Bir sıvının ısı alarak gaz veya buhar hâline geçmesine buharlaşma denir. Gaz tanecikleri sıvısıyla temas hâlinde ise buhar olarak adlandırılır.

BUHARLAŞMA HIZI VE BUHARLAŞMA HIZINA ETKİ EDEN ETMENLER

Birim zamanda buharlaşan sıvı miktarına buharlaşma hızı denir.

Buharlaşma hızına etki eden etmenler aşağıdaki gibidir:

1. Maddenin cinsi: Tanecikler arası çekim kuvveti büyük olan sıvıların buharlaşma hızı düşüktür. Örneğin, aynı koşullarda, hidrojen bağına sahip suyun buharlaşma hızı, hidrojen bağı içermeyen eter maddesinin buharlaşma hızından daha düşüktür.
2. Sıcaklık: Sıcaklık arttıkça moleküllerin kinetik enerjisi artacağı için buharlaşma hızı artar. Buna örnek olarak yazın kışa göre daha çabuk kuruyan çamaşırlar verilebilir.
3. Yüzey alanı: Buharlaşma yüzeyden gerçekleştiğinden yüzey alanı genişledikçe birim zamanda buharlaşan molekül sayısı artar, buharlaşma hızı da artmış olur.
4. Nem: Bağıl nemin düşük olduğu havalarda tüm diğer koşullar eşit alındığında buharlaşma hızı daha yüksektir. Örneğin, Adana’da yazın hava çok nemli olduğundan çamaşırlar balkon yerine içeride kurutmak çok zor gerçekleşir.
5. Rüzgâr: Rüzgâr, sıvı buharının sıvı yüzeyinden uzaklaşmasını sağladığından buharlaşmayı hızlandırır.
6. Açık hava basıncı: Sıvı moleküllerinin üzerindeki dış basınç arttıkça sıvının buharlaşma hızı azalır.

DENGE BUHAR BASINCI

Bir kap içerisine bir miktar saf su koyalım ve ağzını tıpa ile kapatalım.

Başlangıçta kapta sadece buharlaşma gerçekleşir, zamanla buhar tanecik sayısı artar. Ancak, oluşan su buharı tanecikleri birbirlerine ve kabın çeperlerine çarparak enerji kaybederler ve yoğuşma olayı gerçekleşir.

Bir süre sonra su seviyesi sabit kalır. Bu anda, buharlaşma ve yoğuşma olayları eşit hızlarda gerçekleşir. Buharlaşma hızı ile yoğuşma hızının eşit olduğu anda sıvı ile buhar denge hâlindedir.

Sıvısı ile dengede bulunan buharın oluşturduğu basınca denge buhar basıncı denir. Sabit sıcaklıkta bir sıvı sürekli buharlaştıkça bu seviyesi sabit kalır. Bunun nedeni kapalı kaptaki sıvının buhar moleküllerinin tekrar yoğuşarak sıvıya dönüşmesidir. Bir süre sonra buharlaşma molekülleri ile yoğuşan molekül sayısı eşit olur.

DENGE BUHAR BASINCI NELERE BAĞLIDIR?

1. Sıvının Cinsine
   Tanecikler arası çekim kuvveti küçük olan sıvılar daha kolay buharlaşır. Kolay buharlaşan sıvılara uçucu sıvılar denir. Uçucu sıvıların buhar basıncı, uçucu olmayan sıvılara göre büyük olur. Örneğin, aynı sıcaklıkta uçucu olan alkolün buhar basıncı, suyun buhar basıncından daha büyüktür.Aşağıdaki tabloda 20°C sıcaklıkta bulunan sıvıların moleküller arası etkileşim türü ve buhar basınçları verilmiştir:

2. Sıcaklığa
   Sıcaklık arttıkça hâl değiştiren tanecik sayısı da artacağından buhar basıncı da artar.

Saf suyun farklı sıcaklıklardaki buhar basıncı aşağıdaki tabloda verilmiştir:

3. Sıvının Saflığına

Saf sıvıda uçucu olmayan bir katı (örneğin sofra tuzu, şeker…) çözüldüğünde, çözücüdeki çözünen ve çözücü tanecikleri arasında yeni çekim kuvvetleri oluşur. Bu yeni çekim kuvvetleri nedeniyle suyun buharlaşması engellenir ve buhar basıncı azalır.

Kaynama Olayı

Açık bir kapta, sıvının buhar basıncı arttığında ve bu buhar basıncı hava basıncına eşit olduğunda sıvı kaynamaya başlar. Kaynama sıcaklığına ise kaynama noktası denir.

• Deniz seviyesinde (1 atm, 76 cmHg) gerçekleşen kaynama sıcaklığı normal kaynama noktası olarak adlandırılır.
• Kaynama başladıktan sonra sıvının buhar basıncı sabit kalır ve ortamın açık hava basıncına eşit olur.

Buharlaşma ve Kaynama Arasındaki Farklar

• Buharlaşma sıvı yüzeyinde gerçekleşirken, kaynama sıvının her tarafında meydana gelir.
• Buharlaşma her sıcaklıkta olurken, kaynama belirli bir sıcaklıkta gerçekleşir.
• Buharlaşma sırasında kabarcıklar oluşmazken, kaynama sırasında kabarcıklar oluşur.
• Buharlaşma için daha az enerji gerekirken, kaynama daha fazla enerji gerektirir.

Kaynama Noktası Nelere Bağlıdır?

• Sıvının Cinsi:
  • Sıvıların çekim kuvveti zayıfsa, kaynama noktası düşük olur. Örneğin, etil alkolün kaynama noktası 78°C iken, suyun 100°C’dir.
  • Aynı ortamda, buhar basıncı düşük olan sıvılar daha yüksek kaynama noktalarına sahiptir.
• Açık Hava Basıncı:
  • Hava basıncı arttıkça kaynama noktası yükselir. Deniz seviyesinde kaynama noktası 100°C iken, rakım arttıkça kaynama noktası düşer.
  • Tabloda farklı yerlerdeki suyun kaynama noktaları verilmiştir.
• Sıvının Saflık Derecesi:
  • Sıvı içindeki safsızlıklar (örneğin tuz), kaynama noktasını yükseltir. Saf suya göre tuzlu suyun kaynama noktası daha yüksektir.

SIVILARDA AKIŞKANLIK VE VİSKOZİTE

Sıvıların en önemli özelliklerinden biri de akışkan olmalarıdır. Sıvıların sahip olduğu bu özellik, kanın vücudumuzda dolaşabilmesini sağlar. Kanımızın akışkanlığının çok ya da az olması, vücudumuzda bazı sağlık sorunlarına neden olabilir. O yüzden sıvıların akışkanlığı belirli bir değerde olmalıdır.

Akıcılığın tersi viskozite olarak bilinir. Buna göre sıvıların akmaya karşı gösterdiği dirence viskozite denir.

• Sıvının viskozitesi arttıkça akışkanlığı azalır.

Örneğin, aynı sıcaklıkta:

• Viskozite: Bal > Su
• Akışkanlık: Su > Bal

VİSKOZİTEYİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

a) Tanecikler Arası Etkileşim

Sıvıların birçok özelliği moleküller arasındaki çekim kuvvetleri tarafından belirlenir. Tanecikler arası etkileşim kuvvetleri büyük olan sıvıların viskozitesi, tanecikler arası etkileşim kuvvetleri zayıf olanlara göre daha yüksektir.

Örneğin, su, glikol ve gliserin moleküllerinin yapıları incelendiğinde gliserinin viskozitesinin en yüksek olduğu tahmin edilir. Bunun nedeni, gliserindeki hidrojen bağı sayısının glikol ve sudaki hidrojen bağı sayısından fazla olmasıdır. Moleküller arasındaki etkileşimler arttıkça, moleküldeki taneciklerin hareketi kısıtlanmış olur, viskozite artar.

• Viskozite: Gliserin > Glikol > Su
• Akışkanlık: Su > Glikol > Gliserin

KAVRAM YANILGISI

• Yoğunluğu yüksek olan sıvıların viskoziteleri de yüksektir.
• Yoğunluk ile viskozite arasında bir ilişki yoktur.

b) Sıcaklık

Sıcaklık arttıkça moleküller arasındaki çekim kuvvetleri azalacağı için sıvının viskozitesi azalır, akıcılığı artar. Sıcaklık azaldıkça moleküller arasındaki çekim kuvvetleri artacağı için sıvının viskozitesi artar.

Tereyağı, bal ve reçel gibi yiyecekler buzdolabından çıkarılıp hemen ekmeğe sürülemez. Bunun nedeni soğukta viskozitenin yüksek olmasıdır. Ancak, oda koşullarında bekletildiğinde viskozite azalır, akıcılık artar ve ekmeğe rahatlıkla sürülebilir.

Sıvıların viskozitesi sıcaklık arttıkça azalır.

• Dondurmanın soğukta akmaması da viskozite ile ilgilidir.
• Yollar asfaltlanırken kullanılan ziftin yayılması için zift sıcak olarak dökülür. Sıcak ziftin viskozitesi düşüktür. Soğudukça ziftin viskozitesi artar.

Adezyon ve Kohezyon Kuvvetleri

Kohezyon

Aynı madde molekülleri arasındaki çekim kuvvetine kohezyon (tutma) kuvveti denir. Cıva damlasının dağılmadan küre şeklinde durması kohezyon kuvvetine örnektir. Su damlalarının küreye yakın bir şekilde küçük bir su topu gibi durmasının nedeni kohezyon kuvvetidir. Birkaç damlayı birbirine yakın olacak şekilde tabağa damlattıktan sonra çatalın ucuyla birbirine yaklaştırdığınızda damlalar kolayca birleşerek daha büyük bir küre oluşturacaktır. Ancak damla büyüdükçe şekli bir küre gibi olamaz, yassı bir şekil alır. Bu da yer çekimi kuvvetinin kohezyon kuvvetinden daha etkili olması sebebiyledir.

• Ağaç dalının üzerinde su damlalarının küre şeklini alması,
• Örümcek ağında yağmur damlalarının tutunması kohezyona örnektir.

Adezyon

Farklı iki maddenin molekülleri arasındaki çekim kuvvetine adezyon (yapışma) kuvveti denir. Temiz bir bardağa birkaç su damlası damlattıktan sonra bardağı ters çevirdiğinizde uygun büyüklükteki su damlalarının düşmediği gözlemlenir. Benzer durum cıva veya duvara çarpan yağmur damlalarının cama yapışmasıyla da gözlenir. Bu durumda su molekülleri ile bardak arasında bir çekim kuvveti olduğunu görürüz. Bu kuvvet adezyon kuvvetidir.

Adezyon ve Kohezyon Kuvvetleri

• Parmağımızı ıslatarak kitap sayfalarını çevirmek,
• Çay bardağının çay tabağına yapışması,
• Su damlalarının cam üzerinde durması,
• Kumaşların ıslanması,
• Boyanın duvara yapışması,
• Kontak lensin göze yapışması adezyona örnektir.

Adezyon ve kohezyon kuvvetleri bir sıvının yüzeyi ıslatıp ıslatmayacağını belirler. Adezyon kuvveti, kohezyon kuvvetinden büyükse sıvı bulunduğu yüzeyi ıslatır.

Temas ettiği yüzeyi ıslatan sıvının yüzeyi çukur olur. Bunun nedeni sıvı ile katı arasındaki adezyonun sıvı molekülleri arasındaki kohezyondan büyük olmasıdır. Temas ettiği yüzeyi ıslatmayan sıvıların yüzeyleri tümsek olur.

Kılcallık

Bir sıvı içine batırılan ince borularda sıvıların yükseldiği veya tam tersi olarak sıvı seviyesinin azaldığı gözlenir. Bu olay da kohezyon ve adezyon kuvvetlerinin etkisi ile gerçekleşir.

Su ortamına batırılan ağaç açık ince cam borularda ise su seviyesi yükselir. Cam ile su arasındaki adezyon kuvveti, su molekülleri arasındaki kohezyondan büyük olduğu için su yükselir.

Cam ile cıva arasındaki adezyon kuvveti, civanın kohezyon kuvvetinden küçük olduğu için cıva içine batırılan borunun içindeki cıva seviyesi azalır.

Sıvıların bu şekilde ince borularda yükselmesi veya alçalması olayına kılcallık denir. Topraktan emilen suyun yukarılara yapraklara kadar taşınmasının nedeni kılcallıktır.

• Kumaşa damlayan boya ve boyanın kumaşa dağılması ile kâğıt havlu veya süngerin suyu çekmesi kılcallığa örnektir.

Yüzey Gerilimi

Neden bazı böcekler suya batmadan su yüzeyinde rahatça yürüyebilmektedir?

Böceği su yüzeyinde tutmak için onun üzerindeki ağırlık kuvvetine karşı koyan bir şey olmalıdır. Bu durum, sıvı yüzeyinin bir özelliğiyle açıklanabilir.

Yukarıdaki görselden de anlaşılacağı gibi sıvıyı oluşturan moleküller arasında çekim kuvvetleri vardır. Ancak sıvıyı oluşturan her moleküle eşit kuvvet etki etmez.

Sıvının iç tarafındaki moleküller yüzeydekilere oranla daha çok molekül tarafından çekilecektir. Komşu moleküllerin çekiminin bu şekilde artması, yüzeydeki moleküllerin sıvının içine doğru gitmesine ve sıvı yüzey alanının minimumda kalmasına sebep olur. Bu durum yağmur damlalarının küre şeklini almasını sağlar.

Küre, öteki geometrik yapılardan daha düşük bir hacme sahiptir. Bir sıvının yüzey alanının genişleyebilmesi için moleküllerin sıvının içinden yüzeyine doğru hareket ettirilmesi gerekir.

Yüzeyi küçültmeye çalışan kuvvetleri yenmek için yüzeye enerji vermek gerekir. Sabit sıcaklık ve basınçta yüzeyin 1 br² büyütme işi için verilmesi gereken enerji yüzey gerilimi olarak adlandırılır.

Sıcaklık ve yabancı madde eklenmesi yüzey gerilimini değiştirir. Sıcaklığın artması moleküller arası etkileşimleri zayıflatarak boşluğu artırdığı için yüzey gerilimini azaltır. Suya sabun eklenmesi yüzey gerilimini azaltırken tuz eklenmesi iyonik yapısından dolayı yüzey gerilimini artırır. Aşağıdaki tabloda saf suyun farklı sıcaklıklardaki yüzey gerilimleri verilmiştir.

• Kohezyonu büyük olan sıvıların yüzey gerilimi de büyüktür.
• Sıvı içerisinde çözünen bazı maddeler yüzey gerilimini azaltır. Etil alkol, sabun, deterjan gibi.
• Basınç artarsa yüzey gerilimi azalır.
• Ebru sanatında yüzey gerilimi etkilidir.
• Su damlası yüzey geriliminden dolayı mümkün olan en küçük yüzey alanlı biçimi, yani küre şeklini almaya çalışır.

Sıvılar Nedir?

Sıvılar, belirli bir hacmi olmasına rağmen kabın şeklini alan akışkan maddelerdir. Tanecikleri katılardaki kadar sıkı bağlı olmasa da, gazlardaki kadar serbest de değildir. Sıvıların özellikleri, tanecikleri arasındaki çekim kuvvetleri ve taneciklerin hareketliliği ile yakından ilgilidir.

Sıvıların Önemli Özellikleri

1. Akışkanlık

Sıvılar, bulundukları kabın şeklini alarak akma özelliğine sahiptir. Bu özellik, taneciklerin birbirine göre yer değiştirebilmesinden kaynaklanır.

2. Belirli Bir Hacim

Sıvılar, bulundukları kabın şeklini alsalar da, hacimleri sabittir.

3. Buharlaşma

Sıvıların yüzeyinden taneciklerin sürekli olarak atmosfere geçmesi olayıdır. Buharlaşma, sıvının sıcaklığına ve yüzey alanına bağlıdır.

4. Yoğunluk

Sıvıların birim hacim kütlelerine yoğunluk denir. Yoğunluk, sıcaklıkla ters orantılıdır.

Sıvıların Diğer Önemli Özellikleri

Kaynama Sıcaklığı ve Buhar Basıncı

• Kaynama Sıcaklığı: Kaynama, bir sıvının buhar basıncının çevre basıncına eşit olduğu sıcaklıkta meydana gelir. Kaynama sıcaklığı, sıvıdaki moleküller arası kuvvetlere bağlıdır. Güçlü etkileşimlere sahip sıvılar (örneğin, hidrojen bağları içeren su) yüksek kaynama noktalarına sahiptir.
• Buhar Basıncı: Buhar basıncı, bir sıvının yüzeyinde oluşan buharın yaptığı basınçtır. Moleküller arası kuvvetler ne kadar zayıfsa, buhar basıncı o kadar yüksek olur. Örneğin, etanol, suya kıyasla daha zayıf etkileşimlere sahip olduğundan, daha yüksek buhar basıncına sahiptir.

Viskozite

• Tanım: Viskozite, bir sıvının akmaya karşı gösterdiği direnç olarak tanımlanır. Moleküller arası kuvvetler ne kadar güçlüyse, viskozite o kadar yüksek olur. Örneğin, bal gibi sıvılar yüksek viskoziteye sahiptirken, su düşük viskozitelidir.
• Faktörler: Viskozite, sıcaklıkla ters orantılıdır; sıcaklık arttıkça, sıvının viskozitesi azalır çünkü moleküller daha hızlı hareket eder ve birbirleriyle olan etkileşimleri azalır.

Adezyon ve Kohezyon Kuvvetleri

• Adezyon: Adezyon, farklı cins moleküller arasındaki çekim kuvvetidir. Bu kuvvet, bir sıvının bir yüzeye yapışmasını sağlar. Örneğin, suyun cam üzerinde yayılması adezyon kuvveti sayesinde gerçekleşir.
• Kohezyon: Kohezyon, aynı cins moleküller arasındaki çekim kuvvetidir. Bu kuvvet, sıvı moleküllerinin bir arada kalmasını sağlar. Suyun damla şeklinde kalması kohezyon kuvvetlerinin bir sonucudur.

Yüzey Gerilimi

• Tanım: Yüzey gerilimi, bir sıvının yüzeyindeki moleküllerin içe doğru çekilmesi sonucu oluşan kuvvettir. Bu kuvvet, sıvının yüzeyini mümkün olan en küçük alanda tutmaya çalışır. Suyun yüzey gerilimi, hidrojen bağları sayesinde oldukça yüksektir.
• Örnekler: Yüzey gerilimi, su damlalarının küresel şekillerini korumasını sağlar ve bazı böceklerin su yüzeyinde yürüyebilmesine olanak tanır.

Sıvıların Önemi

Sıvılar, canlılar için yaşamsal öneme sahiptir. Su, tüm canlıların temel bileşenidir ve birçok kimyasal reaksiyonun ortamını oluşturur. Ayrıca, endüstri, tarım ve ulaşım gibi birçok alanda da önemli rol oynarlar.

Sıvılar, tanecikleri arasındaki çekim kuvvetleri ve taneciklerin hareketliliği ile karakterize edilen akışkan maddelerdir. Kaynama sıcaklığı, buhar basıncı, viskozite, adezyon, kohezyon ve yüzey gerilimi gibi özellikler, sıvıların davranışlarını belirler. Sıvılar, canlılar ve çevre için hayati öneme sahiptir.