Maddeyi düşündüğümüzde üç hali aklımıza gelir: katı, sıvı ve gaz. Ancak oldukça yüksek bir sıcaklıkta ve dağınık atomlardan oluşan bir dördüncü plazma hali de söz konusudur. Üç halini de gözlemleyebildiğimiz ve hal değişimleri için gereken sıcaklıklara rahatça erişilebilen, o yüzden sıklıkla örneklerde kullanılan temel madde SUDUR.
Maddenin Halleri
Katı maddeler, birbirine sıkıca bağlanmış parçacıklardan oluşanlardır. Parçacıklar çok küçük bir dereceye kadar hareket edebilir, çünkü temel koşul katıların yayılmaması veya akmamasıdır. Kum gibi küçük taneli olanlar hariç akışkan değildirler. Katıların şekilleri sabittir ve sıkıştırılamazlar, böylece hacimlerini bastırarak azaltamazsınız. Ancak, katı maddeler genişleme ve daralma eğilimindedir; ısıtıldığında hacmini artırır ve soğuduğunda azaltır.
Sofra tuzu | kuvars | mıknatıs | bardak |
elmas | inci | kaolin | para |
buz | demir | odun | tekerlek |
kehribar | şeker | kum | kalem |
kükürt | Sert plastik | grafit | tarak |
defter | havlu | taş | çivi |
Sıvılar, içinde bulundukları kabın şeklini alan maddelerdir. Akışkandırlar ve sıkıştırılamazlar. Sıvıların diğer tipik özellikleri, yüzey gerilimi (her yönden çekilme kuvvetleri tarafından verilir) ve kılcallıktır (sıvıların küçük çaplı tüplerden geçmesi kolaylığı). Katı maddenin erimesi sonucu sıvılar oluşur.
su | Ayçiçek yağı | cıva | kloroform |
gliserin | Meyve suları | etil alkol | kolonya |
aseton | zeytinyağı | çamaşır suyu | çorba |
süt | limonata | çay | şalgam suyu |
sirke | tükürük | kefir | Beyin omurilik sıvısı |
Erimiş metal | petrol | kahve | parfüm |
Maddenin gaz hali, diğer ikisinden belirgin bir şekilde farklıdır. Atomların çekim kuvvetleri yok denecek kadar azdır, bu nedenle parçacıklar birbirinden oldukça ayrılır.
oksijen | helyum | Hidrojen sülfür | doğalgaz |
hidrojen | Karbon monoksit | kripton | metan |
Su buharı | klor | radon | ozon |
azot | florin | bulutlar | hava |
argon | bütan | neon | duman |
Atomların yaptıkları hareket hızlı ve kontrolsüzdür. Gazın konuldukları kabın tamamını doldurabilirler. Belli bir şekilleri yoktur, sıkıştırılabilirler ve akışkandırlar. Yoğunlukları sıvılar ve katılardan çok daha azdır.
Gaz, maddenin4 temel hâlinden biridir. Bu haldeyken maddenin yoğunluğu çok az, akışkanlığı son derece fazladır. Gaz halindeki maddelerin belirli bir şekli ve hacmi yoktur. Katı bir madde ısıtıldığı zaman, katı halden sıvı, sıvı halden de gaz haline geçer. Bu duruma faz (safha) değişikliği denir. Sıvıyı meydana getiren tanecikler (atom veya moleküller) birbirlerini çeker. Sıvı ısıtıldığı zaman, tanecikler arasındaki çekim kuvveti yenilir ve tanecikler sıvı fazdan (ortamdan) ayrılarak gaz haline dönüşürler. Gazı meydana getiren tanecikler her yönde hareket edebilir ve bulundukları kabın hacmini alabilirler.
Gazlar birbiriyle her oranda karışabilir. Gazların birbiri ile oluşturdukları karışımlar homojendir. Hacimleri, dolayısıyla yoğunlukları basınç ve sıcaklığa tabidir. Genellikle gazın basınç veya sıcaklığının az miktarda değişmesi, gazın hacminde çok büyük değişiklikler meydana getirir. Bütün gazların genişleme ve sıkışma katsayıları aynıdır. Fakat sıvı ve katıların böyle bir özelliği yoktur. Bu yüzdendir ki, gazlar, katı ve sıvılardan daha kolay incelenir. Hareket halindeki gaz moleküllerinin (taneciklerinin), bulunduğu kabın cidarına (duvarına) çarpması sonucu meydana gelen etkiye, gazın basıncı denir. Bir silindir içindeki gaz, piston ile sıkıştırılırsa pistonun geri itildiği, ilk haline döndürülmek istendiği görülür ki, bu yukarıdaki olayın sonucudur. Pistonu ittirmek için yapılan iş, gazın basıncına karşı yapılan iştir. İzole halde yani çevreden yalıtılmış bir gaz, sıkıştırılınca ısınır. Sıkıştırılmış gaz genişletilirse soğur, yani yine bir iş yapar ve gaz moleküllerinin ortalama hızları düşer. Böylece basınç da azalmış olur.