Kütle ve Enerjinin Korunumu ve Yasalaşma Süreçleri

Kütlenin Korunumu

Bir kimyasal tepkimede pratik olarak tepkimeye giren maddelerin kütleleri toplamı, tepkime sonunda oluşan ürünlerin kütleleri toplamına eşittir. Ancak gerçekte tepkime sonunda bir miktar kütle enerjiye dönüşür. Fakat bu kütle oldukça az olduğundan ihmal edilir.

* Ca + Br2= CaBr2
* 40g + 160g= 200g
* 20g + 80g= 100g
* 10g + 40g= 50g
* 5g + 20g= 25g
* 1g + 4g= 5g
* 2g + 8g= 10g

Bir kimyasal tepkimede atom cinsi ve sayısı kesinlikle korunur. Elementlerin mol - atom sayıları kesinlikle korunur. Kütle kesinlikle korunur. Enerji kesinlikle korunmaz. Kimyasal özellikler kesinlikle korunmaz. Mol sayısı korunabilirde korunmayabilirde. Molekül sayısı, basınç ve hacim tepkimenin cinsine maddelerin yapısına ve ortamın şartlarına göre korunabilir de korunmayabilirde

* N2(gaz)+3H2(gaz)
* 2NH3(gaz) + ısı

Atom Cinsi ve Sayısı

* 2 tane N atomu + 6 tane H atomu

Kütle

* 28g. + 6 gram= 34g.

Mol – atom sayısı

* 2 mol-atom

* Azot + 6 mol-atom

* hidrojen

* 2 mol-atom N

* 6 mol-atom H


Enerji + 22 Kkal


Mol sayısı 1 mol N2 + 3 mol H2= 2 mol NH3


Molekül sayısı

* 1 tane N2 molekülü + 3 tane H2 molekülü= 2 tane NH3 molekülü

* Basınç (V,Tsabit) P atm + 3 P atm= 2P atm

* Hacim (P,Tsabit) 1 Litre + 3 Litre= 2 Litre

* H2 (gaz) + I2 (gaz)= 2 HI (gaz)

* Atom cinsi ve sayısı: 2 tane H atomu + 2 tane I atomu= 2 tane H atomu

* Kütle: 2 gram + 254 gram= 256 gram

* Mol – atom sayısı: 2 mol-atom hidrojen + 2 mol-atom İyot= 2 mol-atom Hidrojen, 2 mol-atom İyot

* Mol sayısı: 1 mol H2 + 1 mol I2= 2 mol HI

* Molekül sayısı: 1 tane H2 molekülü + 1 tane I2 molekülü= 2 tane HI molekülü

* Basınç (V,Tsabit): 1 atm + 1 atm= 2 atm

* Hacim (P,Tsabit): 1 litre + 1 litre= 2 litre

* C (katı) + O2 (gaz)= CO2 (gaz)

Atom cinsi ve sayısı= 1 tane C atomu + 2 tane O atomu= 1 tane C atomu, 2 tane O atomu

Kütle 12 gram + 32 gram= 44 gram

Mol – atom sayısı= 1 mol atom C + 2 mol atom O, 1 mol atom C, 2 mol atom O

Enerji= Mol sayısı 1 mol + 1 mol= 1 mol

Molekül sayısı= + 1 tane O2 molekülü= 1 tane CO2 molekülü, Basınç (V,Tsabit) + P atm= P atm, Hacim (P,Tsabit) + V Litre= V Litre


SABİT ORANLAR YASASI (PROUST YASASI)

Bir bileşikteki elementlerin, kütlelerinin oranı, kütlece yüzde bileşimi sabittir.

Örn; Al=27, S=32 olduğuna göre Al2S3 bileşiğinde:

Mol sayıları oranı : nAl = 2 Kütleleri oranı : mAl = 2.27 = 9 ‘dır.

nS = 3 mS = 3.32 16

9 gram Al + 16 gram S = 25 gram bileşik oluşturur.

25 gram bileşikte 9 gram Al, 16 gram S vardır.

100 gram bileşikte 36 gram Al, 644 gram S vardır.

Bileşikte kütlece %36 Al, %64 S vardır.


KATLI ORANLAR YASASI (DALTON YASASI)

İki element aralarında iki bileşik oluşturuyorsa, bu elementlerden birinin sabit miktarları ile birleşen diğer elementin değişen miktarları arasında basit bir oran vardır.


Örn; NO2 – N2O4 bileşik çiftinde:

Aynı miktar N ile birleşen O kütleleri arasında.

2/ NO2 = N2O4 = 4

1/ N2O5 = N2O5 5

Aynı miktar O ile birleşen N kütleleri arasında

HACİM ORANLARI YASASI (GAY – LUSSAC YASASI)

a) Kimyasal bir tepkimeye giren gazlarla, tepkimede oluşan gaz halindeki ürünlerin aynı koşullarda (aynı sıcaklık ve basınç) hacimleri arasında sabit bir oran vardır.

b) Aynı koşullarda gazların hacimleri mol sayıları ile doğru orantılıdır.

Örn; H2(g) + Cl2(g) ® 2HCl(g) tepkimesine göre, 1 mol H2 1 mol Cl2 ile birleşerek 2 mol HCl oluşturur.Hacimler mol sayıları ile doğru orantılı olduğundan, aynı olayı anlatmak için “1 hacim H2 gazı, 1 hacim Cl2 gazı ile birleşerek eşit koşullarda 2 hacim HCl gazı oluşturur.” İfadesi de kullanılabilir.

Aynı şekilde, N2(g) + 3H2(g) ® 2NH3(g) tepkimesine göre 1 hacim azot gazı 3 hacim hidrojen gazı ile birleşerek eşit koşullarda 2 hacim NH3 gazını oluşturur diyebiliriz.

İyonlaşma enerjisi

Bir atomdan bir elektron koparmak için gerekli olan enerjidir.bu enerji her atomda aynı değildir.örneğin helyum atomundan bir elektron koparmak için en büyük enerjiyi vermeniz gerekir(helyum iyonlaşma enerjisi en büyük olan atomdur.).bir atomun iyonlaşma enerjisi demek onun kimyasal tepkimeye girme isteği demektir.Bu nedenle soygazlar çok nadir tepkime yaparlar.Eğer bir atomun iyonlaşma enerjisi büyükse o atomu kimtasal tepkimeye sokmak da o kadar zordur.zaten atomlar değerlik orbitallerini doldurmak için kimyasal tepkimeye girerler.Değerlik orbitalleri dolu olan bir atomu kimyasal tepkimeye sokmak demek ondan elektron koparmak demektir bu nedenle değerlik elktronları dolu olan atomlar çok nadir tepkimeye girerler.

Molar Hacim (Gazlar İçin)

0°C derecede 1 atm basınç altında deniz seviyesindeki koşula normal şartlar denir.Normal şartlar altında 1 mol gazın hacmi 22,4 lt dir.yani 6,02*1023 atomdur.

Mol Kütleleri

Her atom belli sayıda proton ve belli sayıda nötron içerir.Nötron
ve proton kütleleri birbirrine yakın olduğu için her elementin mol kütlesi bulunur.

İzotop atomlar nedeniyle her atomun mol kütlesi sabit değildir(ama bu fark o kadar küçüktür ki dikate alınmaz.). Örneğin C yani karbon atomunun 1 molü 12g gelmektedir.hidrojen atomunun 1 molü 1g gelmektedir.Nerdeyse her atomda nötron ve proton sayısı eşittir. Ama kütlelere baktığımızda bunun eşit olmadığını görüyoruz.Örneğin bildiğimiz demir (Fe)simgeli elementin atom numarası 26 dır.Yani 26 tane proton içerir.Ama nötron sayısı her demir atomu için sabit değildir. Fakat demir atomunun kütle numarası 55,85 dir.26 nın iki katı 52 dir.Burda 3,85 likbir fak oluşur.Buda bazı atomların 1 yane fazla nötron içerdiğini gösterir.Bunların yüzdeliğiyle atomun doğadaki kütlesi yani ortalama kütlesi bulunur.

Kütle Çekim ve Enerjinin Korunumu ile İlgili Yasaların Yasalaşma Süreci

Kütle Çekim
Enerjinin Korumu

Kütle Çekim ve Enerjinin Korunumu ile İlgili Yasaların Yasalaşma Süreci

Bu soruya cevap verirken bir olay nasıl olurda yasa (kanun) olur ona değinelim. Yasalaşma sürecini genel olarak açıklarsak bu tüm yasaların yasalaşma sürecini belirtmenize olanak verir. Arada özel olarak kütle çekim ve enerjinin korunumu ile ilgili örneklerde vereceğim.

Bir ifadenin yasa (kanun) kabul edilme sürecinin en başında “Gözlem” yer almaktadır (Gözlemler kaç çeşittir vs gibi sorularınız için ebilge.com da nitel gözlem ve nicel gözlemler ile ilgili sorulmuş sorulara bakmanızı tavsiye ederim). Gözlemlerden yola çıkarak bir durumu sorgulamaya başlarız.. Örneğin Newton için anlatılan bir hikayevardır belki duymuşsunuzdur: Newton bir elma ağacının dibinde uyurken kafasına elma düşüyor ve daha sonra bu elmanın hareketini gözlemleyerek genel çekim kanununun temellerini atmaya başlıyor. Bu hikayenin aynen bu şekilde gerçekleşip gerçekleşmediği konusunda kesinlik yok fakat anlatmak istediğim en temel noktamızın “Gözlem” olduğu.

Gözlemlerden elde edilen bilgiler sonucunda artık bir olayı açıklamaya çalışırız. Açıklarız diyemeyiz çünkü henüz açıklamak için yeterli bilgimiz yoktur. Sadece ne gözlemlediğimizi bu gözlemlediğimiz şeyin nedenlerinin neler olabileceğini düşünmeye başlarız. Kütle çekim kanununda da durum böyle olmuştur. Newton bir şeyler gözlemlemiş ve ilk önce bu gözlemleri açıklamaya çabalamıştır. Bu çabalar sonucunda ortaya atılan iddialara “Hipotez” diyoruz.

Yani gözlemden sonra varacağımız ikinci temel nokta hipotezlerin oluşturulması aşaması. Bu aşamada gözlemlerden varılan açıklamalar daha düzenli şekilde ifade edilmeye başlanır ve öneri şeklinde ifade edilir. Mesela “Dünya üzerinde ki cisimler dünya tarafından çekilir” ifadesi kütle çekim yasası yasa haline gelmeden önce bir hipotezden ibaretti. 

Hipotezlerimizde oluştuktan sonra artık bu hipotezleri test etmemiz lazım ki “Evet bu olay bundan kaynaklanabilir” diyebilelim. Bu aşama “deney” aşaması. Yasalaşma sürecinde deney aşaması önemli bir yere sahiptir. Hipotezimizi test etmek için çok çeşitli şartlarda birçok deney yapmamız gerekir. Öyle bir iki deneyle evet işte benim hipotezim doğru işte her şey tam benim hipotezimdeki gibi diyemez kimse. Bir koşulda uygun sonuç veren deney başka bir koşulda tamamen farklı sonuçlar verebilir. Bu aşamada işte hipotezimizin tüm şartlar altında geçerliğini test ediyoruz. Eğer tüm şartlarda geçerli değilse bile varsayımlarımızı ön şartlarımızı bu deneyler yardımı ile belirliyoruz.

Deney aşamasından sonra deney sonuçlarını analiz aşaması geliyor. Deneyler sonucunda elde edilenler analiz edilerek yeni durumlarda ne gibi sonuçlar veriyor bunlar açıklanmaya çalışılır. Sonuçların hipotezimizi destekleyip desteklemediği ne gibi eksik noktalar olduğu bu deneylerin analiz edilmesiyle belirlenir.

Deney sonuçlarından hipotez ya reddedilir ya da kabul edilir. Eğer deneyler sonucunda en baştaki öneri kabule edilirse ve bu konuda birçok yerde birçok deney yapılır aynı sonuçlar elde edilirse en baştaki öneri artık bilimsel çevrelerde teori olarak kabul edilmeye başlanır. Bir önermenin teori olabilmesi için mutlaka yapılan tüm deneylerde ve gözlemlerde aynı sonuçlara ulaşılabilmesi gerekmektedir. Fakat teorilerin de ilerde başka deneylerle aksinin ispatlanabilmesi ihtimali vardır. 

Bilimsel yasa teoriden daha farklı bir kavramdır. Yasalar teorilerden daha genel ifadelerdir. Yasa olarak kabul edilmiş bir ifade tüm dünya tarafından kabul görür. Yasalaşmış teoriler artık bütün çevrelerde doğru olarak kabul edilir ve her şartta her olayda geçerli olarak kabul edilirler. 

Kütle çekim ve enerjinin korunumu ile ilgili yasalarda bu yukarda belirttiğim süreçte ortaya çıkmış yasalardır.

Uluslararası kabul görmüş olgular gözlemler kanun olarak adlandırılır. Kanunlarda herkes aynı şeyi görür aynı şeyi söyler.

Kütle çekim kanununun yasalaşma süreci: 

Dünya üzerindeki her cismin başka bir cisme bir kuvvet uyguladığı görülmüştür. Yapılan deneylerde de bunun aksi ispatlanamamıştır. Tüm kütleler birbirini çektiği ve birbirini çekmeyen kütle ortaya atılamadığı için bu bilimsel bir kanun yani yasa olmuştur.

Enerjinin korunumunun yasalaşma süreci: 

Kütle çekim kanununa benzer şekilde enerjinin korunumu içinde gözlemler ve deneyler hep enerjinin korunduğunu göstermiş ve aksi bir durum gözlenememiştir. Durum böyle olunca enerjinin korunumu da bilimsel yasalar arasında yerini almıştır.
Evrende var olan enerji sadece başka bir enerji biçimine dönüşür var olan enerji kaybolmaz. Yapılan tüm deneyler bunu doğrulamaktadır.