fe2+ FEN VE TEKNOLOJİ 8 UNITEIV SES KONULAR 4.1. SES VE ÖZELİKLERİ a. Sesin Yayılması b. Sesin Hızı c. Sesin Genliği d. Sesin Frekansı e. Sesin Şiddeti 4.2. MÜZİK ALETLERİNDEN ÇIKAN SES a. Sesin Tınısı b. Sesin Yansıması ve Yankı ÖZET TEST IV 125 FEN VE TEKNOLOJİ 8 BU ÜNİTEDE NELER ÖĞRENECEĞİZ? *® n Bu üniteyi bitirdiğinizde ses ile ilgili olarak; * Sesin bir dalga olduğu hatırlanarak, ses dalgasının frekans ve genlik özellikleri öğrenilerek ses dalgasının belirli bir frekansı ve genliği olduğunun belirlenecek, * Ses için şiddet ve yükseldik kavranılan öğrenilip çevremizdeki sesleri, ince - kalın ve şiddetli-zayıf olarak tanımlayıp sınıflandırarak sesin yüksekliği ile frekansı, sesin şiddeti ile genliği arasında ilişki olduğunu kavranılacak, * Ses düzeyinin ses şiddetinin bir ölçüsü olduğunun fark ederek herhangi bir müzik aletinden çıkan seslerin yüksekliğinin ve şiddetinin nasıl değiştirilebildiğini açıklayabilecek, * Sesin bir enerji türü olduğunu kavrayarak diğer enerji türlerinde olduğu gibi ses eneıjisinin de başka bir enerjiye dönüşebileceğini fark edecek, * Ses dalgalarının belirli bir yayılma hızının olduğunu ve bu hızın, sesin yayıldığı ortama bağlı olduğunu öğrenerek ışığın ve sesin havadaki yayılma hızım karşılaştırabilecek, * Yankı olayının günlük hayattaki kullanım alanlarım belirleyerek ses yalıtımının bazı yerler için önemini öğreneceksiniz. NASIL ÇALIŞMALIYIZ? Bu ünitede anlatılanlan öğrenebilmek için; Ünite girişlerinde verilen soru, resim, şema vb. hazırlayıcı çalışmalan dikkatli olarak inceleyiniz. Konu içinde verilen deney, araştırma, gözlem vb. etkinlikleri ilgili yönergelerine uygun olarak yapmaya çalışınız. Çalışmalardan sonra metin ve anlatımları takip ederek konuyu anlamaya çalışınız. Başlangıçta yaptığınız çalışmalan yeniden yaparak daha önceden yaptığınız çalışmalarda hatanız varsa düzeltiniz. Ünite sonunda verilen ünite özetini dikkatlice okuyunuz. Ünite sonunda verilen değerlendirme sorulannı cevaplamaya çalışınız. Cevaplayamadığınız sorularla ilgili konulan geri dönerek bu konulan tekrar inceleyiniz. 126 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÜNİTE IV SES 4.1. SES VE ÖZELLİKLERİ Günlük hayatta insanoğlu sosyal bir çevre içinde yaşa maktadır. Sosyal çevre içinde yaşayan insanoğlu gördüklerim, duyduklarım, yaşadıklarım birbiri ile paylaşma ihtiyacı duymuş ve çevresinde olan olayları merak etmiştir. Bu düşünce ile insanlar daima birbirleri ile haberleşmişler ve iletişim içinde bulunmuşlardır. Önceleri insanların doğrudan birbirleri ile konuşarak yüz yüze yaptıkları haberleşme somadan insanların arasındaki mesafelerin artmasıyla duman, davul, ışık vb. yardımcı araç ve unsurlar kullanılarak devam etmiştir. Günümüzde insanların arasındaki uzaklıkların artışı ile iletişim ve haberleşme ihtiyacı daha da artmıştır. Bu ihtiyacı karşılayabilmek için ses iletiminin gerçekleşti rildiği iletişim ve haberleşme araçları bulunmuştur. Günlük hayatımızda önemli yeri olan ses nasıl oluşmaktadır? Beraberce hatırla yalım. Sesin titreşim yapan parçacıkların oluşturduğu dalgalanmalar olduğunu bili yoruz. Örneğin bir davulun üzerine gerilmiş olan zara vurulduğunda darbenin etkisi ile gergin zar titreşim hareketi yapmaya başlar. Zardaki bu titreşim ile zarrn hemen üzerinde bulunan hava molekülleri hareket etmeye başlar. Hava moleküllerinin, ses kaynağının hareketi ile uyumlu olarak sıkışıp gevşeme hareketi yapması ile oluşan boyuna dalgalarla titreşimler kulağa kadar iletilir. Kulak zan da gelen bu titreşimlerin etkisi ile uyumlu olarak titreşir. Kulak kepçesine çarpan ses titreşimleri birçok aşama dan geçerek elektrik sinyallerine çevrilir ve soma sinirler vasıtasıyla beyne ulaştırılır. Sesler beynimizdeki duyma merkezinde algılanır. O andan itibaren de duyu başlar ve sesleri duyanz. Duyma işlemi her insanın çok doğal karşıladığı bir işlem olsa da verilen şemada görüldüğü gibi aslında kompleks bir yapıyı gerektirir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Konuşmanın temel öğesi olan insan sesi de titreşim sonucu oluşur. Neden nefes alırken değil de sadece nefes verirken konuştuğumuzu hiç düşündünüz mü? Bunun nedeni sizce ne olabilir? Konuşmamız akciğerlerden gelen havanın, gırtlaktaki ses tellerini titreştirmesiyle oluşur. Konuşurken boğazımıza parmaklarımızla dokunduğumuzda oluşan titreşimi hissedebiliriz. Ancak bu şekilde oluşan ses düzensizdir. Ses, dudak, dil ve dişler yardımıyla anlaşılır hâle gelerek konuşma diline dönüşür. Arkadaşlarımızın seslerinin birbirinden farklı olmasının nedeni insanların ses tellerinin yapılan ile bu tellerin titreşimlerindeki farklılığmdandır. Günlük hayatımızda önemli bir yeri olan iletişimin değişmez unsuru ses, büyük patlamalar sonucunda oluştuğunda ses kaynağının etrafında bulunan binaların ya da araçların camlan kırılmaktadır. Ses camların kırılmasına nasıl neden oluyor? Evinizin ya da bulunduğunuz bir binanın yakınından jetler geçtiğinde oluşan sesin etkisi ile cam lar titreşmektedir. Hatta bazı kişilerin sadece seslerini kullanarak cam malzemeleri kırabildikleri gözlenmektedir. Bütün bu anlatılan olaylar şüphesiz bir enerji aktanmı ile gerçekleşmektedir. Bu durumda söz konusu örneklerdeki olayların meydana gelmesi sesin de bir enerjiye sahip olması ile açıklanabilir. Gerçekte oluşum biçimi dikkate alındığında sesin kendisinin de bir eneıji türü olduğu sonucuna vanlacaktır. Bir eneıji türü olan ses diğer eneıji türlerinde olduğu gibi başka enerji türlerine de dönüşebilir. Sesin bu niteliği dikkate alınarak sağlık alanında ultrason cihazlarında üretilen yüksek frekanslı ses dalgalan yardımı ile kimi insanların böbreklerinde oluşan böbrek taşlan kınlabilmektedir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Hayatimizin vazgeçilmezi olan sesten yalnızca haberleşme amacıyla yararlana nlayız. Müzik aletlerinden çıkan seslerle ruhumuzu dinlendiririz. Ses, vurmalı bir çalgı olan davul ya da telli bir çalgı olan gitardan veya sazdan titreşimler sonucu elde edilir. Değişik müzik aletleri kullanan sanatçıların bu aletleri kullanırken yapmış olduğu hareketlere dikkat edelim. Müzisyenler, müzik aletlerinden nasıl farklı sesler çıkarırlar? Bu farklı sesleri çıkarmak için neler yapıyorlar? Günlük hayatımızda bir an durup çevremizi dinleyelim. Konuşan insanlar, çalan telefonlar, kapı zilleri, müzik aletleri, araba komalarının sesleri vb. daha bir çok ses duyanz. Bu anlamda çevremizde çeşitli nedenlerle ses oluşturan insanlar, hayvanlar, müzik aletleri, şimşek, rüzgâr vb. birer ses kaynağıdır. Bu kaynaklan oluşum niteliklerine göre doğal ve yapay olmak üzere iki gruba ayırabiliriz. İnsanlar, hayvanlar, rüzgâr, şimşek gibi doğal etkilerle ses oluşturan kaynaklar doğal ses kaynağı iken her çeşit müzik aleti, kapı zili, araba koması gibi insan etkisiyle ses oluşturan kaynaklar ise yapay ses kaynağıdır. Çevremizde her an duyduğumuz bu seslerin bazılan bizi rahatsız ederken bazılan bizi rahatlatır, hatta bazen tedavi amaçlı olarak kullanılır. Kompresöre bağlı bir kinci yardımıyla asfalt bir yolun delindiğini düşünelim. Kincinin oluşturduğu sağır edici bu gürültüden rahatsız olan insanlar, sesin kaynağı olan makinenin yanından hemen uzaklaşırlar. Bu makine ile çalışan işçiler oluşan şiddetli gürültünün etkilerini azaltabilmek ve kulak sağlıklarım koruyabilmek için kulak koruyucusu (tıkaçlar) kullanırlar. 129 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Kinci makinenin oluşturduğu rahatsız edici sesin büyük bir kısmı delme işlemi yapılırken delme aletinin ucunun hareketiyle oluşur. Bu uç aşağı-yukan hareket ederek yolun asfalt kısmını delerken aynı zamanda meydana gelen titreşimler, tıpkı durgun suya bırakılan bir taşın oluşturduğu dalgalar gibi havadaki moleküller aracılığı ile dalgalar hâlinde yayılır.Bu dalgalar havada her yönde yayılarak kulağımıza ulaşır. Böylece kincinin sesini duyanz. Sesin kaynağı olan asfalt kırma makinesine olan uzaklığımız oranında oluşan sesin şiddetini hissederiz. Daha açık bir ifade ile makineye yaklaştıkça sesin şiddeti artarken makineden uzaklaştıkça sesin şiddeti de gittikçe azalır ve bir müddet sonra neredeyse duyulmaz. Bu anlamda sesleri kaynaklannın niteliğine ve yayılma şekline göre; incekalm, şiddetli-zayıf diye gruplandırabiliriz. Yukanda verilen örnekte olduğu gibi ses dalgalarının şiddetini belirleyen sizce ne olabilir? Acaba ses kaynağından uzaklaştıkça sesi neden daha zor duyarız? Etrafımızdaki duyduğumuz sesleri düşünelim. İnsanların, hayvanlann, arabaların, uçakların sesleri sizce neden birbirinden farklıdır? Gelin hep birlikte bu konu hakkında daha ayrıntılı bilgi edinelim. 1 FEN VE TEKNOLOJİ 8 a. Sesin Yayılması Ses, maddenin titreşim hareketi sonucu oluşan bir eneıji türü ve her titreşim hareketi de en basit şekli ile bir salınım hareketi olduğuna göre şimdi de ses dalgası, frekans ve genlik ilişkisini inceleyelim. Ses, nesnelerin titreşiminden meydana gelen ve uygun bir ortam içerisinde (hava, su vb.) bir yerden başka bir yere sıkışma ve genleşmeler şeklinde ilerleyen bir dalgadır. Dolayısıyla ses, bir basmç dalgası olup nesnelerin titreşmesiyle maddesel ortamda yayıldığından boşlukta yayılmaz. Aşağıdaki görselde görüldüğü gibi 1960 yılında Bell Telephone Laboratuvan ’nda özel bir ses merceği ve özel bir görüntüleme yöntemi kullanılarak komadan çıkan ses dalgalarının görüntüsü elde edilmiştir. W v A A A A /w w v w v v w > Titreşen diyapazon çatalı Diyapazon Gözle göremediğimiz bu dalgaların nasıl oluştuğunu hiç merak ettiniz mi? Benzer şekilde bir diyapazona tokmağı ile vurduğumuzda da tokmağın eneıjisi diyapazona aktarılır. Titreşen diyapazonun kollan ise etrafındaki hava taneciklerinin hareket etmesine neden olur. Bu moleküller de yakınlarındaki taneciklere çarparak onları harekete geçirir. Yukarıdaki şekil titreşen bir diyapazonun etrafındaki hava taneciklerinin durumunu göstermektedir. Taneciklerin sıkışık ve seyrek olduğu yerler dikkatinizi çekti mi? Yukarıdaki şekilde ise havadaki bu taneciklere göre çizilmiş ses dalgası görülmektedir. Taneciklerin sık olduğu bölge ses dalgasının tepe noktasına, seyrek olduğu bölge ise çukur noktasına karşılık gelmektedir. b. Sesin Hızı Ses, nesnelerin titreşiminden meydana gelen ve uygun bir ortam içerisinde (hava, su vb.) bir yerden başka bir yere sıkışma ve genleşmeler şeklinde ilerleyen bir dalga olduğuna göre ses dalgalanılın ortam içerisinde ilerleme hızı nedir? Acaba ses de ışık kadar hızlı yayılır mı? FEN VE TEKNOLOJİ 8 Fırtınalı bir havada meydana gelen yıldırım ve gök gürlemesi olayları, ışık ve sesin hızlarım karşılaştırmak için iyi bir örnektir. Yıldırım ya da şimşek gibi doğa olaylarında önce ışığı görürüz sonra gök gürlemesini duyanz. Peki bu doğa olaylarında ışık ile ses aym anda meydana gelmesine rağmen sizce yıldırımın ışığının daha önce görünmesinin sebebi nedir? Yıldırım meydana geldiği anda bulutlarda biriken fazla elektrik yükleri parlak bir ark oluştururken aym anda oluşan yüksek sıcaklık nedeniyle genleşen hava gök gürültüsü denilen çok şiddetli bir patlama sesine neden olur. Aym anda oluşmasma rağmen önce oluşan arkın ışığım görür, ardından da gök gürültüsünün sesini duyanz. Bu olaym sebebi ışık hızının ses hızından daha fazla olmasıdır. Ses havada yaklaşık 342 m/s’lik bir hızla yayılırken ışık neredeyse ses hızından 900 000 kat daha fazla bir hızla yayılarak saniyede yaklaşık olarak 300 000 km yol alır. Buna göre eğer; bulunduğumuz yerden 342 m uzakta bir yıldırım olayı mey dana geldiğinde yıldınm ışığının görülmesinden yaklaşık bir saniye sonra gök gürlemesinin sesini duyanz. Yapmış olduğumuz karşılaştırma sonucunda, sesin bir ortamda ışıktan daha yavaş yayıldığım öğrendik. Işığın değişik ortamlarda farklı hızlarla yayıldığım, ışık hızının maddesel ortamların yoğunluğuna bağlı olarak değiştiğini ve maddesel ortamların yoğunluğu arttıkça ışık hızının azalmakta olduğunu öğrenmiştik. Aym şekilde ses de farklı ortamlarda ışık gibi farklı hızlarla mı yayılmaktadır? Suyun altındayken dışandaki sesleri hiç dinlediniz mi? Dinlediyseniz sesleri nasıl duyduğunuzu hiç düşündünüz mü? Uzaktan gelen bir konuşma sesinin suyun altından dinlenildiğinde daha yakından geliyormuş gibi hissedildiğini biliyor muydunuz? Denizin ortasında bir teknenin üzerinde olsak ve bizden uzakta suda bir patlama meydana gelse farklı zamanlarda iki ses duyanz. Bunun nedeni ne olabilir? 133 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Bu soruya cevap bulabilmek için aşağıdaki tabloları dikkatli bir şekilde inceleyelim ve sorulara cevap bulmaya çalışalım. Madde S ıcak lık C ^) Ses Hızı Karbondioksit 2 0 277 Hava 2 0 344 Alkol 2 0 1213 Su 2 0 1463 Altın 2 0 1743 Bakır 2 0 3560 Demir 2 0 5130 ( m/s ) Yukanda verilen tablodan ve tabloya bağlı olarak sorulan sorulara verdiğiniz cevaplardan da anlaşılacağı gibi sesin de hızı ışık gibi maddesel ortamların yoğunluğu değiştikçe değişir. Sıcaklığın aynı olduğu farklı maddesel ortamlarda sesin hızı da farklıdır. Ses katida sıvıya göre sıvıda da gaza göre daha hızlı yayılır. Ayrıca ses, ışıktan farklı olarak yalnızca maddesel ortamlarda yayılır. Yapılan inceleme ve araştırmalar sonucunda sesin yayılmasının ve değişik ortamlardaki yayılma hızının sadece ortam emsine bağlı olmadığı, ortam cinsi sabit tutularak ortamın sıcaklığı değiştiğinde de farklı değerler elde edildiği görüldü. Bu inceleme ve araştırmalar sonunda sesin yayılma hızının; yayıldığı maddesel ortamın sıcaklığı ile doğru orantılı olduğu sonucuna ulaşıldı. Buna göre sıcaklık arttıkça ses hızı artmakta, azaldıkça ses hızı azalmaktadır. Aşağıda verilen tabloda da görüleceği gibi sesin yayılma hızı aynı maddenin farklı sıcaklıklarında farklı olmaktadır. Aynı maddenin sıcaklığı arttıkça artan sıcaklık miktarına bağh olarak sesin madde içinde yayılma hızı da artmaktadır. Madde Sıcaklık ( eC ) Ses Hızı Hava 0 332 Hava 2 0 344 Hava 1 0 0 386 Su 0 1432 Su 2 0 1463 Su 1 0 0 2 1 0 0 Demir 0 5000 Demir 2 0 5130 Demir 1 0 0 5300 ( m/s ) FEN VE TEKNOLOJİ 8 Ses hangi ortamda en h ızlı hareket eder? B u ortamı oluşturan m adde hangi hâldedir? m r S es hangi ortam da en yavaş hareket eder? B u ortam daki m adde hangi hâldedir? Örnek Metal demir çubukları aşağıdaki hangi ortam içinde birbirine vurduğumuzda metal çubuklardan ses dalgalan yayılmaz? A) B) C) D) Zeytin yağı Hava Boşluk Buz Çözüm Ses; maddesel ortamlarda dalga biçiminde yayılan titreşimdir. Buna göre boşluk ta, sesin yayılması için gereken maddesel ortam söz konusu olmadığından metal çubuk lardan çıkan ses dalgalan boşlukta yayılmayacaktır. Doğru seçenek ( C)’ dir. Örnek ( 1990/00) Ses ile ilgili aşağıdaki bilgilerden hangisi yanlıştır? A) B) C) D) Ses dalgalannın hızı ışık hızından daha azdır. Ses oluşabilmesi için mutlaka titreşim olmalıdır. Ses havada, katı ve sıvılardan daha hızlı yayılır. Sıvı, katı ve gaz ortamlarda dalgalar halinde yayılır. Çözüm Ses; maddesel ortamlarda dalga biçiminde yayılan titreşimdir. Yayıldığı maddesel ortamın taneciklerinin birbirine olan yakınlığı oranında dalgaların iletimi kolaylaşacağından ses dalgalan en hızlı olarak katı ortamlarda yayılır. Bu nedenle ses; katı ortamlarda sıvı ve gaz ortamlara göre daha hızlı yayılacaktır. Doğru seçenek ( C)’dir. c. Sesin Genliği Şekildeki gibi bir sarmal yayın ucuna bir cisim asahm. Daha sonra bu yayı şekildeki gibi -X noktasına kadar çekip bırakalım. Bu cisim yayla beraber X ile -X noktalan arasında gidip gelir. Sarmal yayımızda gerçekleştirdiğimiz bu hareket bir süre sonra durur. Günlük yaşantımızda da buna benzer örneklerle karşılaştığımız durumlar olmuştur. Örneğin bir salıncağın sallanma durumunun da bu şekilde gerçekleştiğini gözlemlemiştik. 135 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Salıncakta sallanma hareketiyle bir gitar telinin titreşim hareketinin birbirine çok benzediğini biliyor muydunuz? Salıncaktaki salınım hareketinde olduğu gibi belli zaman dilimleri içinde belirli bir hareketin tekrarlanması olayma salınım hareketi denir. Denge noktaşt,. y Hep birlikte resimde görülen çocuğun salıncaktaki hareketini inceleyelim. Başlangıçta hareketsiz olan salıncak, üzerine uygulanan itme kuvveti ile denge konumundan sağa ve sola doğru belli uzaklığa gider. Hareket oluştuktan sonra salıncak üzerine uygulanan itme kuvveti kesildiğinde, salıncağın yaptığı salınım hareketinin sürekli devam etmesi gerekirken sistemdeki sürtünmeler nedeniyle bu hareket bir süre sonra sona erer. Hareketin durduğu andaki konumu salıncağın denge konumudur. Salınım harekeli bit tiğinde salıncak sizce hangi noktada durur? Diğer bir ifade ile bu salınım hareketinin denge noktası sizce hangi noktadadır? Salıncak önce bir yönde, sonra bu yönün zıttı yönde hareket etmektedir. Salıncağın denge konumundan itibaren bir yönde ulaşabildiği en büyük uzaklığa genlik denir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Bununla birlikte salıncağın orta noktadan aynlıp bir yöne gittikten sonra, diğer yönde en üst noktaya ulaşıp tekrar denge konumuna gelmesiyle tam bir salımm yapılır. Yukarıda görüldüğü gibi ses dalgasında genlik tepe noktası ile dalga çukuru arasın daki mesafenin yansıdır. d. Sesin Frekansı Ses dalgalanmn, nesnelerin maddesel ortamda titreşmesiyle oluştuğunu biliyoruz. Meydana gelen titreşim sayısı bir saniyede ne kadar fazla olursa o kadar ses dalgası oluşur. Birim zamanda oluşan titreşim sayısma frekans denir. Frekansın birimi hertz olarak adlandınlmış olup Hz sembolü ile gösterilir. Bu tanıma göre frekansın, bir işin birim zaman içinde kaç kez yapıldığım anlatmak için kullanılmakta olduğu söylenebilir. Örneğin; bir gazete dağıtıcısı olduğumuzu düşünelim. Bir bölgedeki müşterilerimiz sadece gazetelerin pazar günleri verilen eklerini alıyor olsun. Bu bizim o bölgeye haftada sadece bir kez gazete dağıttığımız anlamına gelir. Böylece bizim o bölge için gazete dağıtım frekansımız haftada bir kezdir. Eğer o bölgeye haftada yedi gön gazete dağıtsaydık frekansımız haftada yedi olacaktı. Ses hızında ilerleme Düşük ju şü k frekans rrek K alın ses III Düşük frekans İnce ses Ş id d e tli ses Birim zamandaki salınım sayısı arttıkça frekans artar, azaldıkça frekans azalır. Ses frekansının artması bir saniyede oluşan titreşim sayısının artmasıyla gerçekleşir. Farklı diyapozonlara lastik tokmakla vurduğumuzda diyapozonun frekansı ne kadar büyükse o kadar ince ses, frekansı ne kadar küçükse oluşan ses aym oranda kalın ses olur. Sesin FEN VE TEKNOLOJİ 8 frekansı arttıkça ses inceleşir, azaldıkça ses kalınlaşır. İnce sesi kalın sesten ayıran bu özelliğe sesin yüksekliği denir. Dolayısıyla sesin yüksekliği sesin frekansına bağlıdır. Sesin frekansı titreşim yapan maddenin boy ve ebatlarına bağlı olarak değiştiği gibi maddenin cinsine de bağlı olarak farklılık gösterir. Örneğin boy ve kalınlıkları eşit titreşim hareketi yapan çelik ve bakır tellerin ürettikleri seslerin frekansları birbirinden farklıdır. Tabiatta çok değişik frekans değerlerinde ses üretilmekte iken bizler fizyolojik yapımız gereği olarak ancak 20 Hz ile 20 000 Hz frekans değerleri arasındaki sesleri duyabiliriz. Ürettiğimiz sesler de bu frekans bandındaki seslerdir. Yani insanlar çok küçük ve çok büyük frekanslı sesleri duyamaz. İhsan kulağının işitemeyeceği kadar yüksek frekanslı ses dalgalarına utrason dalgalan denir. Ultrason dalgalan adı verilen ses dalgalan frekanslan 20 000 Hz-150 000 Hz arasında olan ve işitilemeyen seslerdir. İnsan kulağının işitemediği birtakım sesleri, duyma bandı daha geniş olan bazı hayvanlar rahatlıkla duyabilir. Örneğin yunuslar 150 000 Hz, köpekler 35 000 Hz frekans değerinde ultrasonu duyabilirler. Hatta yunusların bu duyulan o kadar iyidir ki bu yetenekleri sayesinde bir balık sürüsü içindeki tek bir balığı izleyebilir, zifiri karanlıkta kendinden 3 km uzakta duran sudaki iki ayn metal parayı birbirinden ayırt edebilir. Örnek (1991/DPY) Aşağıdakilerden hangisi, ince sesi kalın sesten ayıran özelliktir? A) B) C) D) Saniyedeki titreşim sayısı Sesleri üreten kaynaklardaki farklılık Seslerin yayılma biçimlerindeki farklılık Seslerin şiddetindeki farklılık Çözüm Yayılan bir sesin ince ya da kaim olma özelliği oluşan ses dalgasının saniyede oluşan titreşim sayısı yani frekansı ile belirlenir. Buna göre ince ile kalın sesi ayıran özellik saniyedeki titreşim sayısı (frekansı) olacaktır. Doğru seçenek (A)’dir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 e. Ses Şiddeti Arkadaşınızla beraber müzik eşliğinde eğlendiğinizde genellikle müziğin sesi fazla olur. Bazen bu sesten rahatsız olur ve içinizden sesin biraz kısılması gerektiğini düşünürsünüz. Bazen evinizde televizyon izlerken anneniz veya babanız biraz televizyonun sesini kısmanızı ya da sesini biraz açmanızı sizden isteyebilir. Acaba bizler televiz yonun sesini kısarken ya da açarken ses dalgasının hangi özelliğini değiştiriyoruz? Söz konusu araçların ses ayar düğmeleri, elektronik olarak üretilen sesin şiddetini değiştirmektedir. Böylelikle ses ayar düğmeleri, üretilen sesin insan kulağım rahatsız etmeyecek seviyede ayarlanmasını sağlamaktadır. Havada ya da başka maddesel ortamlarda titreşen objeler tarafından üretilen ses dalgalarının dikey büyüklüğünün (tepe ya da çukur noktalarının) denge noktasına olan uzaklığının genlik olarak tanımlandığım öğrendik. Örneğin titreşen telin yaptığı ileri geri hareket ile teldeki enerji havaya iletilmiş olur. Teldeki titreşim genliği ne kadar fazla olursa hava ortamındaki moleküllere taşman enerji de o kadar fazlalaşır. Enerji arttıkça sesin şiddeti de artar. Bu olay titreşen tüm cisimler için geçerlidir. Ses şiddeti, üretilen sesin kuvvetli (şiddetli) ya da hafif olmasıdır. Sesin şiddeti genlik ile doğru orantılıdır. Ses dalgasının genliği arttıkça sesin şiddeti artar, genliği azaldıkça sesin şiddeti azalır. Ses dalgalarında genlik ne kadar büyük olursa sesin şid deti de o kadar büyük olur. Ses şiddetine gürlük de denir. Sesin şiddeti genlik değeri ile orantılıdır. Ses dalgasının genliği arttıkça sesin şiddeti artar, genliği azaldıkça sesin şid deti azalır. Örneğin iş makineleri otomobillere göre daha büyük genlikte ses ürettiğin den iş makinelerinden çıkan ses bizleri daha fazla rahatsız eder. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Ses şiddeti, ses kaynağına olan uzaklık ile ters orantılıdır. Ses kaynağından uzaklaştıkça ses dalgalarının taşıdıkları eneıji azalacağından sesin şiddeti de azalacak, böylece belli bir uzaklığa ulaştığımızda sesi duymak da güçleşecek, belli bir uzaklık değerinden sonra ses hiç duyulamaz hâle gelecektir. Örneğin hava limanlarından kalkışa hazırlanan bir uçağın çıkardığı ses bizleri inanılmaz rahatsız eder. Uçak hava limanından havalanıp uzaklaştıkça uçaktan gelen ses önce azalır belirli bir uzaklıktan sonra ses duyulmaz. Benzer şekilde, daha çok enerjili ses dalgalarının daha büyük şiddete, daha az enerjili ses dalgalarının ise daha düşük şiddete sahip olduğunu söyleyebilir miyiz? Ses şiddeti uzaklığa doğrudan bağh olduğundan uzaklığı artan bir cismin sesini duyabilmek için uzaklaşma miktarına paralel olarak ses şiddetini artırmak gerekecektir. Ses şiddetinin arttırmak amacıyla gelişen teknoloji ile çok çeşitli araçlardan yararlanılmaya başlanmıştır. Megafon bunlardan biridir. Bunun dışında evlerimizde bulunan radyo, teyp, televizyon gibi araçlarda amplifikatör denilen kısımlar sesin şid detini artıran ya da ayarlamak için kullanılan elektronik devrelerdir. Konserlerde, kon feranslarda, eğlence yerlerinde mikrofon ile alınan sesler amplifikatör sayesinde güçlendirilir ve hoparlöre verilir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Seslerin işitme sağlığımıza zararlı olup olmadığı, bir sesi duyup duyamamamız, ses düzeyi denilen bir büyüklükle ilgilidir. Ses düzeyini ölçmek için kullanılan birim desibel olup dB sembolü ile gösterilir. İhsan kulağının algılayabileceği en düşük ses şiddeti işitme eşiğidir. Birçok insanın duyabildiği en düşük ses düzeyi olan işitme eşiği sıfır desibel olarak kabul edilir. Sıfır desibel sessizlik değil işitilmeyecek kadar düşük ses şiddetidir. Fısıltı yaklaşık 20 - 30 dB şiddetindedir ve zor işitilir. Uluslararası Standartlar Örgütünün ortaya koyduğu rahatsızlık duyma noktasının başlangıcı yaklaşık 60 dB’dir. 70 desibel ve üzeri sesler gürültü sınırına ulaşır. Normal bir konuşma şiddeti olan 60 dB’in üstü insana rahatsızlık verir. Kulağımızın yanında patlayan bir balon veya havalanan bir jet uçağının ses şiddeti yaklaşık 160 dB’i bulur. Bu da gürültü sınırının bir hayli üstündedir. Bu yüzden, ses düzeyi 60 dB’den büyük olan ortamlarda uzun süre kalındığında işitme sorunları ile karşılaşılabilir. 120 dB’lik bir ses, duyma organımız olan kulaklarımızda hasara neden olabilir. Böyle bir ses, 30 dB ’lik bir gazete hışırtısının yaklaşık 1 milyar katıdır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Ömek I. Ses şiddeti birimi desibel (dB) dir. E. Normal konuşma sesinin şiddeti 30 - 160 dB arasındadır. İÜ. 70 dB ve üzerindeki şiddette olan rahatsız edici sese gürültü adı verilir. IV. Sesin şiddeti uzaklığa bağlı değildir. Yukanda verilen ifadelerden hangisi ya da hangileri doğrudur? A) B) C) D) Yalnız I ı-ın n -ıv Yalnız IH Çözüm Sesin şiddet birimi desibeldir ve 70 dB üzerindeki şiddette olan rahatsız edici sese gürültü adı verildiği doğrudur. Ancak normal konuşma sesinin şiddeti 30-60 dB olup ses şiddeti uzaklığa bağlı olarak değiştiğinden D. ve IV. öncül ifadeleri yanlıştır. Doğru seçenek (B)’ dir. Farklı ses kaynaklarından çıkan seslerin düzensiz olarak birbiri içine kanşması gürültü olarak tanımlanır. Gürültü, insanlar üzerinde birçok olumsuz etkisi bulunan rahatsız edici bir ses olayıdır. Bu nedenle yüksek ses veya gürültüden çoğu zaman kaçıp sessiz ortamlarda bulunmak ya da ortamlan sessizleştirmek için çeşitli önlemler alırız. Binalarda ses yalıtımım sağlamak amacıyla binalar yapılırken kat ve duvarlar araşma sesi geçirmeyen cam yünü, keçe vb. yalıtım maddeleri kullanılmasının da nedeni budur. Odamızda kullandığımız hah, kilim vb. eşyalar sesin basmç etkisini düşürerek yansıma eneıjisini azalttığı için (sesi soğurduğundan) ses yalıtımına yardımcı olur. Boş olan odamızda sesin yankı yapması ya da odamızda eşya olduğunda bu yankıyı pek hisset mememizin nedeni de budur. 142 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Aşağıdaki şema, insanların ve bazı hayvanların duyabildikleri / üretebildikleri sesin frekans aralıklarım göstermektedir. Köpek Kedi Yunus Yarasa İnsan 10 100 □ İşitm e aralığı 1000 □ 10000 I0 0 0 0 0 Hz Ses üretme aralığı Bir sesin sizi rahatsız edecek kadar şiddetli olması, bulunulan yer ve zamana da bağlıdır. Örneğin, gündüz musluktan damlayan bir su sesi bizi rahatsız etmezken gece yansı bu sesten uyuyamayabiliriz. Sokaktaki trafiğin sesi bir musluktan damlayan suyun çıkardığı sesin yaklaşık 1000 katıdır. Fakat sokaktayken çoğu zaman trafik sesinden rahatsız olmayız. Ses düzeyi yukanda fotoğrafı görülen desibelmetre aracı ile ölçülür. Ses düzeyini belirlemek için kullanılan ilk birim “bel” dir. Bu ad, telefonu icat eden Alexandre Graham Bell (Aleksandır Graham Bel)’in onuruna verilmiştir. Ancak ses düzeylerine verilen değerler pratik uygulamalar için çok büyük olduğundan “bel” birimi onda bir oranında azaltılarak elde edilen “desibel” adı verilen biriminin kullanılmasına geçilmiştir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 D e s ib e l ( d B ) Verilen tablo, bazı durumlardaki ses düzeylerini desibel cinsinden göstermektedir. Ölçek üzerindeki her 10 dB’lik artış, 10 kat daha şiddetli ses anlamına gelmektedir. Örneğin, nefes alma veya yaprakların hışırtısı 10 dB’ dir ve bu düzey, insanların zor duydukları ses düzeyinin (0 dB) 10 katıdır. 20 dB’ lik bir ses 0 dB’lik bir sesin 100 katı, 10 dB’lik bir sesin ise 10 katıdır. Örnek Nicelik Hız Şiddet Genlik Frekans Birim m/s2 dB m Hz Yukanda sesle ilgili niceliklerden bazılan ve bu niceliklere ait birimler verilmiştir. Verilen niceliklere ait kaç tanesinin birimi yanlış verilmiştir? A) B) C) D) 1 2 3 4 Çözüm Uluslar Arası Birim Sistemi’ne göre şiddetin birimi desibel, genliğin birimi metre, frekansın birimi herz ve hız birimi m/s’dir. Bu bilgiler doğrultusunda tablo incelendiğinde tabloda hız niceliği ile eşlenen birimin hızm değil ivmenin olduğu görülecektir. Doğru seçenek ( A)’dır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Örnek Devamlı yüksek sesle müzik dinleyen bir kişinin bir süre sonra kulaklarında rahatsızlık meydana gelmiştir. Bahsedilen bu olayda “yüksek ses” ifadesiyle sesin hangi özelliğinin fazla olması kastedilmiştir? A) B) C) D) Hız Genlik Frekans Şiddet Çözüm Normal bir konuşma şiddeti olan 60 dB’in üstü insana rahatsızlık verir. Ses düzeyinin değeri 60 dB’den büyük olan ortamlarda uzun süre kalındığında işitme sorunları ile karşılaşılabilir. Yukarıda devamlı yüksek sesten kastedilenin gerçekte ses şiddetinin yüksek olmasıdır. Doğru seçenek ( D)’dir. 4.2. MÜZİK ALETLERİNDEN ÇIKAN SES Aşağıda verilen resimde Türk sanat müziğinin önemli enstrümanları arasmda yer alan kanunu görmektesiniz. Verilen resmi dikkatli olarak incelediğimizde bu enstrümanm tel boylarının farklı olduğunu fark ederiz. Enstrümanm tel boylamım farklı olmasının nedeni sizce ne olabilir? FEN VE TEKNOLOJİ 8 Aşağıdaki resimde görülen gitann da tel boylan kanunda olduğu gibi farklı mıdır? Neden saz çalan müzisyenler çalmadan önce sazı akort ederler? Birbirinden farklı kalınlıklarda olan gitar tellerinin akordu ile tellerin gerginliği azaltılır ya da artırılır. Böylece gitar tellerinin titreşimi ile elde edilen sesin, doğru frekans değerlerinde üretilmesi sağlanır. Gitann tel kalınlıklarının birbirinden farklı olmasının nedeni sizce nedir? Bir arabanın klakson sesi ile bir sanatçının söylediği şarkı arasındaki fark nedir? “Klakson bir gürültü, şarkı söylemek ise bir müziktir.'’ diyebilir miyiz? Peki gürültü nedir, müzik nedir? Bir saç kurutma makinesinin çıkardığı sesten rahatsız olmamıza rağmen elektro gitarla çalman bir müzik parçasından rahatsız olmayabiliriz. Sizce müzik ile gürültü arasındaki fark nedir? Müzik aletlerinden elde edilen sesler rastgele sesler değildir. Müzik aletlerinden belirli frekanslarda farklı sesler oluşur. Bu farklı seslere nota denir. Notalardan çıkan seslerden bazılan ince (tiz), bazılan ise kaim (pes) dır. Telli çalgılardaki tellerin kalınlık, gerginlik veya uzunluk gibi niceliklerin değişimi telin titreşiminde oluşan farklılığa, titreşim hareketindeki farklılık ise tellerdeki titreşim nedeniyle oluşan sesin frekanslımı da değişmesine neden olur. Buna göre gergin bir telin titreşimi ile oluşan sesin frekansı; Telin boyu ile ters orantılı ( Telin boyu arttıkça, frekansı azalır yani ses kalınlaşır.), Telin kalınlığı ile ters orantılı (Telin kalınlığı arttıkça, frekansı azalır yani ses kalınlaşır.), Telin gerginliği ile doğru orantılı (Telin gerginliği arttıkça, frekansı da artar yani ses incelir.), FEN VE TEKNOLOJİ 8 Telin cinsine bağlı, Titreşim yapılan ortamın sıcaklığına bağlı (Sıcaklık tellerin boylarım ve gerginliğini etkileyeceğinden sesin frekansını da etkiler.) olarak değişir. Telli müzik enstrümanlarında oluşan seslerin frekansının bağlı olduğu yukanda sıralanan bu etkenleri değiştirerek farklı frekans değerlerinde sesler elde etmek mümkündür. Telli çalgılan çalan müzisyenler enstrümanın farklı kalınlık ya da boydaki tellerinin gerginliğini akort adı verilen işlem ile düzenledikten sonra enstrüman tellerinin farklı noktalarına parmaklarım basarak titreşen tel uzunluğunu değiştirip farklı frekanslı sesler elde ederler. Örnek I. Telin cinsine K. Titreşen telin ısıl iletkenliğine HE. Telin boyuna IV. Telin kalınlığına Sürtünmesiz olarak kabul edilen bir ortamda, dış ortamdan yalıtılmış bir telin titreşim yaptığmı düşünelim. Bu telin titreşim frekansı yukandaki ifadelerden hangisi ya da hangilerine doğrudan bağlı olarak değişir? A) B) C) D) Yalnız I n , m ve IV I, İÜ ve IV I, II ve m Çözüm Bir telin titreşim frekansı daima telin boyu ve kalınlığı ile ters orantılıdır ve telin cinsine bağlı olarak değişim gösterir. Ancak telin ortamdan yalıtılmış olduğu ve sürtünmelerin ihmal edildiği dikkate alındığında titreşim hareketinin frekansı titreşen telin ısıl iletkenliğine doğrudan bağlı değildir. Doğru seçenek ( C)’ dir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Hayatımızın bir döneminde farkında olalım ya da olmayalım mutlaka nefesimiz yardımı ile ses oluşturan herhangi bir üflemeli enstrüman kullanmışızdır. Yukanda telli çalgılarda çıkan seslerin frekanslarının nasıl değiştiği konusunda biraz bilgi sahibi olmuştuk. Peki üflemeli çalgılarda farklı sesler nasıl oluşur? Yukarda bir flüt resmi görülmektedir. Flüt ya da bu enstrümana benzer bir araçla şimdiye kadar hiç karşılaştınız ya da bu türden bir enstrüman kullandınız mı? Flüt çalarken flütün deliklerini parmak uçlarımızla açıp kapattığımızda farklı sesler oluşur. Peki deliklerin açılıp kapanması flütün hangi niteliğinin değişerek flütten farklı seslerin oluşmasma neden olmaktadır? Üflemeli müzik aletlerinin gövdesi durumundaki üzerinde çok sayıda delik bulunan silindir şeklindeki bir tüpe ağız kısmında bulunan dar bir yarıktan (kesikten) doğrudan ya da ağızlık yardımı ile basmçla üflenen hava, gövdede açık ya da kapalı olan deliklere bağlı olarak enstrüman içinde değişik frekansta titreşimlerin oluşmasma neden olur. Enstrümanda oluşan bu titreşimlerin frekansları üzerleri parmak uçlarımızla açıp kapanan delikler yardımı ile değiştirilebilir. Oluşan titreşimler nedeniyle değişik ton ve frekanslarda diğer bir ifade ile farklı notalarda ses oluşması sağlanır. Böylece farklı yükseklikte yani kalınlıkta ve incelikte ses dalgalan üretilir. Üflemeli bir müzik aletinde üretilen sesin frekansı; Silindir içindeki hava sütununun uzunluğu ile ters orantılı (Deliklerin tamamının kapatılması, hava sütununun uzunluğunu arttırır ve sesin frekansı ve yüksekliği azalır, ses kaim yani pes çıkar.), FEN VE TEKNOLOJİ 8 Silindir içine liflenen havanın basmcı ile doğru orantılı (Daha şiddetli hava üflenmesi, üretilen ses dalgalarının genliğini arttırır ve ses daha şiddetli duyulur.) olarak değişir. Resimde verilen müzik aletinin sanırım hepimiz adını biliyoruz. Hayatımızda belki en çok karşılaştığımız müzik aletlerinden olan davul vurmalı bir müzik aletidir. Bir davulda ses oluşumu acaba nasıl olmaktadır? Davulun ürettiği ses frekanslarındaki değişim nasıl sağlanmaktadır? Vurmalı müzik aletleri genellikle geniş kenarlı bir kasnağın iki ya da tek yüzüne deri gerilerek elde edilir. Örneğin trampet, davul geniş kenarlıklı bir kasnağm iki yüzüne deri gerilerek elde edilen vurmalı çalgı iken timbal tek yüzüne deri geçirilmiş bir vurmalı müzik aletidir. Davul, trampet, zil vb. gibi çalgıların toplu olarak düzenlenmesi sonucunda bateri adı verilen kompleks enstrüman oluşur.Vurgulu çalgılarda farklı sesler çalgının gövde tipine, çalgıda kullanılan derinin gerginliğine, kalınlığına ve inceliğine göre değişir. Vurmalı müzik aletlerinde enstrümanın üstündeki gerilmiş derinin yaptığı titreşim hareketi ile ses üretilir. Müzik aletinin üzerine gerilmiş olan deri üzerine vurulduğunda, etki eden kuvvetin şiddetine bağh olarak titreşir. Titreşen deri ile enstrüman içinde bulunan hava da titreşim yaparak sesin daha da şiddetli oluşmasını sağlar. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Vurmalı müzik aletlerinde kullanılan derinin kalınlığı, gerginliği ve yüzey alanı değiştirilerek oluşan titreşim hareketindeki değişimlere bağh olarak değişik frekanslarda ve farklı yükseklikte, yani farklı kalınlık ya da incelikte ses dalgalan üretilir.Vurmalı bir müzik aletinde üretilen sesin frekansı; Kullanılan derinin gerginliği ile doğru orantılı (Kullanılan derinin gerginliği arttıkça sesin frekansı ve yüksekliği artar, ses ince yanı tiz ses çıkar.), Kullanılan derinin yüzey genişliği ile ters orantılı (Kullanılan derinin yüzey genişliği arttıkça sesin frekansı ve yüksekliği azalır, ses kalın yani pes çıkar.), Kullanılan derinin kalınlığı ile ters orantılı (Kullanılan derinin kalınlığı arttıkça sesin frekansı ve yüksekliği azalır, ses kalın yani pes çıkar.) olarak değişir. Örnek I. Keman telinin boyunu uzatıyor. H. Keman telinin kalınlığım azaltıyor. Ut. Tellerin sıcaklıklarım azaltıyor. Keman çalan öğrenci yukandaki deneyleri yapıyor. Öğrenci yaptığı bu deneylerden hangisi ya da hangilerinde ince ses elde edebilir? A) B) C) D) Yalnız I Yalnız II Yalnız İÜ n ve m Çözüm Kemanda oluşan sesin telin boyu arttıkça frekansı azalır ve ses kalınlaşır. Telin kalınlığı arttıkça frekansı azalır ve ses kalınlaşır. Tellerin sıcaklığı azalması ile tellerin boylan kısalacak dolayısı ile tel gerginliği artacaktır.Telin gerginliği arttıkça frekansı da artar ve ses incelir. Doğru seçenek (D)’dir. a. Sesin Tınısı Hayvanat bahçesine gittiğimizde, civcivin çıkardığı ses ile ördeğin çıkardığı ses aym yükseklik ve şiddette de olsa civciv ile ördeğin seslerini ayırt edebiliriz. Aym şekilde bir çok müzik aletinin çalındığı bir grupta farklı enstrümanların seslerini rahatlıkla ayırt edebiliriz. 150 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Örneğin gitar ve sazın tellerinden aym notayı veren iki teli denge konumundan aym miktar ayırarak bırakalım. İki sesin frekansı ve genlikleri aym olduğu hâlde hangi sesi gitar telinin, hangi sesi saz telinin verdiğini ayırt edebiliriz. Aym sesin çeşitli müzik aletlerinden çıktığı zaman gösterdiği farklılığa sesin tımsı denir. Tim, sesin farklılığını ifade ederek kaynağının cinsim belirlemeye yarayan bir ses özelliğidir. Aym notayı çalan farklı müzik aletlerinin ürettiği ses dalgalarının frekansları aynıdır. Fakat ses kaynaklan farklı olduğu için yani müzik aletlerinde ses üretmek için farklı malzemeler kullanıldığı için sesler farklı olarak algılanır. Sesler arasındaki tim farkı, renk farkıdır. Ses, kendine özgü olan bu rengi, taşıyıcı bir titreşimin (asal dalganın) üzerine “oranlı” olarak, yan titreşimlerin binmesiyle oluşan karmaşık titreşimlerin sonucunda kazanır. Frekansı oluşturan saniyedeki periyot sayısı ne kadar fazla olursa ses o kadar tiz, periyot sayısı ne kadar az olursa o kadar bas olur. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Akordeon, keman ve flütten oluşan bir müzik grubu içinde müzik aletlerini kullanan müzisyenler aym notayı (tonu) çalsalar da bu enstrümanların seslerinin farklılığının temel nedeni tınılarındaki farklılıktır. Tını, aynı yükseklikte ve aym şiddete farklı müzik aletlerine ait sesleri kulağımızın ayırt etme özelliği olup aym frekansta ses üreten farklı kaynakların ürettikleri ses lerin farklı olarak algılanmasıdır. Örnek I. Tim E. Genlik m . Hız V. Şiddet Yukarıda ses ile ilgili olarak verilen özelliklerinden hangisi ya da hangileri bir sesi başka bir sesten ayıran özelliklerdendir? A) B) C) D) Yalnız I Yalnız E n ve m n , m ve rv Çözüm Farklı müzik aletlerinden verilen birbirinden ayırt edebilmemize sesin tınısı denir. Buna göre özelliklerden sadece I doğrudur. Doğru seçenek ( A)’ dır. 152 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÖZET Ses, nesnelerin titreşiminden meydana gelen ve uygun bir ortam içerisinde (hava, su vb.) bir yerden başka bir yere sıkışma ve genleşmeler şeklinde ilerleyen bir dalgadır. Dolayısıyla ses, bir basmç dalgası olup nesnelerin titreşmesiyle maddesel ortamda yayıldığından boşlukta yayılmaz. Bir ses dalgasında tepe ve çukur noktalar arasındaki mesafenin yansına genlik denir. Ses şiddeti, sesleri şiddetli ve zayıf işitmemize neden olan ses özelliğidir. Ses şid deti ses dalgasının genliğine bağlıdır. Ses yüksekliği, sesleri ince veya kalın işitmemize neden olan ses özelliğidir. Ses yüksekliği sesin frekansına bağlıdır. Bunun anlamı yüksek frekanslı titreşimler ince, düşük frekanslı titreşimler kalın ses meydana getirir. Bir eneıji türü olan ses de diğer eneıji türlerinde olduğu gibi başka enerji türlerine dönüşebilir. Sesin bu niteliği dikkate alınarak sağlık alanında ultrason cihazlarında üretilen yüksek frekanslı ses dalgalan yardımı ile insanların böbrek taşlan kmlabilmektedir. Sesin hızı da ışık gibi maddesel ortamların yoğunluğu değiştikçe değişir. Sıcaklığın aym olduğu farklı maddesel ortamlarda sesin hızı da farklıdır. Ses katida sıvıya göre sıvıda gaza göre daha hızlı yayılır Aynca ses, ışıktan farklı olarak yalnızca maddesel ortamlarda yayılır. Sesin değişik ortamlardaki yayılma hızı yayıldığı ortama bağh olarak değişir ve içinde bulunduğu maddesel ortamın sıcaklığı ile de doğru orantılıdır. Buna göre sıcaklık arttıkça ses hızı artmakta, azaldıkça ses hızı azalmaktadır. Ses hızı havada, yaklaşık 340 m/s’dir. Bu hız ışık hızıyla karşılaştırıldığında çok küçüktür. Tabiatta çok değişik frekans değerlerinde üretilen seslerden fizyolojik yapımız gereği olarak ancak 20 Hz ile 20000 Hz frekans değerleri arasındaki sesleri duyabiliriz ve ürettiğimiz sesler de bu frekans bandmdaki seslerdir. Yani insanlar çok küçük ve çok büyük frekanslı sesleri duyamaz. İnsan kulağının işitemeyeceği kadar yüksek frekanslı ses dalgalarına ultrason dalgalan denir. Ultrason dalgalan adı verilen ses dalgalan frekanslan 20 000 Hz-150000 Hz arasında olan işitilemeyen seslerdir. Fakat insan kulağmm işitemediği bir takım sesleri duyma bandı daha geniş olan bazr hayvanlar rahatlıkla duyabilir. Ses şiddeti üretilen sesin kuvvetli ya da hafif olmasıdır. Sesin şiddeti de genlik ile doğru orantılıdır. Ses dalgasının genliği arttıkça sesin şiddeti artar, genliği azaldıkça sesin şiddeti azalır. Ses dalgalarında genlik ne kadar büyük olursa sesin şiddeti de o kadar büyük olur. Ses şiddetine gürlük de denir. Ses dalgasının genliği arttıkça sesin şiddeti artar, genliği azaldıkça sesin şiddeti azalır. 153 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Ses şiddeti, ses kaynağına olan uzaklık ile ters orantılıdır. Ses kaynağından uzaklaştıkça ses dalgalannın taşıdıklan eneıji azalacağından sesin şiddeti de azalacak, böylece belli bir uzaklığa ulaştığımızda sesi duymakta güçleşecek, belli bir uzaklık değerinden sonra ses hiç duyulamaz hâle gelecektir. Ses şiddeti uzaklığa doğrudan bağh olduğundan uzaklığı artan bir cismin sesini duyabilmek için uzaklaşma miktarına paralel olarak ses şiddetim artırmak gerekecektir. Ses şiddetini artırmak amacıyla gelişen teknoloji ile çok çeşitli araçlardan yararlanıl maya başlanmıştır. Megafon bunlardan biridir. Bunun dışında evlerimizde bulunan radyo, teyp, televizyon gibi araçlarda sesin şiddetini artıran amplifikatör denilen kısım lar da yine ses şiddetini ayarlamak için kullanılan elektronik devrelerdir. Seslerin işitme sağlığımıza zararlı olup olmadığı, bir sesi duyup duyamamamız, ses düzeyi denilen bir büyüklükle ilgili olup ses düzeyini ölçmek için kullanılan birim desibel olup dB sembolü ile gösterilir. İnsan kulağının algılayabileceği en düşük ses şiddeti işitme eşiğidir. Birçok insanın duyabildiği en düşük ses düzeyi olan işitme eşiği sıfır desibel olarak kabul edilir. Sıfır desibel sessizlik değil işitilmeyecek kadar düşük ses şiddetidir. Fısıltı yaklaşık 20 - 30 dB şiddetindedir ve zor işitilir. Uluslararası Standartlar Örgütünün ortaya koyduğu rahatsızlık duyma noktasının başlangıcı yaklaşık 60 dB'dir. 70 desibel ve üzeri sesler gürültü sınırına ulaşır. Müzik aletlerinden elde edilen sesler rastgele sesler değildir. Müzik aletlerinden belirli frekanslarda farklı sesler oluşur. Bu farklı seslere nota denir. Notalardan çıkan seslerden bazılan ince (tiz), bazılan ise kaim (pes) dır. Müzisyenler telli çalgıları çalarken enstrümanm farklı kalınlık ya da boydaki teUennin gerginliğini akort adı verilen işlem ile düzenledikten sonra enstrüman tellerinin farklı noktalarına parmaklarım basarak titreşen tel uzunluğunu değiştirip farklı frekanslı sesler elde ederler. Üflemeli müzik aletlerinde silindir şeklinde ve üzerinde çok sayıda delik bulunan bir tüpe müzik aletinin ağzındaki dar yarıktan (kesikten) basmçla doğrudan ya da ağız lık üzerinden üflenen hava enstrüman içinde açık ya da kapalı olan deliklere bağh olarak değişik frekansta titreşimler oluşturur. Enstrümanda oluşan bu titreşimlerin frekanslan delikler açıp kapatılarak değiştirilir. Oluşan titreşimler nedeniyle değişik ton ve frekanslarda diğer bir ifade ile farklı notalarda ses oluşması sağlanır. Böylece farklı yükseklikte yani kalınlıkta ve incelikte ses dalgalan üretilir. Vurmalı müzik aletlerinde enstrümanm üstündeki gerilmiş derinin yaptığı titreşim hareketi ile ses üretilir. Müzik aletinin üzerine gerilmiş olan deri üzerine vurulduğunda, etki eden kuvvetin şiddetine bağh olarak titreşir. Titreşen derinin etkisi ile enstrüman içinde bulunan hava da titreşim yaparak sesin daha da şiddetli oluşmasını sağlar. 154 FEN VE TEKNOLOJİ 8 TEST IV 1 . İhsan vücudunda ses hangi organ ya da bölgede oluşur? A) Akciğer B) Bronş C) Yutak D) Gırtlak 2. Titreşen bir telin frekansı aşağıda verilen öncüllerden hangisi ya da hangilerine bağlıdır? I. Telin cinsine K. Telin iletkenliğine HE. Telin boyuna A) Yalnız I B) Yalnız E C) Yalnız m D) i ve nn 3. Ses ile ilgili aşağıdaki bilgilerden hangisi yanlıştır? A) B) C) D) 4. Aşağıdaki açıklamalardan hangisi yanlıştır? A) B) C) D) 5. Sesin oluşması için mutlaka titreşim olmalıdır. Ses dalgalannın hızı, ışık hızından küçüktür. Ses katı maddelerde sıvı maddelerden daha hızlı yayılır. Ses boşlukta yayılır. Sesin şiddeti kaynağa olan uzaklığa bağlı olarak değişir. Sesin boşluktaki hızı havadaki hızından büyüktür. Ses madde moleküllerinin titreşimiyle oluşan dalga hareketidir. Sesin inceliği ya da kalınlığı frekansla ilgilidir. Ses ile ilgili aşağıdaki bilgilerden hangisi doğrudur? A) B) C) D) Ses hızı, ışık hızından büyüktür. Sesin havadan suya geçince hızı azalır. Boşlukta ses havadakine göre daha hızlı yayılır. Metallerde ses havadakinden daha hızlı yayılır. 155 FEN VE TEKNOLOJİ 8 6 . I. Alçaktan uçan bir uçağm pencere camlarını titreştirmesi n . Sesin mutlaka maddesel bir ortamda yayılması HE. Ses dalgalan yardımıyla böbrek taşlannm kırılması ifadelerinden hangisi ya da hangileri sesin bir enerji türü olduğunu kanıtlar? A) B) C) D) 1. Iveü Eve m Ivem Yalnız H Gözleri kapalı bir dinleyiciye gitar ve sazdan aynı notalan ayn ayrı dinlettiğimizde, dinleyici notaların hangi müzik aletine ait olduğunu anlamaktadır. Sesin, hangi kaynağa ait olduğunu anlamamızı sağlayan bu özellik aşağıdakilerden hangisidir? A) Tınısı B) Frekansı C) Şiddeti D) Genliği 8 . Sesin belli bir uzaklığa ulaşabilmesi için geçen süre aşağıdakilerden hangisine bağlı değildir? A) B) C) D) 156 Sesin Hızı Sesin tınısı Ortamın cinsi Ortamın sıcaklığı FEN VE TEKNOLOJİ 8 UNITE V MADDENİN HALLERİ VE ISI KONULAR 5.1 ISI VE SICAKLIK 5.2 ISI ALIŞ VERİŞİ VE SICAKLIK DEĞİŞİMİ 5.3 MADDENİN HALLERİ VE ISI ALIŞ VERİŞİ 5.4 ERİME ve DONMA ISISI 5.5 ATATÜRK’ÜN BİLİM VE TEKNOLOJİYE VERDİĞİ ÖNEM 5.6 BUHARLAŞMA VE YOĞUŞMA ISISI ÖZET TEST IV 157 FEN VE TEKNOLOJİ 8 E® * * * * * * * * * * * * BU ÜNİTENİN AMAÇLARI Bu üniteyi çalıştığınızda; Isının, sıcaklığı yüksek maddeden sıcaklığı düşük olan maddeye aktarılan enerji olduğunu bilecek, Aynı maddenin kütlesi büyük bir örneğini belirli bir sıcaklığa kadar ısıtmak için, kütlesi daha küçük olana göre, daha çok ısı gerektiğini kavrayacak, Sıcaklığın, moleküllerin ortalama hareket enerjisinin göstergesi olduğunu öğrenecek, Isı aktarım yönü ile sıcaklık arasmda ilişki olduğunu bilecek, Sıvı termometrelerin nasıl yapıldığım öğrenecek, Maddelerin ısınmasının enerji almalan anlamına geldiğini bilecek, Suyun ve diğer maddelerin “öz ısı”larım öğrenecek, farklı maddelerin öz ısılarının farklı olduğunu bilecek, Bağların, katilarda sıvılardakinden daha sağlam olduğunu öğrenecek, Kütlesi belli suyun, kaynama sıcaklığında tamamen buhara dönüşmesi için gerekli ısı miktarım hesaplayabilecek, Katı, sıvı ve buhar hâlleri kolay elde edilebilir (su gibi) maddeleri ısıtıp-soğutarak, sıcaklık-zaman verilerini grafiğe geçirmeyi öğrenecek, Isman-soğuyan maddelerin, sıcaklık-zaman grafiklerini yorumlayıp; hâl değişimleri ile ilişkilendirebileceksiniz. NASIL ÇALIŞMALIYIZ? * * * * * * 158 Bu ünitede anlatılanları öğrenebilmek için; Ünite girişlerinde verilen soru, resim, şema vb. hazırlayıcı çalışmaları dikkatli olarak inceleyiniz. Çalışmalardan sonra metin ve anlatımları takip ederek konuyu anlamaya çalışınız. Başlangıçta yaptığınız çalışmaları yeniden yaparak daha önceden yaptığınız çalışmalarda hatanız varsa düzeltiniz. Ünite sonunda verilen ünite özetim dikkatlice okuyunuz. Ünite sonunda verilen değerlendirme sorularım cevaplamaya çalışınız. Cevaplayamadığınız sorularla ilgili konulan geri dönerek tekrar inceleyiniz. Bu çalışmalardan sonra cevaplayamadığınız sorulan yeniden cevaplamaya çalışınız. FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÜNİTE V MADDENİN HALLERİ VE ISI GİRİŞ Sevgili öğrenciler, 5 ve 6. sınıf Fen ve Teknoloji dersinde ısının bir enerji türü olduğunu, maddenin hâllerim, hâl değişimlerini ve kimyasal bağ kavramım öğrendiniz. Bu ünitede, ısı eneıjisinin mekanik ve elektrik enerjisine dönüştüğünü, ısınmanın eneıji ahp-verme olduğunu, ayırt edici bir özellik olan öz ısı kavramını ve maddelerin ısınırken veya soğurken alman-verilen ısı enerjisini atom veya moleküller arasındaki bağlarla iüşkilendirmesini öğreneceksiniz. 5.1 ISI VE SICAKLIK Maddeler doğada katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç halde bulunur. Maddeler hangi halde olursa olsun bütün maddeler atom veya molekül denilen taneciklerden oluşmuştur. Maddeleri oluşturan atom veya moleküller daima hareket halindedir. M addeleri oluşturan taneciklerin hareketlerini arttırabilir m iyiz? Ya da yavaşlatabilir m iyiz? B ir m adde ısıtıldığm da veya soğutulduğunda o m addeyi oluşturan taneciklerin hareketinde n a sıl bir değişm e olur? Maddeler ısı aldığında maddeleri oluşturan tanecikler daha hızlı, ısı verdiğinde ise daha yavaş hareket eder. Madde ısıtıldığmda maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki mesafe artar. Madde soğumaya başladığı zaman ise maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki mesafe azalır. .....madde ısı aldığında ...... madde ısı verdiğinde Şekil 5.1: Aym maddenin katı, sıvı ve gaz halindeki tanecikleri Maddeler ısı alırken veya ısı verirken maddeyi oluşturan tanecikler (atom veya moleküller) arasında ısı aktanım gerçekleşir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 5.2 ISI ALIŞ VERİŞİ VE SICAKLIK DEĞİŞİMİ Isı, sıcaklıkları farklı iki maddenin birbirine teması sonucunda, sıcaklığı yüksek olan maddeden sıcaklığı düşük olatı maddeye aktarılan enerjidir. Isı aktanm olayında, sıcaklığı yüksek olan tanecikler daha hızlı, sıcaklığı düşük olan tanecikler ise daha yavaş hareket eder. Hızlı hareket eden tanecikler yavaş hareket eden taneciklerle çarpışır. Taneciklerin çarpışmaları sırasında ısı alış verişi gerçekleşir. Çarpışmadan sonra hızlı hareket eden tanecikler yavaşlarken, yavaş hareket eden taneciklerin hızı artar. Bu ısı alış verişi taneciklerin hızlan eşit oluncaya kadar devam eder. Taneciklerin hızı eşitlendiğinde maddelerin sıcaklığı her yerinde eşitlenmiş olur. 60 °C Şekil 5.2: Kütlesi aym, sıcaklıkları farklı aym maddeler arasındaki ısı alışverişi Su miktarları aym, sıcaldıklan 40 °C ve 80 °C olan 1. ve 2. kaplardaki sular ayn bir kapta kanştınlıyor ve suyun sıcaklığı 60 °C olarak ölçülüyor. Bu da bize sıcaklıklan farklı maddeler arasında ısı alış verişi olduğunu gösterir. Sıcaklığı yüksek olan maddeden sıcaklığı düşük olan maddeye doğru ısı akışı gerçekleşmiştir. Isı, bir maddenin bütün moleküllerinin sahip olduğu hareket enerjisinin toplamıdır. Sıcaklık ise moleküllerin ortalama hareket enerjisinin bir göstergesidir. Tek bir molekülün kütlesi çok küçük olduğundan sahip olduğu hareket enerjisi de çok küçüktür. Maddeler çok sayıda molekülden veya atomlardan oluştuklarından, maddelerin sahip olduğu hareket enerjisi büyük değerlere ulaşır. Örneğin; bir çaydanlık dolusu kaynar suyun ve bir bardak kaynar suyun içine aym miktarda buz parçası atıldığında, çaydanlıktaki buz parçasının daha çabuk eridiği gözlenir. Sıcaklıklan aym olmakla birlikte çaydanlıktaki su miktarının daha fazla olmasından dolayı çaydanlığa atılan buz daha çabuk erimiştir. Çünkü çaydanlıktaki su miktan, dolayısıyla da su moleküllerinin sayısı, bardaktakinden daha fazladır. m r K ütleleri fa rklı, başlangıç sıcaklıkları aynı olan bir m addeyi, belirli b ir sıcaklığa kadar getirm ek için hangisini daha ço k ısıtm a k gerekir? Kütleleri farklı, başlangıç sıcaklıklan aym olan maddeleri belirli bir sıcaklığa kadar getirmek için kütlesi fazla olan maddenin daha uzun süre ısıtılması gerekir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Şekil S.3: Aynı maddenin farklı miktarlarının farklı sürelerde ısıtılması Başlangıç sıcaklığı aynı, kütleleri farklı olan maddelere eşit süre ısı verilirse, kütlesi az olan maddenin sıcaklık artışı daha büyük, kütlesi çok olan maddenin sıcaklık artışı daha küçük olur. S dakika S dakika Şekil 5.4: Aym maddenin farklı miktarlarının eşit sürelerde ısıtılması Isının, maddeler üzerinde görülen ve kolayca ölçülebilen etkilerinden yararlanarak bazı araçlar yapılabilir. Termometre bu araçlardan biridir. Isınan maddelerin hacimlerinin büyüdüğünü, soğuyan maddelerin hacimlerinin küçüldüğünü (genleşme) daha önceki derslerinizden öğrendiniz. Bundan başka sıcaklıkları farklı iki madde birbirine temas edince sıcak olan maddenin soğuduğunu, soğuk olan maddenin ise ısındığını (ısı ahş verişi) ve sonunda ortak bir sıcaklığa ulaşıldığım öğrendiniz. (4 T M addelerin sıcaklığım ölçm ede bu ik i ö zellikten faydalanılabilirini? Maddelerin sıcaklığım ölçmek için bu iki özellikten yararlanılarak termometreler yapılmıştır. Termometreler metallerin, sıvıların ve gazların genleşme özelliğine göre yapılmışlardır. İlk termometreyi 1592 yılında İtalyan bilim inşam Galileo (Galileo) yapmıştır. Galileo’nun yaptığı havalı termometre çok duyarlı olmasına karşın kullanılması çok zordu. Bu yüzden havalı termometreler bazı laboratuarlarda özel amaçlar için kullanılır. Gazlı termometrelerin kullanımı güç olduğundan dolayı yerine sıvılı termometreler yapılmıştır. Sıvılı termometrelerde genleşen madde olarak gümüş parlaklığında cıva veya renkli alkol kullanılır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Duvar termometresi Hasta termometresi Laboratuar termometresi Resim 5.1: Termometre çeşitlen (4 T S ıv ılı bir term om etre C elsius olarak n a sıl bölm elenir? Termometrenin haznesi 1 atmosfer basmç altındaki buzlu suya batm lır. Termometrenin sıvısının hacmi küçülür ve kılcal borunun içinde bir yerde durur. Buraya 0 Celsius (°C) işareti konur. Sonra bu termometre kaynayan suyun buharı içine tutulur. Termometrenin sıvısı genleşerek boruda yükselir ve bir yerde durur. Buraya da 100 °C işareti konur. Daha sonra işaretlenen bu iki ara 100 eş bölmeye ayrılır. Her bölme 1 °C’a karşılık gelir. Termometremizin haznesini ılık bir suya batırdığımızda kılcal borudaki sıvı (cıva veya alkol) 40’a kadar yükseliyorsa ılık suyun sıcaklığının 40 °C olduğunu söyleyebiliriz. Saf su 1 atmosfer basmç altında 100 °C’ da kaynar, 0 °C’ da donar. Termometreler genellikle suyun bu özelliğine göre yapılır. Isı ve Diğer Eneıji Türleri Isı, yaşantımızda geniş ölçüde yararlandığımız bir enerji türüdür. Yemek pişirmede, ısınmada vb. durumlarda ısıdan yararlanırız. Isıdan başka elektrik enerjisi, ışık enerjisi, mekanik (hareket) enerji, kimyasal enerji gibi eneıji türleri de vardır. Eneıji korunumu kanununa göre eneıji yok olmaz fakat bir eneıji türü, başka bir eneıji türüne dönüşebilir. Isı da bir enerji olduğuna göre hareket (mekanik) enerjisinin ısı eneıjisine nasıl dönüştüğünü aşağıdaki etkinliği yaparak anlamaya çalışınız. Etkinlik: Hareket enerjisinin ısı enerjisine dönüşmesi İki tane odun parçası veya taş alarak bu deneyi yapabilirsiniz. Odun parçalannm veya taşların sıcaklığım elinizle kontrol ediniz. Dokunduğunuzda soğuk olmalıdır. Sonra odun parçalarım veya taşlan birkaç dakika birbirine sürtünüz. Daha sonra tekrar elinizle sürttüğünüz odunlara ya da taşlara dokununuz. Ne hissettiniz? Odun parçalannm ya da taşların ısındığını fark ettiniz mi? Resim 5.2: Taş parçalan Odun parçalarının veya taşların sıcaklığı artmıştır. Buda bize hareket eneıjisinin ısı eneıjisine dönüştüğünü göstermektedir. Sizde hareket eneıjisinin ısı eneıjisine dönüşümü ile ilgili başka deneyler yapabilirsiniz. Isı alan maddelerin sıcaklığı artar. Aym maddenin farklı kütleleri, eşit süre aym ısıtıcı ile ısıtıldığında kütlesi az olan maddenin sıcaklığının daha çok arttığım öğrendiniz. B aşlangıç sıca klıkla n aynı, kü tleleri e şit fa rklı m addeler e şit süre aym ısıtıc ı ile ısıtılırsa ne olur? Şekil 5.5: Farklı maddelerin eşit süre ısıtılması Oda sıcaklığında bulunan eşit kütleli su ve zeytinyağı, eşit süre aym ısıtıcı ile ısıtılır ve termometredeki değerleri okunur. Maddelerin ilk sıcaklığı ile son sıcaklığı arasındaki farka bakılır. E şit süre ve aym ısıtıc ı ile ısıtılm asm a rağm en her ik i m addedeki sıca klık artışı aym m ıdır? A ym değil ise bu neden kaynaklam yor olabilir? Başlangıç sıcaklıkları aynı, kütleleri eşit farklı maddeler eşit süre aym ısıtıcı ile ısıtılırsa maddelerdeki sıcaklık artışı farklı olur. Bu da maddelerin farklı olmasından kaynaklanır. Suyun 1 gramının sıcaklığım 1 °C artırmak için verilen ısı miktarı ile zeytinyağlımı 1 gramının sıcaklığım 1°C artırmak için verilen ısı miktarı farklıdır. Suyun 1 gramım 1 °C artırmak için 4,180 joule ısı, zeytinyağı için 1,965 joule ısı gerekmektedir. Bu değerlere bakıldığında hangi maddeye daha çok ısı verilmesi gerektiğini söylemek mümkündür. Farklı maddelere eşit ısı verildiğinde öz ısı değerlerine bakarak hangi maddedeki sıcaklık artışının daha fazla olacağım söylemek mümkündür. Herhangi bir maddenin bir gramının sıcaklığım 1 °C artırmak için gerekli ısı miktarına o maddenin öz ısısı (ısınma ısısı) denir. Birimi, joule/g °C veya kalori/g °C’dir. Sembolü “c” ile gösterilir. Uluslararası birim sisteminde öz ısının birimi joule/g °C’dir. 1 kalori 4,18 joule eşittir. Yani 1 kalori = 4,18 joule’dur. Öz ısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir ve bütün maddelerin öz ışılan farklıdır. Bazı maddelerin öz ışılan çizelge l ’de verilmiştir. Maddenin adı Öz ısısı (joule/g °C) Maddenin adı Öz ısısı joule/g °C Su 4,180 Alüminyum 0,910 Zeytinyağı 1,965 Bakır 0,370 Alkol 2,540 Nikel 0,420 Cıva 0 ,1 2 Çinko 0,390 Buz 2,090 Kurşun 0,130 Çizelge 5.1: Bazı maddelerin öz ışılan Bir maddenin sıcaklığındaki değişme; aldığı veya verdiği ısı miktarına, maddenin emsine ve kütlesine bağlıdır. 5.3 MADDENİN HALLERİ VE ISI ALIŞ VERİŞİ Maddeler doğada katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç halde bulunurlar. Doğada farklı hallerde bulunan maddeler bir halden diğer bir hale geçebilirler. Bir maddenin hal değiştirmesi için ısı alması veya vermesi gerekir. Maddeler ısı aldığında maddeyi oluşturan taneciklerin hızlan artar (Resim 5.3). Maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki mesafe artar ve tanecikleri bir arada tutan bağ zayıflar (kopar). Madde hal değiştirmiş olur. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Resim 5.3: Isı alan taneciklerin hareketi Şekil 5.6 a’da bir katiya ait atom modeli verilmiştir. Bu modeldeki atomlar, bağlı hâlde iken şekil 5.6 b’deki gibi serbest hareket edebilir hâle geçirmek için enerji vermek mi yoksa almak mı gerekir? Şekil 5.6: Maddenin katı halden sıvı hale geçişini gösteren tanecik modeli Şekil 5.6 a’daki tanecik modeline göre madde katı haldedir ve maddeyi oluşturan tanecikler birbirleriyle temas halindedir. Bu tanecikler arasmda büyük çekim kuvveti (bağ) vardır. Katı maddeye ısı verilirse katı maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki bağ zayıflar ve madde şekil 6 b’ deki gibi sıvı hale geçer ve tanecikler serbest hareket edebilir hale gelir. Birbirleri üzerinden kayarlar. Buda sıvılara akışkanlık özelliği kazandırır. Şekil 5.7’de ısıtılan bir katı maddenin katı, sıvı ve gaz halindeki taneciklerinin durumu modelle gösterilmiştir. Sıvı hale geçen maddeye ısı verilmeye devam edilirse madde sıvı halden gaz haline geçer ve tanecikler arasındaki mesafe daha çok artar. Tanecikler arasındaki mesafenin artmasıyla taneciklerin bir arada durmasını sağlayan bağ daha çok zayıflayacaktır. Sıvı ve gaz hâlinde maddenin tanecikleri arasındaki bağkopar. Tanecikleri bir arada tutan bağm sağlamlığı maddenin haline göre değişir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 M addeye ısı v erild iğ in d e Şekil 5.7: Aynı maddenin farklı halleri S izce m addenin hangi hâlindeki tanecikleri (atom , m olekül veya iyo n ) bir arada tutan bağ daha sağlam dır? Maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki bağ maddenin katı halinde daha sağlamdır. Madde ısı aldığında tanecikler arasındaki bağ zayıflar (gevşer) ve tanecikler birbirleri üzerinden temas ederek kayar. Maddenin sıvı halinde ise tanecikler arasındaki bağ gaz haline göre daha sağlamdır. Çünkü gaz maddeleri oluşturan tanecikler arasındaki bağlar kopar ve tanecikler birbirinden bağımsız hareket eder. Bir maddenin katı, sıvı veya gaz halinde oluşuna maddenin hâli, bir halden diğer bir hale geçmesi olayına hâl değişimi denir. Hâl değişimi olayı, maddenin ısı alması ya da vermesiyle gerçekleşir. Erime ve buharlaşmada maddeye ısı verilirken, donma ve yoğuşmada ise ısı açığa çıkar. Katı maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki bağ, maddeye ısı verildiğinde gevşer ve madde katı hâlden sıvı hâle geçer. Bu olaya erime denir. Resim 5.4: Karın erimesi l ir FEN VE TEKNOLOJİ 8 Maddenin sıvı hâle geçebilmesi için ısı alması gerekmektedir. Çünkü madde ısı aldığında maddeyi oluşturan taneciklerin hareketleri artar, tanecikler arasındaki bağlar kopar, tanecikler arasındaki mesafe artar ve böylelikle madde hâl değiştirmiş olur. Hâl değiştirme sadece katidan sıvıya, sıvıdan gaza geçişlerde görülmez. Bu durumun tersi de mümkündür. Maddeler gazdan sıvıya, sıvıdan katiya doğru da hâl değiştirir. Örneğin: Bir sıvı soğutulmaya başlandığı zaman sıvıyı oluşturan taneciklerin hareket enetilen azalır ve tanecikler daha yavaş hareket etmeye başlar. Tanecikler arasındaki mesafe azalır ve soğutma sırasında maddeyi oluşturan tanecikler birbirine yaklaştığından dolayı tanecikler arasındaki çekim kuvvetleri (bağ), taneciklerin düzenli bir şekilde dizilimine neden olur. Bu durumda sıvı donmaya başlar ve katı hale geçer (Şekil 5.8). Şekil 5.8: Bir sıvı maddenin katı hale geçmesi Donma sırasında madde ortama ısı verdiğinden ortam ısınır. Maddenin ısı alarak katı halden sıvı hale geçmesine erime, sıvı halden gaz haline geçmesine buharlaşma denir. Maddenin ısı kaybederek gaz halden sıvı hale geçmesine yoğuşma, sıvı halden katı hale geçmesine donma denir. Bazı maddeler ise normal koşullarda (latm basmçta) sıvı hale geçmeden doğrudan katı halden gaz haline geçer. Bu olaya süblimleşme denir. Örneğin: naftalin oda sıcaklığında doğrudan gaz haline geçer. Bazı maddeler de yine normal koşullarda gaz halinden doğrudan katı hale geçer. Bu olaya kırağılaşma denir. ) d A Sıvı su Kırağılaşma Buharlanma Yoğuşma Su buharı Resim 5.5: Hal değişim diyagramı FEN VE TEKNOLOJİ 8 5.4 ERİME ve DONMA ISISI Sabit basmç altında bütün saf katı maddelerin katı halden sıvı hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine erime sıcaklığı ya da erime noktası denir. Örneğin: Buz 0 °C*ta, kalay 321 °C’ta erir. Erime ile donma birbirinin tersidir. Bundan dolayı erime sıcaklığı, donma sıcaklığına eşittir. Erime ve donma süresince sıcaklık sabit kalır. Resim 5.6: Buzun erimesi Grafik 5.1: Buzun erime grafiği Erime ve donma sıcaklığı madde miktarına bağlı değildir. Her maddenin erime sıcaklığı birbirinden farklıdır. Bu nedenle erime sıcaklığı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Çizelge 5.2’de bazı maddelerin erime ya da donma sıcaklıkları verilmiştir. Maddenin adı Erime (donma) sıcaklığı Kurşun 337 Çinko 420 Alüminyum 659 Gümüş 960 Çizelge 5.2: Bazı maddelerin erime (donma) sıcaklığı Erime sıcaklığındaki bir katının 1 kilogramının yine aym sıcaklıkta sıvı hale gelmesi için verilmesi gereken ısıya erime ısısı (Lg) denir. Örneğin: Bir gram buzu eritmek için 80 kalori ya da 334,4 joule’luk ısı vermek gerekir. Erime ısısı da ayırt edici bir özelliktir. Kütlesi m olan, erime sıcaklığındaki bir katiyı eritmek için verilmesi gereken ısı miktarı, Q = m . Le bağmtısı ile hesaplanır. Q = ısı miktarı, m = kütle, Le = erime ısısıdır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Donma sıcaklığında bulunan bir sıvı maddenin 1 kilogramının katı hale dönüşmesi için çevreye verdiği ısı miktarına donma ısısı (L ^ denir. Katı bir madde, erirken aldığı ısıyı donarken çevreye geri verir. Karlı havalarda havanın ısınmasının nedeni ortama verilen ısıdır. Erime ve donma birbirinin tersi olduğundan erime ısısı ile donma ısısı birbirine eşittir. Bazı maddelerin erime ışılan (donma ışılan) hem joule cinsinden hem de kalori cinsinden çizelge 5.3’de verilmiştir. Maddenin adı Erime ısısı (J/kg) (Donma ısısı) Erime ısısı (kalori/g) (Donma ısısı) Buz 334400 80 Cıva 11290 2,70 Kurşun 22570 5,39 Bakır 175560 42 Çizelge S.3: Bazı maddelerin erime (donma) ışılan * * * Madde hal değiştirirken sıcaklığı değişmez. Bir maddenin erime sıcaklığı ile donma sıcaklığı eşittir. Erime sıcakhğı(donma) ile erime(donma) ısısı, maddenin ayırt edici özelliklerindendir. ÖRNEK: 0 °C’ta 600 gram buzu 0 °C’ta su haline getirmek için verilmesi gereken ısı miktan kaç joule’dur? (Buzun erime ısısı (Le) = 334400 J/kg) ÇÖZÜM: m = 600g = 0,6 kg Le = 334400 J/kg Q=? (« r Q Q Q = m . Le = 0,6 . 334400 = 200640 joule K apalı m ekânların a şın soğum asını önlem ek için ortama su konulm asm m yaran nedir? Kapalı mekânların aşın soğumasını engellemek için ortama su konulur. Soğuk ortama konulan su donmaya başlar. Yukanda öğrendiğiniz gibi sıvı maddeler donarken çevresine ısı verir. Bundan dolayı ortamın aşın soğuması engellenmiş olur. Aym şekilde ısıtılması zor kapalı mekânlarda tutulan taze meyve ve sebzelerin, soğuk kış günlerinde, donmaya karşı korunması için depoya su dolu kaplar konur. Kaplardaki su donarken çevreye ısı verir ve kapalı mekânlarda saklanan taze sebze ve meyvenin donması engellenir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Bazı durumlarda maddelerin donmasını isterken bazı durumlarda ise donmasını istemeyiz. Örneğin, otomobil radyatörlerinde bulunan suyun donmaması için radyatöre antifriz konulur. Antifriz suyun donma noktasını düşürerek daha geç donmasını sağlar. Yine aym şekilde soğuk kış günlerinde, yollardaki buzlanmayı önlemek için yollara tuz serpilir. Tuz suda çözünerek suyun daha geç donmasına neden olmaktadır. Saf suya göre tuzlu suyun donma noktası daha düşüktür. Saf maddelerin saf olmayan maddelere göre tuzlu su örneğinde olduğu gibi donma noktalan düşük, kaynama noktalan yüksek olur. Bildiğiniz gibi kanşımlar, saf olmayan maddelerdir ve en az iki saf maddenin bir araya gelmesiyle oluşurlar. Grafik 5.2’de saf suyun ve saf olmayan tuzlu suyun kaynama noktalan verilmiştir. 1 atmosfer basınçta saf suyun kaynama noktası 1 0 0 °C iken aym basınçta tuzlu suyun kaynama noktası grafiğe bakıldığında yüksek olduğu görülmektedir. Sıcaklık “C 0 Sıcaklık “C Z am an Saf su ( I atm) 0 Zaman Tuzlu su ( 1 alm) Grafik 5.2: Saf madde ve saf olmayan maddenin kaynama noktası FEN VE TEKNOLOJİ 8 5.5 ATATÜRK’ÜN BİLİM VE TEKNOLOJİYE VERDİĞİ ÖNEM Dünya, hızla değişmekte ve gelişmektedir. Bu değişiklik ve gelişmelere ayak uydurmak gerekir. İnsanlığın karşılaştığı her türlü soruna çare bulmak, ancak akılcı ve bilimsel düşünmek ile mümkündür. Bilimsellik; olaylara bilimsel esaslara göıe bakmayı, gerçeği bilimsel yöntemlerle araştırarak bulmayı esas alır. Teknoloji; bilimin üretim, hizmet ulaşım vb. alanlarda uygulanmasıdır. Yaşamamızda önemli bir yer tutan teknoloji, insanın bilimi kullanarak doğaya üstünlük kurmasını sağlar. Bilim ve teknoloji iç içedir. Bilimin olmadığı yerde teknolojinin olması mümkün değildir. Bilim ve teknolojiye önem veren ülkelerin başansı ve refah düzeyleri yüksektir. Bilim ve teknolojinin temelinde akılcılık yer alır. Akılcılık, karara varmada kul lanılan bilgi ve yöntemlerin gerçeklere uyması ve bilimsel olmasıdır. Akılcı bir tutum, ancak bilim ve teknolojiye inanıp ondan yararlanmakla gerçekleştirilir. Atatürk’e göıe, bilim ve akılcılığa dayanan uygarlık yolu, toplumlar için vazgeçilemeyen bir yoldur. Atatürk, akıl ve mantık kurallarıyla hareket ederek bugünkü çağdaş Türkiye’nin kurulmasını ve gelişmesini sağlamıştır. “Benim manevi mirasım, bilim ve akıldır.” sözüyle bilime ve alda verdiği önemi vurgulamıştır. Bir ülkede bilim, ancak bilgiyi benimseme ve üretme yoluyla ilerleyebilir. Atatürk, bu düşünceyi “ilim tecrübeyle olmaz, incelemeyle olur.” sözleriyle ifade etmiştir. İnsan bilim ve teknoloji yardımıyla doğayı gereksinimlerine uygun doğrultuda etkiler. Bu etkileme süreci süreklilik gösterir. Örneğin; elektrik akımı, bilimsel araştırmalar sonucunda ilkel bir pille insanlığın hizmetine girmiştir. Bugün elektrik lambasından, en ince elektronik aletlere kadar hemen hemen her yerde elektrik akımından yararlanılmaktadır. Atatürk, akılcılık özelliğiyle bu gerçekleri görmüştür. Çağdaş uygarlık düzeyine ulaşmayı, Türk ulusuna zorunlu bir hedef olarak göstermiştir. Bu hedefe ulaşmak için bizler de onun gerçekçiliğini, akılcılığım ve bilimselliğini örnek almalıyız. 5.6 BUHARLAŞMA VE YOĞUŞMA ISISI Elinize 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 Lb = 2257200 Q= ? lkg lOOOg x 5g x = 5/1000 x = 0,005 kg Q = m . Lb Q = 0,005 . 2257200 Q = 11286 Joule 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/kg Q = m . Lb Q = 0,015 x 2257200 Q = 33858 Joule Q= ? 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/kg Q= ? 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) ÇÖZÜM: m= 2 0 0 g = 0 , 2 kg Ly = 1128600 J/kg Q= ? Q = m . Ly Q = 0,2 . 1128600 Q = 225720 joule 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 EĞRİLERİ Saf 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.) 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 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÖZET Maddeler doğada katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç hâlde bulunur. Maddelerin hâli bulunduğu sıcaklığa göre değişir. Maddeler hangi hâlde olursa olsun bütün maddeler atom veya molekül denilen taneciklerden oluşmuştur. Maddeleri oluşturan atom veya moleküller daima hareket halindedir. Maddeler ısı aldığında maddeleri oluşturan tanecikler daha hızlı, ısı verdiğinde ise daha yavaş hareket eder. Madde ısıtıldığında maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki mesafe artar. Madde soğumaya başladığı zaman ise maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki mesafe azalır. Maddeler ısı alırken veya ısı verirken maddeyi oluşturan tanecikler (atom veya moleküller) arasında ısı aktarımı gerçekleşir. Isı, sıcaklıklan farklı iki maddenin birbirine teması sonucunda, sıcaklığı yüksek olan maddeden sıcaklığı düşük olan maddeye aktanlan eneıjinin bir ölçümüdür. Isı aktarım olayında, sıcaklığı yüksek olan tanecikler daha hızlı, sıcaklığı düşük olan tanecikler ise daha yavaş hareket eder. Hızlı hareket eden tanecikler yavaş hareket eden taneciklerle çarpışır. Taneciklerin çarpışmaları sırasında ısı alış verişi gerçekleşir. Çarpışmadan sonra hızlı hareket eden tanecikler yavaşlarken, yavaş hareket eden taneciklerin hızı artar. Bu ısı alış verişi taneciklerin hızlan eşit oluncaya kadar devam eder. Taneciklerin hızı eşitlendiğinde maddelerin sıcaklığı her yerinde eşitlenmiş olur. Isı, bir maddenin bütün moleküllerinin sahip olduğu hareket eneıjisinin toplamıdır. Sıcaklık ise moleküllerin ortalama hareket eneıjisinin bir göstergesidir. Tek bir molekülün kütlesi çok küçük olduğundan sahip olduğu hareket eneıjisi de çok küçüktür. Maddeler çok sayıda molekülden veya atomlardan oluştuklarından, maddelerin sahip olduğu hareket enerjisi büyük değerlere ulaşır. Isı, yaşantımızda geniş ölçüde yararlandığımız bir enerji türüdür. Yemek pişirmede, ısınmada vb. durumlarda ısıdan yararlanınz. Isıdan başka elektrik enerjisi, ışık enerjisi, mekanik (hareket) eneıji, kimyasal eneıji gibi enerji türleri de vardır. Eneıji korunumu kanununa göre eneıji yok olmaz fakat bir enerji türü, başka bir eneıji türüne dönüşebilir. Hareket eneıjisi de ısı enerjisine dönüşebilir. Başlangıç sıcaklıklan aym, kütleleri eşit, farklı cins maddeler eşit süre aym ısıtıcı ile ısıtıldığında maddelerdeki sıcaklık artışı farklı olur. Bu farklılık maddelerin öz ısılarının farklı olmasından kaynaklanır. Herhangi bir maddenin bir gramının sıcaklığını 1 °C artırmak için gerekli ısı miktarına o maddenin öz ısısı (ısınma ısısı) denir. 177 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Birimi, joule/g °C veya kalori/g °C’dir. Sembolü “c” ile gösterilir. Uluslararası birim sisteminde öz ısırnn birimi joule/kg.K dir. 1 kalori 4,18 joule eşittir. Öz ısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir ve bütün maddelerin öz ışılan farklıdır. Maddenin aldığı veya verdiği ısı miktan, maddenin cinsine ve kütlesine bağlıdır. Doğada farklı hallerde bulunan maddeler bir halden diğer bir hâle geçebilirler. Bir maddenin hâl değiştirmesi için ısı alması veya vermesi gerekir. Maddeler ısı aldığında maddeyi oluşturan taneciklerin hızlan artar. Maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki mesafe artar ve tanecikleri bir arada tutan bağ zayıflar (kopar). Madde hâl değiştirmiş olur. Maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki bağ maddenin katı hâlinde daha sağlamdır. Madde ısı aldığında tanecikler arasındaki bağ zayıflar (gevşer) ve tanecikler birbirleri üzerinden temas ederek kayar. Maddenin sıvı hâlinde ise tanecikler arasındaki bağ gaz hâline göre daha sağlamdır. Çünkü gaz maddeleri oluşturan tanecikler arasındaki bağlar kopar ve tanecikler birbirinden bağımsız hareket eder. Bir maddenin katı, sıvı veya gaz hâlinde oluşuna maddenin hâli, bir hâlden diğer bir hâle geçmesi olayına hâl değişimi denir. Maddenin ısı alarak katı hâlden sıvı hâle geçmesine erime, sıvı hâlden gaz hâline geçmesine buharlaşma denir. Maddenin ısı kaybederek gaz hâlden sıvı hâle geçmesine yoğuşma, sıvı hâlden katı hâle geçmesine donma denir. Sabit atmosfer basmç altında bütün saf katı maddelerin katı hâlden sıvı hâle geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine erime sıcaklığı ya da erime noktası denir. Erime sıcaklığındaki bir katının 1 kilogramının yine aym sıcaklıkta sıvı hâle gelmesi için verilmesi gereken ısıya erime ısısı (Le) denir. Erime ısısı da ayırt edici bir özelliktir. Donma sıcaklığında bulunan bir sıvı maddenin 1 kilogramının katı hale dönüşme si için çevreye verdiği ısı miktarına donma ısısı (Ld) denir. Erime ısısı ile donma ısısı birbirine eşittir. Bir sıvının kabarcıklar oluşturarak buhar hâline geçmesine kaynama denir. Sabit atmosfer basmç altında bütün saf sıvı maddelerin sıvı hâlden gaz hâle geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine kaynama sıcaklığı ya da kaynama noktası denir. Kaynama noktası yoğuşma noktasına eşittir. Kaynama ve yoğuşma süresince sıcaklık sabit kalır. Kaynama ve yoğuşma sıcaklığı madde miktarına bağlı değildir. Her maddenin kaynama sıcaklığı birbirinden farklıdır. Bu nedenle kaynama sıcaklığı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. 178 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Kaynama sıcaklığındaki bir sıvının 1 kilogramının yine aym sıcaklıkta buhar (gaz) hâle gelmesi için verilmesi gereken ısıya buharlaşma ısısı (L^) denir. Buharlaşma ısısı ayırt edici bir özelliktir. Yoğuşma sıcaklığındaki bir buharın 1 kilogramının yine aym sıcaklıkta sıvı hâle gelmesi için dışanya (ortama) vermesi gereken ısı miktarına yoğuşma ısısı (Ly) denir. Sıvıların buharlaşma ısısı yoğuşma ısısına eşittir. Maddenin kütlesi arttıkça buharlaşması için gerekli olan ısı miktarı da artar. 179 FEN VE TEKNOLOJİ 8 TEST V 1- Bir öğrenci başlangıç sıcaklıkları eşit olan aynı sıvının farklı miktarlarım özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıttıktan sonra sıcaklıklarım ölçüyor ve şekildeki grafiği elde ediyor. Sıcaktık °C Buna göre öğrencinin X ile belirttiği değişken aşağıdakilerden hangisidir? A) B) C) D) Isı miktarı Zaman Madde miktarı Öz kütle Sıcaklıkları aym olan şekildeki kaplarda bulunan suya, aym miktar ve büyüklükte buz parçası aym anda konuluyor. Buna göre aşağıdakilerden hangisinin olması bek lenir? A) B) C) D) 180 Her iki kaptaki buz parçasının aym anda erimesi Buzlar eridikten sonra kaplardaki suyun sıcaklığının aym olması ikinci kaptaki buz parçasının daha çabuk erimesi Birinci kaptaki buz parçasının daha çabuk erimesi FEN VE TEKNOLOJİ 8 I II İsı kaynağı Isı kaynağı Bir öğrenci, şekildeki gibi özdeş kâplara eşit miktarda çeşme suyu koyduktan sonra 1. Kabı 5, n. Kabı 10 dakika süreyle ısıtarak son sıcaklıklarını ölçüyor ve D. Kaptaki sıcaklık artışının fazla olduğunu gözlüyor. Öğrenci bu gözleme bağlı olarak aşağıdakilerden hangisini söyleyebilir? A) B) C) D) Maddedeki sıcaklık artışı maddenin kütlesine bağlıdır. Maddedeki sıcaklık artışı maddenin aldığı ısı miktarına bağlıdır. Kütleleri farklı olan maddelerin sıcaklık artışı farklı olur. Kütlesi aym ve eşit süre ısı verilen maddelerin sıcaklık artışı aym olur. ^ Buz parçalan Buz parçaları 1 kap II. kap Şekildeki kaplarda kaynama sıcaklığında su bulunmaktadır. Bu kaplara eşit miktarda buz parçalan konulduğunda, H. kaptaki buzun daha çabuk eridiği gözleniyor. Bu gözlem sonucuna bağlı olarak aşağıdakilerden hangisi söylenemez? A) B) C) D) Isının maddeleri etkilediği Isının sıcaktan soğuğa doğru aktığı Isı ve sıcaklığın farklı kavramlar olduğu Maddeler arasında ısı alış verişi olduğu FEN VE TEKNOLOJİ 8 KATI „ ' IV * S IV I „ " İli » GAZ Yukandaki şemada, bir maddeye ait hâl değişimleri numaralarla gösterilmiştir. Bu hâl değişimlerinden kaç tanesi aşağıda doğru olarak belirtilmiştir? 6 - I II III IV Erime Yoğuşma Buharlaşma Donma A) B) C) D) 4 3 2 1 10 °C daki suyun sıcaklığının 110 °C’a çıkartılmasıyla ilgili aşağıdaki yargılardan hangisi yanlış olur? A) B) C) D) Kinetik enerjisi artar. Madde hâl değiştirir. Tanecikler arası uzaklık artar. Madde dışarıya ısı vermiştir. 7Madde Erime noktası (°C) Kaynama noktası (°C) X -187 -42 Y 6 80 Z 114 186 Çizelgede bazı maddelerin sabit atmosfer basıncı altındaki erime ve kaynama noktalan verilmiştir. Bu maddelerin 45 °C’daki fiziksel hâlleri aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir? A) B) C) D) 182 X Gaz Katı Sıvı Gaz Y Sıvı Gaz Katı Katı Z Katı Sıvı Gaz Sıvı FEN VE TEKNOLOJİ 8 8Zaman (dk) X (50 mL) Y (100 mL) 0 25 1 0 2 30 15 4 31 2 0 6 32 25 “Farklı cins maddelerin eşit ısı almalarına karşın sıcaklık artışları farklı olur.” Hipotezini test eden bir öğrenci tablodaki verileri elde etmiştir. Ancak bu veriler, hipotezi test etmek için yeterli değildir. Bu hipotezi test edebilmek için öğrenci deneyi nasıl tekrarlamaîıdır? A) X ve Y maddelerinin eşit kütleleriyle aym başlangıç sıcaklığında eşit şiddette ısı kullanarak B) Yalnız X maddesinin farklı hacimleri ile eşit şiddette ısı kullanarak C) Yalnız Y maddesinin farklı hacimleri ile eşit şiddette ısı kullanarak D) X ve Y maddelerinin farklı kütleleriyle aym başlangıç sıcaklığında eşit şiddette ısı kullanarak 9- Sofra tuzu suda çözündüğünde suyun donma sıcaklığı düşer. Donma sıcaklığındaki düşme, aym miktardaki suda çözünen tuzun miktan ile doğru orantılıdır. Buna göre, şekildeki kaplarda bulunan çözeltiler aynı ortamda iken soğutulduğunda hangi ikisi aym sıcaklıkta donmaya başlar? A) B) C) D) 1 0 I -n I - IV H - III m - iv - Isı ile ilgili verilen aşağıdaki bilgilerden hangileri doğrudur? I Sıvılar donarken dışanya ısı verirler. II Erime sıcaklığı maddenin kütlesine bağlı değildir. m Kaynamakta olan bir sıvının kaynama süresince sıcaklığı artar. A) Yalnız I B) Yalnız IH C) ı - n D )i - n - m 183 FEN VE TEKNOLOJİ 8 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÜNİTE VI CANLILAR VE ENERJİ İLİŞKİLERİ KONULAR 6.1 BESİN ZİNCİRİNDE ENERJİ AKIŞI 6.2 MADDE DÖNGÜLERİ 6.3 YENİLENEBİLİR VE YENİLENEMEZ ENERJİ KAYNAKLARI 6.4 GERİ DÖNÜŞÜM ÖZET TEST VI 185 FEN VE TEKNOLOJİ 8 K ü r* * * * * * * * * * * * * * * * * BU ÜNİTENİN AMAÇLARI Bu üniteyi başanyia tamamladığınızda; Besin zincirlerinin başlangıcında üreticilerin bulunduğunu bilecek, Üreticilerin fotosentez yaparak basit şeker ve oksijen ürettiğini belirtecek, Fotosentez için nelerin gerekli olduğunu sıralayacak, Fotosentezin canlılar için önemini kavrayacak, Üreticilerin fotosentez ile güneş eneıjisini kullanılabilir eneıjiye dönüştürdüğünü ifade edebilecek, Canlıların yaşamlarım sürdürebilmeleri için eneıjiye ihtiyaç duyduklarım açıklayacak, Besin zincirindeki tüketicilerin eneıji ihtiyacım üreticilerden karşıladığım açıklayacak, Solunumun canlılar için önemini tartışacak, Oksijenli solunum sonucunda oluşan ürünleri deney yaparak gösterecek, Bazı canlıların yaşamlarım sürdürebilmek için gerekli enerjiyi oksijen kullanmadan sağladığım açıklayacak, Oksijenli solunum denklemi ile fotosentez denklemim karşılaştırarak ilişki kuracak, Beslenme ve eneıji akışı açısından üreticiler ve tüketiciler arasındaki ilişkiyi açıklayacak, Besin zincirindeki enerji akışına paralel olarak madde döngülerini açıklayacak, Yenilenebilir ve yenilenemez enerji kaynaklan kullanmanın önemini vurgulayacak, Geri dönüşümün ne olduğunu ve gerekliliğim örneklerle açıklayacak, Yaşadığınız çevredeki geri dönüşüm uygulamalarım hayata geçireceksiniz. NASIL ÇALIŞMALIYIZ? * * * * 186 0ta Bu üniteyi kavrayabilmek için; Canlılar ve enerji ilişkileri ünitesindeki konulan ders notlarınızdaki bilgi, şekil ve resimlerden de faydalanarak okuyup öğrendikten sonra tekrar ederek pekiştiriniz. Bu ünitedeki konulan ders notunuz haricinde kitap, dergi ve çeşitli yayınlardan da inceleyip, araştırmalar yaparak bilgilerinizi genişletebilirsiniz. Ünitede geçen konular etrafında gözlem, karşılaştırma, model oluşturma, bilgi ve veri toplama, verileri kaydetme, işlenen verileri yorumlama, sonuç çıkarma ve çevrenizdekilere sunma becerilerinizi geliştirebilirsiniz. Ünite sonundaki etkinlikleri gerçekleştiriniz ve değerlendirme sorularım mutlaka çözünüz. Ders notunuzun sonundaki cevap anahtan ile karşılaştırınız. FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÜNİTE VI 6.1 BESİN ZİNCİRİNDE ENERJİ AKIŞI Canlılar hayatlarım sürdürebilmek ve bütünlüklerini koruyabilmek için enerjiye gereksinim duyar. Enerji gereksinimi besinlerden karşılanır. 7. sınıf “İnsan ve Çevre” ünitesinde incelediğimiz gibi bir ekosistem içindeki canlılar, beslenme balonundan birbirine bağlıdır. Ekosistemde mevcut canlılardan birinin diğeri üzerinden beslenmesi sonucu oluşan bir besin zinciri vardır. Canlıların birden fazla besin zincirinde yer almasıyla besin ağı oluşur. Üreticilerin fotosentezle ürettiği besin maddelerini besin zinciri ve besin ağı yoluyla bütün canlılar kullanır. Besin zincirlerinin başlangıcında daima üreticiler bulunur. Böylelikle üreticilerden tüketicilere doğru sürekli bir madde ve enerji akışı vardır. Şimdi üreticilerin nasıl fotosentez yaptığım inceleyelim: Fotosentez Bütün canlılar yaşamak için eneıjiye ihtiyaç duyarlar. Canlılar eneıji gereksinimini besinlerden sağlarlar. Besinlerdeki enerjinin kaynağı güneş eneıjisidir. Bitki, alg ve bazı bakteriler üretici canlılardır. Üreticiler güneş eneıjisini besin maddesinde depolayabilir. Bunu fotosentez yaparak başarırlar. Sığır kuyruğu Kara yosunu eğrelti otu çam Üreticiler Fotosentez, üretici canlıların su ve karbon dioksit kullanarak güneş ışığı ve klorofil vasıtası ile besin ve oksijen üretmesidir. Kelime anlamı olarak foto “ışık”, sentez ise “birleştirme” anlamım taşır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Fotosentez Fotosentezi aşağıdaki denklemle özetleyebiliriz : Karbondioksit + Su Işık ____________ ^ Klorofil Glikoz + Oksijen Denklemde de görüldüğü gibi fotosentezin gerçekleşmesi için karbon dioksit, su, ışık ve klorofil olması gereklidir. Su, bitkinin kökü ile topraktan alınır. Gövde ve yaprağa iletim borularıyla taşınır. Karbon dioksit, bitkilerde yaprak yüzeyindeki gözenek denen küçük açıklıklar aracılığı ile atmosferden alınır. Işık, bir eneıji şeklidir. Fotosentez güneş ışığında veya yapay ışıkta gerçekleşir. Klorofil, ışığı emen yeşil renk maddesidir. Bitki hücresinde kloroplastm içinde bulunur. Klorofil bitkide en çok yapraklarda bulunur. Fotosentezin ürünleri glikoz ve oksijendir. Bitkiler, güneş enerjisini fotosentezle, glikozun kimyasal bağlarında depolar. Basit bir şeker olan glikoz, diğer besin maddelerinin hammaddesidir. Oksijen, fotosentezin sonunda yapraklardaki gözeneklerden gaz halinde atmosfere verilir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Canlılar İçin Fotosentezin Önemi Fotosentez tüm canlılar için büyük önem taşır. Fotosentezde üretilen glikoz tüm canlıların besin kaynağım oluşturur. Fotosentezle üretilen glikozun birazı bitkinin besin ihtiyacı için kullanılır, fazlası ise başka zamanlarda kullanılmak üzere bitkinin bazı bölümlerinde protein, nişasta ve yağ gibi büyük organik moleküllere çevrilerek depolanır. Örneğin patates bitkisi kökünde nişasta, zeytin ve ayçiçeği bitkisi meyvesinde yağ, fasülye bitkisi tohumunda protein depolanır. İnsanlar ve diğer canlılar bunlan enerji elde etmek için besin olarak kullanır. Böylece, üreticiler foto sentez ile ışık enerjisini diğer canlıların kullanabileceği eneıjiye dönüştürmüş olur. Bitkilerdeki depo besin maddeleri Oksijen canlıların temel gereksinimi olup, doğadaki oksijenin tek kaynağı da foto sentezdir. Dolayısıyla fotosentez, canlılığın devam etmesi için şarttır. Canlıların yaşaması için atmosferdeki oksijenin ve karbon dioksitin belli oranlarda bulunması gerekir. Fotosentez doğanın oksijen ve karbondioksit dengesini sağlar. Öyleyse çevremizdeki bitkileri koruyup çoğaltmalıyız. Sebze ve meyveler FEN VE TEKNOLOJİ 8 Hücresel Enerji ATP Hücredeki büyüme, hareket ve sentez gibi tüm canlılık olaylarında kullanılan eneıjiye ATP denir. ATP molekülünün yapısmda adenin bazı, riboz şekeri ve üç tane fosfat bulunur. Adenin ile riboz birleşeıek adenozini, adenozin üç fosfatla birleşerek adenozin tri fosfatı oluşturur. Fosfat bir fosfor bileşenidir. Fosforun kimyadaki sembolü ise P’dir. Latince’de tri, üç demektir. ATP’nin yapısı Hücredeki canlılık olaylarında ATP sürekli harcanırken, bir taraftan da sentezlenir. ATP molekülünün üç fosfat grubu arasındaki iki bağ oldukça yüksek eneıji taşır. Bu bağlara yüksek enerjili fosfat bağlan denir ve “ ile gösterilir. Fosfatlar birbirinden ayrılırken eneıji açığa çıkar. Hücreye enerji gerektiğinde ATP’nin son iki fosfatı arasındaki bağlar koparılır ve serbest eneıji açığa çıkar. Bu bağlardaki eneıji, hücrelerin parçalanmasına neden olmayacak büyüklüktedir. Güneş eneıjisi fotosentezle glikoz molekülünün kimyasal bağlarında depolanır. Moleküler atomlardan oluşur. Moleküllerdeki atomlar bağlarla bir arada tutulur. Bu bağlar arasındaki eneıjiye kimyasal enerji denir. Molekül parçalanırken bu bağlar arasındaki eneıji açığa çıkar.). Hücrede glikozdaki kimyasal eneıjiden ATP eneıjisi şöyle sentezlenir: Canlılarda eneıji verici organik moleküller karbonhidratlar, yağlar ve proteinlerdir. Yediğimiz besinlerde bu organik moleküller bulunur. Bu organik moleküllerinin hücreye alınabilmesi için sindirim sisteminde birimlerine ayrıldıklarım anımsayınız. Birim yapıdaki organik moleküllerden biri olan glikoz molekülü ince bağırsaklardan emilerek kana geçer. Kan dolaşımı ile tüm hücrelere verilir. Glikoz, hücre solunumu ile parçalanır ve açığa çıkan kimyasal enerji ile ATP sentezlenir. Hücre Solunumu Bütün canlılar yaşamak için solunumla atmosferden hava ile oksijen alır, karbon dioksit verir. Bu olaya canlı solunumu denir. Hayvanlar solunum sistemi, bitkiler ise yapraklarındaki gözenekler aracığı ile solunum yapar. Bu solunumun dışında bir de hücre solunumu vardır. Besinlerin hücrede parçalanarak ATP üretilmesine hücre solunumu denir; hücre solunumu sırasında oksijen kullanılıp kullanılmamasına göre iki şekilde meydana gelir: FEN VE TEKNOLOJİ 8 1. Oksijenli solunum 2. Oksijensiz solunum Oksijenli ve oksijensiz solunumda temel amaç, hücrelerin ATP sentezlemesidir. Oksijenli Solunum Doğada en çok bulunan elementlerden biri oksijendir. Hücrelerin yaşamaları için gerekli olan oksijen, vücudumuza solunum sistemi ile alınır ve dolaşım sistemi ile hücrelere kadar taşınır. Besinlerin hücrede oksijen varlığında, parçalanarak ATP üretilmesine oksijenli solunum denir. Oksijenli solunum ile, besinlerde depo edilmiş kimyasal enerjiden, ATP sentezlenir. Oksijenli solunum mitokondride gerçekleşir. Canlıların çoğunda (bitki, hayvan, mantar vb.) görülür. Hücrede enerji kaynağı olarak en çok glikoz kullanılır. Oksijenli solunumda glikoz tam olarak parçalandığı için eneıji elde edilir. Glikoz, oksijenli solunumda karbon diok sit ve suya kadar parçalanır ve sonuçta ATP sentezlenir. Oksijenli solunumu kısaca şu denklemle özetleyebiliriz : Glikoz + O ksijen---------- ► Karbon dioksit + Su + enerji (ATP) Denklemden de görüldüğü gibi oksijenli solunum sonucunda karbon dioksit, su ve ATP enerjisi oluşur. Bu enerji tüm canlılık olaylarında kullanılır. Oksijensiz Solunum (Femıentasyon) Besinlerden oksijensiz ortamda ATP üretilmesine oksijensiz solunum denir. Oksijensiz solunum hücrenin sitoplazmasmda meydana gelir. Glikoz sitoplazmada enzimlerle parçalanır. Oksijensiz solunumla kazanılan ATP sentezi, oksijenli solunumla elde edilen ATP’ye oranla çok azdır. Çünkü oksijensiz solunumda glikoz tam olarak parçalanamaz. Maya hücreleri, bazı bakteriler ve bir kısım hayvansal hücreler yaşamaları için gerekli eneıjiyi oksijen kullanmadan sağlar. Bazı bakteriler oksijensiz solunum yaparken, insanlara da fayda verir. Örnek olarak etil alkol, asetik asit, laktik asit, aseton, sitrik asit, yoğurt ve peynir yapımını verebiliriz. Dolayısıyla fermentasyonun endüstride büyük önemi vardır. Ekmek, yoğurt mayalamak için kullanılan maya hücreleri oksijensiz solunum yapar. Ekmek hamurunu kabartmakta kullanılan bira mayası bir çeşit mantardır. Un, bira mayasındaki maya hücrelerinin besinidir. Su, maya hücrelerinin salgıladığı enzimin çalışmasını sağlar. Mayalanan hamurun üzerinin kapatılması içeri oksijen girmemesini 191 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ve enzimlerin çalışması için uygun sıcaklığı sağlar. Maya hücreleri yaptıkları oksijensiz solunum sonucunda kendileri için eneıji sağlarken, oluşturdukları karbon dioksit gazıyla hamurun kabarmasını sağlar. Bir müddet sonra hamurun üzeri açılır. İçeri oksijen girer ve sıcaklık düşer. Böylelikle oksijensiz solunum durur. Normalde oksijenli solunum yapan iskelet kaslan fazla çalıştığında oksijensiz solunum yapar. Oksijensiz solunum sonucunda yorgunluk asidi oluşur. Yoıgunluk asidi kas hücrelerinden kana geçerek, beyine ulaşır ve vücutta yorgunluk duyusu oluşturur. Yoğurdun uyku ya da uyuşukluk durumu yaratması, aym asidi içermesinden dolayıdır. Fotosentezle Oksijenli Solunumun Karşılaştırılması Fotosentez ve oksijenli solunum birbirinin tersi dir .Fotosentezle üretilen besin maddeleri ve oksijen, solunumda kullanılırken; solunumla oluşan karbon dioksit ve su fotosentezde kullanılır. Her iki olayı denklemlerde inceleyelim. Fotosentez Karbondioksit + Su Işık ____________ ^ Klorofil Glikoz (besin) + Oksijen Oksijenli solunum Glikoz (besin) + Oksijen ____________ ^ Karbondioksit + Su + Eneıji Solunum olayı hemen bütün canlılarda görülür. Çünkü bütün canlıların yaşamak için solunumla ortaya çıkacak eneıjiye ihtiyacı vardır. Fotosentez ise sadece klorofılli canlılarda görülür. 192 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Solunum ve fotosentezin karşılaştırılmasını aşağıdaki tabloda toplu halde görebiliriz: Fotosentez Oksijenli solunum Su ve karbon dioksit kullanılır. Su ve karbon dioksit açığa çıkar. Gündüz gerçekleşir, ışık gereklidir. Işık gerekmez, gece-gündüz gerçekleşir. Besin ve oksijen üretilir. Besin ve oksijen tüketilir. Işık enerjisi, kimyasal eneıjiye çevrilir. Kimyasal enerji, ATP eneıjisine çevrilir. Kloroplastlarda gerçekleşir. Mitokondrilerde gerçekleşir. Bitkiler, algler ve bazı bakterilerde görülür. Hemen hemen tüm canlılarda gorulur. Atmosfere oksijen salınır. Atmosfere karbondioksit salınır. Oluştuğu canlıda ağırlık artışına neden olur. Canlıda ağırlık azalmasına neden olur. Fotosentez ve Oksijenli Solunumun karşılaştırılması Bir yaşama birliğinin bütünlüğü yaşama birliğindeki besin ilişkisine bağlıdır. Doğadaki canlılar beslenme durumlarına göre üreticiler (ototrof), tüketiciler (heterotrof) ve aynştıncılar olmak üzere üç grupta incelenir: Üreticiler fotosentezle kendi organik besinini yapar. Güneş eneıjisini besinlerdeki eneıjiye dönüştürme görevini üstlenmişlerdir. Bitkilerin, alglerin ve bazı bakterilerin üretici olduğunu biliyorsunuz. Tüketiciler kendi organik besinini yapamayan, çevrelerindeki bitki ya da hayvanlarla beslenen canlılardır. Bütün hayvanlar, mantarlar ve bakterilerin çoğu tüketicidir. Aynştıncılar, canlı veya ölü organizmaların yapısındaki maddeleri daha basit kimyasal maddelere dönüştürür. Aynştıncılar tarafından ortaya çıkarılan kimyasal mad deler üreticiler tarafından tekrar kullanılır. Bu sayede üreticiler için gerekli maddeler doğada tükenmemiş olur. Doğada yeniden dönüştürülebilen maddelerden bazılan su, karbon, azot ve oksijendir. 193 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Güneş M ad d e v e tile ri i M a d d e v e e tıc - J ii \ A tılla r v e h a y v a n IllİEeüciler ölüleri M adde ve e ııe jjj inorganik: L re tkile f rtiaddcleı A y n ^ u rıc ila r Besin zincirindeki madde ve eneıji akışında üretici, tüketici ve aynştıncı ilişkileri Besin zincirinin ilk basamağını her zaman bitkiler ve diğer üretici canlılar oluşturur. Diğer basamaklarım ise tüketiciler oluşturur. Aynştmcılar için besin zincirinde belirli bir basamak yoktur. Aynştmcılar, ancak besin zincirindeki canlı organizma öldüğünde zincire dahil olur. Besin zincirini oluşturan canlılarla ilgili bilgilerimizi tazeledikten sonra besin zincirindeki madde ve enerji akışım inceleyelim: Yonca----- ► çekirge----- ► kurbağa----- ► aynştmcılar Yukandaki resimde görüldüğü gibi besin zincirinde karayosunu, besinim fotosentezle yapar. Geyik, karayosununu yiyerek eneıji gereksinimini karşılar. Kurbağa çekirgeyi yer, sindirir ve o da eneıji gereksinimini karşılar. Geyik öldüğünde ise aynştmcılar, geyiğin ölü vücudundaki organik molekülleri parçalayarak enerji gereksinimini karşılar ve bir çok maddenin toprağa katılmasını sağlayarak bitkilerin kullanımına sunar. Yaşam için gerekli enerjinin hemen hemen tümü güneşten sağlanır. Üreticiler güneş eneıjisini fotosentezle glikozdaki kimyasal enerjiye dönüştürür. Glikozdan da diğer organik molekülleri oluşturur. Üretici, tüketici ve aynştmcılar eneıji gereksinimlerini karşılamak için doğrudan ya da dolaylı olarak fotosenteze bağımlıdır. Bitkiler gibi üreticiler doğrudan, hayvanlar gibi tüketiciler ise dolaylı olarak fotosenteze bağımhdır. Bunun nedeni tüketicilerin, üreticilerle veya diğer tüketicilerle ya da her ikisi ile beslenmeleridir. Böylece güneş eneıjisinin dönüşümünü sağlayan fotosentez ekosistemdeki eneıji akışının kaynağım oluşturur. Güneş eneıjisi üreticilerden aynştmcılara sürekli akar. FEN VE TEKNOLOJİ 8 6.2 MADDE DÖNGÜLERİ Doğada bulunan elementlerin bir kısmı, canlı ve cansız çevre arasmda sürekli hareket halindedir. Canlılar kendileri için gerekli elementleri bulundukları ortamdan alır ve bu elementleri daha sonra çeşitli şekillerde ortama geri verir. İşte canlıların yapısında bulunan temel elementlerin doğada tekrar tekrar kullanılmasına madde döngüsü adı verilir. Canlılar dünyadaki elementlerin yaklaşık 1/3’üne gereksinim duyar. Bunlardan canlı yapısına en çok giren karbon, oksijen, hidrojen ve azot gibi elementler, en fazla gereksinim duyulanlardır. Canlılığın devamı için gereksinim duyulan elementler dünyada sonsuz miktarda değildir. Bu elementlerden herhangi birinin yokluğu durumunda yaşamsal faaliyetler tehlikeye düşer. Elementlerin döngüsü çok mükemmel olduğu için doğadan alınan bir element, hızlı bir şekilde tekrar doğaya döner ve böylece elementin eksikliği canlılarca hissedilmez. Doğadaki su, karbon, azot ve oksijen döngülerini inceleyelim: Su Döngüsü Yeryüzündeki suyun buharlaşıp atmosfere kanşması, bulutlan oluşturması ve yağış olarak yeryüzüne geri dönmesi sürecinde izlediği yoldur. Deniz, göl, nehir ve göletler den buharlaşan su, atmosferdeki su buharının başlıca kaynaklandır. Diğer kaynaklar ise canlılardaki solunum, terleme ve metabolik faaliyetler sonucu oluşan su buhandır. !nli;_1l JlLHl'Hİ 1 t \ f T e ıle ıiK f büX I y aŞ ıtıuf, d o lu , b ar y iijc y aklim si SLİ/iJJri>C i derin sızına Su döngüsü Karbon Döngüsü Bitkilerin atmosferden sürekli karbon dioksit alıp kullanmasına karşın, atmosferde karbon dioksit azalmaz. Çünkü bir taraftan da, arka sayfadaki şekildeki gibi, çeşitli yol larla üretilerek atmosfere verilir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Karbon dioksit döngüsü Bitkiler, hayvanlar ve aynştıncılar oksijenli solunum sonucu oluşturduktan karbon dioksiti atmosfere verir. Aynca linyit, maden kömürü gibi fazı fosillerin yakıt olarak kullanıldığında, atmosfere karbon dioksit verdiğini biliyoruz. Bu yollarla atmosfere kanşan karbon dioksit yeniden bitkiler tarafından fotosentezde kullanılır. Son yıllarda fosil yakıtların fazla tüketilmesi atmosferde karbon dioksit miktarının artmasına ve bunun sonucunda sera etkisi ile yeryüzünün ısınmasına neden olmaktadır (küresel ısınma). Oksijen Döngüsü Oksijen, canlıların yaşamlarım devam ettirmeleri için gereken bir elementtir. Canlı organizmaların yedikleri besin maddeleri hücresel solunumda gaz haldeki serbest oksijenle yakılarak enerjiye dönüştürülür. Aynca kömür, doğal gaz, odun ve otomobillerdeki yakıtın yanmasında da oksijen kullanılır. Bitki Hayvan oksijen alır Hayvan karbondioksit verir Oksijen döngüsü FEN VE TEKNOLOJİ 8 Oksijen atmosferde %21 oranında serbest olarak ve dünyadaki su kitleleri içinde çözünmüş olarak bulunur. Her iki ortamdaki oksijenin ana kaynağı fotosentez sonucu oluşan serbest oksijendir. Ana kaynaktan çıkan oksijen, canlıların solunumunda ve yanma olaylarında kul lanıldıktan sonra atmosfere karbon dioksit(C02) ve su(H2 0 ) şeklinde döner. Karbon dioksit tekrar bitkiler tarafından fotosentezde kullanılarak üretilen besinlerin yapışma ve serbest oksijene dönüştürülür. Azot Döngüsü Vücudumuzun yapışım oluşturan ve aym zamanda eneıji kaynağı da olan proteinlerin yapısındaki en önemli madde azottur (N). Azot döngüsü Doğadaki başlıca azot kaynağı atmosferde %78 oranında bulunan serbest azottur. İnsanlarda dahil olmak üzere canlıların büyük çoğunluğu atmosferdeki azottan fay dalanamaz. Havadaki serbest azottan sadece azot bakterileri gibi bazı mikroorganiz malar faydalanabilir. Toprakta bulunan bu bakteriler baklagillerin kök hücrelerine girip hızla çoğalarak nodül oluşturur. Azot bakterileri atmosferdeki azotu bağlar, azotlu bileşikler üretir ve bir kısmını da bitkiye verir. Böylece atmosferdeki azot besin zinciri yoluyla canlıların kullanımına sunulur. Bitki kökündeki azot bakteri nodülleri Otçullar azot gereksinimini bitkileri yiyerek, etçiller ise otçullan yiyerek karşılar. Bu etçil ve otçullar öldüğünde ise yapılarındaki azot, aynştmcı bakteriler tarafından azotlu bileşikler şeklinde toprağa geçirilir. Böylece azot bitkiler tarafından kullanılabilecek hale gelir. Topraktaki azotlu bileşiklerin bir kısmı bitkiler tarafından kullanılırken bir kısmı da aynştmcı bakterilerin etkisiyle azot gazma dönüşerek tekrar atmosfere döner. 6.3 YENİLENEBİLİR VE YENİLENEMEZ ENERJİ KAYNAKLARI İnsanoğlu yüzyıllardır yeni enerji kaynaklan aramakta ve bunların kullanımına olanak sağlayan teknolojiler geliştirmektedir. Doğal eneıji kaynaklan olan rüzgâr, su, dalga, güneş, jeotermal ve biokütle enerjisi devamlı olarak yenilenebilir eneıji kaynaklarmdandır. Petrol, doğal gaz ve kömür gibi fosil yakıtlar yenilenemez eneıji kaynaklarmdandır. Yemlenebilir ve yenilenemez eneıji kaynaklarım karşılaştıralım: Yenilenemez eneıji kaynaklan kullanıldığında havaya belirli miktarda kirli gaz ve zararlı kimyasal maddeler bırakarak çevreyi kirletir. Yenilenebilir eneıji kaynaklan ise çevreyi kirletmez. Yenilenemez eneıji kaynaklan ekosistemlere verdiği zarar ile birçok bitki ve hayvan neslinin tükenmesine neden olmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklan ekosistemlere zarar vermediği için canlı nesli güvende olur. Sınırlı miktardaki katı, sıvı ve gaz yakıtlarının zamanla tükeneceği bir gerçektir. Yenilenebilir enerji kaynaklan ise dünya varoldukça sürekliliği olan enerji kaynaklandır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Yenilenemez enerji kaynaklarının üretim tesisleri yüksek maliyetli olduğu için bu, yakıtın fiyatına yansır. Ekonomik değildir. Hâlbuki iyi tasarlanmış bir yenilenebilir eneıji kaynağı tesisinden, çok ucuza enerji elde edilebilir. Yapılan araştırmalara göre, 2060 yılında dünya eneıji ihtiyacının % 60 - % 65’lik kısmı yenilenebilir eneıji kaynaklarından karşılanacaktır. Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Rüzgâr, su, güneş, jeotermal, dalga ve biyokütle enerjisi yenilenebilir eneıji kaynaklanndan bazılandır. Bunlar kullanıldıklan halde tükenmeyen enerji kaynaklandır. Çünkü kullanılan enerjinin yerine kısa sürede doğal yollarla yenisi konur. Bu yüzden bu kaynaklara yenilenebilir eneıji kaynaklan denir. Bu kaynaklar gelecekte eneıji gereksinimimizin karşılanmasında önemli rol oynayacaktır. Bu nedenle yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı için yeni teknikler geliştirilmesine olan gereksinim artmaktadır. Rüzgar Eneıjisi İnsanlar yüzyıllardır rüzgâr enerjisinden faydalanmaktadır. Eski insanlar rüzgân tahıllan öğütmek ve gemileri hareket ettirmek için kullanıyordu. Bugün dünyanın bazı bölgelerinde hala rüzgârdan aym amaçlar için yararlanılmaktadır. Rüzgar türbinleri Günümüzde rüzgâr eneıjisinin asıl önemli kullanım alanı elektrik üretimidir. 1970'lerdeki petrol krizi, rüzgar türbinlerinin gelişimini başlatmıştır. Modem rüzgar türbinleri 2-3 kanatlı olup, kanat çaplan 1 m’den 30 m’ye kadar değişmektedir. Rüzgar türbinlerinden elde edilen elektrik enerjisi, rüzgar hızı ve kanat uzunluklan ile doğru orantılıdır. Ülkemizde rüzgârdan elektrik enerjisi üreten santraller kuruludur. Bunlara yenilerinin eklenmesi ile bu temiz ve ucuz eneıji kaynağından bol miktarda elektrik üretme olanağımız vardır. Özellikle Ege ve Trakya bölgesi rüzgar enerjisinden en çok yararlanabileceğimiz alanlardır. Türkiye, kendi elektriğinin tamamım karşılayabilecek yeterlilikte rüzgar enerjisi potansiyeline sahiptir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Rüzgar enerjisi çevreye zarar vermeyen temiz bir eneıji kaynağıdır. Yalnız rüzgar türbinleri kuş ölümlerine neden olabilir ve radyo, televizyon alıcılarım olumsuz etkileyebilir. Güneş Eneıjisi Güneş, dünyadaki hemen hemen bütün eneıjinin ana kaynağıdır. Dünya üzerine düşen güneş eneıjisi tüm dünyanın yıllık tüketiminden çok fazladır. Elektrik üretimi, ısıtma, bitkisel ürünleri kurutma, gece ve gündüz aydınlatma güneş enerjisinin yaygm olarak kullanıldığı alanlardır. Güneş panelleri Şu an için güneş enerjisinden elektrik üreten santralleri kurmamn maliyeti yüksektir. Ancak bilimsel çalışmalara ağırlık verilmesi durumunda, yakın gelecekte düşük maliyetli güneş enerjisi santralleri kurmak mümkün olacaktır. Çevreyi kirletmeyen bu sınırsız eneıji kaynağının kullanılabilmesi için gerekli teknolojinin hızla geliştirilmesi gerekir. Sıcak su elde etmede güneş panelleri kullanılır. Panellerin yapısmda güneş ışınlarım soğuran(emen) bir plaka vardır. Plakalar alüminyum, bakır vb. gibi ısı iletkenliği yüksek malzemeden yapılır. Türkiye’de coğrafi konum dolayısı ile güney kesimler ile Ege bölgesinin bir kısmı sıcak su elde edilmesinde fazlasıyla güneş eneıjisinden yararlanmaktadır. Konutlarda uygun izolasyon malzemeleri kullanımı ve binanın güneşten yararlanacağı şekilde inşa edilmesi eneıji tasarrufu sağlar. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Su Eneıjisi Nehirler ve akarsulardaki su tutularak, hidroelektrik güç olarak da adlandırılan su eneıjisine dönüştürülebilir. Buna en iyi örnek barajlardır. Su toplama havzalarında bırakılan su akarak türbinleri döndürür; bu türbinlere bağlı olan jenaratörler ile elektrik üretilir. Barajlar, çevresindeki bölgenin ekolojisini değiştirir. Örneğin; barajlarda toplanan su her zaman için, nehirlerden akar durumda olan suya göre daha soğuktur ve bu durum, bazen balık ölümlerine neden olur. Barajlardan dolayı, nehirlerdeki su seviyesi doğal ortamından daha aşağıda veya yukanda olduğunda, nehir çevresindeki bitki gelişimi olumsuz etkilenir. Baraj Akarsular üzerine kurulan hidroelektrik santraller ülkemizin bugün için birincil elektrik eneıjisi kaynağıdır. Akarsu yönünden zengin olan ülkemizde pek çok hidroelektrik santral bulunmakta ve bunlara her geçen gün yenileri eklenmektedir. Dalga Eneıjisi Dalga enerjisi dalgaların ortaya çıkardığı potansiyel enerjiyi kullanma esasma dayanır. Denizlerdeki dalgalar temelde üç şekilde meydana gelmektedir; Denizlerde oluşan depremlerin ve deniz dibi çökmelerinin oluşturduğu dalgalar, Rüzgârların ve fırtınaların oluşturduğu dalgalar, Gel-git olayından kaynaklanan dalgalar. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Dalga bariyerleri İnsanoğlu bu dalga oluşumundan yararlanamaz ise, diğer doğal enerji kaynaklan gibi, ortaya çıkan dalga kendi içinde yok olacaktır. Deniz dalgalarındaki büyük potan siyel enerjiyi, günümüz teknolojilerinden yararlanılarak kullanılabilir eneıji türüne dönüştürmek gerekmektedir. Jeoteımal Enerji Jeoteımal eneıji doğrudan yerin kendi ısısından elde edilir. Jeotermal kelimesi yer anlamına gelen jeo ve ısı anlamına gelen termal kelimelerinin birleşiminden oluşur. Jeoteımal kaynak kısaca yer ısısı olup, yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde birikmiş ısının oluşturduğu, kimyasallar içeren sıcak su, buhar ve gazlardır. Jeotermal enerji ise jeotermal kaynaklardan doğrudan veya dolaylı her türlü faydalanmayı kapsar. Jeoteımal eneıji Jeotermal enerji elektrik enerjisi üretiminde, yapıların merkezi ısıtma ve soğutmasında, tanmda, seracılıkta, kültür balıkçılığında, kaplıca termal turizmde sağlık amaçlı, mineralli su olarak içmede ve kaldırımlarda karların eritilmesinde kullanılır. Jeotermal kaynaklardaki sıcak suyun oluşturduğu buhar ile çalışan türbinler sayesinde elektrik üretilir. 202 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Jeotermal eneıji çok yüksek verimlidir ve doğrudan elde edilebildiği için maliyeti düşük iyi bir enerji kaynağıdır. Türkiye’de bulunan jeotermal alanlar, Aydın, Denizli, Nevşehir, Çanakkale, İzmir ve Kütahya’dır. Biyokütle Enerjisi Güneş enerjisini fotosentez yoluyla depolayan bitkisel organizmalar biyokütle olarak adlandırılır. Biyokütle eneıjisi ise biyokütlenin yakılması ile elde edilen enerjidir. Kökeninde fotosentez ile kazanılan eneıji yatar. Çevreye zarar vermeyen bir enerji kaynağıdır. Eneıji ormanı Modem biyokütle enrjisinin kaynaklan şunlardır: Enerji ormancılığı ürünleri ile orman ve ağaç endüstrisi atıklan, Enerji tanmı ürünleri, Bitkisel ve hayvansal atıklar, Kentsel atıklar, Tarımda endüstri atıldan şeklinde sıralanabilir. Enerji ormancılığında karakavak, balzam kavakları, titrek kavaklar, söğüt ve okaliptüs gibi ağaçlar kullanılır. Eneıji tarımı ise tek yıllık ve çok yıllık bitkilerle yapılır. Bu gruba tatlı dan, şeker kamışı, mısır gibi bitkiler girer. Bu bitkilerden etanol, sentetik petrol, gaz yakıt ve katı yakıt elde edilir. Yenilenemez Enerji Kaynaklan Petrol, doğal gaz ve kömür gibi yakıtlar fosil yakıtlardır ve yenilenemez enerji kaynaklanndandır. Bugün kullandığımız eneıjinin pek çoğunu bunlar oluşturur. Fosil yakıtların kaynaklan sınırlıdır ve çevreyi kirletir. Fosil yakıtlar milyonlarca yıl boyunca bitkilerin, dinozorların ve diğer hayvanların çürümesi ile oluşmuştur. Bu fosil yakıtlan yeryüzüne çıkarabilmenin yolu da, ya delmek (sondaj) ya da kazmaktır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Şu anda da yeraltında ısı ve basınçla bu yakıtlar oluşmaya devam etmektedir. Ancak bu oluşumdan daha hızlı olarak da tüketilmektedir. Bu nedenle fosil yakıtlar yenilenemeyen olarak düşünülür, yani kullandığımızdan daha az bir bölümü yemden oluşmaktadır. Özellikle de artan nüfus, şehirleşme ve endüstrileşme pek çok yıldır bu yakıtlarla karşılanan enerji gereksiniminin daha da fazlalaşmasına neden olmaktadır. Bu nedenle var olan yakıtlarımızı verimli ve tutumlu bir şekilde kullanmak zorundayız. Verimi yüksek motorlu taşıtların üretilmesi, ısıtma sistemlerinin veriminin arttırılması alınabilecek önlemlerden bazılandır. Bu konuda sizin de kendi evinizde alabileceğiniz önlemler vardır; örneğin, kışın kapı ve pencerelerdeki ısı kaybım önleyerek yakıt tasarrufu sağlayabilirsiniz. Fosil yakıtların tükenmesi ve fiyatlarının devamlı artmasının yanı sıra, yanmalan sonucu oluşan karbon dioksit gibi gazlarının çevreye ve insan sağlığı üzerine zararlı etkileri büyüktür. 6.4 GERİ DÖNÜŞÜM Doğal kaynaklarımız sınırsız değildir. Dikkatli kullanılmadığı takdirde bir gün bu kaynakların tükeneceği gerçeğini gören insanlar, atıkların geri kazanılması ve tekrar kullanılması için yöntemler aramış ve geliştirmişlerdir. Kullanılan bir maddenin çeşitli işlemlerden geçirilerek yeni tüketim maddelerine dönüştürülmesine geri dönüşüm denir. Kâğıt, çelik, bakır, alüminyum, kurşun, kağıt, plastik, kauçuk ve cam gibi maddelerin geri dönüşümü yapılabilir. Cam kumdan, kağıt bitki hücre duvannın yapısmda bulunan selülozdan, plastik ve naylon petrolden, kauçuk kauçuk ağacının kabuğundan akan sütümsü özsudan (lateks), çelik ise demirden üretilir. Geri dönüşüm için atık malzemeler kaynağında ayrılarak toplanmalıdır. Çünkü normal çöple kanşan atık malzemelerden üretilen yeni ürünler çok daha düşük nitelikte olmaktadır. Çöplerimizin önemli bir miktarım geri dönüştürülerek yeniden kullanılabilecek malzemeler oluşturmaktadır. Örneğin gazete, dergi gibi kullanılmış kâğıt ürünler geri dönüşüm merkezlerinde toplanıp cinslerine göre gruplandırılarak bunlardan yeni kâğıt ürünleri elde edilebilir. Atıklar içindeki yiyecek ve içecek ambalajlarında kullanılan alüminyum kutular, plastik, cam kaplar ve tekstil parçalarından geri dönüşüm merkezlerinde yeni ürünler elde edilebilir. Geri Dönüşümün Önemi 1. Doğal kaynaklarımızı korur Doğal kaynaklarımız, dünya nüfusunun artması ve tüketim alışkanlıklarının değişmesi sonucunda her geçen gün azalmaktadır. Bu nedenle doğal kaynaklarımızı korumak ve verimli kullanmak zorundayız. Bunu da, kullandığımız ürünlerde ambalaj malzemesini azaltarak ve değerlendirilebilir, nitelikteki atıklan geri dönüştürerek yapabili riz. Örneğin; kağıdın geri dönüşümü ile ormanlardaki ağaçların daha az kesilmesini 204 FEN VE TEKNOLOJİ 8 sağlamış oluruz. Benzer şekilde plastik atıkların geri dönüşümü ile petrolden tasarruf sağlayabiliriz. 2. Enerji tasarrufu sağlar Geri dönüşüm, üretimdeki endüstriyel işlem sayısını azaltarak enerji tasarrufu sağlar. Örneğin, metal içecek kutulan geri dönüşüm işlemi sırasında doğrudan eritilir ve tekrar yeni ürün haline dönüştürülür. Bu sayede metal kutunun üretimi için kullanılan maden cevherine ve bu cevherin saflaştınlma işlemlerine gerek olmadan üretim gerçekleşmiş olur.Bu şekilde bir alüminyum kutunun geri dönüşümünden % 96 oranında eneıji tasarrufu sağlanır. Atıklardan aynlan kağıdın geri dönüşümle yenilenmesi için gereken eneıji, ağaçtan kağıt elde etme için gerekli olanın % 50’si kadardır. Aym şekilde cam ve plastik atıkların da geri dönüşümünden önemli oranda eneıji tasarrufu sağlanır. 3. Atık miktarını azaltır Geri dönüşüm uygulaması ile çöplere giden atık miktarında azalma sağlanır. Dolayısıyla, atıkların taşınması ve depolanması için, daha az enerji ve daha az alan kul lanılmış olur. Evsel atıklar için bu azalma hacimsel olarak bakıldığında oldukça önem li bir orandadır. 4. Geleceğe ve ekonomiye yatırım yapar Geri dönüşüm uzun vadede verimli bir ekonomik yatırımdır. Hammadde ve doğal kaynakların hızla tükenmesi önleneceği için geri dönüşüm, ekonomi üzerinde olumlu bir etki yapacaktır. Bu sayede gelecek kuşaklara doğal kaynaklardan daha fazla yararlanma olanağı sunulacaktır. Üzerinde yukarıdaki sembol bulunan ürünler, geri dönüşümü yapılabilecek ürünlerdir. Ürettiğiniz çöp miktarım azaltmanız ve tüketim maddelerinin geri dönüşümüne katkıda bulunmanız için birkaç öneri : Çok fazla ambalaj kullanılan ürünler yerine daha az ambalajla paketlenmiş ürünleri tercih edebilirsiniz. 205 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Alışverişte kendi çantanızı yanınızda götürerek naylon poşet tüketimini azaltabilirsiniz. Biyolojik yollarla (aynştmcılarla) parçalanarak zararsız duruma gelebilen temizlik ürünlerini kullanabilirsiniz. Artık kullanmadığınız giysilerinizi onlan kullanabilecek kişilere verebilirsiniz. Geri dönüştürülmek üzere kategorilere ayrılmış atıkları 1-Şişe, 2-Zayıf plastik, 3-Güçlü plastik, 4 -K arton, 5-Çeşitli, 6-Konserve, 7-Kâgıt, 8-Polistircn, 9-Cam* 10-Pii, 11-Metal, 12-Organik, 13-Tetrapak, 14-Fabrik, 15-TuvaIet Geri dönüşüm maddeleri Bîr atık kağıt geri dönüşüm fabrikası FEN VE TEKNOLOJİ 8 Biliyor musunuz ? Kozmetik ürünlerinin ambalajlan ve pencere yapımında kullanılan PVC’ler doğada 1000 yılda, pamuklu kumaşlar 1-5 ayda, yün çoraplar 1 yılda kaybolur. Her yıl denize 14 milyar ton çöp dökülür ve bu, 100.000 adet deniz memelisinin plastik atıklan yedikleri ya da bunlara takıldıklan için ölümüne neden olur. Bir tek alüminyum kutu geri dönüştürülürse onu baştan üretmek için harcanacak eneıjiyle bir televiyon 3 saat çalıştırılabilir. Bir ton kâğıdın geri dönüştürülmesiyle 17 ağaç kesilmekten kurtulur. 207 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÖZET Besin zincirinin daima başlangıcında yer alan ve üreticiler olarak adlandırılan bitki, bazı bakteri ve algler, fotosentez yapar. Fotosentezde karbon dioksit ve su klorofiller yardımıyla alınan güneş ışığı vasıtası ile birleştirilerek tüm besin maddelerinin hammaddesi olan glikoz ve oksijen üretilir. Güneş eneıjisi, fotosentezle glikozun kimyasal yapısmda depolanır. Glikoz, bitkide protein, yağ ve nişasta gibi başka besin maddelerine çevrilir. Besin zinciri yoluyla bu besinler tüm canlıların besin kaynağım oluşturur. Aynca fotosentez doğadaki karbon dioksit-oksijen dengesini korur. Canlılar eneıji elde etmek için besin maddelerini sindirim sistemleri ile birim yapılarına ayırır. Dolaşım sistemi ile hücrelere gelen birim besin maddelerinden biri olan glikozdan hücresel eneıji ATP üretilirken oksijen kullanılırsa buna oksijenli solunum denir. Oksijenli solunumda glikoz tam olarak parçalandığı için çok miktarda ATP enerjisi elde edilir. Oksijenli solunum ve fotosentez birbirinin tersi olaylardır. Fotosentezde üretilenler, oksijenli solunumda kullanılır. Oksijenli solunumda üretilenler ise fotosentezde kullanılır. Fotosentez yalnız ışıkta gerçekleşir. Oksijenli solunum için ışığa gereksinim yoktur. Oksijenli solunum genel olarak canlıların tümünde görülür. Bazı canlılar glikozdan eneıji elde ederken oksijen kullanmaz. Buna da oksijensiz solunum denir. Oksijensiz solunumda glikoz tam olarak parçalanamadığı için az miktarda ATP eneıjisi elde edilir. Oksijensiz solunum maya hücreleri, bazı bakteriler ve bir kısım hayvan hücrelerinde görülür. Doğada besin zincirindeki üreticilerden tüketicilere doğru sürekli bir madde ve enerji akışı söz konusudur. Canlıların yapısmda bulunan temel elementlerin doğada tekrar tekrar kullanılmasına madde döngüsü adı verilir. Doğada su, karbon dioksit, azot ve oksijen gibi maddeler sürekli döngü halindedir. Doğal eneıji kaynaklan olan rüzgâr, su, dalga, güneş, jeotermal ve biyoküüe eneıjisi devamlı olarak yenilenebilir enerji kaynaklarmdandır. Petrol, doğal gaz ve kömür gibi fosil yakıtlar yenilenemez eneıji kaynaklarmdandır. Yenilenebilir enerji kaynaklan güvenilir ve temizdir. Çevreyi kirletmez. Ekosistemlere zarar vermediği için canlı nesli güvende olur. Dünya varoldukça sürekliliği vardır, ekonomiktir. Yenilenemez enerji kaynaklan kullanımı sırasında atmosfere saldığı maddelerle çevreyi kirletir, ekosisteme, canlılara zarar verir ve ekonomik değildir. Kullanılan bir maddenin çeşitli işlemlerden geçirilerek yeni tüketim maddelerine dönüştürülmesine geri dönüşüm denir. Kâğıt, çelik, bakır, alüminyum, kurşun, kağıt, plastik, kauçuk ve cam gibi maddelerin geri dönüşümü yapılabilir. Geri dönüşüm, doğal kaynaklarımızın korunması, eneıji tasarrufu, atık miktarının azalması, ekonomiye ve geleceğe yatırım sağlaması bakımından çok önemlidir. 208 FEN VE TEKNOLOJİ 8 TEST VI 1. Aşağıdaki canlılardan hangisi bir besin zincirinin başlangıcında bulunur? A) Alabalık B) Yonca C) Mantar D) Çekirge 2. Fotosentezde aşağıdakilerden hangisi üretilir? A) Glikoz B) Karbon dioksit C) Su D) Güneş ışığı 3. Fotosentez için hangisi gerekli değildir? A) Klorofil B) Karbon dioksit C) Güneş ışığı D) Oksijen 4. Aşağıdakilerden hangisi ATP’nin özelliklerinden biri değildir? A) Tüm canlılık olaylarında kullanılır. B) Glikoza dönüştürülerek kullanılır. C) Hücresel enerjidir. D) Adenin bazı içerir. 5. Oksijensiz solunumla ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) Az enerji elde edilir. B)Yorgunluk asidi oluşur. C)Yoğurt yapımında faydalanılır. D) Tüm canlı hücrelerde gerçekleşir. 6 . Oksijenli solunumla ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi doğrudur? A) Karbon dioksit kullanılır. B) Işık gereklidir. C) Glikoz kullanılır. D) Az enerji elde edilir. 209 FEN VE TEKNOLOJİ 8 7. Aşağıdakilerden hangisi atmosferdeki azotun canlılar tarafından kullanılmasını sağlar? A) Fotosentez B) Şimşek C) Solunum D) Buharlaşma 8 . Aşağıdakilerden hangisi yenilenebilir eneıji kaynaklarından değildir? A) Doğal gaz B) Jeotermal C) Rüzgar D) Biyokütle 9. Aşağıdakilerden hangisi yenilenebilir eneıji kaynaklarının özelliklerindendir? A) Havayı kirletir. B) Ekosisteme zarar verir. C) Ucuz yakıt sağlar. D) Doğada sınırlı miktardadır. 10. Aşağıdaki enerji türlerinin hangisinin kökeninde fotosentez vardır? A) Jeotermal B) Güneş C) Biyokütle D) Rüzgar 210 FEN VE TEKNOLOJİ 8 CZ UNITE VII YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK KONULAR 7.1. ELEKTRİK ENERJİSİ a. Manyetizma b. Elektrik Akımının Manyetik Etkisi c. Elektrik Eneıjisinden Hareket Enerjisine d. Hareket Eneıjisinden Elektrik Hareket Eneıjisine e. Alternatif ve Doğru Akım Jeneratörleri f. Elektrik Akımının Isı Etkisi g. Elektrik Devrelerindeki Güvencemiz: Sigorta h. Elektrik Akımının Işık Etkisi 7.2. ELEKTRİKLİ ARAÇLAR a. Elektrik Eneıjisi Nasıl Ölçülür b. Elektriksel Güç c. Elektrik Tasarrufu ÖZET TEST v n 211 FEN VE TEKNOLOJİ 8 K g* * * * * BU ÜNİTENİN AMAÇLARI " m Bu üniteyi bitirdiğinizde yaşamımızdaki elektrik ile ilgili olarak; Elektrik enerjisiyle ilgili edindiğimiz temel prensiplerden hareketle elektrik akımının manyetik, ısı, ışık ve hareket etkisini öğrenecek, Elektrik akımının kullanım alanlarım inceleyecek, Yaşamımızda vazgeçilmez bir olgu olan elektrik eneıjisinin başka hangi enerji çeşitlerine dönüştüğünü öğrenecek, Elektrik enerjisinin nasıl üretildiğini öğreneceğiz. NASIL ÇALIŞMALIYIZ? * * * * * * * Bu ünitede anlatılanları öğrenebilmek için; Ünite girişlerinde verilen soru, resim, şema vb. hazırlayıcı çalışmaları dikkatli olarak inceleyiniz. Konu içinde verilen deney, araştırma, gözlem vb. etkinlikleri ilgili yönergelerine uygun olarak yapmaya çalışınız. Çalışmalardan soma metin ve anlatımları takip ederek konuyu anlamaya çalışınız. Başlangıçta yaptığınız çalışmalan yeniden yaparak daha önceden yaptığınız çalışmalarda hatanız varsa düzeltiniz. Ünite sonunda verilen ünite özetim dikkatlice okuyunuz. Ünite sonunda verilen değerlendirme sorularım cevaplamaya çalışınız. Cevaplayamadığımz sorularla ilgili konulan geri dönerek tekrar inceleyiniz. Bu çalışmalardan soma cevaplayamadığımz sorulan yeniden cevaplamaya çalışınız. FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÜNİTE v n YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK 7.1. ELEKTRİK ENERJİSİ Elektrik enerjisi olmadan yaşamanın zorluğunu hepimiz biliriz. Kısa bir an için bile olsa elektrik enerjisinin kesilmesi, günlük hayatımızda yaptığımız birçok işin aksa masına sebep olur. Bizim için çok önemli olan elektrik enerjisi nerede ve nasıl üretilir? Elektrik enerjisinin günlük hayalımızı kolaylaştıran uygulamaları nelerdir? Bizler için yararlı olan elektrik enerjisinin bazı durumlarda çok tehlikeli olabildiğini ve bu tehli kelere karşı önlem almak için hangi araçların kullanıldığım hiç merak ettiniz mi? Evlerimize her ay gelen elektrik faturası üzerinde yazılanlar ne ifade eder? Elektrik enerjisini bilinçli kullanmanın bizler ve ülkemiz için önemi nedir? Ünitemizde bu ve buna benzer pek çok soruya cevap bulacağız. Raylar üzerinde ilerlerken yaklaşık 100 km/h sürate ulaştıktan sonra 15 cm’ye kadar yükselerek yoluna devam eden bir tren düşünelim. Bu trenin sürati 100 km/h ile sınırlı kalmasın. Yükseldikten sonra raylarla tren arasındaki sürtünmenin neredeyse ortadan kalkması, onun adeta uçarak ilerlemesine sebep olsun. Öyle ki sürati 500 km/h’e kadar çıkabilsin. Trenin hareket etmesinde raylar ve trenin etkileşimi sonucunda oluşan itme ve çekme kuvvetleri önemli olsun ve tren yolun bir tarafına doğru kaydığında yakınlaştığı kenardan itme kuvveti, uzaklaştığı kenardan ise çekme kuvveti uygulansın. Böylece tren, yolu ortalayarak hareketine devam etsin. Bilim insanları tüm bunlan düşünmekle kalmadı ve böyle bir tren yapmayı başardı. Son günlerde ülkemizde de kullanılmaya başlanan böyle bir trenin yoldan çıkmadan ve raydan 15 cm yukarıda gitmesini sağlayan kuvvetlerin kaynağı ne olabilir? FEN VE TEKNOLOJİ 8 a. Manyetizma Toplu iğnelerin elinizden düşüp her yere saçıldığını düşünün. Bu durum iğnelerin herhangi bir yerimize batması tehlikesi oldukça riskli bir durumdur. Böyle bir durumda dağdan iğnelerin hepsinin toplanması gerekir. İğnelerin hepsinin en kolay yolu sizce nedir? Elimizle tek tek iğnelerin tamamım toplamamız mümkün olabilir mi? Günlük hayattaki tecrübelerimizden böyle bir olayda yapılabilecek en pratik ve tehlikesiz yolun hemen bir mıknatıs bularak iğnelerin saçıldığı yerlerde gezdirmek olduğunu biliyoruz. Böylece çevreye saçılmış olan iğnelerin hepsi mıknatısa yapışır ve sorunu kolayca çözümlemiş oluruz. Mıknatıslar sadece bu olayda olduğu gibi iğnelerin toplanmasında değil bunun yanında buzdolabının kapağının kapanmasından, metal atıkların aynşünlmasına, kasetlerden, bankamatik kartlarına kadar birçok yerde kullanılır hâle gelmiştir. Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir. Mıknatıslar tabiatta doğal olarak bulunabilecekleri gibi yapay olarak da üretilebilirler. Yukarıda da anlattığımız gibi günlük hayatımızın pek çok alanına girmiş olan mıknatısların tarihçesi oldukça eskiye dayanmaktadır. Bir söylenceye göre MÖ. 800’lü yıllarda Manisa civarında yaşayan Magnes isimli bir çoban, sürülerini otlatırken ayakkabısında bulunan demir parçalarım çevrede bulunan siyah kayaların çektiğini fark etmiştir. Magnes’in ayakkabısındaki demir parçalarım çeken bu esrarengiz siyah kayalar gerçekte magnetit adı verilen doğal mıknatıstır. Demiroksit (Fe3 0 4) bileşiği olan magnetit doğada az miktarda bulunur. Yapay mıknatıslar kullanım alanlarına göre demir, nikel ve çelik gibi maddelerden yapılabilir. Yapay mıknatıslar kullanım alanlarına göre belirli şekillerde üretilebilir. Mıknatıslar U, çubuk, pusula iğnesi ve at nalı şeklinde olabilir. Her mıknatısın bir tane N, bir tane de S olarak adlandırılan iki kutbu vardır. 214 Demir, nikel ve kobalt gibi mıknatıs yapımında kullanılan maddelere manyetik maddeler denir. Bu maddeler, dışarıdan bir manyetik etkiye maruz kaldığında kolayca mıknatıslık özelliği (manyetik özellik) kazanır. Manyetik özellik gösteren bu tür maddelerin sahip olduğu mıknatıslık özelliği, maddeyi oluşturan atomların yapısındaki elektronların hareketi ile oluşur. Bir yüzeye demir tozlarım serptikten sonra aynı yüzeye bir çubuk mıknatıs koyarsak, demir tozlarının mıknatısın daha çok uç kısımlarında (kutuplarda) toplandığım görürüz. Bu bize uçlarda çekme özelliğinin daha fazla olduğunu gösterir. Mıknatısların çekme özelliğinin en kuvvetli olduğu uç kısımlarına kutup adı verilir. Mıknatıslar bir ucu kuzey (N), bir ucu güney (S) olmak üzere iki kutupludur. Mıknatıslar ne kadar parçalanırsa parçalansın yani ne kadar küçültülürse küçültülsün sahip olduğu çift kutupluluk özelliğini korur. Mıknatısın her iki kutbunun da çekme özelliği eşittir. Mıknatısların kutbunu basit bir deneyle sizler de bulabilirsiniz. Bir çubuk mıknatısı ağırlık merkezinden bir iple bağlayarak asarsanız, mıknatıs kuzey-güney doğrultusunda dengede kalır. Mıknatısın kuzeye yönelen ucuna kuzey kutbu (N), mıknatısın (S) güneye yönelen ucuna güney kutbu (S) denir. Mıknatısların aym kutuplan birbirini iter, farklı kutuplan ise birbirine çeker. Üzerine demir tozlan serpilmiş cam bir levhanın altına bir mıknatıs yerleştirilirse, demir tozlan birbirini kesmeyecek şekilde düzgün çizgiler hâlinde sıralanır. Bir mık natısın itme ya da çekme özelliği gösterebildiği bölgeye, mıknatısın manyetik alanı denir. Manyetik alan; manyetik kuvvet çizgileri ile belirlenir. Oluşan bu kuvvet çizgileri; mıknatısın kuzey (N) kutbundan başlar, güney (S) kutbunda son bulur. Manyetik alan kuvvet çizgileri mıknatısın kutuplarından uzaklaştıkça seyrekleşir. \ ____ - — - ____ Z FEN VE TEKNOLOJİ 8 Ömek Bir çubuk mıknatıs şekildeki gibi dört parçaya bölünüyor. Buna göre, bölünen mıknatısın 1, 2, 3 ve 4 kutuplan için aşağıdakilerden hangisi doğru olur? 1 2 3 4 A) N S N S B) N N S s C) S N S N D) N N S N Çözüm Mıknatıslar parçalara aynldığında kutuplannı kaybetmediğine göre dört parçaya aynlan mıknatısın her bir parçası aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi olacaktır. N S N S N S N S Doğru seçenek ( B)’ dir. b. Elektrik Akımının Manyetik Etkisi Doğal hâlde herhangi bir manyetik etki göstermeyen cisimlerin üzerine doğru biçimde dış etki uygulandığında manyetik özellik kazanabilir mi? Hans Christian Oersted (Hans Knstiyan Örstet) DanimarkalI bir profesör, fizikçi ve kimyagerdir. Elektrik ile manyetizma arasındaki ilişkiyi belirleyerek ün kazanan Oersted, volta piliyle ilgili bir deney yaparken elektrik devresinin açılma veya kapanması sırasında devrenin yakınında bulunan bir pusula iğnesinin saptığım görmüştü. Akım geçen telin yanında bulunan bir mıknatısa kuvvet uygulaması nedeniyle pusula iğnesinde sapma olduğu fikrine kapılmıştır. Oersted’in yaptığı deney sırasında gözlem lediği bu olay elektrik akımını oluşturan elektrik yüklerinin hareketinin aynı zamanda birtakım manyetik olayların da nedeni olabileceğini ortaya çıkarmıştır. Hareket eden elektrik yüklerinin bu etkisi ile manyetik maddelerin yanı sıra üzerinden akım geçen bir bobin de bir mıknatıs gibi manyetik özellik kazanarak mıknatıs özelliği gösterdiği görülmüştür. Elektrik akımının etkisiyle manyetik özellik kazanarak oluşturulan bu tür mıknatıslara elektromıknatıs adı verilir. Her mıknatısın bir tane N, bir tane de S olarak adlandırılan iki kutbu olduğunu biliyoruz. Acaba elektromıknatısların da diğer mıknatıslardaki gibi sabit kutup bölgeleri var mıdır? Elektromıknatısın kutuplan, elektromıknatısı oluşturan bobinden geçen akımın yönüne bağlı olarak değişim gösterir. Geçen elektrik akım yönüne bağlı olarak değişen bir elektromıknatısın kutuplarım bulmak için şekillerdeki gibi sağ elimizin parmaklarım akım yönünde bobin üzerine sararak bobine paralel olacak şekilde açılan başparmak yönü N kutbunu gösterirken, diğer taraf ise S kutbunu gösterir. Eğer akımın yönü bir öncekine göre zıt yönde olursa oluşan manyetik etki akıma bağlı olduğundan elektromıknatısın kutuplan da yer değiştirir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Yapılan incelemeler sonunda, çivi çevresine sarılan telin sarım sayının sabit tutularak tele uygulanan akım değerinin ya da akım değeri sabit tutularak çivi üzerine sarılan telin sarım sayısının artmasıyla oluşan manyetik etkinin de bu değişimlerle doğru orantılı olacak şekilde arttığım göstermiştir. Buna göte bir iletken üzerine sarılan telden geçen akıma bağlı olarak iletken çevresinde oluşan manyetik etki; İletken telden geçen akıma bağlıdır. Telden geçen akım artarsa elektromıknatısın çekme özelliği artar. Manyetik maddeye sarılan telin (bobinin) sarım sayısına bağlıdır. Telin sarım sayısı artarsa elektromıknatısın çekme özelliği de sarım sayısındaki artış ile doğru orantılı olarak artar. Tel üzerinden akım geçmemesi durumunda kaybolur. Elektrik akımının manyetik etkisinden yararlanılarak yapılan elektromıknatıslar, elektrik enerjisini hareket eneıjisine dönüştürmede kullanılır. Günlük hayatta sıkça kullandığınız kapı zillerindeki elektromıknatıslar sayesinde zilin düğmesine bastığınızda elektromıknatısın bobininden akım geçer. Bobin üzerinden geçen akım etkisi ile mıknatıslanan elektromıknatıs metal kolu çeker. Metal kol, elektromıknatısa yaklaştıkça, bobin üzerinden geçen akım kesilir. Böylece metal kolun ucundaki çekiç adı verilen topuz çana vurur. Bu devreyi tamamlar ve çevrim yeniden başlar. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Çekiç (Tokm ak) Elektrom ıknatıs Elektromıknatısların sürekli mıknatıs olmadığım ve akım kesildiğinde mıknatıslık özelliklerini kaybettiklerini ve elektromıknatısın çekim gücünün, bobinin sarım sayısına ve bobinden geçen akıma bağlı olduğunu öğrendik. Kapı zilleri dışında bilgisayarlar, telefon, telgraf, hoparlör gibi pek çok araç gereçte kullanılan elektromıknatıslar sanayide de demir yüklemesi yapan vinçlerde bulunur. Hurdalıklarda ve çelik imalathanelerinde kullanılan bu tür elektromıknatısların bobinlerinden geçen akım miktarları arttırılarak tonlarca kütleye sahip hurdalar ve çelik ürünler kolayca hareket ettirilir. Akımın kesilmesiyle elektromıknatısın mıknatıslık özelliği kaybolur ve havaya kaldırılan metal hurda yere bırakılabilir. Konuya başlarken okuduğumuz metindeki trenin hareket etmesini de raylara ve trenin altına yerleştirilen elektromıknatıslar sağlar. Bunların dışında hırsız alarmlarının bazılarının yapılarında da elektromıknatıs kullanılır. Elektromıknatısların geçen akım değerine bağlı olarak artan çekim gücü özelliği sayesinde kaldırılamayan yükler mıknatıs yardımıyla kaldırılarak yükleme yapılır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Örnek Elektromıknatısın bir demir çubuğa uyguladığı manyetik etkiyi artırabilmek için aşağıdaki işlemlerden hangisi ya da hangileri yapılmalıdır? 1. Demir çubuğu elektromıknatısa yaklaştırmak n . Devreden geçen akım şiddetini artırmak m . Demir çubuk üzerindeki sarım sayısını artırmak A) YalnızI B) I v e D c> n ve m D) I, n ve in Çözüm Elektromıknatısın demir çubuğa uyguladığı manyetik etkiyi artırmak için çubuk ile elektromıknatıs arasındaki uzaklık azaltılmalı ya da elektromıknatısın manyetik etkisi artırılmalıdır. Elektromıknatısların manyetik etkisi; telden geçen akım şiddeti ve telin sarım sayısı arttıkça artacağından çubuğa uygulanan manyetik etkiyi artıracaktır. Doğru seçenek ( D)’ dir. c. Elektrik Enerjisinden Hareket Enerjisine Yukarıdaki resimlerde günlük hayatımızda sıkça kullandığımız araçlardan bazılan görülmektedir. Bu araçların nasıl çalıştığını hiç düşündünüz mü? Sizce bu araçlar nasıl çalışmaktadır? Beraberce inceleyelim. Manyetik alan içerisinde bulunan bir iletken üzerinden elektrik akımı geçirilirse üzerinden akım geçen iletkene manyetik alan tarafından bir kuvvet etki ettiğini ve bu etki ile manyetik alan içinde bulunan iletkenin hareket ettiğini öğrendik. Oluşan bu etki ile hareket eden iletkenin hareket miktannn uygulanan elektrik enerjisindeki artış veya azalış ile orantılı olarak değiştiğini yani doğrudan oluşan hareket eneıjisinin sisteme giren elektrik eneıjisi ile ilgili olduğunu görmüştük. Bir başka deyişle iletken üzerine uygulanan elektrik enerjisi hareket enerjisinin oluşumuna neden olmaktadır. Şekildeki gibi kuvvetli bir manyetik alan içerisine konulan iletken bobinlerin üzerinden elektrik akımı geçirildiğinde bobin, oluşan elektromanyetik kuvvet etkisiyle ok yönünde dönmeye başlar. Bu şekilde çalışan düzeneklere elektrik motoru adı verilir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Elektrik motorları elektrik eneıjisini hareket eneıjisine dönüştüren düzeneklerdir. Günlük hayatımızda önemli bir yere sahip olan çamaşır makinesi, buzdolabı, vantilatör, elektrik süpürgesi, saç kurutma makinesi gibi pek çok araçta elektrik motorlan kullanılmaktadır. Günümüzde çok küçük boyutlarda üretilen elektrik motorlan tıp alanında ve uzay araştırmalarında da kullanılmaktadır. Fotoğrafta küçük boyutlu elektrik motorlan görülmektedir. d. Hareket Eneıjisinden Elektrik Enerjisine Şimdiye kadar yapmış olduğumuz incelemelerde manyetik alanın elektrik yüklerinin uygun şekillerde hareketi ile oluştuğunu öğrendik. İletken sardı bir bobin üzerinden akım geçirildiğinde bobin çevresinde bir manyetik etki oluşmaktaydı. Peki, pil olmadan sadece bir manyetik etki ile elektrik akımı elde etmek mümkün olabilir mi? Yani bir mıknatısın etkisi altında kalan iletken tel sanlı bobinden akım geçer mi? Beraberce bu sorulara bir cevap bulmaya çalışalım. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Yan tarafta görülen iletken tel sanlı bobinin uçlarım bir miliampermetreye bağlayarak çubuk mıknatısı bu bobine doğru yaklaştıralım. Çubuk mıknatısı hızla bobine doğru yaklaştırıp uzaklaştırdığımızda ampermetre ibresinin başlangıçta sıfın gösteren ibresinde sapma olduğunu gözlemleriz. İbredeki sapma mıknatısın oluşturduğu manyetik etki ile iletken tel sanlı bobinden bir yük geçişi olduğunu gösterir. Bobine hızla yaklaştırılan çubuk mıknatısın N kutbu miliampermetrenin ibresinde sağ tarafa doğru bir sapma oluştururken N kutbu uzaklaştığında ampermetre ibresinin sola doğru saptığı gözlenir. Bu nedenle bu iki durumda tel sanlı bobinde mıknatısın etkisiyle oluşan akımların zıt yönlü olduğu söylenebilir. Bu kez mıknatısın diğer kutbunu yani S kutbunu iletken tel sanlı bobinin içine doğru hareket ettirirsek miliampermetrenin ibresi sola doğru sapar. İbrenin sapma yönündeki bu değişim bobine yaklaştırılan N kutbu etkisi ile oluşan akım yönü ile S kutbunun yak laşması ile meydana gelen akım yönlerinin birbirine zıt olmasındandır. Diğer bir ifade ile mıknatısın yaklaşan kutuplarındaki değişiklik akım yönünün değişimine neden olmuştur. Çubuk mıknatısın S kutbu bobinden uzaklaştırılırken miliampermetre ibresinde yine bir sapma gözlenir. Tıpkı N kutbunun uzaklaşmasında olduğu gibi S kutbunun da bobinden uzaklaşırken oluşturduğu etki, iletken tel bobin üzerinde yine bir akım oluşumuna neden olmuştur. Ancak dikkat ederseniz N kutbunun yaklaştınlması ile S kutbunun uzaklaştırılmasında oluşan akım yönleri aym, her iki kutbun yaklaştınlması ya da uzaklaştırılması durumunda oluşacak akım yönleri birbirine zıttır. Ancak tel bobin içinde manyetik etkiyi oluşturan çubuk mıknatıs hareketsiz olduğunda miliampermetre ibresinde herhangi bir sapma gözlenmez. Bu durumda bobin üzerinde elektrik akımım oluşturan etkinin sadece manyetik alan olmadığı, manyetik alanın bobin içindeki hareketinin elektrik akımım oluşturduğu sonucuna ulaşılır. Bobinin içindeki mıknatıs hareketsiz olduğu sürece kutbu ne olursa olsun akım oluşmaz. 222 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Yukarıda yaptığımız gözlemde olduğu gibi üzerine tel sanlı bir akım makarasına, bir çubuk mıknatıs v hızıyla yaklaştırılıp uzaklaştırılırsa tele bağlı ampermetrenin ibresinin saptığı gözlendi. Ampermetre ibresinde gözlenen bu sapma bobine sanlı tel üzerinden belli bir akınım geçtiğini gösterir. Devrede herhangi bir üreteç olmadan tamamen sistemin manyetik alan değerinin değişim değeri ve hızına bağlı olarak iletken tel de gözlemlenen bu akıma indüksiyon akımı denir. Konuyla ilgili olarak yapılan incelemeler sonucu kapalı bir devrede üreteç olmadan bu biçimde elde edilen indüksiyon akım şiddetinin; Mıknatısın oluşturduğu manyetik alanın şiddetiyle, Mıknatısın yaklaşıp uzaklaşma hızıyla, Akım makarası üzerindeki telin sarım sayısıyla doğru orantılı olarak değiştiği sonucuna ulaşılmıştır. Aynca manyetik alanın değişimine bağlı olarak akım makarasında oluşan bu akımın mıknatıs yaklaşırken gözlenen yönü ile mıknatıs uzaklaşırken gözlenen yönünün birbirine zıt olduğu görülmüştür. Bu konu ile ilgili olarak önemli araştırmalar yapmış olan Nikola Tesla (1856-1943) isimli bilim insanının 1890’lann başında bu araştırmaları dışında pek çok ilginç keşfi bulunmaktadır. Bu keşifler arasında flüoresanh gaz lambasıyla, x ışmlanyla ilgili araştırmalar belki de o dönemin en ilginç keşifleri arasında sayılabilir. 223 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Ama bunların arasında bir araştırması belki de yaptığı bütün araştırmalardan daha önemli idi. Bu araştırma yüksek frekansta elektrik akımı üretebilen Tesla Bobini’ dir. Tesla, alternatif elektrik akımının ilginç özelliklerini keşfetmişti. Yüksek frekansa sahip bir alternatif akım, “yüzey etkisi” denilen özellik nedeniyle tellerin sadece dış yüzeylerinde yol alıyordu. Dünya Fuan’nda vücuduna sardığı tellerden geçen yüksek gerilimli alternatif akınım kendisine zarar vermemesinin nedeni de buydu. Tesla Bobini sayesinde radyo ve TV yayınlarının da kapısı aralandı. Örnek (2001/Ö O ) dr____„ * (a. (£> —® İL Dium*k II Duzmafc ® M! J j ’ ı 'ı r ı i f . Bir öğrenci, bir mıknatısı hareket ettirerek indüksiyon bobininde elektrik akımı oluştuğunu göstermek istiyor. Öğrencinin bu deneyi yapabilmesi için laboratuvarda bulunan yukarıdaki deney düzeneklerinden hangisini ya da hangilerini kullanması gerekir? A) B) C) D) Her üçünü IveE H vein Herhangi birini Çözüm Mıknatısın bobin üzerinde oluşturduğu manyetik etkiden faydalanabilmek için mıknatısı hareket ettirerek elektrik akımı oluşturmak isteyen bu öğrencinin amacına ulaşabilmesi için üç düzenekten herhangi birini kullanması yeterlidir. Doğru seçenek ( D)’ dir. 224 FEN VE TEKNOLOJİ 8 e. Alternatif ve Doğru Akım Jeneratörleri Elektrik akımının bobinin dönmesini sağlayacak bir manyetik etki oluşturabildiğini öğrendik. Yani elektrik motoruna uygulanan elektrik enerjisi sayesinde motor hareket ettiğinden elektrik eneıjisi motorda hareket eneıjisine dönüşmüştü. Sizce bu olayın tersi de mümkün olabilir mi? Acaba bobinin hareket etmesi, bobini oluşturan iletken tellerden bir akım geçmesine sebep olur mu? Hastanede elektrik akımının kesilmesi ile ameliyathanedeki doktorlar, laboratuvarda tahlil yapan laborantlar, röntgen çeken teknisyenler, diyalize bağh hastalar ve asansörde bulunanların telaşlandığını, ancak hastanenin içinde bulunan bir sistem sayesinde ihtiyaç duyulan elektrik akımının yeniden sağlanarak insanlardaki bu telaşın ortadan kalktığım ya bizzat şahit olarak ya da iletişim araçlan yardımı ile verilen haberlerden duymuşsunuzdur. Sizce bu sistem nasıl çalışmaktadır? Günlük hayatımız için gerekli olan elektrik eneıjisi nasıl üretilmektedir? Şimdi de bu ve buna benzer sorularımıza beraberce cevap arayalım. Bir pil veya aküden elde edilen elektrik akımı okulda, işte, sanayide ve evlerde kullanılan elektrik akımından farklıdır. îndüksiyon yoluyla ya da başka bir anlatımla, artan veya azalan manyetik alan etkisiyle elde edilen, belli bir süre içinde devamlı olarak yön değiştiren elektrik akımına alternatif akım denir. Tersine çalışan bir elektrik motoru gibi düşünebileceğimiz jeneratörler, alternatif elektrik akım üreten araçlardır. Jeneratörlerde mıknatıslar arasındaki bobinin hareketi ile akım oluşturulabildiği gibi hareketsiz bir bobinin içindeki mıknatısın hareketiyle de bobinde bir elektrik akımı oluşabilir. Alternatif akım jeneratöründe, kuvvetli bir mıknatısın oluşturduğu manyetik alan içerisinde, belirli bir eksende dönen bobin FEN VE TEKNOLOJİ 8 bulunur. Akım oluşturan bobinin içinden geçen manyetik alan çizgilerinin sayısı artarken akım bir yönde, azalırken de ters yönde akım geçer. İki mıknatıs arasındaki armatürün hareketiyle oluşan akımın yönü değişebilir. Yani değişken akım olan (AC) alternatif akım üretilir. Kapalı devredeki bobinin içinde bir mıknatıs hareket ettirilerek alternatif akım oluşur. Bu anlamda bir altematör veya alternatif akım jeneratörü ile elektrik santralleri arasındaki en önemli fark, altematör alternatif akrnı üreten bir düzenek iken elektrik santrallerinin jeneratörlerin bulunduğu çok büyük akım üreten sistemler olmasıdır. Günlük hayatımızda kullandığımız elektrik enerjisi, güç santrallerinde (elektrik santrallerinden) jeneratörler yardımı ile üretilir. Jeneratörlerin elektrik enerjisi üretmesi için gerekli olan hareket enerjisi; su, ısı ya da nükleer reaksiyonlarla sağlanabilir. Hareket elde edebilmek için ısı eneıjisinden yararlanılan termik santrallerde fosil yakıtların yakılması ile açığa çıkan enerji ile su ısıtılır. Elde edilen yüksek basmçlı su buharı ile türbinin hareket etmesi sağlanarak jeneratörde elektrik eneıjisi üretilir. Nükleer santraller de benzer şekilde üretim yapar. Termik bir santralle nükleer santral arasındaki en önemli farklılık eneıji elde etmede kullanılan yakıt farklılığından kaynaklanır. Termik santrallerde fosil yakıtların yakılması sonucu açığa çıkan enerji ile su ısıtılırken; nükleer bir santralde enerji nükleer reaksiyonlar sonucunda elde edilir. Koruma Kabı Basınçlandırıeı Birincil Çevrim Kontrol B uhar üreteci İkincil Çevrim Jeneratör T ürbin Pompa Ç ubukları Soğutma Çevrimi Pom pa R eaktör p ^ m p a Kabı Y oğuşturucu 226 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Yukarıdaki fotoğrafta görüldüğü gibi hızla akan suyun enerjisini bağlı olduğu jeneratörde elektrik eneıjisine dönüştüren diğer bir ifade ile eneıji kaynağı olarak hareket hâlindeki suyun enerjisini kullanan hidroelektrik santralleri de elektrik üretiminde kullanılan bir başka güç santrali türüdür. Bu amaçla akarsular önüne kurulan büyük bentler olan barajda biriken su, yer çekimi potansiyel enerjisine sahiptir. Su, belli bir yükseklikten düşerken enerji dönüşümünden kinetik eneıji, daha sonra da türbin çarkına bağh jeneratör bobini üzerinde bulunan sargıların dışarıdan bir doğru akım kaynağı yardımıyla etkilenmesi sonucu jeneratörün bobini çevresinde bir manyetik alan oluşur. Hareket eden jeneratör bobininin etrafında oluşan manyetik alan etkisi ile bobin sarımlarında bir gerilim meydana gelir. Böylece suyun sahip olduğu yer çekimi potansiyel enerjisi kullanılarak elektrik enerjisi elde edilmiş olur. 227 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Hidrolik Santral Üretilen elektriği şebekeye gftftderen hat Ülkemizin elektrik ihtiyacının neredeyse tamamı hidroelektrik veya termik santrallerden elde edilir. En önemli hidroelektrik santrallerimizden biri Atatürk Barajı üzerindedir. Aynca Keban, Hirfanlı, Karakaya, Demirköpra elektrik ihtiyacımızı karşılayan diğer önemli elektrik santrallerimizdir. Elektrik eneıjisi, güç santrallerinde üretildikten sonra şehirlerimize 250 000 V-500 000 V arasındaki yüksek gerilimle taşınır. Elektrik enerjisini taşıyan tellere yüksek gerilim hattı denilmesinin sebebi de budur. Şehirlere gelen elektrik eneıjisinin gerilimi düşürülür. Böylece evlerimize ulaşan elektrik gerilimi, evlerde kullanılan cihazların çalışmasına uygun hâle getirilir. Ülkemizde evlerde kullanılan gerilim 220 V’tur. Şehir gerilimini düşürmek veya yükseltmek için kullanılan araçlara transformatör denir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Doğru akım jeneratörleri, yapı bakımından alternatif akım jeneratörlerine benzer. Yalnız burada elde edilen akım hep tek yönlüdür. Bundan dolayı bu jeneratörlere doğru akım jeneratörü denir. Bisikletlerimizde kullandığımız dinamolar bir çeşit doğru akım jeneratörüdür. Örnek I. Jeotermal kaynaklı santrallerden E. Pilden HE. Nükleer santrallerden IV. Hidroelektrik santrallerden Yukarıda verilen öncüllerin hangi ya da hangilerinde elektrik enerjisi hareket ener jisinden elde edilmiştir? A) B) C) D) Yalnız I Yalnız E I, II ve IE I, IE ve IV Çözüm Nükleer, hidroelektrik ve jeotermal kaynaklı santrallerde türbinlerin hareketi sonucunda elektrik enerjisi elde edilir. Doğru seçenek ( D)’ dir. f. Elektrik Akımının Isı Etkisi Yan sayfadaki şemada bir ısıtıcının çeşitli noktalarında kullanılan kabloların kesitleri verilmiştir. Şemadakine benzer yapıdaki ısıtıcılardan herhangi birini kullanarak odamızı ısıtabilir, böylelikle en doğal gereksinimlerimizden biri olan ısınma ihtiyacımızı karşılayabiliriz. Isıtıcının çalıştırılması ile odamız ısınırken ısıtıcının tellerinin de çok fazla ısınarak kızardığım gözlemleriz. Isıtıcının telleri bu kadar ısındığında bile ısıtıcının kablolarım kontrol ettiğimizde kabloların ısıtıcının telleri kadar ısınmadığı görülür. Bunun sebebi sizce ne olabilir? Bu teller arasında bir farklılık var mıdır? Varsa bu farklılıklar neler olabilir? FEN VE TEKNOLOJİ 8 Önceki sayfadaki örneğimizde verdiğimiz ısıtıcı gibi daha pek çok araç gereci günlük yaşantımızda ısıtma, pişirme ve kurutma gibi işlerimizde kullanırız. Sizce bu aletlerde elde ettiğimiz ısının kaynağı nedir? Bu aletlerde ısı eneıjisi sizce nasıl oluşmak tadır? İletken bir telden geçen elektrik akımının tel üzerindeki etkisi nedir? Bu konu muzda bu gibi sorulara yanıtlar bulmaya çalışarak elektrik enerjisi ile ısı eneıjisinin ilişkisini açıklamaya çalışacağız. İletkenlerin elektrik eneıjisi iletimine karşı gösterdiği zorluğa direnç denildiğini ve akımın geçişine bağlı olarak iletilen elektrik enerjisinin bir kısmının ısı eneıjisine dönüştüğünü biliyoruz. Elektrik akımım meydana getiren elektronların bu çarpışmaları sırasında aktarılan eneıjinin bir kısmı çarpışan taneciklerin niteliğine bağlı olarak ısı eneıjisine dönüşür ve akım geçen iletken telin ısınmasına neden olur. Bu tür bir olay sırasında iletkende iletimi sağlayan taneciklerin titreşimi ile hareket enerjisine dönüşen elektrik kaynağından elde ettiğimiz elektrik eneıjisinin bir kısmı, taneciklerdeki ısı eneıjisine dönüşmüştür. Yapılan inceleme ve araştırmalar sonunda iletken bir tel üzerinde meydana gelen ısı enerjisinin iletkenin direnci, iletken üzerinden geçen akım değeri ve elektrik akımın geçiş süresinin artmasına bağlı olarak artacağı; iletkenin direncinin, iletken üzerinden geçen akım değerinin ve söz konusu akımın geçiş süresinin azalmasıyla ise azalacağı gözlenmiştir. Günlük hayatta kullandığımız elektrikli su ısıtıcısı, fırın, ütü, saç kurutma maki nesi, elektrikli battaniye ya da elektrikli sobalar gibi birçok araç elektrik enerjisinin iletken tel üzerinde ısı eneıjisine dönüşümünden yararlanılarak yapılmıştır. 1 M M [ 230 ^ FEN VE TEKNOLOJİ 8 Günlük yaşantımızda iletkenden elektrik enerjisinin iletimi sırasında açığa çıkan bu ısı eneıjisi doğru kullanıldığında büyük kolaylıklar getirirken gerekli önlemler alınmadığında devredeki akım şiddetinin çok büyük değerlere çıkması nedeniyle kablolar üzerinde oluşan ısı enerjisindeki artış yalıtım malzemelerini eriterek yangınlara sebep olabilir. Sizce yaşadığımız çevrede bu olumsuz durumları engellemek amacıyla ne gibi önlemler alınmış olabilir? Örnek (1999/DPY) Aşağıdakilerden hangisinde daha yüksek dirençli uzun iletken tel kullanılır? A) B) C) D) Ütüde Elektrik lambasında Radyoda Sigortada Çözüm Isı eneıjisi sonucu bir iş yapılmadığı sürece elektrikli araçlarda yüksek dirençli uzun iletken tellerin kullanımından kaçınılır. Bu nitelikteki tellerin direnç değerleri de fazla olduğu için ütü, elektrik sobası, elektrik ocağı gibi araçlarda tercih edilir. Buna göre ütüde yüksek dirençli uzun iletkenler kullanılırken radyo, sigorta ve elektrik lambalarında yüksek dirençli uzun iletkenler kullanılmaz. Doğru Seçenek (A)’ dır. Örnek Bir öğtend su içinde bulunan bir ısıtıcının direncinin suyun sıcaklığının değişimindeki etkisini incelemek istiyor. Bu amaçla yan tarafta verilen düzeneği kurarak incelemeye başlıyor. Öğrencinin inceleme yaptığı konuda sonuca ulaşabilmesi için aşağıda verilen düzeneklerden hangisini kullanmalıdır? R WWW— V 231 FEN VE TEKNOLOJİ 8 A) C) -------- vA A -V vV B) D) İR. VWvVV--V Çözüm Öğrencinin incelemek istediği konu su sıcaklığının direnç değerine bağlı değişimi olduğuna göre hazırlanacak düzenekte bağımsız değişken eleman sadece direnç olmalı, akrnı ve su hacmi sabit tutularak kontrol altına alınmalıdır. Bu durumda sadece direnç değerinin değiştirildiği düzenek C seçeneğinde çizimi verilen düzenektir. Doğru Seçenek (C)’ dir. g. Elektrik Devrelerindeki Güvencemiz: Sigorta Bir direnç üzerinde açığa çıkan ısı enerjisinin elektrik enerjisinin iletimi sırasında oluştuğunu öğrendik. Bu nedenle iletken üzerinde kontrolsüz olarak açığa çıkan ısı eneıjisi sonucu meydana gelebilecek tehlikeleri engellemek için öncelikle iletken üzerinden geçen akımın kontrol altına alınması gerekir. Bu düşünce ile elektrik devrelerindeki tellerin aşın ısınmasıyla oluşabilecek tehlikelere karşı önlem olarak sigorta adı verilen araçlardan yararlanılır. Sigortalar elektrik devrelerinden fazla elektrik akımı geçtiğinde devrenin aşın ısınıp yanmasını engelleyerek güvenli elektrik akımı geçişim sağlar. Elektrik devrelerine seri olarak bağlanan bazı sigortaların yapısmda bulunan elektrik akımım iyi ileten ama erime sıcaklığı düşük bir tel sigortaların üzerinden geçen akım yükseldiğinde ısınarak erir. Telin erimesi devrenin tamamlanmasını engeller. Böylece devreden geçen yüksek akım engellenmiş olur. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Sigortalar, taşıyabilecekleri en yüksek akım miktarına göre sınıflandırılır. Devre emniyetinde kullanılan sigorta değeri önemlidir. Bu nedenle sigorta seçerken sigorta gücü dikkate alınmalıdır. Bir aracın çektiği en büyük akım şiddeti bulunurken aracın güç değeri şebeke gerilimine bölünür. Çıkan sonuç aracın çekebileceği en fazla akım şiddetinin değeridir. Örneğin; şebeke geriliminin 220 V olduğu bir yerde kullanılan 1000 W’ lık bir aracın çekebileceği en büyük akım değeri 1000/220=4,5 A olur. Buna göre bu araç çalıştırılırken seçilecek sigortanın değeri en az 4,5 A* in bir üst grubu olmalıdır. i Örneğin 13 A’ lik sigorta en fazla 13 A’ lik akınım geçmesine izin verir. Daha fazla akım geçmesi durumunda sigorta devreyi keser ve akım geçişini durdurur. Böylece devreden geçecek yüksek akımın oluşturacağı tehlikeler önlenmiş olur. Benzer şekilde 2 A’lik akrnı ile çalışan bir saç kurutma makinesini 1 A’lik sigorta ile korumak anlamsızdır. Çünkü saç kurutma makinesi çalıştırıldığında sigorta, üzerinden 1 A’den fazla akım geçeceği için atacak ve makine çalışmayacaktır. Aynı makineyi 13 A’ lik sigorta ile korumak da güvenli olmaz. Çünkü makine çalışırken oluşabilecek bir sorunda akım 13 A oluncaya kadar sigorta atmaz ve aşın ısınma sonucu yangın çıkabilir. Bu yüzden sigortalar, kullanılacağı devreden geçen akım değerinden biraz yüksek değerde seçilmelidir. Fotoğraftaki gibi binalara ve daire girişlerine de sigortalar yerleştirilir. Bu sigortalarla şehir cereyanının binalara girdiği yerlerde bulunan binanın tamamının elektrik akımı kontrol altına alınır, dairelere gelen elektrik akımı sigorta kutusunda paralel devrelere bölünür ve bu şekilde dairenin değişik yerlerine dağıtılır. Bunun nedeni, bir tehlike durumunda dairedeki araçların tamamının zarar görmesini engellemektir. Aynca kul landığımız elektrikli aletlerin çoğunun da kendi sigortası vardır. Evimizdeki elektrik enerjisinin aktarımım kontrol altına almamıza yardım eden sigortalar yapısal özelliklerine göre; a. Buşonlu, b. Bıçaklı, c. Otomatik sigorta olarak üç gruba ayrılır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 1. Buşonlu Sigorta Bu sigorta bir gövde ve kapaktan meydana gelir. Bu tür sigorta gövdelerinde geçecek akım seviyesine göre direnç değeri değişen bir iletken tel ve bu telin çevresinde silisyumlu kum bulunur. Kumun görevi herhangi bir kısa devre anında, sigorta atması sonucu hasıl olan elektrik arkını söndürmektir. Bunlar ev ve küçük işletmelerde kullanılırlar. Bu sigortalar kullanılacağı yerlere göre özel şekillerde yapılır. Genellikle, yalıtkan olan cam ya da porselen bir gövde ve bu gövdenin uca doğru incelen baş tarafında ve çoğunlukla düz biçimli olan tarafında iletken birer metal bulunur. Sigorta uçlarında bulunan bu iletken metaller belli bir akıma kadar dayanacak bir tel ile birleştirilir. Sigortanın yapısında bulu nan bu tel akım seviyesi cihazı tahrip edecek şekilde yükseldiği zaman, eriyerek akımı keser, bu sigortalarda dar uç ne kadar ince olursa, aşın akımı önleme hassasiyeti de o derece fazla olur. Aşağıdaki şekilde buşonlu sigorta denilen bu tip bir sigorta görülmektedir. i b. Bıçaklı Sigorta Bu sigorta akım değeri yüksek ve daha fazla güç isteyerek çalışan devrelerde kullanılırlar. Bunlar NH tipi olup tekrar sarılmazlar, yenisi ile değiştirilirler. FEN VE TEKNOLOJİ 8 2. Otomatik Sigorta Bu sigorta umumiyetle hassas yerlerde ve çok hassas devrelerde kullanılır (ölçüm ve araştırma laboratuvarlarında, kumanda panolarında). Kumanda devresini herhangi bir kısa devreye maruz bırakmamak gayesiyle kullanılır. Akım değeri düşük olan bu sigortalar attıklarında üzerlerinde bulunan ve devredeki elektrik akımım açıp kapama işini yapan anahtar (şalter) iner. Şalter kaldırılınca devreden tekrar akrnı geçer. Günümüzde evlerde ve iş yerlerinde pratik olması sebebiyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tip sigortalarda, temel olarak iki şekilde devre kesilir. Ani yüksek akımda, sigorta devreyi kesecek olan mekanizmayı bir elektromıknatıs vasıtası ile tetikler.Uzun süreli sınır akımda ise, sigorta, devreyi kesecek olan mekanizmayı bir metalik olmayan şerit vasıtası ile tetikler. Evlerimizde ya da iş yerlerimizde otomatik sigortalar kullanılmaktadır. Bu sigortalan buşonlu ve bıçaklı sigortalardan ayıran en belirgin özellikleri aşın akım çekmeleri durumunda akrnı şiddeti yükselince atar ve gücü keser. Üzerindeki butonu “on” konumuna getirdiğimizde tekrar devreye girer. Diğer sigorta tipleri attığında tekrar kullanılmaz ve yenisi ile değiştirilir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Ömek I. Bıçaklı Sigorta n . Otomatik Sigorta m . Buşonlu Sigorta Yukarıda sigorta çeşitlerinin verildiği öncüllerin hangisi ya da hangilerinin çalış ma prensibinde elektrik enerjisinin manyetik etkisinden yararlanılmıştır? A) Yalnız I B) Yalnız n C) I v e D D) n ve in Çözüm Verilen öncüllerdeki sigorta çeşitlerinden buşonlu sigortalarda elektrik akımı sonucu açığa çıkan ısı etkisinden yararlanılmıştır. Bıçaklı sigortalar ise akım değeri yüksek ve daha fazla güç isteyerek çalışan devrelerde kullanılırlar. Bunlar NH tipi olup, tekrar sarılmazlar, yenisi ile değiştirilirler. Bu sigorta çeşitlerinden otomatik sigorta da denilen sigorta türünde ise sigorta üzerinden geçen elektrik akımının oluşturduğu indüksiyon etkisi ile manyetik özellik kazanması dikkate alınmıştır. Doğru Seçenek (B)’ dır. h. Elektrik Akımının Işık Etkisi İstanbul’un Şile İlçesinde, deniz seviyesinden yaklaşık olarak 60 m yükseklikte bulunan kayalar üzerine kurulmuş olan Şile Deniz Feneri diğer benzerleri gibi karanlık günlerde denizcilere yol göstermekte, onlara yönlerini bulmalarında yardımcı olmaktadır. Yükseklik olarak Dünya’mn ikinci, ülkemizin ise en yüksek deniz feneri unvanına sahip olan bu fener, önceleri gaz lambası ile aydınlatma yapmakta iken günümüzde 1000 W’lık bir elektrik ampulü ile aydınlatma yapmakta ve ışığı 20 deniz mili (yaklaşık 37 km) uzaklıktan görülebilmektedir. Sakin olduğu zamanlarda çok güzel olan deniz, sert rüzgârlarla oluşan azgın dalgalar ya da görüşü engelleyen sis olduğunda denizciler için bir kâbusa dönüşür. Böyle zamanlarda adeta bir can simidi gibi denizcilerin imdadına yetişerek yollarım aydınlatan deniz fenerlerinde kullanılan ışık sizce nasıl üretilir? 236 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Günlük yaşamımızın her alanında elektrik enerjisinden yararlandığımızı biliyoruz. Akşamlan evimize girdiğimizde ilk yaptığımız iş, elektrik düğmesine basarak evimizin aydınlanmasını sağlamaktır. Güneşin batışı ile etrafımızı saran boğucu karanlığı ampul, flüoresan gibi elektrikli araçlarla aydınlatırız. Ampul ve flüoresan gibi lambalarda elektrik eneıjisi sizce nasıl ışık enerjisine dönüşmektedir? FEN VE TEKNOLOJİ 8 Fotoğraftaki gibi bir ampule yakından baktığımızda, içinde çok ince ve uzun bir tel bulunduğunu görürüz. Tungsten metalinden yapılmış ve fîlaman olarak adlandırılan bu ince tel, ampulün içinde farklı noktalara bağlanmış kaim iki adet bakır telin üst kısırımda kıvrılmış bir biçimde bulunur. Ampulün dış kısmı havası boşaltılmış cam bir kap ile kaplıdır. Elektrik aküm fîlaman üzerinden geçince, bu telin direnci çok büyük olduğundan tel ısınır ve akkor hâle gelerek çevresine ışık verir. Bu şuada ampul filamanında, elektrik enerjisinin yaklaşık %5’i ışık enerjisine dönüşürken %95’i ise ısıya dönüşür. Üzerinden geçen elektrik akımının etkisiyle ampul içindeki yüksek dirençli telin kısa sürede ısınıp akkor hâle gelmesiyle ışık veren ampuller akkor filamanlı ampul olarak adlandırılır. Tungsten gibi birçok iletken üzerinden akım geçmesi sonucu görülebilir ışık yayarken bazı iletkenler hem ısı verir hem de ışık oluşturur. Evlerimizde kullandığımız elektrik sobalarında bulunan yüksek dirençli teller elektrik akımının etkisiyle ısınırken çevreye de ışık yayar. Ampul içinde bulunan tel de tıpkı elektrik sobalarında kullanılan teller gibi yüksek dirençlidir. Akkor hâle gelip ışık yayan filamanın eriyip buharlaşmasını engellemek için ampulün havası boşaltılarak azot ve argon gibi gazlarla doldurulmuştur. Eğer ampulün içindeki hava boşaltılınasaydı; fîlaman tel havada bulunan oksijenle reaksiyona girerek yanar ve kopardı. 238 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Resimdeki gibi bir ampulü ışık vermediğinde “patlamış ampul” olarak nitelendiririz. Gerçek anlamda herhangi bir şekilde patlamış veya parçalanmamış olan böyle bir ampulün ışık vermemesinin sebebi içindeki filamamn kopmasıdır. Filamanm kopması ile ampul üzerinden elektrik akımının geçişi kesilmiş, böylece elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştürme özelliğine sahip olan ampul bu niteliğini kaybetmiştir. Akkor filamanlı ampuller haricinde günlük hayatımızda aydınlatma amacıyla farklı niteliklere sahip çok çeşidi ampul kullanılmaktadır. Bunlardan biri olan flüoresan lambalar dünyada ilk olarak 1939 yılında, New York Dünya Fuar’ında “General Electric” tarafından sergilenmiştir. Flüoresan lambalar, içinde çok az cıva ve az miktarda da soy gaz bulunan, iç yüzeyleri fosfor ile kaplanmış cam tüplerdir. w& Flüoresan lambalara elektrik akımı geldiğinde tüpün bir ucundaki elektrottan diğer ucuna doğru bir ark oluşur. Oluşan bu ark elektronlar sayesinde gerçekleşir.Tüpün her iki ucunda bulunan elektrotlara uygulanan gerilim bu elektrotların birinden elektronların kopmasını ve büyük bir hızla diğer elektrota doğru hareket etmesini sağlar. Kopan ve yüksek hızla hareket eden bu elektronlar, tüp içerisinde gaz hâlinde bulunan cıva atomlarıyla çarpışır. Bu sırada cıva atomları insan gözünün algılayamadığı mor ötesi ışıma yapar. Bu mor ötesi ışın cam tüpün iç yüzeyini kaplayan fosfora çarptığında görünür ışık meydana gelir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Cıva buharlı lambalar, yeşilimsi ışıklan nedeniyle artık kullanılmamaktadırlar. Bunlar büyük alanların, stadyumların aydınlatılmasında ve televizyon çekimlerinde kullanılır. Örnek Ampullerin içinin havası boşaltılıp, azot ve argon gibi gazlarla doldurulmasının sebebi aşağıdakilerden hangisidir? A) Ampulün parlaklığım artırmak B) Ampulün az enerji kullanmasını sağlamak C) Filamanın eriyip buharlaşmasını engellemek D) Filamandan geçen elektrik akımım artırmak Çözüm Ampulün içinin havası boşaltılıp, azot ve argon gibi gazlarla doldurulmasının sebebi füamanın eriyip buharlaşmasını engellemektir. Eğer ampulün içindeki hava boşaltümasaydı, fîlaman tel havada bulunan oksijenle reaksiyona girerek yanar ve kopardı. Doğru Seçenek (C)’ dir. 7.2 ELEKTRİKLİ ARAÇLAR Günlük yaşantımızda kullandığımız araçların pek çoğunda kullanılan eneıji türünün elektrik eneıjisi olduğunu öğrenmiştik. Evlerimizde yaşamımızı kolaylaştıran pek çok aracın çalışabilmesi için elektrik eneıjisi gerekir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Sizde evinizde bulunan elektrikli araçlara göz atarak araçların kullandıkları elek trik enerjisini yaptıkları işlere ve kullanım yerlerine göre farklı enerjilere dönüştürüp dönüştürmediklerini inceleyiniz. Bu gözleminiz sonunda evlerimizde elektrikle çalışan pek çok araç olduğunu ve bu araçların kullandıkları elektrik enerjisini yaptıkları işlere ve kullanım yerlerine göre farklı enerjilere dönüştürdüğü sonucuna ulaşacaksınız. a. Elektrik Eneıjisi Nasıl Ölçülür Evimizde ya da çevremizde kimi zaman duyduğumuz hatta çoğu defa artık duymaktan sıkıldığımız “Odadan çıkarken ışığı söndürmeyi unutma!*’ ya da “Seyretmiyorsan televizyonu kapat!” gibi uyanları mutlaka almışsımzdır. Çevremizde oluşan bazı olaylar karşısında belki biz de buna benzer şekilde uyanlarda bulunuyor olabiliriz. Peki bu uyanların nedeni sizce ne olabilir? Hiç düşündünüz mü? Büyüklerimizden gelen bu tür uyanların sıklaştığı belli bir zaman dilimi olabilir mi? Evlerimize ya da iş yerlerine gelen elektrik enerjisi, kullanılmadan önce elektrik sayacı adı verilen bir araç üzerinden geçer. Elektrik sayaçlarının çoğu basit bir elektrik motoru gibi çalışır. Sayaçtan geçen elektrik eneıjisinin oluşturduğu manyetik etki ile sayaç içinde yatay konumda bulunan disk hareket eder. Sayaca gelen elektrik enerjisi miktan arttıkça disk daha hızlı döner. Disk döndükçe de gösterge değişir. Böylece sayaç harcanan elektrik eneıjisinin miktarım doğrudan kilovat-saat olarak ölçmüş olur. Evde kullandığımız elektrikli alet sayısı arttıkça sayacm ibresi daha hızlı döner. Evimizde finn, ütü gibi elektrikli araçlar çalışırken elektrik sayacım gözlemleyelim. Bu araçların çalışması bittikten sonra sayacı tekrar gözlemleyelim. Sayaç diskinin dönüşündeki değişikliği fark ettik mi? Elektrik eneıjisini ölçen sayaçlar indüksiyon esasına göre çalışır. Kullanıldığı yere göre bir fazlı, üç fazh gibi çeşitleri vardır. Örneğin elektrik sayacımızın göstergesinde 2 2 0 kwh görünürken belli bir süre sonra göstergenin 260 kwh göstermesi bizim geçen bu süre içinde 40 kwh elektrik eneıjisi kullanmış olduğumuz anlamına gelir. 241 FEN VE TEKNOLOJİ 8 b. Elektriksel Güç Şimdi de evlerimizde kullandığımız birbirinden farklı iki elektrikti aracı (örneğin mikser ile fırını) çalıştırarak evinizin girişinde bulunan elektrik sayacım gözlemleyiniz. Araçlar ayrı ayrı çalışırlarken sayaç göstergesi aym miktarda mı elektrik harcandığım gösteriyor? Sayacm gösterdiği harcanan elektrik enetjisinin miktarındaki farklılık bu araçların çalışırlarken aym sürede harcanan elektriğin farklı olduğunu belirtir. Elektrikli fırının bir saniyede ısıya dönüştürmek için kullandığı elektrik enerjisinin miktarı, mikserin bir saniyede hareket eneıjisine dönüştürmek için kullandığı elektrik eneıjisi miktarından daha fazladır. Yani fırın miksere göre aym sürede daha fazla enerji harcar. Aym sürede çalışan fınnın ve mikserin harcayacağı elektrik enerjisinin miktarım belirleyen ise onlann sahip olduğu elektriksel güçtür. Bir aracın herhangi bir işi yaparken birim zamanda harcadığı eneıji miktarı elek triksel güç olarak tanımlanır. Bu anlamda günlük hayatımızda kullandığımız elektrik li araçların gücü, onların kullanım yerlerine göre yaptıkları işi ne kadar çabuk yaptık larının bir göstergesidir. SI Birim Sistemi’nde elektriksel güç birimi watt (vat) olup kısaca W ile gösterilir. 1 saniye çalışarak 1 joule elektrik eneıjisi harcayan elektrikli aracın gücü 1 W’tır ( watt - joule/s). Ancak günlük hayatta kullanılan eneıji değerleri çok büyük olduğundan güç birimi olarak çoğunlukla watt birimimin üst katı olan kilowatt (kilovat) kullanılır. Sembolü kW olan bu birim yardımıyla birim zamanda harcanan elektrik enerjisi belirlenir. 1 kW‘lık güç 1000 W’lık güce eş değerdir. Günlük hayatta elektrik eneıjisi birimi olarak kilowatt saat kullanılmaktadır. Elektrikli bir aracın üzerinde yazılı olan etiket üzerinde aracın güç değeri yazılıdır. Elektriksel gücü 2000 W olan bir su ısıtıcısı aym süre çalıştırıldığında 1000 W olan bir elektrik sobasından iki kat daha fazla elektrik enerjisi harcar. 1. 242 Elektrikli araçların harcadığı elektrik eneıjisi miktan iki değişkene bağlıdır. Elektrikli aracın kullanıldığı süreye bağlıdır. 100 W bir ampul 1 saniye çalıştırıl dığında 100 J’lük, 2 saniye çalıştırıldığında 200 J ’lük enerji harcar. FEN VE TEKNOLOJİ 8 2. Elektrikli aracın elektriksel gücüne bağlıdır. Elektriksel gücü 2400 W olan bir elektrik sobası 1 saniyede 2400 J’lük bir eneıji harcar. 1200 W ’lık bir saç kurutma makinesi ise 1 saniyede 1200 J ’lük bir enerji harcar. Elektrikli araçların gücü arttıkça harcadıkları elektrik enerjisi miktan da artar. Bir elektrikli aracın gücü ve kullanıldığı süre biliniyorsa, harcadığı enojiyi aşağıdaki bağıntıdan hesaplayabiliriz. Kullanılan elektrik enerjisi Miktan = Elektrikli aracın gücü . Kullanıldığı süre Eğer aracın gücü watt, zaman birimi saniye olursa güç ifadesi yardımı ile kullanılan enerjinin birimi; Kullanılan elektrik enerjisi Miktan = watt. saniye Kullanılan elektrik enerjisi Miktan = Ws olarak bulunur. Aracın gücü kilowatt, zaman birimi saat olarak alınırsa bu durumda kullanılan enerjinin birimi, Kullanılan elektrik enerjisi Miktan = P • t’den, Kullanılan elektrik enerjisi Miktan = kilowatt. saat Kullanılan elektrik enerjisi Miktan = kWh olacaktır. Elektrik enerjisi birimini “kilowatt - saat” ya da “ watt - saniye” olarak kullanabiliriz. Örnek 2000 W’lık bir elektrik sobasının günde 8 saat çalıştınldığmda harcayacağı bir aylık elektrik enerjisi miktanm kilowatt - saat cinsinden hesaplayınız? Çözüm 2000 W’lık elektrik sobasının kW birimi cinsinden değeri; 2000 W = 2000/1000 kW = 2 kW olur. Bir günde kullanılan elektrik enerjisi miktanm bulalım. Elektrik enerjisi miktan = Elektriksel güç ■kullanıldığı süre = 2.8 = 16 kWh olarak bulunur. Bir aylık elektrik enerjisi miktanm bulalım Elektrik enerjisi miktan = 16 . 30 = 480 kWh olarak bulunur. 243 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Örnek 1500 W’lık bir elektrikli ev aleti 2 saat boyunca çalıştığında harcadığı elektrik eneıjisi kaç kWh’tir? A) B) C) D) 3 30 300 3000 Çözüm 1500 W’lık bir aletin kW birimi cinsinden değeri; 1500 W = 1500/ 1000 kW = 1,5 kW olur. Buna göre 2 saat boyunca bu elektrikli ev aletinin harcadığı elektrik eneıjisinin değeri; W = P*t. 1,5*2 3 kW olarak bulunur. Doğru Seçenek (A) ‘dır. c. Elektrik Tasarrufu Belli sürelerde evimize gelen elektrik faturaları bize kullandığımız elektrik eneıjisi miktarım ve buna karşılık ödeyeceğimiz ücreti gösterir. Her ay, harcadığımız elektrik eneıjisi ile orantılı olacak şekilde belli bir miktar ücret öderiz. Evlerimizde kullandığımız elektrik eneıjisinin nasıl ölçüldüğünü hiç merak ettiniz mi? Evlerimize gelen elektrik faturalarındaki ücret daima sabit bir miktarda mı kalmaktadır? Fatura tutarlarının artmasının sebepleri sizce ne olabilir? Sizce elektrik eneıjisini daha bilinçli kullanmak ve gelecek elektrik fatura tutarlarım azaltmanın aile ve ülke ekonomisi ile Dünya ekolojisine ne gibi katkıları olabilir? FEN VE TEKNOLOJİ 8 Elektrik eneıjisinin bilinçli kullanılması ödeyeceğimiz faturanın miktarım düşürerek bize kazanç sağlamasının yanında Dünya’da sınırlı miktarda bulunan yenilenemez eneıji kaynaklarının korunmasında da etkili olur. Örneğin, Dünya’daki elektrikli araçların % 20 oranında, daha verimli ve etkili kullanılması yılda yaklaşık 550 000 varil petrolün tasarruf edilmesi anlamına gelir. Enerji Ü retici M o d el B u z d o la b ı î Logo 1 ! Çok Verimli ı > € 3 IV Az Verimli Eo«]i TUKefcmı fcWhıyıl (14 m u t* Euncjırt o*rwy ınnjfl*r.ıw grx»j Gntfnfc ljkr'l -> r,ı b,w>ıri r. XYZ V nMl w T*iw M*-mı |fcVn] Dondu' (İtri* Ekıntpfj Hta»» xyz x yz n zm CuıûltU: ■Vr, and oimrt --------------- VI ------------VII ------- vm xz Birtakım özelliklerin bilinmesi, göz ardı edilmemesi ve alman bazı basit önlemlerle elektrik enerjisinin daha bilinçli kullanılması sağlanmış olacaktır. Beyaz eşya satan bir mağazada satılan eşyaların üzerinde, resimdeki gibi bir etiket mutlaka dikkatimizi çekmiştir. Bu etiket elektrikli aracın bir yılda harcayacağı elektrik enerjisi miktarı hakkında bize bir fikir vermek amacıyla araçların üzerine yapıştırılmaktadır. Buzdolaplannda bulunan bu etiketlerin m numaralı bölümünde buzdolabının eneıji verimi çeşitli harfler yardımı ile gösterilmektedir. Bu bölümde görülen “A” harfi en düşük eneıji tüketim sınıfım gösterirken “D” harfi aracın ortalama enerji tüketim sınıfında olduğunu ifade eder. A sınıfı bir elektrikli araç aynı araca ait ortalama eneıji tüketiminden % 45 daha az enerji tüketecektir. G sınıfına ait bir elektrikli araç da ortalama enerji tüketiminden yaklaşık %25 daha fazla eneıji tüketecektir. Bu durumda A, B ve C sınıfına ait elektrikli araçların tüketimi ortalama tüketimden daha düşük olacaktır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Etiketin V numaralı bölümünde ise aracın normal bir kullanımda yılda ortalama harcayacağı elektrik eneıjisi miktarı belirtilir. Satın almayı düşündüğümüz aracın enerji tüketimi hakkında bize önceden bilgi veren bu etiketlerin gelecekte, bütün elektrikli ev araçlarında bulunmasının zorunlu hâle getirilmesi düşünülmektedir.Bu doğrultuda elektrik eneıjisinin daha bilinçli ve verimli kullanılması amaçlanmaktadır. Yukarıda anlatılanların doğrultusunda uygun fiyatlı fakat G sınıü eneıji verimliliğine sahip bir araç yerine biraz daha pahalı ancak A sınıfı eneıji verimliliğine sahip bir buzdolabı almak kısa vadede kayıp gibi görünse de geçen zaman içinde hem aile bütçesine hem ülke ekonomisine katkı sağlarken aynı zamanda Dünya ekolojisinin de korunmasına yardımcı olacaktır. Bunun yanında gerçekte çok basit önlemlerin alınması da yine elektrik eneıjisinin bilinçli kullanılmasını sağlayacağından ödeyeceğimiz faturanın miktarım düşürüp bir taraftan bizim bütçemize kazanç sağlarken diğer yandan Dünya’da sınırlı miktarda bulunan yenilenemez eneıji kaynaklarının korunmasında da etkili olur. Bu çok basit ancak sonuçlan çok önemli olan önlemlerden bazılan; Bulunduğunuz yerde işiniz bittiğinde lambanın söndürülmesi, Kullanılmayan alanların (hol, salon, tuvalet, mutfak vb.) lambalarının açık bırakılmaması, Gereksiz yere radyo, televizyon, teyp vb. araçların çalıştınlmaması ya da çalışır durumda bırakılmaması, Elektrikli aletlerin kullanıldıktan sonra muhakkak fişlerinin çekilmesi, Gün ışığında yapılabilecek iş ve etkinliklerin geceye bırakılmaması, Elektrikli araçların kullanma talimatlarına uygun olarak kullanılması, Buzdolabının kapağının sık sık ya da gereksiz yere açıp kapanmaması (Bu durum buzdolabında karlanmaya, karlanma da gereğinden fazla eneıji tüketimine yol açar), Elektrik enerjisini israf edenlerin uyanlması olarak sıralanabilir. Örnek Bir evde gün boyu sadece 60 W ’lık 2 lamba 5 saat, 1300 W ’lık elektrik finnı 3 saat, 23 W’lık televizyon 4 saat kullanılıyor. Evde sadece bu araçların kullanıldığını varsayıp bu evde; a) Bir günde harcanan eneıjiyi, b) Bir ayda harcanan enerjiyi, c) Bir yılda harcanan eneıjiyi bulunuz. ç) Elektrik enerjisinin 1 kWh’i 0,2 TL ise bu evin bir yıllık elektrik masrafını hesaplaymız. Çözüm a) Bu evde bir günde sadece 60 W’lık 1 lamba 2 saat, 1300 W’lık elektrik finnı 3 saat ve gücü 16 W olan bir televizyon ise 5 saat kullanıldığında 1 günde harcanan elektrik eneıjisinin değerini her bir araç için ayn ayn hesaplarsak; 246 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Lamba için; Elektrik enerjisi miktan = Elektriksel g üç. kullanıldığı süre = 60-2 = 120 Wh Fırın için; Elektrik enerjisi miktan = Elektriksel g üç. kullanıldığı süre = 1300 • 3 = 3 900 Wh Televizyon için; Elektrik enerjisi miktan = Elektriksel g üç. kullanıldığı süre = 16-5 = 80 Wh olarak bulunur. Bu durumda bu araçların bir gün boyunca belirtilen sürelerde çalıştığı düşünüldüğünde bu evde günlük harcanan elektrik enerjisinin değeri; Günlük harcanan toplam enerji miktan = Lambanın harcadığı elektrik eneıjisi + Fırının harcadığı elektrik eneıjisi + Televizyonun harcadığı elektrik eneıjisi =120 + 3 900 + 80 = 4100 W h = 4100/1000 = 4,1 kWh olarak elde edilir. b) Bu evde bir günde 4,1 kWh elektrik eneıjisi harcandığına göıe bir ayda harcanan eneıji değeri; Aylık harcanan enerji miktan = 4,1. 30 = 123 kWh olur. c) Bu evde bir ayda 123 kWh elektrik eneıjisi harcandığına göte bir yılda harcanan eneıji değeri; Yıllık harcanan enerji miktan = 123 .12 = 1476 kWh olarak bulunur. ç) Bir yılda 1476 kWh elektrik eneıjisi harcanan bu evde elektrik enerjisinin 1 kWh’inin 0,2 TL olduğuna göre bu evin bir yıllık elektrik masrafı; Bir yıllık elektrik masrafı = 1476 . 0,2 = 295,2 TL olarak elde edilir. 247 FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÖZET - Demir, nikel ve kobalt gibi mıknatıs yapımında kullanılan maddelere manyetik maddeler denir. Bu maddeler, dışarıdan bir manyetik etkiye maruz kaldığında kolayca mıknatıslık özelliği (manyetik özellik) kazanır. Manyetik özellik gösteren bu tür maddelerin sahip olduğu mıknatıslık özelliği, maddeyi oluşturan atomların yapısındaki elektronların hareketi ile oluşur. - Mıknatısların çekme özelliğinin en kuvvetli olduğu uç kısımlarına kutup adı verilir. Mıknatıslar bir ucu kuzey (N), bir ucu güney (S) olmak üzere iki kutupludur ve mıknatıslar ne kadar parçalanırsa parçalansın sahip olduğu çift kutupluluk özelliğini korur. - Mıknatısın kuzeye yönelen ucuna kuzey kutbu (N), mıknatısın güneye yönelen ucuna güney kutbu (S) denir. Mıknatısların aym kutuplan birbirini iter, farklı kutuplan ise birbirine çeker. - Bir mıknatısın itme ya da çekme özelliği gösterebildiği bölgeye, mıknatısın manyetik alanı denir. Manyetik alan; manyetik kuvvet çizgileri ile belirlenir. Oluşan bu kuvvet çizgileri; mıknatısın kuzey (N) kutbundan başlar, güney (S) kutbunda son bulur. Manyetik alan kuvvet çizgileri mıknatısın kutuplarından uzaklaştıkça seyrekleşir. - Akım geçen tel yanında bulunan mıknatısa bir kuvvet uygular. Elektrik akımı sırasında iletkendeki elektriksel yük hareketleri birtakım manyetik olaylara neden olur. Elektrik akımının etkisiyle manyetik özellik kazanarak oluşturulan doğal olmayan bu tür mıknatıslara elektromıknatıs adı verilir. - Elektromıknatısın kutuplan, bobinden geçen akımın yönüne bağlı olarak değişim gösterir. Bir elektromıknatısın kutuplarım bulmak için sağ elimizin parmaklarım akım yönünde bobin üzerine sararak bobine paralel olacak şekilde açtığımızda başparmak yönü N kutbunu gösterirken diğer uç S kutbu olur. Oluşan manyetik etki, telden geçen akıma bağlı olduğundan bobin üzerinden geçen akım yön değiştirdiğinde buna paralel olarak elektromıknatısın kutuplan da yer değiştirir. - Bir iletken üzerine sarılan telden geçen akıma bağlı olarak iletken çevresinde oluşan manyetik etki; iletken telden geçen akım ve sarım sayısı ile doğru orantılıdır. Tel üzerinden geçen elektrik aküm nedeniyle oluşan manyetik etki, akım geçmemesi durumunda kaybolur. Benzer biçimde bobinin sarım sayısı ya da bobinden geçen akım arttırıldığında elektromıknatısın çekim gücü de artar. - Kuvvetli bir manyetik alan içersine konulan iletken bobinlerin üzerinden elektrik akımı geçirildiğinde bobin, oluşan elektromanyetik kuvvet etkisiyle dönmeye başlar. Bu şekilde çalışan düzeneklere elektrik motoru adı verilir. Yapısında elektromıknatıs bulunan elektrik motorlan elektrik enerjisini hareket enerjisine çevirir. Kapı zili, hırsız alarmı gibi kullandığımız birçok aracın yapısında elektromıknatıs bulunur. Aynca elektrik motoruna sahip mikser, çamaşır makinesi gibi araçların içinde de elektromıknatıs bulunur. 248 FEN VE TEKNOLOJİ 8 - Üzerine tel sanlı bir akım makarasına, bir çubuk mıknatıs v hızıyla yaklaştırılıp uzaklaştırılırsa akım makarası üzerinden belli bir akün geçer. Devrede herhangi bir üreteç olmadan tamamen sistemin manyetik alan değerinin değişim değeri ve hızına bağh olarak iletken telde gözlemlenen akıma indüksiyon akımı denir. - Kapalı bir devrede üreteç olmadan bu biçimde elde edilen indüksiyon akım şiddeti; mıknatısın oluşturduğu manyetik alanın şiddeti, mıknatısın yaklaşıp uzaklaşma hızı ve akım makarası üzerindeki telin sanm sayısıyla doğru orantılı olarak değişir. Aynca manyetik alanın değişimine bağlı olarak akım makarasında oluşan bu akımın mıknatıs yaklaşırken gözlenen yönü ile mıknatıs uzaklaşırken gözlenen yönünün birbirine zıt olduğu görülmüştür. - İndüksiyon yoluyla ya da başka bir anlatımla artan veya azalan manyetik alan etkisiyle elde edilen, belli bir süre içinde devamlı olarak yön değiştiren elektrik akımına ise alternatif akım denir. - Tersine çalışan elektrik motoru olarak da düşünebileceğimiz jeneratörler, elektrik akımı üreten araçlardır. Jeneratörler hareket eneıjisini elektrik eneıjisine dönüştürür. Güç santrallerinde bulunan jeneratörlerde üretilen elektrik enerjisi elektrik iletim hatlan ile evlerimize kadar taşınır. - Jeneratörlerin elektrik enerjisi üretmesi için gerekli olan hareket eneıjisi; su, ısı ya da nükleer reaksiyonlarla sağlanabilir. - Doğru akım jeneratörleri, yapı bakımından alternatif akım jeneratörlerine benzer. Yalnız burada elde edilen akım hep tek yönlüdür. Bundan dolayı bu jeneratörlere doğru akım jeneratörü denir. Bisikletimizde kullandığımız dinamolar bir çeşit doğru akım jeneratörüdür. - Akımrn geçişine bağh olarak iletken üzerinden iletilen elektrik enerjisinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşür. İletkenin direnç değerine bağh olarak açığa çıkan ısı eneıjisi, iletken direncinin haricinde iletkenden geçen akımın şiddetinin büyüklüğü ve akımrn geçiş süresine bağlı olarak değişim gösterir. - İletken üzerinde kontrolsüz olarak açığa çıkan ısı enerjisi sonucu meydana gelebilecek buna benzer tehlikeleri engellemek için öncelikle iletken üzerinden geçen akımm kontrol altına alınması gerekir. Bu düşünce ile elektrik devrelerindeki tellerin aşın ısınmasıyla oluşabilecek tehlikelere karşı önlem olarak sigorta adı verilen araçlardan yararlanılır. - Sigortalar, taşıyabilecekleri en yüksek akım miktarına göre sınıflandırılır. Devre emniyetinde kullanılan sigorta değeri önemlidir. Bu nedenle sigorta seçerken sigorta gücü dikkate alınmalıdır. Bir aracın çektiği en büyük akım şiddeti bulunurken; aracın güç değeri, şebeke gerilimine bölünür. Devrede kullanılacak olan sigortalar, kullanılacağı devreden geçen akım değerinden biraz yüksek değerde seçilmelidir. 249 FEN VE TEKNOLOJİ 8 - Evimizdeki elektrik enejjisiııin aktarımım kontrol altına almamıza yardım eden sigortalar yapısal özelliklerine göre; buşonlu, bıçaklı ve otomatik sigorta olarak üç gruba ayrılır. - Bazı iletkenler, üzerinden geçen elektrik akımının etkisiyle kısa sürede ısınıp akkor hâle gelerek çevresine ışık verir. Üzerinden geçen elektrik akımının etkisiyle ampul içindeki yüksek dirençli telin kısa sürede ısınıp akkor hâle gelmesiyle ışık veren ampuller akkor fılamanlı ampul olarak adlandırılır. Ampulun içinin havası boşaltılıp, fîlamanın eriyip buharlaşmasını engellemek için azot ve argon gibi gazlarla doldurulmuştur. Eğer ampulun içindeki hava boşaltılmasaydı; fîlaman tel havada bulunan oksijenle reaksiyona girerek yanar ve kopardı. Filamanın kopması ile ampul üzerinden elektrik ampulleri günlük konuşmalarımız sırasında “patlamış ampul” olarak nitelendiririz. - Fluoresan lambalar içinde çok az cıva ve az miktarda da soy gaz bulunan, iç yüzeyi fosfor ile kaplanmış cam tüplerdir. Fluoresan lambalara elektrik akımı geldiğinde tüpün bir ucundaki elektrottan diğer ucuna doğru bir ark oluşur. Oluşan bu ark elektronlar sayesinde gerçekleşir.Tüpün her iki ucunda bulunan elektrotlara uygulanan gerilim bu elektrotların birinden elektronların kopmasını ve büyük bir hızla diğer elektrota doğru hareket etmesini sağlar. Kopan ve yüksek hızla hareket eden bu elektronlar tüp içerisinde gaz hâlinde bulunan cıva atomlarıyla çarpışır. Bu sırada cıva atomları insan gözünün algılayamadığı mor ötesi ışıma yapar. Bu mor ötesi ışm cam tüpün iç yüzeyini kaplayan fosfora çarptığında görünür ışık meydana gelir. - Elektrikli araçların birim zamanda kullandıktan enerji miktarı farklı olabilir. Elektrikli araçların birim zamanda harcadıkları elektrik eneıjisine elektriksel güç denir. Günlük hayatımızda kullandığımız elektrikli araçların gücü, onların kullanım yerlerine göre yaptıktan işi ne kadar çabuk yaptıklarının bir göstergesidir. Elektrikli araçların harcadıkları elektrik eneıjisi miktarı bulunurken elektrikli aracın gücü ile kullanıldığı süre çarpılır. Bulunan elektrik enerjisinin birimi watt x saniye (joule) ya da kilowatt x saat olarak adlandırılır. - SI birim sisteminde elektriksel güç birimi watt (vat) olup kısaca W ile gösterilir. 1 saniye çalışarak 1 joule elektrik eneıjisi harcayan elektrikli aracın gücü 1 W’tır (watt= joule/sn). Ancak günlük hayatta kullanılan eneıji değerleri çok büyük olduğundan güç birimi olarak çoğunlukla watt birimimin üst katı olan kilowatt (kilovat) kullanılarak sembolü kW olan bu birim yardımıyla birim zamanda harcadığı elektrik enerjisi belirlenir. 1 kW'lık güç 1000 W’lık güce eş değerdir. Günlük hayatta elektrik eneıjisi birimi olarak kilowatt-saat kullanılmaktadır. - Evlerimize ya da iş yerlerine gelen elektrik enerjisi, kullanılmadan önce elektrik sayacı adı verilen bir araç üzerinden geçer. Elektrik sayaçlarının çoğu basit bir elektrik motoru gibi çalışır. Sayaçtan geçen elektrik enerjisinin oluşturduğu manyetik etki ile sayaç içinde yatay konumda bulunan disk hareket eder. Sayaca gelen elektrik eneıjisi miktan arttıkça disk daha hızlı döner. Disk döndükçe de gösterge değişir. Böylece sayaç 250 FEN VE TEKNOLOJİ 8 harcanan elektrik eneıjisinin miktarım doğrudan kilovat-saat olarak ölçmüş olur. Kullanıldığı yere göre bir fazlı, üç fazlı gibi çeşitleri vardır. Elektrik eneıjisinin bilinçli kullanılması ödeyeceğimiz faturanm miktarım düşürerek bize kazanç sağlamasının yanında Dünya’da sınırlı miktarda bulunan yenilenemez enerji kaynaklarının korunmasında da etkili olur. Bir takım ufak özelliklerin bilinmesi, göz ardı edilmemesi ve bazı ufak önlemler sayesinde elektrik enerjisinin daha bilinçli kullanılması sağlanmış olacaktır. Bu çok basit ancak sonuçlan çok önemli olan önlemlerden bazılan; iş bittiğinde lambaların söndürülmesi, kullanılmayan alanların (hol, salon, tuvalet, mutfak vb.) lambalarının açık bırakılmaması, gereksiz yere radyo, televizyon, teyp vb. araçlan çalıştırılmaması ya da çalışır durumda bırakılmaması, elektrikli aletleri kullandıktan sonra muhakkak fişlerinin çekilmesi, gün ışığında yapılabilecek iş ve etkinliklerin geceye bırakılmaması, elektrikli araçların kullanma talimatlarına uygun olarak kullanılması, buzdolabının kapağının sık sık ya da gereksiz yere açılıp kapanmaması, elektrik enerjisini israf edenlerin uyarılması olarak sıralanabilir. 251 FEN VE TEKNOLOJİ 8 1. TEST VII Gücü 5 kW olan bir ütü günlük 8 saat çalıştırılmaktadır. Ütünün çalıştırılması ile bir aylık elektrik enerjisinin tutan kaç TL olur? (1 kWh enerjinin 0,2 TL olduğu kabul edilecek) A) 80 B) 240 C) 120 D) 300 2. Aşağıdaki birimlerden hangisi elektrik enerjisi birimi değildir? A) Joule B) Watt C) KiIowatt- saat D) Watt- saniye 3. Günlük hayatta kullandığımız elektrikli araçların harcadığı eneıji aşağıda verilenlerden hangisi ya da hangilerine bağh değildir? I. Elektrikli aracın gücüne n . Elektrikli aracın boyutlarına Di. Elektrikli aracın kullanıldığı süreye IV. Elektrikli aracın cinsine A) Yalnız I B) Yalnız E C) iv e I I I D) II ve IV 4. Bir öğrenci; bir çivi üzerine sardığı bakır telin uçlarına bir pil bağlayarak oluşturduğu elektromıknatısı toplu iğne dolu bir kaba daldınyor ve mıknatısın çektiği toplu iğneleri sayıyor. Daha sonra çiviye sardığı telin uçlarına ikinci bir pili seri bağlayarak yine toplu iğne dolu bir kaba daldınyor ve mıknatısın çektiği toplu iğneleri sayıyor. Öğrenci son olarak telin uçlarından pilleri çıkanp toplu iğne dolu bir kaba daldırarak mıknatısın çektiği toplu iğneleri sayıyor. Bu öğrenci, yukarıdaki denemelerle, aşağıdaki sorulardan hangisinin cevabım bulmaya çalışmaktadır? A) Elektromıknatıs ne tür cisimleri çekmektedir? B) Doğal bir mıknatıs ile yapay bir mıknatısın çekme etkileri arasmda fark var mıdır? C) Elektromıknatısın şekli, çekme etkisini değiştirir mi? D) Elektromıknatısın üzerinden geçen akım şiddetinin çekme etkisi üzerindeki rolü nedir? 252 FEN VE TEKNOLOJİ 8 5. Aşağıdaki araçlardan hangisi elektrik enerjisini mekanik eneıjiye dönüştürebilen araçtır? A) Dinamo B) Elektrik motoru C) Jeneratör D) Akümülatör 6 . Gücü 1500 W olan bir ısıtıcı 3 saatte kaç kWh değerinde elektrik eneıjisi kullanır? A) 1,5 B) 4,5 C) 500 D) 4500 7. Yüksek elektrik akımlarının oluşturabileceği tehlikelerden korunmak için aşağıdaki araçlardan hangisi kullanılır? A) Reaktör B) Akümülatör C) Jeneratör D) Sigorta 8 . Gücü 3 kW olan bir klimanın günde 6 saat çalıştırılması ile bir aylık kullanılan elektrik eneıjisi miktarının tutan kaç TL olur? (1 kWh enerjinin 0,2 TL olduğunu düşünelim.) A) 145 B) 220 C) 235 D) 108 9. Basit bir elektrik devresinde bulunan elektrik ampulü, enerjisinin % 5’ini ışığa. % 95*ini ısıya dönüştürmektedir. Lambanın gücü 20 W ise 2 dakikada dışanya yayılan ışık enerjisi kaç J olur? A) 400 B) 120 C) 180 D) 240 253 FEN VE TEKNOLOJİ 8 10. Elektromıknatısın manyetik çekme özelliği aşağıda verilenlerden hangisi ya da hangilerine bağlı olarak değişir? I. Akım şiddetine n . Bobin telinin rengine İÜ. Sarım sayısma A) Yalnız H B) iv e II C) iv e III D) II ve Di 11. Transformatör ile ilgili aşağıda verilen ifadelerden hangisi doğrudur? A) Alternatif akımın gerilimini değiştirir. B) Alternatif akımı doğru akıma çevirir. C) Elektromanyetik dalgalan sese çevirir. D) Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. 12. “Nükleer elektrik santrallerinde....................... . termik santrallerde ise ............................ yararlanılarak elektrik enerjisi üretilir.” cümlesindeki boşluğa sırasıyla aşağıdakilerden hangisi getirilmelidir? A) fosil yakıtlardan, barajlardaki sudan B) radyoaktif maddelerden, fosil yakıtlardan C) barajlardaki sudan, radyoaktif maddelerden D) barajlardaki sudan, fosil yakıtlardan 254 FEN VE TEKNOLOJİ 8 UNITE VIII DOĞAL SÜREÇLER KONULAR 8.1. DÜNYA’MIZIN OLUŞUM SÜRECÎNİ ÖĞRENELİM a) Evrenin Oluşumu b) Dünya’mızın Oluşumu 8.2. YER KABUĞUNU ETKİLEYEN LEVHA HAREKETLERİ a) Yer Kabuğu b) Yer Kabuğunun Şekli Değişir mi? c) Yer Kabuğunun Şeklini Değiştiren Etmenler i. Levhaların Hareketi a) Uzaklaşan - Ayrılan Levhalar b) Yaklaşan - Çarpışan Levhalar c) Yanal yer değiştirme - Sıyırma ii. Depremler iii. Yanardağlar (Volkanlar) 8.3. SICAKLIK FARKINDAN KAYNAKLANAN HAVA OLAYLARI YAŞAMIMIZI NASIL ETKİLER? 8.4. HAVADAKİ NEMİ TANIYOR MUYUZ? 8.5. HAVA OLAYLARININ SEBEBİ NEDİR? 8 .6 . HAVA OLAYLARININ YERYÜZÜ ŞEKİLLERİNİN OLUŞUMUNA VE DEĞİŞİMİNE ETKİSİ 8.7. İKLİM VE HAVA OLAYLARI ARASINDAKİ FARKLAR ÖZET TEST 255 FEN VE TEKNOLOJİ 8 BU BÖLÜMÜN AMAÇLARI Bu üniteyi bitirdiğinizde; Bu üniteyi bitirdiğinizde evren ve Dünyamız ile ilgili olarak; Evrenin oluşumu ile ilgili olarak ortaya atılan görüşleri inceleyecek, bu görüşlerden en çok kabul gören “Büyük Patlama** görüşünü öğrenerek Dünyamızın oluşumu hakkında genel bir fikir sahibi olacak, Yer kabuğundaki levhaları tanıyarak levha hareketlerinin sadece insanların değil tüm canlıların hayatım etkileyen sonuçlara yol açtığım öğrenecek, Levha hareketlerinin bir sonucu olarak yer kabuğunda meydana gelen anî ve şiddetli şekil değişiklikleriyle yavaş ve sürekli şekil değişikliklerini örneklerle kavrayarak levha hareketlerinin önemini kavrayıp bunların sonuçlarından haberdar olacak, Depremle ilgili elde ettiği temel kazanımlann yanında depremlerin oluşum mekanizmasını da öğrenip depremin doğal bir süreç olduğunu fark edecek, Atmosferde hava olaylarının nasıl meydana geldiğini kavrayarak iklim ve hava olayları arasındaki farkı ayırt edebilecek yeterliliğe ulaşacak, İklimle hava olayları arasında ilişki kurarak meteorolojinin temelini oluşturan gökyüzü gözleminin, günlük yaşantımızda ne denli önemli olduğunun farkına varacak, İklim ile hava olaylan/teknoloji ve hava gözlemi arasındaki ilişki hakkında bilgi, beceri, deneyim ve tutum kazanacaksınız. NASIL ÇALIŞMALIYIZ? Bu ünitede anlatılanları öğrenebilmek için; Ünite girişlerinde verilen soru, resim, şema vb. hazırlayıcı çalışmaları dikkatli olarak inceleyiniz. Konu içinde verilen deney, araştırma, gözlem vb. etkinlikleri ilgili yönergelerine uygun olarak yapmaya çalışınız. Çalışmalardan sonra metin ve anlatımları takip ederek konuyu anlamaya çalışınız. Başlangıçta yaptığınız çalışmaları yeniden yaparak daha önceden yaptığınız çalışmalarda hatanız varsa düzeltiniz. Ünite sonunda verilen ünite özetini dikkatlice okuyunuz. Ünite sonunda verilen değerlendirme sorularım cevaplamaya çalışınız. Cevaplayamadığımz sorularla ilgili konulan geri dönerek bu konulan tekrar inceleyiniz. FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÜNİTE VIII 8.1. DÜNYA’MIZIN OLUŞUM SÜRECİNİ ÖĞRENELİM a. Evrenin Oluşumu İnsanlar, ilk yıllarından beri yaşadıkları dünyayı, uçsuz bucaksız gökyüzünü, çıplak gözle görebildikleri sayısız yıldızlan hep merak etmişlerdir. İnsanların çıplak gözle gördükleri gökyüzü aslında evrenin milyarda birlik bir kısmını bile içemıez. Evren insan aklının sınırlarım zorlayacak büyüklüğe ve karmaşıklığa sahiptir. Bu kadar büyük ve karmaşık yapıya sahip olan evrende bulunan sayısız gök cismi ise eşi görülmemiş bir denge durumundadır. Bu kadar büyük ve karmaşık yapıya sahip olan evren acaba nasıl oluşmuştur? İşte bilim insanlan ve insanlık bunu hep merak etmişlerdir. Bilim insanlan evrenin oluşumu ile ilgili tarih boyunca bir çok görüş ortaya atmıştır. Evrenin oluşumu ile ilgili olarak ortaya atılan teorilerden en önemlileri büyük patlama, metaverse teorisi, evrensel tasan ve yaratılış teorisi olarak sıralanabilir. Bu görüşler incelendiği zaman hepsinin temelde iki farklı modelden birini savunduğu görülür. Bunlardan birincisi 16001ü yıllarda Newton (Nivtm)’ın ortaya attığı, hareketsiz ve başlangıcı olmayan evren görüşüdür. Bu görüşe göre evren, sonsuzdan beri var olmuştur ve sonsuza kadar da varlığım ve şu anki hâlini koruyacaktır. İkincisi ise günümüzde çoğu bilim inşam tarafından kabul gören, evrenin bir başlangıcının olduğu görüşüdür. Çünkü astronomideki son buluşlar evrenin sürekli bir genişleme içinde olduğunu göstermiştir. Evrenin oluşumu hakkında ortaya koyduklan bu görüşler sonucunda anlaşmazlıklara düşmelerine rağmen günümüzde bilim insanlarının büyük çoğunluğu evrenin oluşumu konusunda bir görüş birliğine varmışlardır. Bilim insanlarının görüş birliğine vardıklan bu teoriye “Big Bang (Büyük Patlama)” denilmiştir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Teoriye göre, evren günümüzden en az on milyar yıl önce, çok yüksek sıcaklık ve yoğunluktaki bir yapıdan büyük bir patlama sonucu oluşmuş olup, bu yapıdan, söz konu su patlama ve genişleme sonucunda, en hızlı hareket eden kütleler en dışta, daha yavaş hareket edenler ise en içte olmak üzere, bir yayılım başlamıştır. Söz konusu evren modeline göre, patlama ve genişleme süreci 1 0 - 2 0 milyar yıl kadar sürmüştür ve hâla da sürmektedir. “Big Bang Teorisi’ ne kadar bilim insanları evrenin durağan olduğunu maddenin sonsuzdan gelip sonsuza gittiğini savunuyorlardı. Bundan dolayı başlangıçta bilim insanları bu teoriyi kabullenmek istemediler. Evrenin oluşum teorileri ilk olarak 1922 yılında Alexander Friendmann (Aleksandır Frendmen) tarafından ortaya konuldu. “Eğer evren sürekli genişliyorsa, evrendeki gök cisimlerinin geçmişte birbirlerine daha yakın olmaları yani evrenin daha sıkışık olması gerekir.” hipotezinden yola çıkan Belçikalı bilim inşam Georges Lemaitre (Jorj Lömet) 1927 yılında “Büyük Patlama Teorisi”ni ortaya koymuştur. Bu teoriye göre evrenin bir başlangıcı vardır ve evren sürekli genişlemektedir. Evrenin genişlemesini, üzerinde gök adalarım temsil eden sembollerin bulunduğu bir balona benzetebiliriz. Balon şiştikçe üzerindeki sembollerin birbirinden aynlması gibi evren de genişlemekte ve gök adalar birbirinden uzaklaşmaktadır. Nitekim ünlü astronom Edwin Hubble (Edvın Habıl) da 1929 yılında gök adaların birbirinden uzaklaştığım gözlemleyerek evrenin devamlı genişlemekte olduğu hipotezim desteklemiştir. Daha soma 1929 yılında Edwin Hubble’ın yaptığı gözlem çalışmalarıyla evrenin devamlı olarak genişlemekte olduğu ispatlandı. Hublle’m yaptığı bu gözlem çalışmalarına en iyi destek 1989 yılında NASA tarafından geldi. Bilim insanlarının teorik çalışmalarına göre büyük patlamadan soma * % FEN VE TEKNOLOJİ 8 mutlaka ortada bir radyasyonun kalması gerekiyordu. İşte bu durumda bu radyasyon araştırılmalıydı. NASA tarafından 1989 yılında COBE adlı uydu fırlatıldı ve uydu fırlatılışından sekiz dakika sonra bu radyasyonu tespit etti. Bundan sonrada yapılan çalışmalar da “Big Bang Teorisi”ne desteklemeye devam etti.İşte Edwin Hubble’m gerçekleştirdiği bu gözlem “Big Bang TeorisTnin bir kanıtı oldu. Bu incelemeler sonucunda varılan sonuçlar şöyledir: ııın^ ı. 2. 3. 4. 5. 6. Evrenin dörtte üçü hidrojen atomundan oluşur. Evrenin dörtte biri helyum atomundan oluşur. Bu oranlar evrenin her yönünde tespit edilir. Hidrojen atomunun oluşması için gerekli olan çok yüksek sıcaklıktaki ortamı ancak “Büyük Patlama” sağlar. Helyum yıldızlarda oluşabilir ama evrendeki % 25’lik helyum ancak bu teoriyle açıklanabilir. Yıldızlar döteryum ve lityum gibi elementleri parçalar. Dolayısıyla bunların oluşumu ancak “Büyük Patlama” ile mümkündür. Çok uzak galaksiler ve gaz bulutlarında tespit edilen hidrojen, helyum, döteryum ve lityum elementlerinin miktan da bu elementlerin evrenin oluşumundan beti var olduğunu ispatlamaktadır. Evrenin oluşumunu açıklayan bu modele göre, patlamanın ilk saniyelerinde sıcak gazlar oluşmaya başlamış olmakla birlikte, otuz milyon yıl içinde, belli bir atom partikülü oluşmamıştı. Bu gaz kütle soğumasını sürdürdü ve birkaç bin dereceye düştü. İşte bu sırada atomlar oluşmaya başladı. Duman halinin bu anında, toz ve gaz bulutlan içinde ilk olarak hidrojen ve helyum bulunmaktaydı. Sonra çekim kuvvetinin etkisiyle, belirli toplanımlar oluşmaya başlamıştır ki, bunlar galaksileri meydana getirecek olan gaz kütleleridir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 “Büyük Patlama Teotisi” günümüzde bilim insanlarının çoğu tarafından kabul görmekle birlikte teorinin hâla açıklayamadığı bir takım sorular bulunmaktadır. Örneğin patlamaya neden olan etkinin ne olduğu henüz tam olarak açıklanamamaktadır. Bilim insanları günümüzde bu konuyla ilgili yeterli bilgiye hâlâ ulaşamamış olsalar da bu doğrultuda çalışmalarına hâlen devam etmektedirler. Bu soruya cevap bulunması hâlinde gelecekte evıenin nasıl oluştuğu ve nasıl ycik olacağı ile ilgili bilgüete de ulaşılabileceği düşünülmektedir. Örnek “Big Bang Teorosi” ilk olarak hangi bilim inşam tarafından ortaya konulmuştur? A) Edwin Hubble B) Georges Lemaitre C) Harry H. Hess D) Alexander Friendmann Çözüm “Big Bang Teorosi” ilk olarak 1922 yılında “Eğer evren sürekli genişliyorsa, evrendeki gök cisimlerinin geçmişte birbirlerine daha yakın olmaları yani evrenin daha sıkışık olması gerekir.” hipotezini ortaya atan Alexander Friendmann tarafından ortaya konulmuştur. Doğru seçenek (D) dir. b. Dünya’mızın Oluşumu Evrenin oluşumu böyle iken acaba gezegenimiz olan Dünya “Büyük Patlama” sonrasında nasıl bir gelişim gösterdi? Taş küre ve hava küre... Bu ikili birbirini tamamlayan ve Dünya’mızı oluşturan unsurlardır. Üzerinde yaşadığımız Dünya’mızı tanımak, bizim için çok önemlidir. Dünya’mızın oluşumu, gelişme evreleri; atmosferin, kıtaların, okyanusların ve dağların oluşumu bilim insanları tarafından çok eski zamanlardan beri merak edilmiştir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 İnsanlar yüzyıllar boyunca yaşadığı dünyayı anlamaya çalışmışlar ve onun nasıl oluştuğuna dair bir takım görüşler ortaya atmışlardır. Şimdi yanlış olduğu bilinen bazı görüşler, yaşanılan o dönemlerde kabul görmüş ve doğruluğuna inanılmıştır. Örneğin insanlar yıllarca Dünya’mn düz olduğuna ve öküzün boynuzlan üzerinde durduğuna inanmışlardır. Dünya’mn yuvarlak olduğunu savunan ve bunu ispatlayan insanlar, o dönemin iküdarlan tarafından dinlerinden aforoz edilmiştir. Ancak bilimin ve teknolojinin gelişmesiyle insanlık bir takım batıl inançlardan kurtulmuş ve Dünya’mn yuvarlak olduğu gerçeğim geçte olsa kabul etmişlerdir. Yaşadığı yerküreyi tanımaya çalışan insan onun nasıl oluştuğunu da hep merak etmiş ve bununla ilgili çalışmalarım hep sürdürmüştür. Dünya’mızın oluşumuyla ilgili günümüze kadar öne sürülen görüşlerden birine göre Dünya’mız Güneş’ten kopan bir madde yığınından meydana geldi. Bu kopma, Güneş’in süratli dönmesi ya da başka bir yıldızın kütle çekimi etkisiyle gerçekleşti. Kopan madde Güneş’in etrafına dağılarak bir toz bulum oluşturdu. Bu toz bulutu da soğudukça, “gezegenimsi” denilebilecek küçük ve yoğun bölgeler meydana getirdi. Bu bölgeler birbirleriyle çarpışarak ya da bir çığ oluşumu gibi önlerine gelen diğer maddeleri de kendilerine katarak büyüdüler ve gezegenleri oluşturdular. Başka bir görüşe göre ise Dünya, evren oluştuğunda kızgın bir gaz kütlesi halindeydi. Evren, Büyük Patlama’nın etkisiyle gitgide genişleyerek soğumaya devam etti. Bu süreçte Dünya da kendi ekseni etrafındaki dönüşünün etkisiyle zamanla dıştan içe doğru soğudu. Böylece Dünya’nm iç içe geçmiş farklı sıcaklıktaki katmanlan oluştu. A FEN VE TEKNOLOJİ 8 Aşağıdaki resmi inceleyerek bu görüşe göre Dünya’nın oluşum sürecini daha iyi anlayabiliriz: B aşlangıçta; Fırıldak gibi süratle dönen bîr gaz ve toz bulutu durumundaydı. 4,5 m ilyar y ıl önce; Bu bulut zamanla küçülerek yan sıvı durumdaki çok sıcak kayalardan oluşan ve süratle dönmeyi sürdüren bir ateş topuna dönüştü. 1,5 m ilya r yıl önce; Zamanla yüzeyi soğuyarak katılaştı ve sert bir kabukla örtüldü. Meteorların düşmesi ve volkanik hareketler sonucunda Dünya’miza özgü bir atmosfer ortaya çıktı. Sıcaklığın düşmesiyle atmosferdeki su buharı yoğuşarak yağış şeklinde yeryüzüne düştü. Böylece su küre oluştu. * ”Büyük Patlamamdan sonra oluşan toz bulutlan kendi çevrelerinde dönerken ağır maddeler merkezde toplanmıştır. İşte Dünya’mızm oluşumu da tıpkı bunun gibi kızgın gaz kütlesinin kendi çevresinde dönerek dıştan içe soğumasıyla ve ağır maddelerin merkezde birleşmesiyle olmuştur. Daha sonra hafif maddeler yerküreyi sarmıştır. Bu nedenle Dünya iç içe geçmiş kürelerden oluşmuştur. Okyanusal kabuk Atmosfer Yerkabuğu kıtasal kabuk Üst manto Manto Manto dış çekirdeğe kadar devam eder Dış çekirdek Dış çekirdekteki erimiş metal Katı metal iç çekirdek . 2 . 3. 4. 5. 1 Dünya’mızın katmanları; ağır küre (çekirdek) ateş küre (manto) taş küre (yerkabuğu) su küre (hidrosfer) hava küre (atmosfer) olarak sıralanabilir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Hâlen, dünyanın çeşitli yerlerinde çok hassas araçlara sahip ekipler, evrenin ve Dünya’nın oluşumu ile ilgili yeni bilgilere ulaşmak amacıyla gözlemler yapmaktadır. Yukarıdaki fotoğrafta da görüldüğü gibi gelişen teknolojinin beraberinde getireceği ileri seviyedeki teleskoplar ve geliştirilecek yeni gözlem sistemleri ile insanoğlunun, ileriki zamanlarda evrenin ve Dünya’mn oluşumu ile ilgili bugün olduğumuzdan çok daha fazla bilgiye sahip olacağı tahmin edilmektedir. Fakat evreni tam olarak anlamak anlaşılan o ki daha çok uzun sürecek. 8.2. YER KABUĞUNU ETKİLEYEN LEVHA HAREKETLERİ Sıradağlar, okyanuslar, volkanlar... Bu yer şekilleri nasıl oluşmuş olabilir? Dünya’mızın görüntüsü 250 milyon yıl önce de bugünkü ile aynı mıydı? Geçmişte de kıtalar şu andaki yerlerinde miydi? Gelecekte Dünya’mız bugünküyle aynı görünümde mi olacak? Günümüzde faaliyette olan volkanların önemli bir kısmı Büyük Okyanus’taki “ateş halkası” olarak adlandırılan bölgededir. Aşağıdaki haritada kırmızı noktaların yoğun ola rak bulunduğu yerler ateş halkasını göstermektedir. Buradaki volkanik patlamalar bir çok depreme de neden olmaktadır. Peki, bu olaylar nasıl meydana gelmektedir? Ateş hal kası üzerinde birçok volkan bulunmasının sebebi nedir? Bunlan hiç düşündünüz mü? |DÜNYA V OL K A N DAĞILIŞ HARİTASI] m _ j— / A T1 * \ i ^ — / A > * \ *4' { f ı ; . | SH 1 1 . f £■‘ yj S 1 | FEN VE TEKNOLOJİ 8 Bu ünitemizde evrenin, Dünya’mn, okyanusların, dağların, depremlerin, volkanların ve hava olaylarının nasıl oluştuğunu öğreneceğiz. Gelin hep beraber Dünya’mızı tanıyarak taş kürede ve hava kürede olanları anlamaya çalışalım. a. Yer Kabuğu Yer kabuğu, üzerinde insanların yaşadığı, taşlar ve topraktan oluşan, ateş küreyi saran Dünya’mızm katmanlarından biridir. Litosfer ya da taşküre olarak da adlandırılır. Yerküre’nin en hafif ve en ince tabakasıdır. Yeryüzünden itibaren ortalama 33 km derinliğe kadar uzanır. Yerkabuğu, bileşimleri ve yoğunlukları birbirinden farklı iki tabakadan oluşur. Basit bir bakış ile yer kabuğunun, sıcak ve akışkan olan magmanın dış kısmının soğuyarak oluşturduğu söylenebilir. Bu bakış ile yer kabuğunun sıcak ve akışkan olan magma üzerinde hareket eden levhalardan oluştuğu düşünülebilir. Bizlerin de üzerinde dolaştığı bu katmanın kalınlığı Dünya üzerinde çeşitli yerlerine göre farklı değerler alır. Örneğin okyanus diplerinde 1 0 km olan yer kabuğunun kalınlığı, karalarda 60 km civarına ulaşır. Katı ve kırılgan levhalardan oluşan yer kabuğu, bir bütün hâlinde değildir. Yapılan jeolojik araştırmalar sonunda yer kabuğunun bileşiminde en fazla silisyum ve alüminyum bileşiklerinin var olduğu görülmüştür. Yer kabuğunu oluşturan bu levhaların yüksek olan kısımları karaları oluştururken çukur kalan kısınılan değişik jeolojik dönemlerde oluşan olaylar sonunda sularla kaplanmıştır. MLftgmfmk kj.yıçljr Yer kabuğunu oluşturan bu levhalar; doğada bir veya biıkaç mineralin değişik şekillerde bir araya gelmesiyle oluşan kayaçlardan meydana gelir.Yer kabuğunu oluşturan farklı özellikte çeşitli kayaçlar bulunmaktadır. Çeşitlerine göre; başkalaşım kayaçlan, püskürük (magmatik) ve tortul kayaçlar olarak sınıflandınlabilecek olan bu kayaçlann bir ya da birkaçı bir araya gelerek levhalan oluşturabilirler. FEN VE TEKNOLOJİ 8 1 magma 2 kristal izasyon kaya 3 volkanik kaya 4 erozyon 5 sedimantasyon 6 tortul kaya 7 ısı ve basınç 8 m etam orfik k ay ala r 9 erime Bu kayaçlardan püskürük (magmatik) kayaçlar; magmanın yer kabuğu içinde veya yüzeyinde soğuyup katılaşmasıyla oluşurken tortul kayaçlar; parçalanmış kayaçlann deniz ve göl diplerine çökelip milyonlarca yıl orada kalmalan sonucu oluşur. Başkalaşım kayaçlan ise magmatik ve tortul kayaçlann dış etmenlerle bir kısmının ya da tamamının değişikliğe uğraması sonucu oluşmuş kayaçlardır. Bu kayaçlardan sadece tortul kayaçlar, içlerinde bulunan ve geçmişten bilgiler taşıyan bitki ve hayvan kalıntıları olan fosilleri barındırdığından jeologlara ek olarak paleontologlar tarafından da incelenir. Paleontologlann yapmış olduğu bu çalışmalar sonucunda geçmişte olan pek çok olay ve oluşumla ilgili olarak bilgi sahibi oluruz. Örnek Yer kabuğu için verilen aşağıdaki bilgilerden hangisi yanlıştır? A) Katı ve kırılgan levhalardan oluşan yer kabuğu, bir bütün hâlinde değildir B) Yer kabuğunun kalınlığı Dünya üzerinde her yerde aynıdır. C) Yer kabuğunun bileşiminde en fazla silisyum ve alüminyum bileşiklerinin vardır. D) Yer kabuğu; sıcak ve akışkan magma üzerinde hareket eden levhalardan oluşmuştur. Çözüm Yer kabuğu; bileşiminde en fazla silisyum ve alüminyum bileşiklerinin bulunduğu, sıcak ve akışkan magma üzerinde hareket eden katı ve kınlgan levhalardan oluşmuştur. Bizlerin de üzerinde dolaştığı bu katmanın kalınlığı Dünya üzerinde çeşitli yerlere göre farklı değerler alır. Doğru seçenek (B)’ dir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 b. Yer Kabuğunun Şekli Değişir mi? Günümüzdeki kıtaların, şu andaki yerlerinin ve şekillerinin geçmişte farklı olduğunu, şu anki durumlarının oluşabilmesi için büyük taşküre levhalarının sürüklenerek yer değiştirmesi gerektiğini bilim insanları 18. yüzyılın sonlarına doğru söylemeye başlamıştır. Kıtaların kayması ile ilişkili olarak ilk ayrıntılı ve geniş kapsamlı kuram 1912 yılında Alman bilim inşam Alüred Wegener (Alfıred Vegenir) tarafından ortaya koymuştur. Alfred Wegener milyonlarca yıl önce dünyada tek bir kıtanın olduğunu ve diğer kıtaların, bu tek kıtadan bölünüp koparak birbirinden uzaklaşmaları sonucunda meydana geldiğini söylemiştir. Milyonlarca yıl önce söz konusu bu bölünme ve kopma olmadan önceki bu tek kıtayı da Pangaea olarak adlandırmıştır. O dönemde bilim insanların büyük çoğunluğu Wegener’in ileri sürdüğü bu görüşüne pek katılmamıştır. 1937 yılında Güney Afrikalı bilim inşam Alexander L. Du Toit (Aleksandır L. Du Toi), Wegener’in öne sürdüğü varsayımlar üzerinde yapmış olduğu çalışmalar sonucunda başlangıçta kuzeyde Lavrasya ve güneyde Gondvana olmak üzere iki ana kıta olduğunu söylemiştir. İlerleyen yıllarda okyanus tabanının şekline ait yapılan araştırmalar sonunda sahip olunan bilgilerin artması, deniz dibi yayılması kuramı ile levha hareketleri kuranımdaki gelişmeler, kıtaların kayması düşüncesini iyice güçlendirmiştir. 1960 yılında ABD’li bilim inşam Hary Hammond Hess (Heri Hemmd Hes), okyanus ortası sıradağların sırtlarında, magma hareketliliğiyle yeni okyanus kabuğu oluşumun sürmekte olduğunu ileri sürdü. Çünkü okyanus tabam, tam ortada, sırt adı verilen noktada ayrılmaktaydı. Onun okyanus tabam yayılması olarak adlandırılan bu teorisi kıtaların hareketini açıklamaktaydı. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Harry H. Hess’e göre; aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi Dünya’mızın katmanlarından olan ateş kürede bulunan ve magma olarak adlandırılan sıcak ve akışkan madde zamanla yerkabuğuna doğru yükselir. Yükselen magma soğuduktan sonra yeni bir magma sokulması yaşandığında daha önceki tabakalar iki yana itilir. Böylece okyanus tabam yatay doğrultuda sırtlardan öteye doğru hareket eder. M 1960 yılında ABD’li bilim insanları Harry H. Hess’in çalışmalarından da yararlanarak levha hareketleri kuramı daha da geliştirilerek Dünya’nm taşküre kısmının çok sayıda büyük levhalardan oluşmakta olduğu fikri savunulmaya başlanmıştır. Bu levhalar yer kürenin kısmen erimiş hâlde bulunan katmanları üzerinde bulunur. Okyanus ortası sırtlar bazı levhaların kenarlarım oluşturur. Okyanus ortası sırtların bulunduğu (levha kenarlarının görüldüğü) yerlerde taşküre levhaları ayrılmakta ve yükselen magma uzaklaşan kenara eklenerek yeni okyanus tabanım oluşturmaktadır. Bu durumda levhalar sırtlardan uzaklaştıkça kıtaları da beraberinde sürüklemektedir. Yapılan bütün bu bilimsel araştırmalar sonucunda bilim insanları kıtaların bundan 250 milyon yıl önce tek bir kıta halinde olduğunu, levha hareketleriyle beraber kıtaların birbirinden uzaklaşarak bugünkü hâlini aldığı sonucuna ulaşmışlardır. Bilim insanları, belli bir süre sonra kıtaların levha hareketleri sonucunda birleşerek gelecekte tek bir kıta hâline geleceğini öne sürmektedirler. Geçmiş zamanlarda da defalarca dev kıtalar oluşmuş ve konveksiyon (madde akımı) hareketinin etkisiyle bu kıtalar da tekrar ayrılmıştır. Başka bir deyişle, kıtalar milyonlarca yıl sürebilen uzun süreçlerde birleşmekte ve sonra tekrar parçalanmaktadır. Aşağıda yer alan şekiller arasında benzeşim kurarak bu durumu kavramaya çalışalım: FEN VE TEKNOLOJİ 8 1. Isınan su yukarı doğru hareket ederken yerin yukarıdan gelen soğuk doldurur. 2. Magma, levhaların uzaklaşmasına ve yenilerinin oluşmasına neden olur. I.Ateş küreden çıkan magma yükselir. 2. Sıcak su yüzeyde soğuyarak kendisinden daha sıcak olan dipteki su ile yer değiştirir. 3. Su tekrar ısınır ve yeniden yükselir, 3. Levhalann uzaklaştığı yerde soğuyan bir levha komşu levhanın altına girer. J V .„ Ç«klrd«k . j Ateş Küre 4. Ateş küreye batan bu madde, ısınarak tekrar yükselir. I. Şekil: Kaynayan suyun konveksiyon hareketini açıklar. II. Şekil: Levha hareketlerinin sebebini açıklar, Bir kapta ısıtılan su, I. şekildeki gibi hareket ederek yukan doğru yükselir ve yüzeyde soğuyup yoğuşarak tekrar alta doğru hareket eder. Magma da D. şekildeki gibi çekirdekten aldığı ısı nedeniyle suya benzer bir hareket yapar, ismin şekillerde gösterildiği gibi konveksiyon yoluyla da yayılabildiğini biliyoruz. Yerkürenin katmanları arasındaki sıcaklık farkından kaynaklanan konveksiyon harekeli; yer kabuğunun üst katmanlarında bir bütün hâlinde olmayan levhalan sürekli hareket ettirmektedir. Bu sayede yerküremiz adeta büyük bir yap-boz gibi birbirini tamamlayan bu levhalardan oluşmaktadır. Bir önceki konuda Dünya’mızın en son 1,5 milyar yıl önceki hâlini görmüştük. Şimdi de aşağıdaki şemayı inceleyerek bilim insanlarının görüşlerine göre, kıtalann 240 milyon yıl önceki hâlini ve gelecekte nasıl olabileceğini görelim. 215 m ilyon yıl itnc* 200 m ilyon yıl ttnce 0 5 m ilyon yıl fitıce 65 m ilyon yıl dknce u A CifİJilImözde Milyonlarca yıl önce Dünya’da tek bir kıta olduğunu ve bu kıtaların birbirinden uzaklaşarak şu anki hâlini aldığını Alfired Wegener 1912 yılında ortaya koşmuştur. Kıtaların milyonlarca yıl önceki hâli ile şimdiki hâlinin farklı olmasını aşağıdakilerden en iyi hangisi açıklar? A) Volkanik faaliyetler B) Depremler C) Levha hareketleri D) Toprak kayması Çözüm Kıtaların milyonlarca yıl önceki hâliyle şimdiki hâlinin farklı olmasının en önemli sebebi sıcak ve akışkan magma üzerinde hareket eden katı ve kırılgan levhaların hareketleridir. Doğru seçenek (C)’dir. c. Yer Kabuğunun Şeklini Değiştiren Etmenler Çevremizi incelediğimizde üzerinde dolaştığımız yer kürenin yüzeyinde değişik yüzey şekilleri olduğunu görürüz. Kimi yerler çukurken kimi yerler yüksektir. Bir tarafta uçsuz bucaksız gibi görünen denizin hemen dibinde başmda küme küme bulutların dolaştığı yüce bir dağ görmek mümkündür. Peki sizce bu yüzey şekilleri daima şu anda gördüğümüz yerlerinde miydi? Ya gelecekte yeryüzünün şekli şu anki şeklinde mi olacak? Yeryüzünün çehresinin bu şekilde değişimine sebep olan etkiler var mıdır? Şimdi de bu sorularımıza beraberce yanıtlar arayalım. Öğrendiğimiz bilgiler yeryüzünün şeklinin devamlı olarak değişim hâlinde olduğunu göstermektedir. Diğer bir ifade ile yer kabuğunda, Dünya’mızm oluşumundan günümüze kadar devam etmiş ve hâlen devam etmekte olan şekil değişiklikleri olmaktadır. Bu şekil değişiklerine neden olan etkiler oluşum yerleri ve biçimlerine göre iç ve dış etmenler olarak iki gruba ayrılabilir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Doğrudan yer kabuğunun içinde oluşan iç etkenler: Yer kabuğunu oluşturan levhaların hareketi, Depremler, Yanardağlar (volkanlar) olarak sıralanabilir. İç etkenlerden farkh olarak yer kabuğunun dışında çeşitli etkiler sonucu oluşarak yeryüzünün değişiminde rol oynayan dış etkenlerin en önemlileri ise; Havanın etkisi Suyun etkisi, Canlıların etkisi şeklinde sıralanır. Şimdi hep beraber bu etkilerden iç etkenleri ayn ayrı inceleyip yeryüzü şekillerinin değişiminde üstlendikleri rolleri belirleyerek birlikte anlamaya çalışalım. i. Levhaların Hareketi Sıcak ve akışkan olan magma üzerinde hareket eden levhalardan meydana gelen yer kabuğunun yüzey şekillerinin değişimine etki eden en önemli faktörlerden biri, yer kabuğunu oluşturan bu levhaların hareketidir. Günümüzde yapılan araştırma ve incelemeler sonucunda yerkürede yılda 1 cm ile 15 cm arasmda hareket hâlinde bulunan yedi tane ana ve bir çok küçük levha vardır. Bu levhalar sadece kıtada, olabileceği gibi sadece okyanusta ya da hem kıtada hem de okyanusta bulunabilir. Levhaların bulunduğu yere göre kıtasal levha, okyanussal levha ya da kıtasal okyanussal levha olarak da adlandınlabilen bu levhaların büyüklüğü, birkaç yüz km 2 den milyonlarca km2 ye kadar değişebilir. Bu durumda bulundukları yere göre Kuzey Amerika ve Antarktika levhalarım nasıl adlandırabiliriz? Haritayı incelediğimizde Türkiye’nin hangi levhalar üzerinde olduğunu söyleyebilir miyiz? Levha sının Avrasya Levhası Anadolu Levhası Karayıp Levhası Levhası Filipin Levhası Kokos ^ Levhası Nazka Levha: Hindistan - Avust Levhası Pasifik Levhası Antartika Levhası FEN VE TEKNOLOJİ 8 Levha hareketleri sürekli olarak devam eden bir süreçtir. Bu hareketlilik sonucunda levha sınırlarında; kısa zaman dilimlerinde ani ve şiddetli, uzun zaman dilimlerinde ise yavaş ve sürekli şekil değişiklikleri meydana gelir. Bu değişiklikler levhaların türlerine ve hareket biçimlerine göre yeni okyanusların, kıtaların, sıradağların ve volkanların oluşmasına neden olur. Sıcak ve akışkan olan magma üzerinde hareket eden bu levhaların birbiriyle etkileşimleri bakımından levha hareketlerini; a) b) c) Uzaklaşma - Ayrılma, Yaklaşma - Çarpışma, Yanal yer değiştirme - Sıyırma olmak üzere üç farklı ana başlık altında toplayabiliriz. a. Uzaklaşan - Aynlan Levhalar Ateş kürede meydana gelen konveksiyon hareketinden dolayı yan yana olan iki levha birbirinden uzaklaşabilir. Bu durumda neler olduğunu aşağıdaki şekiller üzerinde görelim. Uzaklaşan levhalar arasında bir çukur oluşur, oluşan bu çukurdan yukarı doğru ateş küredeki magma yükselir ve yüzeye çıkan magma burada soğur. Soğuyan magma aynlan levhaların kenarlarında katılaşarak yeni bir okyanus tabam oluşturur. Okyanuslarda oluşan bu tabanlara okyanus sırtlan denir. Levhalar birbirinden uzaklaştıkça sırt ortadan büyümeye devam eder. Okyanus tabanında iki levhanın birbirinden uzaklaşmakta olduğu sınırda, magmanın çoğu levha kenarlannda katılaşıp kalırken bir kısmı da çatlaklardan yüzeye ulaşarak yayılma sırtlan olarak adlandınlan volkanik sıradağlan meydana getirir. Okyanus tabanının okyanus sırtından en uzak kısınılan en yaşlı kısmıdır. Bilmen en yaşh okyanus tabam 190 milyon yıl yaşındadır. Sürekli olarak biçim değiştiren okyanus tabam yüzünden zaman zaman okyanuslar yok olsa da bunların yerine yenileri oluşur. Milyonlarca yıldır devam eden bu levha hareketleri, okyanusların şeklinin değişmesine ya da yeni okyanusların oluşmasına neden olacaktır. 271 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Örneğin, Doğu Afrika’daki levhalar arasındaki uzaklaşma ile henüz bir deniz oluşmamış olsa da oradaki levha hareketleri, bir deniz oluşacağı yönündedir. Aynca Atlas Okyanusu’nun da yine bu tür bir levha hareketi ile oluşmuş olabileceği söylenmektedir. b. Yaklaşan - Çarpışan Levhalar Dünya’nın merkezinde meydana gelen konveksiyon hareketinden dolayı yan yana olan iki levha birbirinden uzaklaşabildiği gibi levhalar birbirine de yaklaşabilirler. Birbirine doğru yaklaşan levhalar bir süre sonra biıbinyle çarpışır. İki levhanın çaıpışmasıyla yeryüzü şekli, yaklaşan levhaların türüne göre değişir. Levhaların birbirine yaklaşması ve çarpması üç değişik şekilde olabilir: İki Kıtasal Levhanın Yaklaşması İki kıtasal levhanın yaklaşması levhaların çarpışması ile sonuçlanır. Bu levhaların yoğunlukları az olduğundan genellikle levhalar birbirinin altına dalmaz. Bunlar yaklaşarak çakıştıklarında levha kenarlarındaki yer kabuğu, çok büyük kıvrımlar oluşacak biçimde yukan doğru itilir. Milyonlarca yıl içinde gerçekleşen bu olay sonucunda kıvrımlı sıradağlar oluşur. Ancak hareket çok güçlüyse dağ oluşumu gerçekleşmez ve yer kabuğu eğilerek yatık bir hâl alabilir ya da kırılabilir. Levhalar çarpıştıklarında arada sıkışan bölümler kıvrımlar oluşturarak sıradağlar ya da platolar oluşur. Himalaya Dağlan’nın ve Tibet Yaylası’nın oluşumu iki kıtasal levhanın yakınlaşmasına örnektir. Okyanussal Levha ile Okyanussal Levha Yaklaşması İki okyanussal levha birbirine yaklaşırsa levhalardan biri diğerinin altına doğru kayar, bu durum “dalma - batma’*olarak adlanınlır. İki okyanussal levhanın karşılaşmasında yoğunluğu büyük olan levha, yoğunluğu küçük olan levhanın altına kayar. Bu hareket nedeniyle derin hendekler oluşur. Alta dalan levha derinlere indiğinden ateş küreyle teması sonucu erimeye başlar ve magmaya karışır. Magma da okyanus tabanının zayıf noktalarından yeryüzüne doğru çıkmaya başlar. Yüzeye çıkan magma okyanus FEN VE TEKNOLOJİ 8 tabanında yanardağlar ve yukanda söz edilen volkan dizilerini oluşturur. Eğer bu olay devam ederse, yanardağ okyanus yüzeyine kadar ulaşıp ada oluşumuna varan sonuçlara neden olabilir. Her yıl milyonlarca turistin ziyaret ettiği Filipin’lerdeki volkanik özellik gösteren pek çok adanın oluşum sürecinin bu şekilde olduğu yapılan çalışmalar sonunda anlaşılmıştır. Okyanussal Levha ile Kıtasal Levha Yaklaşması Okyanussal ve kıtasal levhalar birbirine yaklaşırsa yine levhalardan biri diğerinin altına kayar. Yoğunluğu büyük olan levha yoğunluğu küçük olan levhanın altına kayacağından okyanussal levha kıtasal levhanın altına kayar. Bu hareket nedeniyle yüzeyde bir hendek oluşur. Bu olayın meydana geldiği alan dalma-batma bölgesi olarak adlandırılır. Öte yandan ateş küre içinde giderek daha derine inen okyanussal levha ise eriyerek magmaya karışır. Magma yeryüzünün zayıf noktasından yükselerek dışarıya çıkar ve yanardağların oluşmasma sebep olur. Bu tür levha sınırlarında üstte kalan kıtasal levhadaki yer kabuğunun sıkışması sonucu dağlar da oluşabilir. And dağlarının oluşumu buna bir örnektir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 c. Yanal yer değiştirme - Sıyırma Diğer taraftan iki levha bazen birbirini ters yönde ya da aynı yönde sıyırarak yer değiştirme hareketi de yapabilir. İki levha bu esnada birbirine sürtünür. Levhalar arasındaki bu sürtünme çok fazla olduğu için harekete belli bir süre direnç gösterirler. Bu bölgede artan gerilim, oluşan depremlerle çözülür. Kaliforniya’daki Sun Andreas (San Endıras) fay hattı ve Kuzey Anadolu fay hattında bu tip levha hareketleri gözlenir. Bu tip levha hareketleriyle oluşan depremler çoğunlukla yüzeye yakın ya da orta derinliktedir. Bu bölgelerdeki sürtünme ve kırılma uzunca bir hat boyunca oluşacağından buralarda büyük depremlerin oluşma ihtimali vardır. Örnek Levhaların hareketi sonucu sıradağlar ve platolar oluşur. Himaİaya dağlarının oluşumu aşağıdaki levha hareketlerinden hangisi sonucunda oluşmuştur? A) Uzaklaşan levhalar B) İki kıtasal levhanın yakınlaşması C) İki okyanussal levhanın yakınlaşması D) Levhaların yanal hareketi Çözüm Himaİaya dağlarının oluşumu iki kıtasal levhanın yakınlaşması ile oluşmuş bir yeryüzü şeklidir. Doğru seçenek (B)’dir. Örnek Aşağıdaki levha hareketlerinden hangisi okyanus tabanında yanardağlar ve volkan dizilerinin oluşmasma neden olur? A) Kıtasal levha ile kıtasal levhanın karşılaşması B) Levhaların uzaklaşma hareketi C) Okyanussal levha ile kıtasal levhanın karşılaşması D) Okyanussal levha ile okyanussal levhanın karşılaşması FEN VE TEKNOLOJİ 8 Çözüm İki okyanussal levha birbirine yaklaşırsa yoğunluğu büyük olan levha, yoğunluğu küçük olan levhanın altına kayar. Bu hareket nedeniyle derin hendekler oluşur. Alta dalan levha derinlere indiğinden ateş küreyle teması sonucu erimeye başlar ve magmaya karışır. Magma da okyanus tabanının zayıf noktalarından yeryüzüne doğru çıkmaya başlar. Yüzeye çıkan magma okyanus tabanında yanardağlar ve yukarıda söz edilen volkan dizilerini oluşturur. Doğru seçenek ( D)’ dir. ii. Depremler Yer kabuğunun şekil değişimine neden olan iç etmenlerden biri de depremlerdir. Üzerinde yaşadığımız topraklar, jeolojik özelliklerinden dolayı tarih boyunca büyük maddi ve manevi acılara neden olan sayısız deprem yaşamış bir coğrafyadır. En son olarak ülkemiz 12 Kasım 1999 Cuma günü saat 18.57’de merkez üstü Düzce olan aletsel büyüklüğü 7,2 şiddetinde bir deprem sonucunda 845 vatandaşımızın hayatmı kaybettiği, 3395 binanın oturulamayacak hâle geldiği bir deprem felaketi yaşamıştı. Canlı yaşamım olumsuz etkileyen depremler nasıl oluşur? Yukarıda genel hatlan ile öğrenmeye çalıştığımız levha hareketlerinin depremlerin oluşumunda etkisi nedir? Bu denli gerek maddi gerekse manevi acılara neden olan deprem felaketini önleyebilmek mümkün müdür? Peki oluşan bir deprem felaketini en az zararla atlatmak için sizce neler yapılabilir? İşte bütün bu sorulara cevap bulmak için genel hatlan ile depremi ve depremin oluşum mekanizmasını tanıyalım. Yer kabuğunda levha hareketleri sonucu ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin dalgalar hâlinde yayılarak geçtikleri ortamlan ve yer yüzeyini sarsması olayma deprem denir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Depremleri kaydeden, şiddetini ve uzaklığım gösteren alete sismograf (depremyazar) denir. Çeşitli ölçü aletleri ve belirli yöntemlerle depremlerle ilgili elde edilen kayıtlardan incelemeler yaparak bu olaym nasıl oluştuğunu, olay sırasında meydana gelen deprem dalgalarının yeryüzünde nasıl yayıldığım inceleyen bilim dalma sismoloji, bu konu üzerinde çalışan bilim insanlarına ise sismolog denir. Depremlere yönelik olarak sismografların yapmış olduğu incelemeler; depremlerin genellikle yer kabuğunu oluşturan levhaların birbirine sürtündükleri, birbirlerini sıkıştırdıktan ya da birbirlerinin altına girdikleri levha sınırlarındaki dar kuşaklar üzerinde daha yoğun olarak oluştuğunu göstermektedir. Depremlerin büyük çoğunluğu levhaların birbirini zorlamalanyla oluşmaktadır. Birbirini iten ya da diğer levhanın altına giren levhalar arasmda levha hareketine zıt yönde bir sürtünme kuvveti oluşur. Bu levhaların hareket edebilmesi için sürtünme kuvvetinin aşılması gerekir. Sürtünme kuvveti aşıldığında levhalarda çok kısa bir zaman içinde ve şok niteliğinde bir hareket gerçekleşir. Oluşan bu levha hareketi esnasmda çok uzak noktalara kadar yayılabilen sarsıntı (deprem) dalgalan meydana gelir. / Sarsıntılar şeklinde yeryüzünde hissedilen bu dalgalar depremin oluştuğu noktadan her yöne yayılır. Richter (rihter) ölçeği ile derecelendirilen herhangi bir depremin sahip olduğu enerji değeri, meydana geldiği noktadan uzaklaşıldıkça giderek azalır. Dolayısı ile depremin dış merkezinden uzaklaştıkça depremin şiddeti azalır. Bu sırada yeryüzünde bazen kilometrelerce uzanan kırıkların oluşumu gözlenir. Bir deprem olayı sırasında oluşan bu arazi kırıklarına fay denir. Faylar hareket yönlerine göre “doğrultu atımlı fay” veya “eğim atımlı fay” olarak adlandırılır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Dünya üzerinde belki de en yıkıcı doğa olaylarından biri olan depremler tanımlanırken birtakım terim ya da kavramlara ihtiyaç duyulur. Herhangi bir deprem oluştuğunda, bu depremin tarif edilmesi ve anlaşılabilmesi için deprem parametreleri olarak tanımlanan bazı kavramlardan söz edilmektedir. Dilerseniz hep beraber sismologların depremleri tanımlarken kullandıkları “artçı deprem, öncü deprem, şiddet, büyüklük, fay kırılması, fay hattı ve deprem bölgesi” gibi kavram veya terimleri beraberce inceleyelim: Bazen büyük depremlerden önce küçük yer sarsıntıları meydana gelir. Genel olarak ana depremden önce meydana geldiğinden bu ufak sarsıntılara öncü deprem adı verilmiştir. Öncü depremler öncesinde yer aldıkları ana depreme kıyasla genellikle kısa süreli ve düşük şiddetli olan sarsıntılardır. Oluşan büyük bir depremin ardından seri hâlde belki bir kaç yüz adet daha küçük depremler oluşur. Ana depremden soma kayaçlann yerlerine oturması sürecinde meydana gelen, ana depremin büyüklüğünü geçmeyen bu sarsıntılar artçı deprem adım alır. Artçı depremlerin belli bir süresi yoktur, bir ay ya da bir yıl süresince zaman zaman tekrarlayabilir. Bir depremin şiddeti; depremin binalar ve insanlar üzerinde meydana getirdiği hasarın derecesidir. Bu etki, depremin merkezinden uzaklaştıkça değişebilir. Bir depremin, farklı yerlerde farklı şiddet değerleri olabilir. Depremin büyüklüğü arttıkça açığa çıkan dalgalar daha uzağa yayılarak etkiledikleri alan büyüyeceğinden depremin şiddeti de artar. Şiddet değeri, I ve XII aralığındaki Romen rakamları ile ifade edilir. Bu rakamların hiçbir matematiksel temeli yoktur, bütünü ile gözlem bilgüerine dayanır. Depremin şiddeti, depremin büyüklüğüne, odak noktasının derinliğine, zemin yapışma ve yapıların dayanıklılığına bağlı olarak değişir. Depremin büyüklüğü ise; yer sarsıntısının sismograf adı verilen aletlerle ölçülmesiyle belirlenen değeri olup depremin merkezinde açığa çıkan enerji miktarına bağlıdır. Depremlerin şiddeti ve büyüklüğü birbiriyle ilgili olan ve günlük hayatta birbirine karrştmian iki kavramdır. Birbirine karıştırılan bu iki kavram gerçekte depremlerin bir biri ile bağlantılı ama aynı olmayan iki farklı özelliğidir. Buna göre büyüklük, depremin kaynağında açığa çıkan eneıji ile ilişkili bir değerdir ve ölçüm cihazlan ile ölçülürken depremlerin şiddeti, deprem bölgesindeki hasara göre belirlenen bir değerdir. Aşağıda yer alan çizelgede depremin büyüklüğü ile şiddeti karşılaştınlmıştır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Büyüklük Şiddet O’dan 1,9’a Etki Sadece aletler kaydeder. Çok hassas olanlar hisseder. Asılı objeler n 2 'dan 2,9'a sallanır. Bazı insanlar hisseder. Ağır bir kamyon geçiyor 3’ten 3,9'a m gibi titreme olur. Pek çok insan hisseder. Asılı objeler sallanır. 4'ten 4,9'a IV-V Tabaklar, pencereler şangırdar ve kmlabilir. Herkes tarafından hissedilir. İnsanlar korkar. 5’ten 5,9'a VI Bacalar devrilir. insanlar paniğe kapılır. Binalar güçlü sarsıntıdan 6 'dan 6,9'a v n -ıx etkilenirler. Halk içinde yaygm bir panik durumu olur. Sağlam binalar ayakta kalır. Yer kabuğunda 7'den 7,9'a X X I büyük kırılmalar oluşur. Heyelanlar meydana gelir. 8 ’den 8 ,6 ’ya I xn Her yer harap olur. Dünyadaki Yıllık Deprem Sayısı Çok fazla sayıda 300 000 49 000 6200 800 1 2 0 18 0 .2 (3-5 yılda bir) Depremlerin levha hareketlerinin oluştuğu levha sınırlarında gözlendiğini öğren miştik. Genel olarak levha hareketlerinin oluştuğu levha sınırlarında gözlenmesine rağmen başka etkenlerin de depıem olayına sebep olduğu yapılan araştırmalarla görülmüştür. Buna göre depremler çeşitli özellikleri ve oluş nedenlerine göre üç ana gruba aynlır: Tektonik depremler Eğer depremin oluşum nedeni, herhangi bir levha hareketi ise bu depremlere tektonik depremler denir. Yeryüzünde meydana gelen depremlerin %90’ı bu gruba girer. Türkiye’de oluşan depremlerin de büyük çoğunluğu tektonik deprem özelliği göstermektedir. Depremler içinde etki alanlan en geniş ve etkili olan deprem türüdür. Örnek Aşağıdaki levha hareketlerinden hangisinde oluşan depremler genellikle yüzeye yakın ya da orta derinlikte olup büyük depremlerin oluşma ihtimali en fazladır? A) Uzaklaşan levhalar B) İki kıtasal levhanın yakınlaşması C) İki okyanussal levhanın yakınlaşması D) Yanal yer değiştirme-sıyırma levha hareketi Çözüm Yanal yer değiştirme - Sıyırma tipi levha hareketleriyle oluşan depremler çoğunlukla yüzeye yakın ya da orta derinliktedir. Bu bölgelerdeki sürtünme ve kınlma uzunca bir hat boyunca oluşacağından buralarda büyük depremlerin oluşma ihtimali vardır. Doğru seçenek (D)’ dir. Volkanik depremler Oluşum nedenleri volkanik olaylar olan depremlere volkanik depremler denir. Yerin derinliklerinde erimiş olan magmanın yeryüzüne çıkışı esnasmda meydana gelen fiziksel ve kimyasal olaylar nedeniyle oluşan gazların yapmış oldukları patlamalarla bu tür depremlerin oluştuğu bilinmektedir. Günümüzde Türkiye’de aktif konumda olan yanardağ olmadığından bu tip depremler ülkemizde görülmemektedir. Ancak volkanik faaliyetlerini sürdüren dağların olduğu İtalya ve Japonya’da meydana gelen depremlerin bir kısmı bu grup depremlerdir. Bu tür depremler volkanik bir patlama sırasında volkanın çevresinde sarsıntılarla oluştuğundan etki alanları sınırlı olan deprem türünü oluşturur. Tektonik depremlerin oluşturduğu hasara göre daha az zarara neden olan depremlerdir. Çöküntü depremleri Oluşum nedenleri yer altındaki boşlukların veya mağara tavanlarının çökmesiyle olan depremlere çöküntü depremleri denir. Çöküntü depremleri yerel olduğundan etki alanları dar, eneıjileri azdır. Bu özellikleri nedeniyle verdikleri zarar da yerel ve sınırlı bir bölgede olur. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Deprem; volkan patlaması ya da toprak kayması gibi yer hareketleri, deniz tabanında alçalmaya ya da yükselmeye neden olur. Bu süreçte deniz kıyılarına kadar ulaşan ve bazen kıyılarda çok büyük zararlara neden olan dev dalgalar oluşur. Bu dal galara tsunami denir. Tsunami dalgalan, saatte 950 km’ye kadar varabilen çok yüksek süratlerde ilerler. Genellikle okyanuslarda görülür. Kıyıya yaklaştıkça dalgaların sürati düşer ama yüksekliği artar. Bu dev dalgalar kıyıya eriştiğinde büyük su baskınlarına sebep olur. Japoncada liman dalgası anlamına gelen “tsunami” sözcüğü, dünya dilleri ne 15 Haziran 1896’da Japonya’da yaşanan ve dinî bayram için toplanan topluluğun üzerine 23 m yüksekliğinde çöken dev dalgaların 30000 insanın hayatına malolduğu felaketten sonra girmiştir. Örnek Aşağıda deprem ile ilgili olarak verilen bilgilerden hangisi yanlıştır? A) Derin denizlerde oluşan depremler sonucu oluşan dalgalara tsunami denir. B) Levha hareketleri sonucu oluşan depremler volkanik depremleridir. C) Depremler, yer kabuğundaki levha hareketleri sonucu oluşur. D) Depremin kaynağından çıkan enerjinin ölçüsüne depremin büyüklüğü denir. Çözüm A, C ve D* deki bilgiler doğrudur. Ancak B seçeneğinde bahsedilen volkanik deprem ler levha hareketleri sonucu oluşmaz. Volkanik depremlerin oluşum nedenleri volkanik olaylar olup yerin derinliklerinde erimiş olan magmanın yeryüzüne çıkışı esnasmda meydana gelen fiziksel ve kimyasal olaylar nedeniyle oluşan gazların yapmış olduklan patlamalarla bu tür depremlerin oluştuğu bilinmektedir. Doğru seçenek (B)’ dir. Depremlere sebep olan levha hareketleri, volkanik püskürmeler gibi olayların yer kabuğu üzerinde nerelerde olduğu bilinmektedir. Bu olayların gerçekleştiği ve fayların çok olduğu bu deprem riski olan bölgelere deprem bölgesi denir. Şimdi de bu sorulara cevaplar arayarak olası bir deprem olaymda nasıl davranmamız gerektiğini inceleyelim. Depremler, oluşumları günümüze yakın jeolojik zamanda meydana gelen yerlerde daha fazla, oturmuş alanlarda ve I. Jeolojik Zaman oluşumlarında ise daha az görülür. Oluşum zamanı ve yer kabuğunu oluşturan levhalar açısından ele aldığımızda ülkemiz; deprem oluşumu bakımından aktif bir ülkedir. Bir başka ifade ile Türkiye bir deprem ülkesidir. Deprem ülkelerinde yaşayan pek çok insan gibi bizler de Türkiye’nin hemen hemen her yerinde deprem tehlikesi ile karşı karşıyayız. Acaba ülkemiz bir deprem böl gesinde mi yer almaktadır? Türkiye’nin bütün bölgeleri aynı derecede mi deprem riski taşımaktadır? Beraberce alt tarafta verilen ülkemizin deprem bölgelerine ait haritayı inceleyerek bu soruların cevaplarım birlikte bulmaya çalışalım. il merkezi • il sınırı — Depremlerin görülme sıklığı ve şiddeti fazladır. Bu durumun ortaya çıkmasında; ülkemizin günümüz şeklini 3. ve 4. Jeolojik Zaman’larda almış olması, yani genç oluşumlu bir ülke olması, depremlerin en çok görüldüğü kuşak olan Alp - Himalaya kıvrım sistemi içerisinde yer alması, Avrasya, Arap ve Afrika levhalarının etkisinde olması, ülkemizin güneyinde yer alan Arabistan levhasının kuzeye doğru hareket etmesi etkili olmaktadır. Ülkemizde depremler 3 ana kuşak üzerinde yoğunlaşmaktadır: a. Kuzey Anadolu deprem kuşağı: Kuzeyde Saros Körfezi’nden başlayarak Doğu Anadolu’da Varto’ya kadar devam eder. Bu kuşak içerisinde, İstanbul, Yalova, Kocaeli, Sakarya, Bolu, Kastamonu, Amasya, Tokat, Erzurum ve Erzincan illeri bulunmaktadır. Ülkemizde en yıkıcı depremler bu kuşakta görülmektedir. b. Doğu Anadolu deprem kuşağı: Güneyde Hatay’dan başlayarak Doğu Anadolu’da Varto’ya kadar uzanan bu kuşak, Doğu Afrika ve Kızıldeniz’den ülkemize uzanan bir kırık sisteminin devamıdır. Hatay, Kahramanmaraş, Adıyaman, Malatya, Elazığ, Bingöl, Muş bu kuşakta bulunan illerdir. 281 FEN VE TEKNOLOJİ 8 c. Batı Anadolu deprem kuşağı: Ege Bölgesi’nde doğu - batı uzammlı horst - graben sistemi ile Göller yöresine kadar uzanan alan bu kuşak içinde yer almaktadır. Balıkesir, Manisa, İzmir, Aydın, Denizli, Muğla, İsparta, Uşak ve Kütahya bu kuşakta bulunan illerdir. Aynca ülkemizde eriyebilen kayaçlann (kalker) yaygm olarak bulunduğu alanlarda erimeyle oluşan çökmeler sonucunda yerel depremler de meydana gelmektedir. Özellikle Akdeniz Bölgesi’nde zaman zaman bu nedenle etki alanı dar olan depremler oluşmaktadır. Ülkemizde volkanik faaliyetlerin olmaması nedeniyle volkanik karakterli yerel depremler görülmemektedir. Yurdumuzda görülen depremler, genellikle yoğun olarak Kuzey Anadolu Fayı ve Doğu Anadolu Fayı gibi iki büyük fayın hareketi sonucunda oluşmaktadır. Şu ana kadar öğrendiklerimiz ışığmda ülkemizin bir deprem kuşağı içinde bulunması ve depremlerin de önlenemeyen bir doğa olayı olması sebebi ile bizlerin bu son derece tehlikeli ve yıkıcı doğal afet ile iç içe olduğumuz bir gerçektir. Ancak yapılan araştırmalar, bu doğal afette verilen kayıpların büyük bir çoğunun depreme karşı bilinçsiz ve bilgisiz olunmasından kaynaklandığım ortaya çıkarmaktadır. Bu sonuç doğrultusunda insanlara esas zarar verenin afettin kendisi değil bilinçsizlik olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle oluşan bir deprem felaketinin olumsuz ve acı sonuçlarından korunmanın yolunun konu hakkında doğru ve yeterli bilgilerle olacağı açıktır. Örnek Aşağıda verilenlerden hangisi ya da hangileri ülkemizin deprem kuşaklarından değildir? I. Kuzey Anadolu Deprem Kuşağı n . Batı Anadolu Deprem Kuşağı m . Akdeniz Deprem Kuşağı A) YalnızII B )Y alnızm C)IveIH D )II veIII FEN VE TEKNOLOJİ 8 Çözüm Yurdumuzda Kuzey Anadolu deprem kuşağı, Doğu Anadolu deprem kuşağı ve Batı Anadolu deprem kuşağı olmak üzere üç deprem kuşağı vardır. Akdeniz deprem kuşağı ise Endonezya’dan (Java-Sumatra) başlayıp Himalayalar ve Akdeniz üzerinden Atlantik Okyanusu’na ulaşan kuşak olup yeıyüzündeki depremlerin % 21 *i bu kuşakta oluşmasma rağmen ülkemiz bu deprem kuşağı üzerinde değildir. Doğru seçenek (B)’ dir. Depremlerin ne zaman oluşacağı bilinemediğinden depremleri önlemek veya geciktirmek imkânsızdır. Fakat depremlerin neden olacağı hasarları ve olay sonunda oluşan can kaybını en aza indirebiliriz. Oluşan bir deprem felaketinin yıkıcı tesirinden en az zararla kurtulabilmek için yapılması gerekenler ve alınması gerekli önlemler aşağıda üç bölüm hâlinde verilmiştir: Deprem Öncesinde Yapılabilecek Hazırlıklar İlk yardım hakkında bilgi edinilmelidir. Yapılar fay kuşaklan üzerine kurulmamalıdır. Yapıların, deprem kuşağına yakınlığı dikkate alınarak ona göre inşa edilmesi gerekir. Yapı malzemeleri standartlara uygun olmalıdır. Deprem konusunda halk bilgilendirilmelidir. İş yerleri ve okullarda deprem tatbikatı yapılmalıdır Depremde görev alacak ilk yardım ve kurtarma ekipleri önceden belirlenmeli ve sürekli eğitilmelidir Depreme dayanıldı ve bu konuda gerekli inceleme yapılmış olan evlerde oturulmalıdır. Deprem olmadan önce olması muhtemel bir deprem sırasında ailece uygulanacak bir plan yapılarak ortak bir buluşma yeri belirlenmelidir. Evimizdeki eşyalar bizi depremin etkilerinden korunacak şekilde yerleştirilmelidir (Devrilme ihtimaline karşı kitap raflan ve dolapları duvara iyice sabitlenmelidir. Gece yatarken oda kapılan açık bırakılmalıdır. Ev eşyalan çıkışları engellemeyecek şekilde yerleştirilmelidir.). İçine acil kişisel ihtiyalanmızı koyacağımız bir çanta kolayca ulaşabileceğimiz bir yerde bulundurulmalıdır. Bu çantada su, enerji veren yiyecekler, yedek pilleri ile bir radyo ve fener, ilk yardım malzemeleri, kişisel reçete ve ilaçlar, düdük, kâğıt, kalem, bir miktar para, içinde önemli telefon numaralanılın ve acil bir durumda FEN VE TEKNOLOJİ 8 iletişime geçilecek kişilerin bilgilerinin bulunduğu dosya bulunmalıdır. Bu malzemeler, depremden sonra yardım gelene kadar bize destek olacaktır. Deprem Anında Yapılması Gerekenler Panik yapmayalım ve sakin olmaya çalışalım. Güvenli bir yer bularak depremin bitmesini bekleyelim. Zarar verebilecek eşyalardan uzak duralım. Kapalı bir mekânda iken çıkışa yakınsak en kısa sürede binayı terk edelim. Eğer çıkışa çabuk ulaşamayacak konumdaysak içeride kalalım ve duvarlara yaklaşmayalım. Binada güvenli bir yer bularak başımızı ve boynumuzu korumak amacıyla aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi bir pozisyon alalım. Bu pozisyonu kapalı mekânlarda buz dolabı, çamaşır makinesi gibi dayanıklı ev eşyalarının yanına diz çökerek alabiliriz. Sokakta ya da park gibi yerlerde isek bu pozisyonu alırken etrafımızda direk, ağaç vb.gibi bir nesne olmamasına özen gösterelim. Sarsıntı bittiğinde en kısa sürede binayı terk edelim, asansörü kesinlikle kullanmayalım Eğer dışarıdaysak binalar, köprüler, geçitler, tüneller ve yüksek gerilim hatlarından uzakta açık bir alana gidelim. Aracımızda mümkün olduğunca az kullanarak trafikten sakınalım. Merdiven veya apartman boşluklarından uzak duralım. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Depremden Sonra Yapılması Gerekenler Hareket etmeden önce düşebilecek nesneler olabileceğini göz önüne alarak biraz daha bekleyelim ve bu doğrultuda temkinli olarak bulunduğumuz yerden çıkalım. Ailemizden ayrılmışsak onlarla daha önceden belirlemiş olduğumuz yerde buluşmak için buluşma noktasma ulaşmaya çalışalım. Eğer evde isek evden çıkarken gaz vanalan ile elektrik sigortalarını kapatarak yangın tehlikesine karşı önlem alalım. Su sızma ihtimaline karşı su vanalarım kapatalım. Yangına yol açabilecek kibrit,çakmak vb. şeyler kullanılmamalıdır. Yerde cam ve benzeri eşyaların kırıklan olabileceğinden dikkat edilmelidir. Evden dışan çıkarke deprem çantası yanımızda bulundurulmalıdır. Çok acil bir durum olmadıkça telefon kullanılmamalıdır. Yani hatlar meşgul edilmemelidir. Yetkililer duyuru yapıyorlarsa onlan dinleyelim. Ancak bir duyuru yapılmıyorsa, sarsıntının bittiğinden tamamen emin olduktan sonra, en kısa sürede açık bir alana gidelim ve hasarlı binalardan uzak duralım. Olması muhtemel artçı depremlere karşı hazırlıklı olalım. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Ömek Aşağıdaki önlemlerden hangisi ya da hangileri deprem olmadan önce depremlerin vereceği zararları en aza indirmek amacıyla alman önlemlerdendir? I. n. Yapılar fay kuşaklarının üzerinde kurulmamalıdır. Depremde görev alacak ilk yardım ekipleri önceden kurulmalı ve sürekli eğitilmelidir. m . Evden dışarı çıkarken deprem çantası yanımızda bulundurulmalıdır. A )Y alnızII B )Y alnızm C)IveIH D )Iveü Çözüm Yapıların fay kuşaklarının üzerinde kurulmamasma dikkat edilerek binaların sağlam zeminler üzerine inşa edilmesi ile depremde görev alacak ilk yardım ve kurtar ma ekipleri önceden belirlenmeli ve sürekli eğitilmesi deprem öncesinde alınacak önlemlerdendir. Ancak evden dışarı çıkarken deprem çantasının yanımızda bulundurulması deprem sonrasında dikkat edilmesi gereken bir husustur. Bu anlamda I ve II. ifadeler deprem öncesindeki önlemler iken m . ifade deprem sonrasında yapılacak işlemi bildiren bir ifadedir. Doğru seçenek (D)’ dir. Ömek Aşağıdaki önlemlerden hangisi ya da hangileri deprem olurken depremlerin vere ceği zararları en aza indirmek amacıyla alman önlemlerdendir? I. n. m. IV, Panik yapılmamalıdır. Asansör yardımı ile hemen aşağı inilmelidir. Deprem sırasında bizi koruyacak bir ağacm altına saklanılmalıdır. Zarar verilebilecek eşyalardan uzak durulmalıdır. A) Yalnız I B)YalnızIV C) I, II ve Di D) iv e IV Çözüm Bir yer sarsıntısı başladığında panik yapmadan ve bize zarar verebilecek eşyalar dan kendimizi koruyarak sarsıntının bitmesini beklemeli, deprem sarsıntısı bittikten soma seri bir şekilde binayı terk etmeliyiz. Sarsıntı esnasmda kesinlikle pencere, bal kon gibi yerlerden uzak durmalı, özellikle asansörleri kullanmamalıyız. Eğer deprem biz dışarıda iken olmuşsa bu durumda ağaç, direk ya da duvar gibi sarsıntı sonucu yıkılarak bize zarar verecek yerlerden uzak durmalı, sarsıntı anında mümkünse açık alanları tercih etmeliyiz. Buna göre I ve IV. ifadelerde verilen önlemler doğru olup II ve HE. ifadelerle söylenen önlemler hatalıdır. Doğru seçenek (D)’dir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 iii. Yanardağlar (Volkanlar) Yer kabuğunun şekil değişimine neden olan iç etmenlerden bir diğeri volkanlardır. Peki, depremlere de sebep olan bu volkanlar acaba nasıl meydana gelmektedir? Dilerseniz yer kabuğunun şekil değişimine neden olan etkilerden biri olan volkanları hep beraber daha yalandan tanıyalım. Yer kabuğunun aşağısındaki mantonun üst kesimi erimiş malzeme kümeleri barındırır. Dünya'mn iç tabakalarından ateş kürede yüksek sıcaklıkta erimiş hâlde olan bu maddeler, yüksek basınç etkisiyle yeryüzüne doğru hareket ederek yeryuvarlağımn yüzeyinde buldukları bir çatlaktan dışarıya püskürür. Püsküren bu lavlar püskürme nok tasının etrafında birikip soğuyarak zamanla yanardağları oluşturur. Püskürme süreci boyunca yanardağlar daha da büyüyüp yükselirler. Yanardağların bu faaliyetleri sırasında ateş küreden sıcak ve akışkan bir hâlde çıkan lavlar dağın yamaçları boyunca akar. Bu sırada yüksek basmç nedeniyle oluşan volkanik patlamalarda yeryüzüne ulaşan lavlara ek olarak yanardağdan zaman zaman büyük bulutlar oluşturacak şekilde gaz, toz, kül ve sert lav parçalan da çıkar. V olkanik patlam a d iy a g ra m ı:!.K ü l bulutu, 2 .L apilli(volkanik b acadan fırlayan küçiik katı parçacık lar), 3.Lav gözesi, 4 .V olkanik kül yağm uru, 5.Y anardağ yum rusu, 6.L av, 7.K ül ye lav katm am , S .Jeolojik katm an lar (stralum ), 9. Yanal v olkanik tabaka, 10.D iatrem , 11.M agm a odacığı, 1 2.V olkanik duvar Yanardağlardan çıkan gaz, toz ve kül bulutu herhangi bir biçimde suyla kanşırsa çamur akıntısı denilen çamur nehirleri oluşturabilir. Volkanlarda (yanardağlarda) magmanın yeryüzüne çıkarken izlediği yola volkan bacası denir. Volkan bacasmm en ucundaki lavların yer yüzüne ulaştığı yer olan geniş ağıza krater denir. Volkanik (yanardağ) dağlar, volkan konisi olarak da adlandırılır. Etkin veya sönmüş volkanların koni şeklinde olmasının nedeni volkanın çıkardığı lavların katılaşmasmdandır. Volkan kraterinin iç kısmından magma kümesine kadar baca bulunur. Bazı volkanların birkaç krater veya bacası olabilir. 287 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Yıllarca püskürme faaliyeti göstermeyen dağlara sönmüş volkanik dağlar denir. Ülkemizde bulunan Ağn Dağı, Süphan Dağı, Erciyes Dağı, Honaz Dağı ve Nemrut Dağı geçmiş tarihlerde faal olup şu anda sönmüş olan volkanik dağlardandır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Volkanik oluşumlar sonucunda meydana gelen bir diğer yeryüzü şekli de volkanik göllerdir. Volkanik göller volkanik patlamalar sonucunda volkan bacasının en ucundaki geniş ağızı olan kraterlerin yağışlarla dolmasıyla meydana gelirler. Ülkemizdeki Nemrut Gölü, Konya ilimizdeki Meke Tuzlası Gölü, Acıgöl ve Gölcük bu niteliklere sahip olan krater göllerindendir. Volkanların oluşum süreci böyle iken sizce bu oluşuma neyin sebep olduğunu söyleyebilir misiniz? Peki, önceki konuda edindiğimiz bilgilerden hareketle volkan oluşumundaki en önemli etken sizce ne olabilir? Yer kabuğunu oluşturan levha hareketlerinin bu oluşumlara bir etkisi olabilir mi? Yeryüzü şekillerini incelediğimizde; volkanik ada ve dağ oluşumlarının genellikle yer kabuğunu oluşturan levhaların uzaklaştığı ya da yakınlaştığı sınırlarda yoğun olarak yer aldığı görülür. Sıcak nokta olarak adlandırılan bu yerler magmanın yer kabuğunun uyguladığı basmcı yenerek yeryüzüne ulaştığı noktalardır. Hâlen sıcak nokta üzerinde bulunan Hawaii (Havai) Adaları bu oluşumun güzel bir örneğidir. Volkanlar bir yandan yer kabuğunu etkileyerek çeşitli yeryüzü şekilleri meydana getirirken; bir yandan da Pompei (Pompeyi) örneğinde olduğu gibi bizim hayatımızda olumsuz etkilere sebep olmaktadır. MS 79 yılında, İtalya’da Vezüv Volkanı’nın birdenbire faaliyete geçmesi ile yakınındaki kasabalar, kentler; yanardağın püskürttüğü sıcak lav, kül ve zehirli gazlarla yok olmuştur. Bu kentlerden biri olan Pompei, 1711 yılında yapılan kazılar sonucu ortaya çıkarılıncaya kadar, 6 m kalınlığındaki volkanik kül örtüsü altında kalmıştır. Bu kül örtüsü, kentteki her şeyi o zamanki biçimleriyle korumuştur. Kentin bulunduğu kazı alanı, küllerden ve kükürt dumanlarından kaçmaya çalışırken ölen insanlara ait kalıntılar ile doludur. Örnek Volkanik faaliyetlerin meydana geldiği yerler hakkında aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A) Yer kabuğunu oluşturan levhaların uzaklaştığı sınırlarda yoğun olarak görülür. B) Yer kabuğunu oluşturan levhaların yaklaştığı sınırlarda yoğun olarak görülür. C) Volkanik faaliyetler magmanın yer kabuğunun uyguladığı basmcı yendiği noktalarda gözlenir. D) Genelde yer kabuğunun en yüksek yerlerinde görülürler. Çözüm Yeryüzünü şekillerini incelediğimizde; volkanik ada ve dağ oluşumlarının genellikle yer kabuğunu oluşturan levhaların uzaklaştığı ya da yakınlaştığı sınırlarda yoğun olarak yer aldığı görülür. Sıcak nokta olarak adlandırılan bu yerler magmanın yer kabuğunun uyguladığı basmcı yenerek yeryüzüne ulaştığı noktalardır. Doğru seçenek (D)’ dir. 289 FEN VE TEKNOLOJİ 8 8.3. SICAKLIK FARKINDAN KAYNAKLANAN HAVA OLAYLARI YAŞAMIMIZI NASIL ETKİLER? Sabah uyandığınızda, hava durumunun nasıl olacağım hiç düşündünüz mü? Hava sıcak mı, soğuk mu, rüzgârlı mı, yağışlı mı olacak?Akşamlan yatmadan önce bir sonraki günün ya da sabahlan kalktığımızda dışanya çıkmadan önce televizyon, radyo ve gazeteden havanın nasıl olacağma ilişkin bilgiler alarak yukandaki sorulara yanıt bulmaya çalışırız. Televizyonda, radyoda ve gazetelerde yapılan hava tahminleri, önümüzdeki birkaç gün için havanın nasıl olabileceğini öğrenmemizi sağlar. Hafta sonlan için gezi planlan yaparken, otomobil sürücüleri yola çıkmadan, pilotlar uçuşa geçmeden, denizciler denize açılmadan mutlaka hava durumuna ilişkin önceden bilgi alırlar. Çünkü yapacağımız işlerin bir kısmında mutlaka hava koşullan önemlidir. Aynı il içinde bile farklı hava olaylan gözlenebilir mi? Peki bütün bu hava olaylan nasıl gerçekleşir? Dünya’nm her yerinde bilim insanlan çeşitli yöntem, teknik ve araçlarla günlük hava tahminini yapmak için çeşitli gözlemler yaparlar. Gözlemleri sonucunda elde ettikleri verileri bilimsel açıdan yorumlayarak yağmur, kar, rüzgâr ve fırtına gibi hava olaylan ile ilgili tahminlerde bulunur ve bu tahminleri doğrultusunda bize bilgiler verirler. Üzerinde yaşadığımız Dünya’yı bir battaniye gibi saran atmosfer değişik katmanlardan oluşur. Bu katmanların en dışında bulunan 400 - 600 km kalınlığında atmosfer katmam ekzosferdir. Bu katmanın hemen altında yüksek sıcaklıktaki gazların iyonlaşüğı iyonosfer katmam yer alır. Radyo ve telsiz dalgalarının yansıdığı bu katman yaklaşık olarak 250 - 300 km kalınlığmdadır. İyonosfer katmanının hemen altında 20 - 40 km kalınlığında olan mezosfer katmam bulunur. Bu katmanda sıcaklık çok düşük olup burada hava olaylan gözlenmez. Mezosfer katmanının da altında yine hava olaylarının gözlenmediği 25 - 30 km kalınlığındaki stratosfer katmanı bulunur. Güneş’ten gelen zararlı ışınların geçmesini engelleyen ozon tabakası bu katmandadır. Stratosfer katmanının da altında canlıların yaşaması için uygun ve yere en yakın hava kürenin katmam olan troposfer yer alır. Bu katman 6-16 km kalınlığındadır. Tabakanın üst kısımlarına çıkıldıkça oksijen oram ve sıcaklık azalır. Bütün hava olaylarının yaşandığı bu tabakada deniz seviyesinde kuru havada; % 78 azot(N2), % 20,9 oksijen (02), % 1 su buhan ve % 0,1 karbondioksit (C02), diğer gazlar ve tozlar bulunur. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Buna göre içinde hava olaylarının gerçekleştiği bu katmanın büyük çoğunluğunun azot ve oksijen gazlan, geriye kalan çok az bir kısmının ise karbondioksit, su buhan ve diğer gazlar ile tozlar tarafından oluştuğu görülür. Karbondioksit ve su buhan bu bileşenler içinde çok az bir yüzdelik dilime sahip olsa da yaşam için gerekli olan gaz lardır. Su buhan aym zamanda hava olaylarının gerçekleşmesini sağlayan çok önemli bir maddedir. Günden güne ve bölgeden bölgeye değişen hava olaylarım sıcaklık, yağış, rüzgâr, nem ve hava basma gibi değişik etkenler belirler. Bunların içinde rüzgârlar, atmosferdeki havanın Dünya çevresindeki hareketim kolaylaştınp hızlandırdığından atmosferdeki hava olaylarım belirlerken oldukça önemlidir. Peki hava olaylarım belirlerken bu derece önemli olan rüzgârlar nasıl oluşur? Birlikte bu soruya yanıt aramak için rüzgârları daha yakından tanıyalım. Rüzgârlar Rüzgân göremeyiz ama çevremizdeki etkilerini hissederiz.Sıcak yaz günlerinde çok terlediğinizde elinize aldığınız bir yelpazeyi sallayarak ya da vantilatörü açarak hareket eden hava yardımıyla serinlemeye çalışırsınız. Aslında bizler gerçekleştirdiğimiz bu FEN VE TEKNOLOJİ 8 olaylarla küçük de olsa rüzgâr elde etmiş oluruz. Farklı basmç merkezleri arasındaki yüksek basmç alanından alçak basmç alanına doğru görülen Dünya’da yeryüzüne yakın yatay hava hareketlerine rüzgâr denir. Rüzgârın cisimleri sürüklemesi varlığım ispatlar. Dünya’da havayı hareket ettirip rüzgânn oluşmasını sağlayan güç ne olabilir? Geldikleri yerlerin sıcaklık koşullarım gittikleri yerlere de taşıyan rüzgârları oluşturan hava hareketlerinin temel sebebi atmosfer basıncının bölgeler arasmda farklılıklar göstermesidir. Rüzgâr oluşumu Dünya’mızm günlük dönüş hareketiyle sürekli devam eder. Hava daima yüksek basmç merkezinden alçak basmç merkezine doğru hareket eder. Bu basmç farkı sonucunda da rüzgârlar oluşur, iki bölge arasındaki basmç farkı ne kadar büyükse havarim hareketi de o kadar süratli olur. Bu durumda da rüzgâr sahip olduğu sürate göre fırtına, kasırga gibi isimler alır. Rüzgârlar zaman zaman hız değişti rerek bazen sakin esen meltemler bazense inşam ürküten fırtınalar, kasırgalar hâline gelir. Ancak rüzgâr olmadan fırtına ya da kasırga olmaz. Hızlan farklı olan rüzgârların çevrelerine etkileri de farklıdır. Rüzgânn sürati değiştikçe rüzgânn etrafına yaptığı etki de değişir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Aşağıda rüzgârların çevrelerine olan etkilerini tanmılayan”Beaufort (Bofor) Ölçeği” verilmiştir. Bu ölçeği inceleyerek faiklı şiddetteki rüzgârları ve etkilerini öğrenelim. No. Adlandırma Karadaki durum 1 Sakin Dumanlar dikine yükselir 2 Hafif Rüzgâr (yel) Dumanlar meyilli yükselir 3 Latif Rüzgâr Rüzgâr yüzde hissedilir, Yapraklar sallanır ve hışıldar. 4 Mutedil Rüzgâr Yapraklar ve bayraklar devamlı sallanır. Su yüzeylerinde kırışıklık olur. 5 Fırışka Rüzgâr Yapraklı küçük dallar sallanır. Bayraklar düz durur. Durgun sularda dalgalar oluşur. Rüzgâr yürüyen insanları rahatsız eder. 6 Kuvvetli Rüzgâr Büyük dallar sallamr.Telgraf telleri ve saçaklar ses verir. Sularda köpüklü dalgalar belirir. Şemsiyeler güç kullanılır 7 Mutedil Fırtına Bütün ağaçlar sallanır. Rüzgâra karşı güçlükle yürünür. 8 Fırtına Ağaçların ince dallan kırılır. Rüzgâra karşı yürümek imkânsız laşır. 9 Kuvvetli Fırtına Bazı binalarda hasarlar olur. Baca kapaklan sökülür, kiremitler uçar. 10 Büyük Fırtına Ağaçlan köklerinden söker, binalarda büyük hasar oluşur. 11 Bora Yaptığı hasar çok geniştir. Karada pek rastlanmaz 12 Kasırga (Tayfun) Büyük ve müthiş tahribat yapar. Daha çok ekvator bölgesinde rastlanır. Beaufort Ölçeği’ni incelediğimizde, rüzgârın hızının artmasıyla kuvvetinin ve etkisinin de arttığım buna göre de rüzgârların farklı isimler aldığım görürüz. Basmç farkından dolayı oluşan rüzgâr, basmç merkezleri arasındaki basmç farkı arttıkça hızlanır. Aynca Dünya5nm eksen hareketi rüzgârların yönünü saptırır ve hızını azaltır. Engebeli yerlerde sürtmenin etkisiyle rüzgârın hızı azalırken engebesiz yerlerde rüzgâr hızı artar. Peki, nasıl oluyor da rüzgâr, yüzümüzü hafif hafif okşayan bir esinti iken geçtiği yerleri darmadağın eden hortumlara ya da kasırgalara dönüşebiliyor? Nedir bu kasırga ya da hortum denen felaketler gelin beraberce inceleyelim. Hortumlar ve Kasırgalar Bazı rüzgârlar belli bir yönde kuvvetli şekilde eserken bazılan ise kendi ekseni etrafında döner. Sıcak hava alanlarında hızlı bir şekilde kendi ekseni etrafında dönen rüzgârların en küçüğüne şeytan kulesi, ortancasına hortum, en büyüğü ve en kuvvetlisine ise kasırga ya da harikeyn denir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Aşağısında sıcak ve nemli hava, yukarısında ise soğuk ve kuru hava bulunan yüzeyler üzerinde meydana gelen hortumlar, soğuk hava ile sıcak havanın dar bir alanda aniden yer değiştirmesi ile oluşur. Hortum, ucunun yere değmesiyle birlikte rastladığı her şeyi içine çekmeye çalışır. Böylece şiddetli şekilde dönen, su, toz ve diğer yabancı maddelerden oluşan, siyaha yakın koyu renkli bir sütun hâlini alır. Hortumlar bölgeyi terk ettiklerinde arkalarında enkaz yığınları ve onlarca garip hikâyeler bırakır. Türkiye’de hortumlar nadiren görülür. Çoğu hortum yanm saatten fazla sürmez, hatta bazıları yalnızca birkaç dakika sürer. Kasırgalar ise sadece suyun sıcak ve havanın nemli olduğu tropikal okyanuslarda oluşur. Aşağıdaki resimde kasırgadan bir kesit görülmektedir. n FEN VE TEKNOLOJİ 8 Kasırgalar tropikal okyanuslarda meydana gelir. Okyanuslarda kasırgaların oluşabilmesi için okyanus suyunun sıcaklığı en az 27°C olmalıdır. Okyanus sıcaklığı 27 °C’a ulaştığında, okyanus yüzeyindeki ılık ve nemli hava madde akımı yoluyla gökyüzüne doğru yükselmeye başlar. Bu havanın çevresinde girdap gibi dönen güçlü bir rüzgâr oluşur. Ardından yağmur bulutlan toplanır ve fırtına patlar. Fırtınanın kasırga sayılması için rüzgârın en az 118 km/h’lik bir sürate ulaşması gerekir. Kasırga durgun bir merkezin çevresinde dev bir girdap gibi döner. Kasırgalar, hortumlara göre çok daha geniş alanlara yayılır; daha uzun ömürlü ve daha bölgesel olup yavaş hareket ederler. Örnek Aşağıda verilen rüzgâr çeşitlerinden hangisi ya da hangileri pek çok can ve mal kaybına neden olabilen afetlere yol açar? I. Meltem E. Sert rüzgâr m . Kasırga ( Hankeyn) A) Yalnız I B )Y alm zin C) D ve III D )Ivem Çözüm Meltem yüzümüzü hafif hafif okşayan bir esinti iken sert rüzgâr ise saatteki hızı 38 km/h’i geçmeyen adından da anlaşılacağı gibi sertçe esen bir rüzgâr türüdür. Her iki rüzgâr da çevrede ciddi anlamda hasar oluşturmaz. Ancak saatteki hızı 118 km/h’i geçen kasırga ( hankeyn ) geçtiği yerleri darmadağın eden doğal felaket denilen bir rüzgâr türüdür. Doğru seçenek (B)’ dir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 8.4. HAVADAKİ NEMİ TANIYOR MUYUZ? Konunun başında, hava durumunu belirleyen etkenlerden birinin de nem olduğunu öğrenmiştiniz. Bu nem nasıl oluşur? Nem ile yağış ilişkili olabilir mi? Düdüklü tencerenin içinde bir miktar suyu kaynattığımızı düşünelim. Tenceredeki su, buhar ya da su kaçağı olmadığı takdirde buharlaşarak tükenir mi? Kışın sıcak suyla banyo yapar ken buharlı bir ortam oluşur. Zaman geçse de banyo kapışım açana dek banyonuzun içerisindeki buharda bir azalma olmaz. Geçmiş yıllardaki bilgilerimizden de biliyoruz ki okyanuslardan, denizlerden, göllerden, akarsulardan ve topraktan su buharlaşarak havaya karışır. Aynca bitki ve hayvanlardan solunumla ve terlemeyle açığa çıkan su yine havaya kanşır. Havaya karışan bu su, havanın içerdiği nem miktarım belirler. Havadaki nem higrometre adı verilen aletle ölçülür. Havadaki nem miktarı, havanın bulunduğu yere ve sıcaklığına göre değişir. Havanın sıcaklığı arttıkça havadaki nem miktan da artar. Çünkü sıcaklık arttıkça buhar laşma fazla olur, havanın nemi artar. Sıcaklık azaldıkça buharlaşma azalır ve havadaki nem de yoğuşacağmdan havadaki nem miktan azalır. Belli bir hava kütlesinde bulunan nemin yüzde olarak ifadesi, bağıl nemdir. Bu nem, havanın yağış ihtimalini ve neme ne kadar doyduğunu gösterir. Havanın nemi, % 30 olduğunda bu, ihtiyacı olan su buhan ile doyması için % 70 daha nem gerektiğini gösterir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Soğuk bölgelerde havadaki nem yoğuşarak su damlacıklarını oluşturur. Su damlacıkları kümeleri bulutlan meydana getirir. Yeryüzüne çok yakın oluşmuş ya da yeryüzüne çökmüş bulutlara sis denir. Sis, sıcak ve nemli bir havanın daha soğuk bir yerle teması sonucu oluşur. Soğuk ve sıcak havanın karşılaşması sislere neden olur. Yağış ise ortamın belli bir sıcaklıkta en çok taşıyabileceği neme ( % 100’lük bağıl nem) ulaştığında gerçekleşir. Banyodaki buharlı ortamda bazı bölgelerde su damla cıkları oluştuğu görülür. Nemli olan sıcak hava da aynen buhann soğuk olan duvar veya aynayla karşılaştığında su damlacıkları oluşturduğu gibi, soğuk havanın üzerine doğru yükselir ve karşılaştıkları cephede yağışlar meydana gelir. Bu su damlacıkları da yoğuştuğu yere ve havanın sıcaklığına bağlı olarak yeryüzünde farklı şekillerde görülür. Havadaki su buharının yoğunlaşarak sıvı ve katı biçimde yeryüzüne düşmesine yağış denir. Günlük hayatımızda sıkça karşılaştığımız bir doğa olayı olan yağışlar oluşma şekilleri ve meydana gelme biçimlerine göre değişik adlar alırlar. Gelin hep birlikte yaşantımızda sürekli karşılaştığımız bu doğa olaylarım ve oluşma şekillerini inceleyelim. Yağış Türleri ve Etkileri a.Yağmur: Bulutu meydana getiren su taneciklerinin büyümesiyle oluşan su damlacıklarının yeryüzüne dönmesi olayıdır. Yağmur yağmadan önce hava ılıklaşır ve sıcaklık artar. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Kar: Su buharının, yükseklerde 0°C’un altında yavaş yavaş yoğuşmasıyla oluşan buz kristallerinin yeryüzüne düşmesidir. Dolu: Hava sıcaklığının aniden ve büyük ölçüde azalması sonucu yağmur damlalarının donarak buz parçalan hâlinde yeryüzüne düşmesidir. Çiy: Havadaki su buharının yeryüzünde soğuk zeminler üzerinde su tanecikleri şeklinde yoğuşmasıyla meydana gelir. Özellikle bahar aylarında ağaçlann yapraklarında, dallarında görülen su tanecikleridir. Kırağı; Havadaki su buharının yeryüzünde soğuk zeminler üzerinde, 0°C’dan düşük sıcaklıklarda kristaller şeklinde yoğuşmasıyla meydana gelir. Özellikle sonbahar ve kış aylarında gözlenir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Kırç: Havadaki su buharının çok soğumuş ağaç dallan, tel ve saçaklarda yoğuşarak buz tabakası hâline dönüşmesi olayıdır. Kırağıdan ayrılan yönü, kristallerin üst üste gelerek buz tabakası hâlinde olmasıdır. Yukanda resimleriyle beraber açıkladığımız yağış türlerinden yağmur, kar, dolu nemli havanın gökyüzüne yakın yerlerde yoğuşması sonucu oluşurken çiy, kırağı ve kırç ise nemli havanın yeryüzüne yakın yerlerde yoğuşması ile oluşur. Örnek Aşağıda verilen havadaki nem miktan ile ilgili ifadelerden hangisi ya da hangileri doğrudur? I. Havanın sıcaklığı arttıkça havadaki nem miktan da artar. II. Basmç arttıkça havadaki nem miktan da artar. m . Deniz, göl veya akarsu kenarlarındaki nem oram aynı hava koşullarındaki bölgelere oranla daha fazladır. A) Yalnız I B) Yalnız İÜ C) II ve II D) I ve İÜ Çözüm Havanın sıcaklığı arttıkça havadaki nem miktan da artacaktır. Deniz, göl veya akarsu kenarlarındaki nem oram aym hava koşullarındaki bölgelere oranla daha fazladır. Ancak basmç ile nem miktan değişimi ters orantılı olduğundan basmç arttıkça nem miktarının azalması gerekir.Buna göre doğru cevap I ve IH’tür. Doğru seçenek (D)’ dir. Örnek Aşağıdakilerden hangisi bir yağış şekli değildir? A) Çiy B) Kırağı C) Sis D) Yağmur Çözüm Havadaki su buharının yoğunlaşarak sıvı ve katı biçimde yeryüzüne düşmesine yağış denir. Bu tanıma göre çiy, kırağı ve yağmur bir yağış şeklidir. Ancak sis; yeryü züne çok yakın oluşmuş ya da yeryüzüne çökmüş bulutlar olduğundan bir yağış şekli değildir. Doğru seçenek (C)’dir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 8.5. HAVA OLAYLARININ SEBEBİ NEDİR? Havayı göremeyiz ve yaptığı basmcı hissedemeyiz ama gerçekte hava yeryüzüne bir basınç uygular. “Kuvvet ve Hareket” ünitesinde atmosferi oluşturan gazların hareketinden ve ağırlığından dolayı oluşan basmca “hava basmcı” dediğimizi hatırladınız mı? Televizyonda hava durumu programını seyrederken hepimiz hava tahmin raporlarında “Yurdumuz yarından itibaren Balkanlardan gelen alçak hava basıncının etkisi altmda kalacaktır.” gibi ifadelerin sıkça kullanıldığını duymuşsunuzdur. Sözü geçen ifadelerde yer alan alçak basmcm ne anlama geldiğini hiç düşündünüz mü? Peki, yüksek basmç ne demektir? Bu ifadelerin hava durumunda ne gibi değişikliklere yol açacağım biliyor musunuz? Bir bisiklet lastiğine çok fazla hava bastığımızı varsayalım. Burada lastiğin içindeki havanın, lastiğin iç yüzeyine yaptığı basmç yüksek basınçtır. Benzer şekilde 450 enleminde 15 °C’da, deniz seviyesinde ölçülen 1013 milibarlık basmç değeri olan normal hava basmcı değerinden daha fazla basmç, yüksek hava basıncıdır. Bunun tersi olarak havanın normalden daha seyrek olması hâlinde yaptığı basmç ise alçak hava basıncıdır. Bu basmç farklılıkları sıcaklık, yükseklik, yer çekimi ve dinamik etki denilen Dünya’nm kendi ekseni etrafında yapmış olduğu hareketten kaynaklanabilir: Dinamik faktörler : Dünya’nm eksen hareketi sırasında savrulan hava kütleleri bazı yerlerde alçalarak dinamik yüksek basınç alanı veya dinamik alçak basınç alanlarım oluşturur. Y ükselti: Yükselti arttıkça atmosfer kalınlığı, yoğunluğu ve yer çekimi azalır. Bu nedenle de atmosfer basıncının değerinde bir azalma meydana gelir. Yer çekimi: Yer çekiminin kutuplarda en fazla, ekvatorda en az olmasından dolayı kutuplara gidildikçe hava basmcı artar, ekvator bölgelerine gelindikçe azalır. Sıcaklık : Sıcaklığın fazla olduğu yerlerde alçak basmç, sıcaklığın az olduğu yerlerde yüksek basmç oluşur. Mevsimler de bu nedenle basmç merkezleri oluşumunda etkilidir. Örneğin, ekvator çevresi sıcaklık fazlalığından termik alçak basmç alanı, kutuplar çevresi sıcaklık düşüklüğünden termik yüksek basmç alanıdır. Yukanda saydığımız atmosfer basıncını etkileyen faktörler içinde en önemlisi sıcaklık farklılığının neden olduğu basmç farklılığıdır. Diğer faktörlere göre etkisi daha belirgin olan sıcaklık faktöründe ısınan hava yükselir ve havayı oluşturan tanecikler daha soğuk alanlara doğru giderek oralarda birikir. Bir bölgede yüksek basmç varsa buradaki hava çevresindeki alçak basmç alanlarına doğru hareket eder. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Bu şekilde, havanın yer değiştirmesiyle oluşan hareketi yani rüzgârı hissederiz. Aşağıdaki resimleri inceleyerek bu olayı daha iyi anlamaya çalışalım. I ı t 2. Isınan hava y ü kseldikçe soğuyarak bulutları oluşturur. BE ava A noktası etrafın d a yükselir. D olayısıyla A n oktasında hava basıncı düşer. l I % a■ I ,' 3. B u lu tlar yağm urun yağm asına sebep olur. 4. B noktasındaki hava basıncı yüksektir. D olayısıyla hava B ’den A ’y a akar. B öylece rüzgâr oluşur. Alçak basmç alanı: Hava sıcaklığı yüksektir. Ancak yüksek basmç alanlarından alçak basmç alanlarına doğru hava hareketi (rüzgâr) gerçekleşeceğinden bir süre sonra hava koşullan değişecektir. Basmç ne kadar düşerse hava koşullarında da o kadar değişme olacaktır Yüksek basmç alanı: Alçak basmç alanlarına göre hava sıcaklığı daha düşüktür. Bu durumda havadaki nem miktan az olduğundan havanın sıcak ya da soğuk oluşu daha belirgin hissedilir. Yüksek basmç alanlarında bulut oluşmaz. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Örnek Televizyonda hava durumu programı seyrederken hepimiz hava tahmin raporlarında “Yurdumuz yarından itibaren Balkanlardan gelen alçak hava basıncının etkisi altında kalacaktır” gibi ifadelerin sıkça kullanıldığım duymuşuzdur. Bu gibi ifadelerde sık sık kullanılan hava basıncına etki eden faktörler aşağıdakilerden hangisi değildir? A) Sıcaklık B) Yükseklik C) Yer çekimi D) Güneş’ten gelen zararlı ışınlar Çözüm Atmosferde meydana gelen basmç farklılıkları sıcaklık, yükseklik, yer çekimi ve dinamik etki denilen Dünya’mn kendi ekseni etrafında yapmış olduğu hareketten kaynaklanabilir. Ancak bu basmç farklılığına Güneş’ten gelen zararlı ışınların belli bir etkisi bulunmamaktadır. Doğru seçenek (D)) dir. Buraya kadar öğrendiklerimizi birleştirirsek hava olaylarının asıl sebebinin günlük sıcaklık farklılıkları sonucu oluşan yüksek ve alçak basmç alanları olarak ifade edebiliriz. Gece ile gündüz arasındaki sıcaklık farkının neden kaynaklandığım biliyor musunuz? Aşağıdaki şekli inceleyerek bunun temel sebebinin Dünya’mızm kendi ekseni etrafında dönmesi olduğunu söyleyebilir miyiz? Gelin birlikte bu sorulara cevaplar arayalım. Yukanda verilen şekli incelediğimizde güneş ışınlarının ulaştığı yerlerde gündüz yaşanırken güneş ışınlarının ulaşmadığı yerlerde ise gece yaşanır. Dünya’mız kendi ekseni etrafında dönerek bir yandan gece ve gündüzü oluşturmakta bir yandan da günlük sıcaklık farklılıklarına sebep olmaktadır. Gece ve gündüz ile gün içindeki sıcaklık farklarının nedeni Dünya’mn kendi ekseni etrafındaki hareketi iken acaba mevsimler nasıl oluşur? Mevsimsel sıcaklık değişimlerinin sebebi sizce ne olabilir? Kuzey yan küre ve Güney yan kürede mevsimlerin nasıl oluştuğunu biliyor musunuz? FEN VE TEKNOLOJİ 8 Y ü r t y t e ğ ik g e le n ı$ ıö l if Kuzey Kutbu Güney Kutbu Yüzeye eğik gelen ışınlar Dünya’nın Güneş etrafında yaptığı hareket sırasında dönme ekseninin 23° 27’ lık eğikliğinden dolayı kuzey yarıkürede yaz yaşanırken güney yan- kürede kış mevsimi yaşanır. Güneş ışınlan yandaki şekilde görüldüğü gibi Dünya’nın bazı bölgelerine dik düşer. Güneş ışınlan Dünya?da hangi bölgeye dik ve dike yakın gelirse o bölgede sıcaklık fazla, hangi bölgeye eğik gelirse de o bölgede sıcaklık daha az olur. Diğer bir ifade ile yer ekseni ile yörünge düzleminin arasındaki açı, mevsimlerin oluşmasının asıl nedenidir. Dünya’mn Güneş etrafındaki hareketine göre dik gelen ışınlan alan bölgeler sürekli değiştiğinden dolayı mevsimler ortaya çıkar. Kuzey Kutbu Güney Kutbu Eğiklik açısı 90° olsaydı, yörünge düzlemiyle ekvator düzlemi arasında açı olmayacak ve her iki düzlem birbiri ile çakışacaktı. 0 zamanda yıl boyunca güneş ışınlan yalnız ekvatora dik gelecek, diğer enlemlere de yıl boyunca aym açıyla gelecekti. Sonuç olarak mevsimlerin oluşmasının nedeni Dünya’nm dönme ekseninin eğik olmasıdır. 303 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Güneş ışınlan yıl boyunca ekvator bölgesine dik düştüğünden ekvator bölgesi her zaman sıcaktır. Fakat kuzey ve güney yarıküreye aynı zaman dilimlerinde güneş ışınlan dik gelmediğinden bu bölgelerde mevsimler birbirinden farklı olur. Örnek Kutuplardan Ekvator’a doğru gidildikçe güneş ışınlanılın geliş açısı artar. Bu durum, aşağıda verilenlerden hangisi ile açıklanabilir? A) Atmosferin yapısal özelliği B) Dünyanın kendi ekseni etrafında yapmış olduğu hareket C) Dünyanın dönme ekseninin eğik olması D) Dünyanın şeklinin geoit olması Çözüm Yer ekseni ile yörünge düzleminin arasındaki açı, söz konusu olaym oluşmasının asıl nedenidir. Eğiklik açısı 90° olsaydı, yörünge düzlemiyle ekvator düzlemi arasında açı olmayacak ve her iki düzlem birbiri ile çakışacaktı. O zamanda yıl boyunca güneş ışınlan yalnız ekvatora dik gelecek, diğer enlemlere de yıl boyunca aynı açıyla gelecekti. Doğru seçenek (C)’dir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 .8 . HAVA OLAYLARININ YERYÜZÜ ŞEKİLLERİNİN OLUŞUMUNA VE DEĞİŞİMİNE ETKİSİ Yeryüzünün hep aynı kalmayıp zaman içinde sürekli şeklini değiştirdiğini daha önceden öğrenmiş bu değişikliğe neden olan etkenlerden iç etkenleri incelemiştik. Acaba yeryüzü şekillerinin oluşumu sadece Dünya’nın iç kısmındaki etkiler sonucu mu oluşmaktadır? Uzun süre yağan yağmurlardan sonra toprağm üst kısmının sürüklendi ğine çevrenizden hiç tanık oldunuz mu? Toprağı sürükleyen yağmur, kar, dolu, rüzgâr gibi hava olaylarının yeryüzü şekillerinin oluşumunda da etkisi olabilir mi? 8 Çöllerde ve deniz kıyılarında rüzgâr tarafından taşınan kum; kayaların ve çalılıkların etrafında birikip gelişmeye devam ederek zamanla kumulları oluşturmaktadır. Aşağıda verilen şekilde çöllerde ya da deniz kenarlarında sıkça karşılaşılan yüzey şekillerinden olan kumulların şekil ve yer değişikliği görülmektedir. Kumullar, şiddetli ve devamlı esen rüzgârlar tarafından taşman kum taneciklerinin, yüzeyde bulunan bir yükseltinin eğimi daha az olan kısmından yukan doğru hareket ederek yükseltinin doruğunda birikmesi ile oluşur. Daha sonra biriken bu kum taneciklerinin oluşturduğu kütle, yükseltinin keskin eğimli tarafından hareket ederek bir katmanlar serisini oluşturur. Aynı sürecin zaman içinde tekrarı ile bir kum tepesi oluştuğu yerden uzaklaşarak yer değiştirebilir. Ani sıcaklık değişimleri sonunda oluşan rüzgârlar bir yandan kil, kum ve toz gibi parçacıklarım taşırken bir yandan da daha büyük taş parçalarım birkaç santimetre hareket ettirerek yeryüzü şekillerini değiştirmektedir. 305 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Rüzgarın yttnü Doruk Yukarıdaki örnekten de anlaşılacağı gibi levha hareketlerinin yeryüzü şekillerinin belirlenmesindeki rolünün inkar edilemez olmasına rağmen söz konusu şekil değişiklerinin oluşumu sadece levha hareketleri ile sınırlı değildir. Yeryüzünde yaşanan hava olayları da yeryüzü şekillerinin değişiminde etkili olan faktörlerden biridir. Meydana gelen rüzgârlar, yağışlar ve sıcaklık farklılıktan gibi hava olayları da yeryüzünün şeklînin değişmesinde etkin rol oynar. Hava olaylarının yeryüzü şekilleri üzerindeki etkisinin bir diğer örneği de kayalardır. Gündüzleri sıcaklığın etkisiyle genleşen kayalar, geceleri havanın soğumasıyla büzülür. Bu durumun sürekli tekrarlanması ile kayalarda parçalanmalar ve çatlamalar meydana gelir. Yan nemli bölgelerde bu çatlaklara dolan yağmur sulan donarak parçalanmayı hızlandırır. Parçalanan küçük kaya parçalan rüzgârın etkisiyle etrafa dağılabilir. Rüzgârların sürati azaldığında taşıdığı parçacıklan ve kumu bir yerlerde bırakır. Nevşehir’deki peri bacaların oluşumunda hava olaylarının etkisi çok büyüktür Rüzgârla gelen parçacıklar geniş kayalara çarpınca zımpara etkisi yaratarak kayaların yüzeyini bazen törpüleyip parlatırken bazen de parçalanmasına sebep olur. Öte yandan hortum, kasırga gibi önceden öğrendiğimiz şiddetli rüzgârlar, geçtikleri bölgelerde yıkıntılar yapar ve yeryüzünün şeklini değiştirebilir ya da aşın yağışlar sonucu oluşan seller geçtikleri arazilerin şekillerini değiştirebilir. Akarsuların yağan yağışlar sonucunda artan debisi nedeniyle zaman içinde yataklarını değiştirmeleri yüzey şekillerinin de değişimine neden olur. 8.9. İKLİM VE HAVA OLAYLARI ARASINDAKİ FARKLAR Yeryüzü şekillerini değiştirebilen atmosferdeki hava olayları aym zamanda bizim de hayatımıza etki eden, yaşantımızı şekillendirmemizde önemli olan faktörlerden biri ni oluşturur. Dünya üzerinde farklı yerlerde yaşayan milyarlarca insanın yukarıda öğrendiğimiz nedenlerden dolayı yaşadıkları yerlerdeki hava koşullarının farklıhğı; giyim şekillerinden yaşadıkları evlere, yetiştirilen ürünlerden geçim kaynaklarına kadar yaşamın her alanında etkisini göstermektedir. Örneğin, Kuzey Kutbu’ndaki insanlar soğuktan korunmak için sürekli kalın giysiler giyerken ekvatora yakın bölgelerde yaşayan insanlar kışlık giysiye ihtiyaç duymazlar. Peki, yaşamımızın her alanında etkilerini gördüğümüz iklimin nasıl belirlendiğini biliyor muyuz? Bir bölgenin günlük hava olaylarım bilmek, o bölgenin iklimini bilmek için de yeterli midir? Acaba iklim ile hava olayları arasında nasıl bir ilişki vardır? Belirli bir yerde ve kısa süreli olarak gerçekleşen hava koşullan hava olaylan iken, geniş bir bölgede ve çok uzun sürelerde aym kalan ortalama hava olaylan iklim olarak adlandırılmaktadır. FEN VE TEKNOLOJİ 8 Bir yerdeki hava olaylarım tanımlarken en üstün ve etkin olan iklim faktörleri öne çıkar. Sıcak hava denildiğinde bu terim açık güneşli bir havayı kapsayabilir. Ancak o andaki üstün olan faktör yüksek sıcaklıktır. Örneğin, Ankara’da yazlar sıcak ve kuraktır. Ama bu şu demek değildir. Ankara’da yazın hiç yağmur yağmaz, hava bulutlanamaz ya da rüzgâr olmaz. Yaz günlerinde Ankara’da bazen çok şiddetli yağmur ya da dolu yağabilir. Fakat genel olarak Ankara’da yazlar sıcak ve kuraktır. Bu Ankara’nın iklimini anlatır. Şimdi oluşturacağımız bir tabloyla iklim ve hava olayları arasındaki farkı iyice anlayalım: Yandaki çizelgeden edindiğimiz bilgiler doğrultusunda günlük hayatımızda zaman zaman birbirine karıştırdığımız iklimle hava olaylarının aym olmadığım ancak birbirinden ayn da düşünülemeyeceğini söyleyebiliriz. Buna göre bir yerdeki atmosfer olaylarının uzun yıllara (30 - 40 yıl) ait olması demek olan iklimi en iyi yansıtan bitki örtüsüdür. Geniş alanlarda uzun süreli etkili olan iklimlerde ortalama durumlar ifade edilir. Sık sık değişebilen ve kısa süre içinde beliren atmosfer olaylarına yani hava durumuna bakılarak iklim hakkında tahmin yapılamaz. Kara-deniz, deniz-buz, deniz-hava etkileşimleri; volkanik gazlar, insan faaliyetleri, arazi kullanımı, güneşten gelen ve yansıyan ışınlar gibi etkenler iklimin temel elemanlandır. Bu elemanların atmosfer üzerinde; uzun süreler sonunda oluşan etkileri Dünya’daki iklim tiplerini meydana getirirken kısa süreler (günlük, haftalık vs.) sonunda oluşan etkileri de hava olaylarım meydana getirir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 İklim Hava Olaylan Geniş bölgelerde ve çok uzun zaman içinde aynı Belirli bir yerde ve kısa bir süre içinde (günlük kalan ortalama hava şartlandır. haftalık vs.) etkili olan hava şartlandır. iklimi meydana getiren meteorolojik etkenlerin Atmosfer içinde oluşan sıcaklık değişmelerini analizi ile uğraşan bilim dalına klimatoloji ve buna bağlı olarak oluşan hava olaylarım (iklim bilim) denir. Bu bilim dalı meteorolojinin inceleyerek hava tahminleri yapan büim dalına yaptığı gözlemleri canlı yaşamı açısından meteoroloji denir. Meteoroloji, atmosferde inceleyerek açıklamaya çalışır. Yeryüzünde meydana gelen hava olaylarının oluşumunu, görülen başlıca iklim tiplerini, oluşum nedenlerini, gelişimim ve değişimini nedenleri ile inceler. Bu özelliklerini ve insan yaşamı üzerine etkilerini olayların canlılar ve dünya açısından doğuracağı sonuçlan araştırır. inceler. Klimatoloji ile uğraşan bilim insanlarına iklim Meteoroloji bilimi ile uğraşan uzmanlara bilimci denir. meteorolog denir. Günün 07.00, 14.00 ve 21.00 olmak üzere En az 30 - 35 yıllık hava durumuna ait ortalama farklı saatlerinde yapılan günlük gözlemlerle veriler ile belirlenir. belirlenir. İklim yeryüzünün şekillenmesini ve insan yaşamım çok yakından kontrol etmekte dir. İklim bilim, hava olaylarım yakından tanımak için meteorolojinin verilerinden geniş ölçüde yararlanır. Meteorolojinin yaptığı gözlemleri alan iklim bilimciler, insan ve canlı yaşamı açısından inceleyerek açıklamaya çalışır. İklimin temel elemanları sıcaklık, yağış, nem, güneşlenme süresi ve şiddeti, basmç, rüzgâr hızı ve yönü, buharlaşma vb.dir. Bunlar gözlenebilir ve ölçülebilir niceliklerdir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 İklimin etkileri şöyle sıralanabilir: Her iklimin kendine has bitki örtüsü vardır. Yetiştirilen tarım ürünlerinde etkilidir. İnsanlar daha çok ılıman ildim şartlarının etkili olduğu yerleri yaşam alanı olarak tercih etmektedir. Nemli iklim bölgelerinde ahşap evler yaygm iken, kurak iklim bölgelerinde kerpiç ve toprak evler yaygındır. Bir yerde deniz turizminin gelişmesi için sadece deniz olması yeterli değildir. Aynca güneşli gün sayısı da fazla olmalıdır. Kış turizmi için ise engebeli arazi ve kar yağışı etkilidir. Her mevsim yağış alan iklimlerde akarsu rejimleri düzenlidir. Türkiye’de yeryüzü şekilleri iklimin belirlenmesinde etkilidir. Yükseltinin batıdan doğuya gidildikçe artması sıcaklığı düşürür.Ülkemiz, Asya ve Avrupa’da yer alması, Afrika’ya da yakın olması nedeniyle çevresindeki karaların etkisi altında kalmakta, bu karalar üzerinde oluşan basmç merkezleri ve hava olayları Türkiye’yi etkilemektedir. Günümüze kadar insanlar yaşamlarım etkileyen hava olaylarının nedenlerini bulundukları koşullara göre çeşitli gözlemler ve incelemelerle araştırmışlar ve hava olaylarım önceden tahmin edebilme yollarım bulmaya çalışmışlardır. Böylece hava olaylarının olumlu etkilerinden faydalanma, olumsuz etkilerinden de kurtulma ve korunma yollarım aramışlardır. Eski zamanlarda cırcır böceklerinin hava olaylarına çok duyarlı olduğunu fark eden insanlar bu gürültücü böceklerin aniden sessizleşmesini yaklaşmakta olan bir fırtınanın habercisi saymışlardır. I FEN VE TEKNOLOJİ 8 Günümüzde ise uzmanlar geliştirilen teknolojik araçlar yardımıyla dünyadaki meteoroloji istasyonlarından ve uydulardan gelen bügileıi toplayarak meteoroloji haritalarım hazırlarlar ve bu haritalara göre de hava tahminlerinde bulunurlar. Meteoroloji mühendisleri sadece hava olaylarım tahmin etmekle kalmaz aym zamanda atmosferdeki tüm olayları da incelerler. Bu olayların Dünya üzerindeki yaşamı nasıl etkilediğini açıklamak ve gerekli önlemlerin alınıp uygulamaya konulmasını sağlamak amacıyla en son teknolojiyi kullanarak çalışırlar. Bizler de hava durumu programlarından, meteorologlar aracılığıyla önümüzdeki birkaç gün için havanın durumu ile ilgii tahminleri öğrenerek günlük planlarımızı ona göre yapanz. Günümüzde havanın nasıl olacağım bilmek pek çok kişi için hayati önem taşımaktadır. Özellikle pilotlar, kaptanlar, balıkçılar ve çiftçiler için hava olaylarının önceden bilinmesi oldukça önemlidir. Uzun yola çıkacak sürücüler de yolların durumunu öğrenmek için hava durumunu takip ederek meteorologlann görüş ve önerilerini dikkate alırlar. Bu nedenle doğru hava tahminleri, insanları kötü hava şartlarına karşı uyanr. Böylece can ve mal kaybı önlenebilir n J?? "* L q m % ,s ı& 'j s. . ;* âp Ski* >r 2r » a >5 FEN VE TEKNOLOJİ 8 Örnek Aşağıda verilen ifadelerden hangisi ya da hangileri ildim ile ilgili bir açıklamadır? 1. İklim bilgileri en az 30 - 35 yıllık hava durumuna ait verilerin ortalamasıdır, n . Sınırlan belirli dar bir alanda ve kısa süreler içinde etkili olan hava şartlandır, m . Günün 07:00, 14:00 ve 21:00 olmak üzere farklı saatlerinde günlük gözlemlerle yapılır. A) B) C) D) YalnızI Yalnız m n ve m I ve IH Çözüm Belirli bir yerde ve kısa süreli olarak gerçekleşen hava koşullan hava olaylan iken geniş bir bölgede ve çok uzun sürelerde aym kalan ortalama hava olaylan iklim olarak adlandınlmaktadır.Bu tanım ifadelerine göre 1. ifade doğrudan iklimi tanımlarken ve m . ifade söz konusu olan belirli bir dar alanın hava şartlarım belirtir. Doğru seçenek (A)’ dir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 ÖZET • Bilim insanlan evrenin oluşumu ile ilgili tarih boyunca bir çok görüş ortaya atmıştır. Evrenin oluşumu ile ilgili olarak ortaya atılan teorilerden en önemlileri büyük patlama, metaverse teorisi, evrensel tasanm ve yaratılış teorisi olarak sıralanabilir. Bu görüşler incelendiği zaman hepsinin temelde iki farklı modelden birini savunduğu görülür. Evrenin oluşumu hakkında ortaya koyduklan bu görüşler sonucunda bir çok anlaşmazlıklara düşmelerine rağmen günümüzde bilim insanlarının büyük çoğunluğu evrenin oluşumu konusunda bir görüş birliğine varmışlardır. Bilim insanlarının görüş birliğine vardıklan bu teoriye "Big Bang (Büyük Patlama)" denilmiştir. • Teoriye göre, evren günümüzden en az on milyar yıl önce, çok yüksek sıcaklık ve yoğunluktaki bir yapıdan büyük bir patlama sonucu oluşmuş olup, bu yapıdan, söz konusu patlama ve genişleme sonucunda, en hızlı hareket eden kütleler en dışta, daha yavaş hareket edenler ise en içte olmak üzere, bir yayılım başlamıştır. Söz konusu evren modeline göre, patlama ve genişleme süreci 1 0 - 2 0 milyar yıl kadar sürmüştür ve hâla da sürmektedir. Dünya’mızın oluşumuyla ilgili günümüze kadar öne sürülen görüşler den birine göre Dünya’mız Güneş'ten kopan bir madde yığınından meydana geldi. Bu kopma, Güneş'in süratli dönmesi ya da başka bir yıldızın kütle çekimi etkisiyle gerçekleşti. Kopan madde Güneş'in etrafına dağılarak bir toz bulutu oluşturdu. Bu toz bulutu da soğudukça, ''gezegenimsi" denilebilecek küçük ve yoğun bölgeler meydana getirdi. Bu bölgeler birbirleriyle çarpışarak ya da bir çığ oluşumu gibi önlerine gelen diğer maddeleri de kendilerine katarak büyüdüler ve gezegenleri oluşturdular. • Günümüzde faaliyette olan volkanların önemli bir kısmı Büyük Okyanus'taki ''ateş halkası” olarak adlandırılan bölgededir. Basit bir bakış ile yer kabuğunun, sıcak ve akışkan olan magmanın dış kısmının soğuyarak oluşturduğu taş kürenin dış kısmı olduğu söylenebilir. Bu bakış ile yer kabuğunun sıcak ve akışkan olan magma üzerinde hareket eden levhalardan oluştuğu düşünülebilir. • Kıtaların kayması ile ilişkili olarak ilk ayrıntılı ve geniş kapsamlı kuramı 1912 yılında Alman bilim inşam Alfred Wegener (Alfîred Vegenir) ortaya koymuştur. Alfred Wegener milyonlarca yıl önce dünyada tek bir kıtanın olduğunu ve diğer kıtaların, bu tek kıtadan bölünüp koparak birbirinden uzaklaşmaları sonucunda meydana geldiğini söylemiştir. Yapılan bütün bu bilimsel araştırmalar sonucunda bilim insanlan kıtaların bundan 250 milyon yıl önce tek bir kıta halinde olduğunu, levha hareketleriyle beraber kıtaların birbirinden uzaklaşarak bugünkü hâlini aldığı sonucuna ulaşmışlardır. • Yeyüzünün şekil değişiklerine neden olan etkiler oluşum yerleri ve biçimlerine göre iç ve dış etmenler olarak iki gruba ayrılabilir. Doğrudan yer kabuğunun içinde oluşan etkiler iç etkenler: Yer kabuğunu oluşturan levhaların hareketi, depremler, yanardağlar (volkanlar) olarak sıralanabilir. İç etkenlerden farklı olarak yer kabuğunun dışında çeşitli etkiler sonucu oluşarak yeryüzünün değişiminde rol oynayan dış etkenlerin en önemlileri ise havanın, suyun ve canlıların etkisi şeklinde sıralanır. 313 FEN VE TEKNOLOJİ 8 • Yer kabuğunda levha hareketleri sonucu ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin dalgalar hâlinde yayılarak geçtikleri ortamları ve yer yüzeyini sarsması olayına deprem denir. Depremleri kaydeden, şiddetini ve uzaklığını gösteren alete sismograf (depremyazar) denir. Çeşitli ölçü aletleri ve belirli yöntemlerle depremlerle ilgili elde edilen kayıtlardan incelemeler yaparak bu olaym nasıl oluştuğunu, olay sırasında meydana gelen deprem dalgalarının yeryüzünde nasıl yayıldığım inceleyen bilim dalma sismoloji, bu konu üzerinde çalışan bilim insanlarına ise sismolog denir. • Depremin dış merkezinden uzaklaştıkça depremin şiddeti azalır. Bu sırada yeryüzünde bazen kilometrelerce uzanan kınklann oluşumu gözlenir. Bir deprem olayı sırasında oluşan bu arazi kırıklarına fay denir. Faylar hareket yönlerine göre "doğrultu atımlı fay” veya “eğim atımlı fay" olarak adlandırılır. • Bazen büyük depremlerden önce küçük yer sarsıntıları meydana gelir. Genel olarak ana depremden önce meydana geldiğinden bu ufak sarsıntılara öncü deprem adı verilmiştir. Ana depremden sonra kayaçlann yerlerine oturması sürecinde meydana gelen, ana depremin büyüklüğünü geçmeyen bu sarsıntılar artçı deprem adını alır. • Bir depremin şiddeti; depremin binalar ve insanlar üzerinde meydana getirdiği hasarın derecesidir. Bu etki, depremin merkezinden uzaklaştıkça değişebilir. Bir depremin, farklı yerlerde farklı şiddet değerleri olabilir. Depremin büyüklüğü arttıkça açığa çıkan dalgalar daha uzağa yayılarak etkiledikleri alan büyüyeceğinden depremin şiddeti de artar. Depremin şiddeti; depremin büyüklüğüne, odak noktasının derinliğine, zemin yapışma ve yapıların dayanıklılığına bağlı olarak değişir. Depremin büyüklüğü ise; yer sarsıntısının sismograf adı verilen aletlerle ölçülmesiyle belirlenen değeri olup depremin merkezinde açığa çıkan enerji miktarına bağlıdır. • Eğer depremin oluşum nedeni, herhangi bir levha hareketi ise bu depremlere tektonik depremler denir. Yeryüzünde meydana gelen depremlerin %90’ı bu gruba girer. Türkiye'de oluşan depremlerinde büyük çoğunluğu tektonik deprem özelliği göstermektedir. Oluşum nedenleri volkanik olaylar olan depremlere volkanik depremler denir. Yerin derinliklerinde erimiş olan magmanın yeryüzüne çıkışı esnasında meydana gelen fiziksel ve kimyasal olaylar nedeniyle oluşan gazların yapmış oldukları patlamalarla bu tür depremlerin oluştuğu bilinmektedir. Günümüzde Türkiye'de aktif konumda olan yanardağ olmadığından bu tip depremler ülkemizde görülmemektedir. • Oluşum nedenleri yer alfandaki boşlukların veya mağara tavanlarının çökmesiyle olan depremlere çöküntü depremleri denir. Çöküntü depremleri yerel olduğundan etki alanları dar, enerjileri azdır. Bu özellikleri nedeniyle verdikleri zarar da yerel ve sınırlı bir bölgede olur. Deprem; volkan patlaması ya da toprak kayması gibi yer hareketlerine, deniz tabanında alçalmaya ya da yükselmeye neden olur. Bu süreçte deniz kıyılam a kadar ulaşan ve bazen kıyılarda çok büyük zararlara neden olan dev dalgalar oluşur. Bu dalgalara tsunami denir.Depremlere sebep olan levha hareketleri, volkanik püskürmeler gibi olayların yer kabuğu üzerinde nerelerde olduğu bilinmektedir. Bu olayların gerçekleştiği ve fayların çok olduğu bu deprem riski olan bölgelere deprem bölgesi denir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 • Ülkemizde eriyebilen kayaçlann (kalker) yaygm olarak bulunduğu alanlarda erimeyle oluşan çökmeler sonucunda yerel depremler de meydana gelmektedir. Özellikle Akdeniz Bölgesi’nde zaman zaman bu nedenle etki alanı dar olan depremler oluşmakladır. Ülkemizde volkanik faaliyetlerin olmaması nedeniyle volkanik karakterli yerel depremler görülmemektedir. Yurdumuzda görülen depremler, genellikle yoğun olarak Kuzey Anadolu Fayı ve Doğu Anadolu Fayı gibi iki büyük fayın hareketi sonucunda oluşmaktadır • Hava olaylarının gerçekleştiği troposfer katmanının büyük çoğunluğunun azot ve oksijen gazlan, geriye kalan çok az bir kısmının ise karbondioksit, su buhan ve diğer gazlar ile tozlar tarafından oluştuğu görülür. Karbondioksit ve su buhan bu bileşenler içinde çok az bir yüzdelik dilime sahip olsa da yaşam için gerekli olan gazlardır. Su buhan aym zamanda hava olaylarının gerçekleşmesini sağlayan çok önemli bir maddedir. • Günden güne ve bölgeden bölgeye değişen hava olaylarım sıcaklık, yağış, rüzgâr, nem ve hava basmcı gibi değişik etkenler belirler. Bunların içinde rüzgârlar, atmosferdeki havanın Dünya çevresindeki hareketini kolaylaştınp hızlandırdığından atmosferdeki hava olaylarını belirlerken oldukça önemlidir. Farklı basmç merkezleri arasındaki yüksek basmç alanından alçak basmç alanına doğru görülen Dünya’da yeryüzüne yakın yatay hava hareketlerine rüzgâr denir. Rüzgâr oluşturan hava hareketlerinin temel sebebi atmosfer basıncının bölgeler arasında farklılıklar göstermesidir. Rüzgâr oluşumu Dünya'mızm günlük dönüş hareketiyle sürekli devam eder. Hava daima yüksek basmç merkezinden alçak basmç merkezine doğru hareket eder. Bu basmç farkı sonucunda da rüzgârlar oluşur, iki bölge arasındaki basmç farkı ne kadar büyükse havanın hareketi de o kadar süratli olur. Bu durumda da rüzgâr sahip olduğu sürate göre fırtına, kasırga gibi isimler alır. • Sıcak hava alanlarında hızlı bir şekilde kendi ekseni etrafında dönen rüzgârların en küçüğüne şeytan kulesi, ortancasına hortum, en büyüğü ve en kuvvetlisine ise kasırga ya da harikeyn denir. Türkiye'de hortumlar nadiren görülür. Çoğu hortum yarım saatten fazla sürmez, hatta bazılan yalnızca birkaç dakika sürer. Kasırgalar ise sadece suyun sıcak ve havanın nemli olduğu tropikal okyanuslarda oluşur. Kasırgalar tropikal okyanuslarda meydana gelir. Okyanuslarda kasırgaların oluşabilmesi için okyanus suyunun sıcaklığı en az 27°C’a olmalıdır. Okyanus sıcaklığı 27 °C ulaştığında, okyanus yüzeyindeki ılık ve nemli hava madde akımı yoluyla gökyüzüne doğru yükselmeye başlar. • Okyanuslardan, denizlerden, göllerden, akarsulardan ve topraktan su buharlaşarak havaya karışır. Aynca bitki ve hayvanlardan solunumla ve terlemeyle açığa çıkan su yine havaya kanşır. Havaya kanşan bu su, havanın içerdiği nem miktarım belirler. Havadaki nem higrometre adı verilen aletle ölçülür. • Havadaki nem miktan, havanın bulunduğu yere ve sıcaklığına göre değişir. Havanın sıcaklığı arttıkça havadaki nem miktan da artar. Çünkü sıcaklık arttıkça buharlaşma fazla olur, havanın nemi artar. Sıcaklık azaldıkça buharlaşma azalır ve havadaki nemde yoğuşacağmdan havadaki nem miktan azalır. Belli bir hava kütlesinde bulunan nemin yüzde olarak ifadesi, bağıl nemdir. Bu nem, havanın yağış ihtimalini ve neme ne kadar doyduğunu gösterir. 315 FEN VE TEKNOLOJİ 8 • Soğuk bölgelerde havadaki nem yoğuşarak su damlacıklarım oluşturur. Su damlacıkları da bir araya gelerek bulutlan meydana getirir. Yeryüzüne çok yakın oluşmuş ya da yeryüzüne çökmüş bulutlara sis denir. Sis, sıcak ve nemli bir havanın daha soğuk bir yerle teması sonucu oluşur. Soğuk ve sıcak havanın karşılaşması sislere neden olur. • Havadaki su buharının yoğunlaşarak sıvı ve katı biçimde yeryüzüne düşmesine yağış denir. Günlük hayatımızda sıkça karşılaştığımız bir doğa olayı olan yağışlar oluşma şekilleri ve meydana gelme biçimlerine göre değişik adlar alırlar. • Belirli bir yerde ve kısa süreli olarak gerçekleşen hava koşullan hava olaylan iken, geniş bir bölgede ve çok uzun sürelerde aym kalan ortalama hava olaylan iklim olarak adlandınlmaktadırBir yerdeki hava olaylarını tanımlarken en üstün ve etkin olan iklim faktörleri öne çıkar. • Kara-deniz, deniz-buz, deniz-hava etkileşimleri; volkanik gazlar, insan faaliyetleri, arazi kullanımı, güneşten gelen ve yansıyan ışıldar gibi etkenler iklimin temel elemanlandır. Bu elemanların atmosfer üzerinde; uzun süreler sonunda oluşan etkileri Dünya'daki iklim tiplerini meydana getirirken kısa süreler (günlük, haftalık vs.) sonunda oluşan etkileri de hava olaylarım meydana getirir. FEN VE TEKNOLOJİ 8 TEST v m 1 . Dünya’mızda mevsimlerin oluşmasnun sebebi aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? A) B) C) D) 2. Dünya’nm Güneş ile arasındaki uzaklıktır. Dünya’nm sahip olduğu kütle çekim kuvvetidir. Ay’m Dünya’nm etrafında dolanmasıdır. Dünya’nm dönme ekseninin eğikliğidir. Big Bang Teorisi için aşağıda verilen bilgilerden hangisi ya da hangileri doğrudur? I. Önce elementler sonra gaz bulutlan, galaksiler ve gezegenler oluşmuştur. H. Yapılan inceleme ve araştırmalar sonucu evrenin bir patlama ile oluştuğunun doğru olamayacağı görülmüştür, m. Patlamadan sonra oluşan toz bulutlan kendi çevrelerinde dönerek galaksileri oluşturmuştur. A) B) C) D) 3. Aşağıdakilerden hangisi depremle ilgili çalışmalar yapan bilim insanına verilen addır? A) B) C) D) 4. YalnızI Yalnız II Ivem n ve in Sismolog Meteolog Sismograf Jeolog Şekilde gösterilen levha hareketlerinden hangisi ya da hangileri oluşumunda etkin olan levha hareketleridir? A) B) C) D) deprem Yalnız I Yalnız II IveK i, n ve n ı 317 FEN VE TEKNOLOJİ 8 5. Yer kabuğu ile ilgili verilenlerden hangisi ya da hangileri doğrudur? I . İnsanların, hayvanların, bitkilerin üzerinde yaşadığı katmandır. II. Su kürenin altındaki katmandır, m . Üzerinde kayaçlar hareket eder. A) B) C) D) 6 . Aşağıdaki levha hareketlerinden hangisi okyanusların şeklinin değişmesine ya da yeni okyanusların oluşmasma neden olur? A) B) C) D) 7. 8 . Uzaklaşan - Ayrılan Levhalar Yaklaşan - Çarpışan Levhalar Yanal yer değiştirme - Sıyırma İki Kıtasal Levhanın Yaklaşması Aşağıdakilerden hangisi yeni okyanus tabanlarının oluşumunda etkili olan levha hareketlerini en iyi şekilde temsil eder? Aşağıda depremlerle ilgili olarak verilen bilgilerden hangisi doğrudur? A) B) C) D) 9. Yalmzl Yalnız n IveD n ve in Depremler iklim bölgelerine göre çeşitlere ayrılır. Levha hareketleri sonunda oluşan depremlere çöküntü depremleri denir. Deprem derecelerini sismograf denilen alet ölçer. Depremlerin oluşumu önceden kesin olarak bilinebilir. Atmosferdeki nem miktan aşağıdaki ölçü aletlerinden hangisi ile ölçülür? A) B) C) D) Termometre Sismograf Barometre Higrometre FEN VE TEKNOLOJİ 8 10. Atmosferdeki nem oram ile sıcaklık arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? A) Atmosfer sıcaklığı azaldıkça nem oram artar. B) Atmosfer sıcaklığı arttıkça atmosferdeki nem oram artar. C) Atmosfer sıcaklığı arttıkça atmosferdeki nem oram azalır. D) Atmosferdeki nem oranı atmosfer sıcaklığına bağlı değildir. 11. Aşağıdakilerden hangisi yeryüzünü şekillendiren iç etkenlerden biri değildir? A) B) C) D) Kıvrılma Volkan m a Kırılma İklim 12. Kıtaların kayması ile ilişkili olarak ilk ayrıntılı ve geniş kapsamlı kuram ortaya koyan bilim inşam aşağıdakilerden hangisidir? A) B) C) D) Edwin Hubble Alexander Friendmann Harry H. Hess Georges Lemaitre 13. Aşağıdaki şekil iki kıtanın birbirine göre farklı zamanlardaki durumunu göstermektedir. Bu iki durumun farklı olmasını aşağıdakilrden hangisi en iyi açıklayabilir? A) B) C) D) Depremler Levha hareketleri Volkanik patlamalar Hava olaylan 319 FEN VE TEKNOLOJİ 8 FEN VE TEKNOLOJİ 8 YANIT ANAHTARI TESTİ ı.c 2. A 3. C 4. A 5. B 6 .A 7. B 8 . D 9. A 10. D TEST II l.B 2. C 3. C 4. D 5. D 6 . C 7. A 8 .B 9. D 10. D 11. B 12. B TEST m ı.c 2. D 3. A 4. A 5. B 6 . C 7.C 8 . D 9. A 10. A TEST V ı.c 2. C 3. B 4. C 5. C 6 . D 7. A 8 .A 9. C 1 0 . c TEST VI l.B 2. A 3. D 4. B 5. D 6 . C 7. B 8 .A 9. C 1 0 . C test vn l.B 2 .B 3. D 4. D 5. B 6 . B 7. D 8 . D 9. B 10. A 11 . C 12. A 13. B TEST IV 1. D 2. D 3. B 4. B 5. D 6 . C 7. A 8 . B vm 1. D 2. C 3. A 4. D 5. C 6 .A 7. A 8 . C 9. D 10. B 11.D 12. B 13. B test 321 FEN VE TEKNOLOJİ 8 SÖZLÜK A A alüvyon : Akarsuların taşıyıp yığdıkları balçık, kil vb. çok ince taneli şeylerin kum ve çakılla karışmasıyla oluşan yığın. antibiyotik : anyon : atmosfer : Dünyamızı saran hava tabakası. atom : Elementlerin kimyasal özelliklerini gösteren; proton, nötron ve elektronlardan oluşan en küçük parça. Mikroorganizmaların üremesini engelleyen veya tahrip eden, genellikle mikroorganizmalar ya da bitkiler tarafından meydana getirilen penisilin gibi kimyasal maddeler. Eksi elektrik yükü taşıyan atom ya da atom grubu. B Belirteç : Asidik ve bazik ortamlarda farklı renklere sahip olan maddelerdir. bileşik : İki ya da daha çok elementin, belirli oranda bileşerek oluşturdukları yeni saf madde. boşluk : Maddeyi oluşturan taneciklerin bulunmadığı ortam. bot : Ağaç, plastik veya kauçuktan yapılmış küçük sandal. Buharlaşma : Maddenin sıvı halden gaz hale geçmesi bütünsel : Bütün niteliğinde olan, sürekli yapı. C cam yünü : çözelti : Çok ince, bükülebilir cam liflerinden oluşan, ısı ve ses yalıtımında kullanılan madde. Bir yada daha çok maddenin, bir çözücü içinde çözünmesiyle elde edilen homojen kanşım. D 322 damla taşı : dikit : diseksiyon : Donma : Sarkıt ve dikitlerin birleşmesiyle oluşan kalkerli yapı. Mağara tavanından damlayan kireçli sulann buharlaştıktan sonra mağara tabanında oluşturdukları kalkerli kolonların her biri. Herhangi bir canlının iç yapışım incelemek üzere kesip açma olayı. Maddenin sıvı halden katı hale geçmesi. FEN VE TEKNOLOJİ 8 E elektrolit madde : Sulu çözeltisi elektriği ileten madde. elektron mikroskobu : Bir milyon kez net büyütebilen özel mikroskop elektron : Atomun negatif yüklü en küçük parçacığı. element : Aym cins atomlardan veya moleküllerden oluşmuş ve daha basit maddelere parçalanamayan saf bir madde. eneıji : İş yapabilme yeteneği. Erime : Maddenin katı halden sıvı hale geçmesi. H ham madde : Bir ürün veya mal oluşturmak için gerekli maddelerin işlenmeden önceki doğal durumu. hipotez : Deneylerle henüz yeter derecede doğrulanmamış, ancak doğrulanacağı umulan teorik düşünce. humus : Bitkilerin çürümesiyle oluşan koyu renkte organik toprak. I-İ Isı : Sıcaklıkları farklı iki madde arasında alınıp verilen enerjinin adı. ışıma : 1. Işm yayımı. 2. Radyasyon. iletim : 1. İletken şeylerden ısı veya elektriğin geçmesi. 2. Katı ve sıvılarda olan ısı yayılması. iyon : Bir atomun veya molekülün elektron alması veya elektron vermesiyle meydana gelen negatif veya pozitif yüklü atom veya molekül. iyonik bağ : Element atomları arasında elektron alış verişi ile gerçekleşen kimyasal bağ. J jeolog : Yerbilimci. K kalıtım : Çevre etkileriyle köklü olarak değiştirilemeyen özelliklerin, döllenme sırasında, dişi ve erkeğin kromozomları yoluyla bir kuşaktan ötekine geçmesi, soya çekim. kalıtsal özellik : Canlıların atalarından yavrularına aktarılan özellikler. Karışım : İki yada daha fazla saf maddenin özelliklerini kaybetmeden bir araya gelmesi FEN VE TEKNOLOJİ 8 kâşif : Var olan ancak bilinmeyen bir şeyi bulan, ortaya çıkaran kimse, bulucu. katyon : Artı yüklü iyon. kil : Islandığı zaman kolayca biçimlendirilebilen yumuşak ve yağlı toprak. kimyasal bağ : Aym ya da farklı cinsten atomlan, kuvvetli etkileşimlerle kümeler halinde bir arada tutan kuvvet. kimyasal değişim : Maddenin yapısındaki atomlann yeniden düzenlenmesi sonucu yeni ve başka özellikte maddelerin oluştuğu değişim. koza : İpek böceğinin ördüğü ve içine kapandığı korunak. kütlenin korunumu : Bir kimyasal tepkimeye giren maddelerin kütlelerinin toplamı tepkime sonunda oluşan maddelerin kütlelerinin toplamına eşit olması. L lav : Yanardağların püskürme sırasında yeryüzüne çıkardıkları, dünyanın derinliklerinden gelen kızgın, erimiş maddeler, püskürtü. M-N magma : Yerin içinde, sıvı veya hamur kıvamında uçucu gazlarla doymuş olarak bulunan eriyik. mil : Karada 1609, denizde 1852 m olarak kabul edilen bir uzaklık ölçü birimi. model : Doğrudan gözlenemeyen ve ölçülemeyen bir olgunun uygun benzetmelerle temsil edilmesi. nötralleşme : Asidin bazla veya bazm asitle eş miktarlarının tepkimeye girmesi. O -Ö 324 organik madde : Canlı yapısmda bulunan yağ, protein ve karbonhidratlı madde. özdeş : Her türlü nitelik bakımından eşit olan, ayırt edilmeyecek kadar benzer olan, aym. öz su : Bazı bitkilerde, özelikle çamlarda oluşan, katı veya yan akışkan salgı maddesi, reçine. FEN VE TEKNOLOJİ 8 P patent : Bir buluşu veya o buluşu uygulama alanında kullanma hakkının bir kimseye ait olduğunu gösteren belge. periskop : Gözlemcilere farklı açılardan çevresini görme imkânı veren araç. periyodik tablo : Elementlerin artan atom numaralarına göre dizildiği ve benzer özelliklere sahip olanların alt alta olacak şekilde yerleştirildiği çizelge. pist : Motorlu araçların yarışları ve koşular için özel olarak düzenlenmiş yer. proton : Atomun pozitif yüklü en küçük parçacığı. R reçine : Bazı bitkilerde, özellikle çamlarda oluşan, katı veya yan akışkan salgı maddesi, öz su. S saf madde : Aym cins atom veya molekül içeren yapı. sarkıt : Mağaraların tavanında oluşan, genellikle koni biçiminde kalker birikintisi, damla taş. serum : Hücre yenilenmesini hızlandıran, deriyi besleyen, su kaybım, cildin solunumunu ve doğal savunmasını kuvvetlendiren sıvı. sıcaklık : Bir maddenin taneciklerinin ortalama hareket enerjisinin bir ölçüsü. silikon yünü : Kapı, pencere vb. aralıkları örterek hava ve su geçmesini önlemek amacıyla kullanılan silikon madde. soyut : Soyutlama ile elde edilen, varlığı duyularla algılanamayan, somut karşıtı. strafor : Isı yalıtımında kullanılan izolasyon maddesi. T takometre : Motorlu araçlarda hız ölçüm aygıtı. teleskop : Çok uzaktaki gök cisimlerini incelemek için kullanılan optik alet. tüp bebek : Ana rahminin dışında yumurtanın sperm tarafından laboratuvar koşullarında döllenmesi ve döllenmiş yumurtanın ana rahmi içinde gelişimine devam ettirilmesi. FEN VE TEKNOLOJİ 8 V vakum : Havası alınmış boşluk. Y 326 yalıtım : 1. Elektrik akrnnmn olumsuz etkilerim önlemek için, iletkeni kauçuk, lastik, porselen vb. ile kaplama, yalıtma, tecrit, izolasyon. 2. Elektrik, ses ve ısı akımım engelleme. yanma : Maddenin genellikle oksijenle oluşturduğu tepkime. FEN VE TEKNOLOJİ 8 KAYNAKÇA Araş Namık K. ve Tunalı Namık K., Kimya Temel Kavramlar, Beta Yayıncılık, İstanbul, 1999. Basri Atasoy, Temel Kimya Kavramları, Asil yaym Dağıtım, Ankara, 2004. Atkıns Peter ve Jones Loretta, Temel Kimya, Bilim Yaymcılık, Ankara, 1998. Çelik Necdet ve diğerleri, kimya, Sürat Yayınlan, İstanbul, 1997. Donald M. Silver ve Patricia J. Wynne, Body Books, Scholastic Inc., USA, 1993. Ergül Soner, Genel Kimya, Arn Yaymcılık, Ankara, 2006. Elmer Richard Churchill ve diğerleri, 365 Simple Science Experiments. Balçak Dog and Leventhal Publishers Inc, USA, 2000. Faruk Karaca, Kimya, Paşa Yaymcılık, Ankara, 1998. Halil İbrahim Yalın, Öğretim Teknolojileri ve Materyal Geliştirme, (12. Baskı), Nobel Yaym Dağıtım, Ankara, 2004. Jack Challoner, Kimya, TÜBİTAK Popüler Bilim Kitaplığı 127, Ankara, 1996. Janet Harper, Ann Tieman ve Graham Booth, Success For Schools K53 Framework Course. Published By Letts Educational, London, 2003. Karaca Faruk, Kimya, Paşa Yaymcılık, Ankara, 1998. Mortimer C. E., Modem Üniversite Kimyası, Çağlayan Basımevi, İstanbul, 2001. Peter Atkıns ve Loretta Jones, Temel Kimya, Bilim Yaymcılık, Ankara, 1998. P. Grasso ve A. E. Chant, Science Life Health Earth Physicaî (Teacher’s Edition). Modem Curriculum Pres., USA, 1987. Namık K. Aras ve Namık K. Tunalı, Kimya Temel Kavramlar, Beta Yaymcılık, İstanbul, 1999. Necdet Çelik ve diğerleri, kimya, Sürat Yayınlan, İstanbul, 1997. Ralph H. Petrucci ve diğerleri, Genel Kimya, Palme Yaymcılık, Ankara, 2002. Raymond Chang, Kimya, Beta Yaymcılık, İstanbul, 2000. Selami Yemenici, Kimya, Başan Yayınlan, Ankara, 1995. Soner Ergül, Genel Kimya, Anı Yaymcılık, Ankara, 2006. Şahin Yalçın, Genel Biyoloji, Bilim Teknik Yayınevi, İstanbul, 1995. Yemenici Selami, Kimya, Başan Yayınlan, Ankara, 1995. Yıldız Hoşgören, Hidrografya’nm Ana Çizgileri n . Çantay Kitabevi, İstanbul, 2004. t u r k iy e h a r it a s i Gü r c is t a n —T V ..ARDAHÂh».— < AI^VİN •** '* * X --.İĞDIR» 1 ç ^ İD Başkent (Ankara) merkezleri -------------Devlet Sınırı NÖC: Nahcivan Özerk Cumhuriyeti (Azerbaycan)