Özkütle, Kütle ve Hacim Arasındaki Fark

Etrafımıza baktığımızda çiçek, kuş, ağaç (Resim 2.1) gibi canlı varlıklar; hava su gibi maddeler, masa, defter, gözlük (Resim 2.2.) gibi cansız varlıklar görürüz. Evrendeki bütün varlıklar boşlukta yer kaplar ve belirli kütleleri vardır. Ünitemizin bu bölümünde kütle ve hacmi tanımlayarak aralarında nasıl bir ilişki olduğunu inceleyeceğiz.

Kütle

Kütle, bir cisimde bulunan madde miktarıdır. Kütlenin fizik bilimindeki temel büyüklüklerden biri olduğunu 1. ünitede öğrenmiştik. Kütle “m” sembolü ile gösterilir ve Uluslararası Birim Sisteminde birimi kilogram (kg) dır. Bir cismin kütlesini terazi ile ölçebiliriz (Resim 2.3.a.b.c.). Manavda, markette, kuyumcuda veya bir ilaç yapımında kullanılan terazilerin duyarlılıkları farklıdır. Kütlesini ölçeceğimiz cismin kütlesine uygun bir terazi seçmemiz gerekir.

Resim 2.3.a’daki eşit kollu terazide cismin kütlesini ölçmek için kütleleri daha önceden bilinen cisimler kullanılır. Kütlesi ölçülecek cisim bir kefeye, kütlesi bilinen cisim diğer kefeye konularak ölçüm yapılır. Bazı varlıkların kütlelerini incelediğimizde, kütlelerinin çok büyük ve çok küçük olduğunu görürüz. Tablo 2.1’de bazı varlıkların yaklaşık kütle değerleri verilmiştir.

Günlük yaşamda karşılaştığımız cisimlerin kütlelerini her zaman kilogram birimi ile ifade etmek doğru olmaz. Örneğin, bir ilaç fabrikasında çalışıyorsanız hazırladığınız ilacın etken maddesinin kütlesini kilogram ile değil miligram ile ifade etmek daha doğrudur. En yaygın kullanılan kütle ölçüm birimleri kilogram (kg), gram (g), miligram (mg) ve Uluslararası Birim Sistemi (SI)’nde kullanılmayan ton (t)’dur. Tablo 2.2’de bu birimler arasındaki dönüşümler verilmiştir.

Hacim

Bütün maddeler evrende bir yer kaplar. Maddenin evrende kapladığı yere hacim denir. Örneğin, Resim 2.4’te tuğlalardan örülmüş duvardan bir tuğlayı çıkardığımızda oluşan boşluk tuğlanın hacmi kadardır .

Hacim “V” harfiyle gösterilir ve Uluslararası Birim Sistemi (SI)’nde birimi m³ tür. Hacim birim dönüşümleri Tablo 2.3’te verilen değerler kullanılarak kolayca yapılabileceği gibi bilgisayar uygulamaları kullanarak da yapılabilir.

Sıvıların hacimleri ölçülürken konuldukları kabın şeklini almaları özelliğinden yararlanılır. Sıvıların hacmi ölçeklendirilmiş kaplar yardımıyla ölçülür (Resim 2.5). Sıvı ölçü birimleri metreküpün alt ve üst katlarıdır ancak günlük yaşantıda genellikle litre kullanılır. 1 litrenin karşılığı 1desimetre küpe eşittir (1L =1 dm³). 1 litre 1 mililitrenin 1000 katıdır.

a) Düzgün geometrik şekilli cisimlerin hacmi

Cisimler düzgün geometrik şekle sahip ise o geometrik şeklin özel hacim formülü ile cismin hacmi hesaplanabilir. Şekil 2.1’de küp, dikdörtgenler prizması, silindir ve kürenin hacim formülleri verilmiştir.

b) Düzgün şekilli olmayan cisimlerin hacmi

Düzgün şekli olmayan cisimlerin hacmi, sıvıda erimemek şartıyla, ölçeklendirilmiş kaplardaki sıvılardan yararlanarak bulunur. Bu gibi cisimler içinde belirli miktarda sıvı bulunan kaba batırıldığında sıvı seviyesi yükselir. Kaptaki sıvı seviyeleri arasındaki fark cismin hacmi kadardır. Düzgün şekli olmayan cisimlerin hacimlerini belirlemek için kullanılan diğer bir yöntem ise sıvı taşırma yöntemidir. Bu yöntemde cisimler tamamen sıvı dolu kaba batırılır ve taşan sıvı dereceli kaba alınarak hacmi ölçülür. Ölçülen sıvı hacmi cismin hacmine eşittir.

Kütle – Hacim Arasındaki İlişki ve Özkütle

Aynı maddeden yapılmış bir cismin kütlesini artırdığımızda hacmi de artar mı? Bu sorunun cevabını vermek için içerisinde 30 cm3 su bulunan ölçekli kaba özdeş demir bilyeleri teker teker koyarak sıvı seviyesinin yükseldiği etkinliği inceleyelim;

Kütlesi m olan demir bilyeleri içinde 30 cm³ su bulunan dereceli silindire önce 1. bilye bırakıldığında su 32 cm³ seviyesine yükseliyor sonra 2.,3.,4. bilyeler sırasıyla su içine bırakınca su seviyeleri 34 cm³, 36 cm³, 38 cm³ e ulaşıyor (Şekil2.3). Bu verilerden bir tablo oluşturalım;

Bir cismin hacminin büyük olması kütlesinin de büyük olduğu anlamına gelir mi? Bu sorulara cevap vermeden önce aşağıda verilen küplerin kütleleri ve hacimleri arasındaki oranı hesaplayalım. Bir kenarı 2 cm, 3 cm, 4 cm olan aynı maddeden yapılmış üç küpün kütleleri verilmiştir. Bu küplerin hacimlerini hesaplayıp bir tablo oluşturalım ve kütle ve hacim grafiğini çizelim.

Etkinlikte kullandığımız 1, 2 ve 3 numaralı küplerin özkütlesini, özkütle bağıntısında kütle ve hacim değerlerini yerine yazarak hesaplayalım.

Bir Cevap Yazın