Kazanımlar

6.3.3. Yoğunluk
Önerilen Süre: 8 ders saati
Konu/Kavramlar: Yoğunluk, yoğunluk birimi
6.3.3.1. Yoğunluğu tanımlar ve birimini belirtir.
            a. Yoğunluğun madde için ayırt edici bir özellik olduğu vurgulanır.
            b. Yoğunluğun birimi olarak g/cm³ kullanılır.
 6.3.3.2. Tasarladığı deneyler sonucunda çeşitli maddelerin yoğunluklarını hesaplar.
 6.3.3.3. Birbiri içinde çözünmeyen sıvıların yoğunluklarını deney yaparak karşılaştırır.
 6.3.3.4. Suyun katı ve sıvı hâllerine ait yoğunlukları karşılaştırarak bu durumun canlılar için önemini sorgular.

Yoğunluk

Yoğunluk bir maddenin birim hacimdeki(1 cm3) kütlesine yoğunluk denir. Yoğunluk maddenin ayırt edici özelliğidir,  “d” sembolüyle gösterilir.

Kütle: Madde miktarına denir. Kütle birimleri kilogram ve gramdır. Kütle eşit kollu terazi ile ölçülür. Kütle “m” sembolü ile gösterilir.
Hacim: Maddenin uzayda kapladığı yere hacim denir. Hacim birimi mililitre (mL) ya da santimetreküp (cm³), Litre (L) ya da desimetreküp (dm³), ve metreküp (m³) kullanılır. Hacim “v” sembolü ile gösterilir.

Yoğunluğun Hesaplanması

Yoğunluk kısaca “d” harfi ile gösterilirken, kütle “m” ve hacim “V” harfi ile gösterilir. Kütlenin birimi gram ve hacmin birimi cm3 olarak alındığında, yoğunluğun birimi (g/cm3) olarak bulunur. Bir maddenin yoğunluğunu bulmak için aşağıdaki eşitliği kullanırız.

Farklı Maddelerin Yoğunlukları

Maddenin yoğunluğunun bulunması

Bir maddenin yoğunluğunun bulunabilmesi için kütlesi ve hacminin ölçülmesi gerekir.

Cismin kütlesinin ölçülmesi

• Maddenin kütlesinin ölçülebilmesi için eşit kollu terazi veya elektronik terazi kullanılır.

Cismin hacminin ölçülmesi

• Sıvıların hacmini ölçmek için dereceli silindir kullanılır.
• Gazların hacmi, içinde bulundukları kabın hacmi kadardır.
• Katıların hacmini ölçmek için, eğer düzgün şekilli bir cisim ise  hesaplama yapılır.
• Katı düzgün değilse ve su içinde de çözünmüyorsa, cismi sıvı içerisine atıp taşan sıvının hacmi ölçülür. Taşan sıvının hacmi cismin hacmini verir.

NOT:

* Aynı hacimde iki maddeden yoğunluğu fazla olanın kütlesi de fazladır.
* Aynı kütledeki iki cisimden yoğunluğu fazla olan cismin hacmi daha azdır.
* Hacmi değişmeyen kapalı bir kaba gaz  eklendiğinde, gazın yoğunluğu artar.
* Isınan bir maddenin hacmi artar, yoğunluğu azalır. Sıcak havanın yoğunluğu, soğuk havanın yoğunluğundan azdır.

Cisimlerin Suda Yüzebilmesi

Bir cismin suda yüzebilesi için yoğunluğunun sudan az olması gerekir. Tahta, yağ, köpük, buz gibi maddelerin yoğunlukları suyun yoğunluğundan azdır. Su donduğunda kütlesi değişmez fakat hacmi atar. Bu nedenle buzun yoğunluğu sudan azdır.

Birbirine Karışmayan Sıvıların Yoğunlukları

Birbirine karışmayan sıvı maddelerin yoğunluklarını birbiri ile karşılaştırabiliriz. Yoğunlukları farklı olan ve birbirine karışmayan sıvılar aynı kap içine konulduklarında yoğunluklarının büyüklüğüne göre sıralanırlar.

Yoğunlu en büyük olan sıvı en altta, yoğunluğu en az olan sıvı ise en üstte kalır.

Günlük Yaşamda Yoğunluğun Önemi

Uçak gibi hava araçlarında yoğunluğu az olan alüminyum gibi metaller kullanılır. Bu nedenle uçak fazla ağır olmaz. Binalarda da gaz beton kullanılması binanın daha hafif olmasını sağlar.

Yoğunluk Birimlerinin Çevrilmesi

SI birim sisteminde (Uluslar arası birim sistemi) yoğunluk birimi kg/m³‘tür. Bunun yanında g/cm³ sıkça kullanılır. Yoğunluk çevirmelerinde g/cm³ , g / mL ve kg / L’ye eşittir.

 1 g / cm³ = 1 g/ml = 1 kg / L

1 g/cm³ = 1000 kg/m³

Su Yoğunluğunun Canlılar için Önemi

Suyun içindeki buz

Sıvı haldeki maddeler soğudukça tanecikleri yavaşlar, birbirine yakınlaşır. Bu sayede hacmi azalır. Yoğunluğu artar, ancak bu duruma uymayan tek sıvı sudur. Su donarken hacmi artar, bu nedenle yoğunluğu azalır. Suyun bu özel durumu canlılar için çok önemlidir. Buz tutan bir gölde, buz suyun üzerinden batmadan yüzer. Göl içerisindeki canlıların yaşaması bu sayede gerçekleşir.

Su donarken hacmi artar. Bu nedenle buzun yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha küçüktür. Suyun donarken hacminin artışını donan su şişelerinin patlamasından kolaylıkla anlayabilirsiniz.