2. Madde ve Özellikleri 🧪

2.1. Madde ve Ortak Özellikleri

Madde, kütlesi ve hacmi olan, eylemsizliğe sahip her şeydir. Fizikte madde, atom ve moleküllerden oluşan ve belirli bir yapısal düzen gösteren sistemler olarak ele alınır. Maddenin ortak özellikleri; tüm maddelerde bulunan ve türüne göre değişmeyen özelliklerdir.

• Kütle: Maddenin miktarıdır ve cismin hareket durumundaki değişime karşı gösterdiği direncin (eylemsizliğin) bir ölçüsüdüdür. SI birimi kilogram (kg)dır. Skaler bir büyüklüktür.
• Hacim: Maddenin uzayda kapladığı yerdir. SI birimi metreküp (m³)dür. Skaler bir büyüklüktür.
• Eylemsizlik: Maddenin, hareket durumunu (durgunluk veya sabit hızla hareket) koruma eğilimidir. Kütle ile doğru orantılıdır.
• Tanecikli Yapı: Maddenin atom ve moleküllerden oluştuğu prensibidir.

2.2. Maddenin Ayırt Edici Özellikleri

Maddenin ayırt edici özellikleri, her madde için farklı değerler alan ve o maddeyi diğerlerinden ayırmaya yarayan özelliklerdir.

• Özkütle (Yoğunluk): Birim hacimdeki madde miktarıdır. Formülü d = m/V'dir (d: özkütle, m: kütle, V: hacim). Katı ve sıvı maddeler için ayırt edicidir, ancak sıcaklık ve basınca bağlı olarak değişebilir. SI birimi kg/m³dür.
• Özhacim: Birim kütlenin kapladığı hacimdir. Özkütlenin tersidir (özhacim = V/m).
• Erime Noktası / Donma Noktası: Katı bir maddenin erimeye başladığı ve sıvı bir maddenin donmaya başladığı sabit sıcaklık değeridir. Saf maddeler için ayırt edicidir.
• Kaynama Noktası / Yoğuşma Noktası: Sıvı bir maddenin kaynamaya başladığı ve gaz bir maddenin yoğuşmaya başladığı sabit sıcaklık değeridir. Saf maddeler için ayırt edicidir.
• Esneklik: Maddelerin uygulanan kuvvetler sonucunda şekil veya hacimlerinde meydana gelen değişimin, kuvvet kalktığında eski haline dönebilme özelliğidir.
• Genleşme Katsayısı: Maddelerin sıcaklık değişimi karşısında hacim veya boylarında meydana gelen değişimin oranını ifade eder. Her madde için farklıdır.

2.3. Katı, Sıvı ve Gaz Haldeki Maddelerin Özellikleri

Maddeler genellikle üç temel fiziksel halde bulunur: katı, sıvı ve gaz. Her halin kendine özgü moleküler yapısı ve makroskobik özellikleri vardır.

• Katılar: Tanecikler arası çekim kuvvetleri çok güçlüdür. Tanecikler belirli konumlarda sabit titreşim hareketi yapar. Belirli şekilleri ve hacimleri vardır. Sıkıştırılamazlar ve akışkan değildirler.
• Sıvılar: Tanecikler arası çekim kuvvetleri katılardan daha zayıf, gazlardan daha güçlüdür. Tanecikler birbirleri üzerinde kayarak yer değiştirebilir. Belirli hacimleri vardır, ancak belirli şekilleri yoktur; bulundukları kabın şeklini alırlar. Çok az sıkıştırılabilirler ve akışkan özellik gösterirler.
• Gazlar: Tanecikler arası çekim kuvvetleri ihmal edilebilir düzeydedir. Tanecikler tamamen düzensiz ve yüksek hızlarda hareket ederler. Belirli bir şekilleri ve hacimleri yoktur; bulundukları kabı tamamen doldururlar. Kolayca sıkıştırılabilirler ve akışkan özellik gösterirler.
• Plazma: Maddenin dördüncü hali olarak kabul edilir. Yüksek sıcaklıklarda atomların iyonlaşarak serbest elektronlar ve iyonlar haline gelmesiyle oluşur. Hem elektrik hem de manyetik alanlardan etkilenir.

2.4. Adezyon ve Kohezyon

Bu kuvvetler, sıvıların ve katıların yüzey özelliklerini belirlemede önemli rol oynar.

• Kohezyon (İç Bağlılık): Bir maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki çekim kuvvetidir. Örneğin, su moleküllerinin birbirini çekmesi kohezyon kuvvetine bir örnektir. Yüzey gerilimi, kohezyon kuvvetlerinin bir sonucudur.
• Adezyon (Yapışma): Farklı türdeki maddelerin tanecikleri arasındaki çekim kuvvetidir. Örneğin, suyun cam yüzeye yapışması adezyon kuvvetine bir örnektir.

2.4.1. Yüzey Gerilimi

Sıvıların yüzeyindeki moleküllerin kohezyon kuvvetlerinin etkisiyle iç bölgelerdeki moleküllere göre daha yüksek potansiyel enerjiye sahip olması ve yüzey alanını küçültme eğilimi göstermesidir. Bu, sıvının yüzeyinin gerilmiş bir zar gibi davranmasına neden olur. Sıcaklık artışı genellikle yüzey gerilimini azaltır.

2.4.2. Kılcallık

Sıvıların çok dar borularda (kılcal borular) yüzey gerilimi ve adezyon-kohezyon dengesi sayesinde yükselmesi veya alçalması olayıdır. Adezyon kuvveti kohezyondan büyükse sıvı yükselir (örneğin su), kohezyon kuvveti adezyondan büyükse sıvı alçalır (örneğin cıva).