LGS Fen Bilimleri Soruları
LGS Fen Bilimleri (sınavda 20 soru): 11 konuda 752 özgün soru. Her konunun özeti aşağıda; sorular üyelere açık: ücretsiz giriş yap, uygulamada bildiğin soru bir daha sorulmayacak biçimde çöz.
Uygulamada çözBildiğin soru bir daha sorulmaz, bilmediğin öğrenene kadar tekrar gelirKonular
- Mevsimler ve İklim
- DNA ve Genetik Kod
- Kalıtım
- Mutasyon, Modifikasyon, Adaptasyon ve Biyoteknoloji
- Basınç
- Periyodik Sistem ve Fiziksel-Kimyasal Değişimler
- Kimyasal Tepkimeler, Asitler ve Bazlar
- Maddenin Isı ile Etkileşimi ve Kimya Endüstrisi
- Basit Makineler
- Enerji Dönüşümleri ve Çevre Bilimi
- Elektrik Yükleri ve Elektrik Enerjisi
Mevsimler ve İklim
- Mevsimler, Dünya'nın dönme ekseninin yörünge düzlemine göre yaklaşık 23°27' eğik olması ve Güneş çevresinde dolanması sonucu oluşur. Güneş'e uzaklık mevsimleri belirlemez (Dünya'nın Güneş'e en yakın olduğu 3 Ocak civarında Kuzey yarım kürede kış yaşanır).
- Dünya ekseni etrafında dönerek gece-gündüzü, Güneş çevresinde dolanıp (365 gün 6 saat) eksen eğikliğiyle birleşerek mevsimleri ve gece-gündüz sürelerinin yıl boyunca değişmesini oluşturur.
- Dört önemli tarih: 21 Haziran (Kuzey'de yaz başı, en uzun gündüz; ışınlar Yengeç Dönencesi'ne dik), 21 Aralık (Kuzey'de kış başı, en uzun gece; ışınlar Oğlak Dönencesi'ne dik), 21 Mart ve 23 Eylül (ekinoks: ışınlar Ekvator'a dik, her yerde gece = gündüz).
- Yarım kürelerde mevsimler zıttır: Kuzey'de yaz iken Güney'de kış yaşanır. Güney yarım kürede 21 Haziran'da kış, 21 Aralık'ta yaz, 21 Mart'ta sonbahar, 23 Eylül'de ilkbahar başlar.
- Güneş ışınlarının geliş açısı büyüdükçe (ışınlar dik geldikçe) aynı enerji daha küçük alana düşer: birim yüzeye düşen enerji ve sıcaklık artar, aydınlanan alan küçülür, cisimlerin gölge boyu kısalır. Küçük açıda tersi olur.
- Ekvator'da gece-gündüz yıl boyu yaklaşık 12'şer saattir; Ekvator'dan kutuplara doğru gidildikçe geliş açısı küçüldüğü için sıcaklık azalır. Türkiye gibi Yengeç Dönencesi'nin kuzeyindeki yerlere ışınlar yılın hiçbir günü dik gelmez.
- Kuzey yarım kürede dönencelerin dışında öğle gölgesi kuzeye, Güney yarım kürede (Oğlak Dönencesi'nin güneyinde) güneye düşer. Gölge boyu öğle vakti en kısadır; yıl içinde Kuzey yarım kürede 21 Haziran'da en kısa, 21 Aralık'ta en uzundur.
- Rüzgâr, havanın yüksek basınçtan alçak basınca yatay hareketidir. Isınan hava genleşip yükselir (alçak basınç), soğuyan hava çöker (yüksek basınç). Basınç farkı büyüdükçe rüzgâr hızı artar. Gündüz deniz meltemi (denizden karaya), gece kara meltemi (karadan denize) eser.
- Hava durumu: kısa süreli, dar alandaki atmosfer olayları (tahminler değişebilir; meteoroloji). İklim: geniş alanda, uzun yıllar boyunca hava olaylarının ortalaması (iklimbilim). İklim elemanları: sıcaklık, nem, basınç, rüzgâr, yağış.
- Hava olayları: yağmur, kar, dolu (yağışlar); çiy (0 °C üstünde yüzeylerde su damlacıkları); kırağı (0 °C altında yüzeylerde buz kristalleri); sis. Su döngüsü: buharlaşma, yoğuşma, yağış.
- Türkiye'de başlıca iklimler: Akdeniz (yaz sıcak-kurak, kış ılık-yağışlı), Karadeniz (her mevsim yağışlı), karasal (yaz sıcak-kurak, kış soğuk-karlı; yaz-kış farkı fazla).
- Ölçüm araçları: termometre (sıcaklık), barometre (basınç), anemometre (rüzgâr hızı), higrometre (nem), rüzgârgülü (rüzgâr yönü ve sıklığı).
- Küresel ısınma: sera gazlarının (başta karbondioksit) artmasıyla yer yüzeyi ortalama sıcaklığının yükselmesidir. Nedenleri fosil yakıt kullanımı ve ormansızlaşmadır; sonuçları buzulların erimesi, deniz seviyesinin yükselmesi, kuraklık ve sel, canlıların yaşam alanlarının değişmesidir. Önlem: yenilenebilir enerji, ağaçlandırma, toplu taşıma, tasarruf.
DNA ve Genetik Kod
- Kalıtım materyali DNA'dır. DNA, nükleotid adı verilen yapı birimlerinin uç uca eklenmesiyle oluşan uzun bir moleküldür; ökaryot hücrelerde büyük bölümü çekirdekte bulunur.
- Bir nükleotid üç parçadan oluşur: fosfat grubu, deoksiriboz şekeri ve azotlu organik baz. Nükleotid sayısı kadar fosfat ve deoksiriboz bulunur.
- DNA'da dört çeşit nükleotid vardır; çeşitler organik bazlarına göre ayrılır: adenin (A), timin (T), guanin (G), sitozin (C). Tüm canlıların DNA'sı bu dört nükleotidle yazılmıştır.
- DNA çift zincirli, burulmuş bir merdiven (çift sarmal) biçimindedir; kenarlarını şeker–fosfatlar, basamaklarını baz çiftleri oluşturur. 1953'te Watson ve Crick bu modeli ortaya koymuştur.
- Bazlar tamamlayıcı eşleşir: adenin–timin, guanin–sitozin. Bu nedenle çift zincirli DNA'da A = T ve G = C olur; A + G = T + C'dir.
- Gen, DNA üzerinde belirli bir özelliğin (proteinin) şifresini taşıyan nükleotid dizisidir. Bilgi: gendeki nükleotid dizilişi → protein yapımı → özellik.
- Kromozom, DNA'nın histon proteinlerine sarılmasıyla oluşan kromatin ipliklerden meydana gelir; kalıtımın en büyük birimidir. Küçükten büyüğe sıra: nükleotid, gen, DNA, kromozom.
- Kromozom sayısı türe özgüdür ve bir canlının tüm vücut hücrelerinde aynıdır. Farklı türlerin kromozom sayısı aynı olabilir; sayı gelişmişlik ölçütü değildir.
- Genetik şifre, DNA'daki nükleotid dizilişidir. Türleri ve bireyleri birbirinden ayıran, nükleotidlerin sayısı ve dizilişidir. Bu özellik kimlik tespiti, babalık testi ve soy araştırmalarında kullanılır.
- DNA kendini bölünmeden önce eşler. Zincirler ayrılır, her biri kalıp olur ve karşısına tamamlayıcı yeni zincir sentezlenir; oluşan her DNA bir eski bir yeni zincir taşır.
- Eşlenme sayısal olarak: n eşlenme sonunda 2ⁿ DNA oluşur; yeni zincir sayısı 2ⁿ⁺¹ − 2'dir. Ortamdan alınan serbest nükleotid sayısı, oluşan DNA'ların toplam nükleotidinden ilk DNA'nın nükleotidi çıkarılarak bulunur.
- Aynı canlının tüm hücreleri aynı DNA'yı taşır; hücreleri farklı kılan, hangi genlerin çalıştığıdır. Genetik şifre evrenseldir: bir canlının geni başka bir canlıda da işlev görebilir.
Kalıtım
- Kalıtım, özelliklerin ebeveynlerden yavrulara aktarılmasıdır. Mendel (1860'lar) bezelye bitkisiyle yaptığı çaprazlamalarla kalıtımın temel ilkelerini ortaya koymuştur.
- Mendel bezelyeyi seçti; çünkü kısa sürede çok döl verir, kendi kendine ve çapraz döllenebilir, karşıt özellikleri belirgindir. Çok sayıda döl sayıp oranları hesapladı.
- Alel, bir genin farklı çeşitleridir. Bir özelliği ebeveynlerden alınan iki alel kontrol eder. Baskın alel büyük harfle (A), çekinik alel küçük harfle (a) yazılır.
- Fenotip, dıştan gözlenen özelliklerdir (mor çiçek, uzun boy). Genotip, alel çiftinin yazılışıdır (AA, Aa, aa). Fenotip, genotip ve çevrenin ortak sonucudur.
- Homozigot (arı döl): iki alel aynı (AA veya aa). Heterozigot (melez): iki alel farklı (Aa). Baskın fenotip AA ve Aa'da, çekinik fenotip yalnızca aa'da görülür.
- Çekinik fenotipli birey kesinlikle homozigot çekiniktir. Baskın fenotipli birey AA ya da Aa olabilir. Heterozigotta çekinik alel yok olmaz, gizli kalır.
- Eşey hücrelerinde alel çifti ayrılır: Aa birey A ve a gameti oluşturur. Çaprazlama tablosuyla (Punnett karesi) yavruların genotip ve fenotip olasılıkları bulunur.
- Önemli çaprazlamalar: AA × aa → %100 Aa; Aa × Aa → 1 AA : 2 Aa : 1 aa (fenotip 3 : 1); Aa × aa → 1 Aa : 1 aa (fenotip 1 : 1); AA × Aa → %100 baskın fenotip.
- Olasılık: her doğum bağımsız bir olaydır; önceki yavrular sonrakini etkilemez. Oranlar çok sayıda dölde beklenen değere yaklaşır; az sayıda dölde tam tutmayabilir.
- Sonuçtan genotip bulma: tüm yavrular baskınsa ve bir ebeveyn çekinikse diğeri AA'dır; 3 : 1 ise ebeveynler Aa × Aa; 1 : 1 ise Aa × aa'dır. Çekinik bireyle çaprazlama genotipi belirlemeye yarar.
- Soy ağacı, bir özelliğin kuşaklar boyunca aktarımını gösterir; erkekler kare, kadınlar daire ile gösterilir. Sağlıklı ebeveynlerden hasta çocuk doğuyorsa hastalık çekiniktir ve ebeveynler taşıyıcıdır.
- Akraba evliliğinde ortak atalardan gelen aynı zararlı çekinik alelleri taşıma olasılığı yüksektir; çocukta aa olma riski artar. Genetik danışmanlıkta soy ağacı çizilir, risk açıklanır, karar çifte bırakılır.
Mutasyon, Modifikasyon, Adaptasyon ve Biyoteknoloji
- Mutasyon: DNA'nın nükleotid dizisinde ya da kromozom yapısında oluşan kalıcı değişikliktir. Radyasyon, morötesi ışınlar ve bazı kimyasallar mutasyon ihtimalini artırır; çoğu mutasyon rastgele oluşur.
- Mutasyon yalnızca üreme hücrelerinde (yumurta, sperm ve bunları oluşturan hücreler) olduysa yavrulara geçer. Vücut hücrelerindeki mutasyon o bireyde kalır ve bazen kansere yol açabilir.
- Mutasyonlar zararlı, yararlı ya da zararsız olabilir; yararlı ya da zararlı oluşu çevre koşullarına göre değişir. Mutasyon, yeni alellerin ve kalıtsal çeşitliliğin ana kaynaklarından biridir.
- Hücrelerde DNA hasarını onaran mekanizmalar vardır (Aziz Sancar'ın çalışma alanı). Hasarlı bölge kesilir, karşı zincir kalıp alınarak A-T, G-C eşleşmesiyle boşluk doldurulur; onarılmayan hasar mutasyon olur.
- Modifikasyon: Çevre koşullarının (sıcaklık, ışık, besin, su vb.) genlerin çalışma biçimini etkilemesidir. DNA dizisi değişmez, değişim kalıtsal değildir, çevre koşulları değişince geri dönebilir.
- Modifikasyon örnekleri: güneşte esmerleşme, egzersizle kas gelişimi, Siyam kedisinin soğuk bölgelerinde koyu tüy, karanlıkta soluk ve uzun bitki, aynı bitkinin su altı ve su üstü yapraklarının farklı olması. Tek yumurta ikizlerinin farklılaşması da çevresel etkidir.
- Varyasyon: Aynı türün bireyleri arasındaki farklılıklardır. Kalıtsal varyasyonun kaynakları mutasyon ve eşeyli üremedeki farklı alel birleşimleridir. Çevresel farklılıklar kalıtsal varyasyon sayılmaz.
- Adaptasyon: Canlının yaşadığı ortamda hayatta kalma ve üreme şansını artıran kalıtsal özelliklerdir (yapısal, davranışsal, işleyiş ile ilgili). Kamuflaj, taklit, göç, kış uykusu, kaktüsün dikenleri adaptasyon örnekleridir.
- Doğal seçilim: Kalıtsal çeşitliliğe sahip bir topluluktan çevreye uygun bireylerin daha çok hayatta kalıp üremesiyle uygun özelliğin oranının artmasıdır. Seçilen bireyler değil, topluluktaki oranlar değişir; bireyler özelliklerini bilinçli değiştirmez.
- Antibiyotik ve böcek ilacı direnci doğal seçilime örnektir: Dirençli bireyler zaten topluluktadır, ilaç duyarlıları eler, dirençliler çoğalır. Antibiyotiğin gereksiz ve yarım bırakılarak kullanımı dirençli bakteri oranını artırabilir.
- Yapay seçilim (ıslah): Üreyecek bireyleri insanın amacına göre seçmesidir. Biyoteknoloji, canlıları ya da canlılardan elde edilen maddeleri kullanarak ürün ve hizmet üretmedir; geleneksel (yoğurt, peynir, sirke, ekmek mayalama, ıslah) ve modern (genetik mühendisliği) olarak ayrılır.
- Genetik mühendisliği: Gen aktarımı (insülin üreten bakteri, GDO), gen tedavisi, klonlama ve doku kültürü gibi uygulamaları içerir. Genetik şifrenin tüm canlılarda aynı bazlarla yazılması gen aktarımını mümkün kılar. Vücut hücrelerine uygulanan gen tedavisi yavrulara aktarılmaz.
- Klonlama: Aynı genetik yapıya sahip canlıların eşeysiz yolla üretilmesidir (çelik, doku kültürü, çekirdek aktarımı; Dolly 1996). Klonlarda çeşitlilik azdır. GDO, klonlama ve DNA analizi gibi uygulamalar sağlık, çevre ve etik açısından bilimsel ilkelerle değerlendirilmelidir.
Basınç
- Basınç, birim yüzeye dik etki eden kuvvettir. Basınç, uygulanan dik kuvvetle doğru, kuvvetin uygulandığı yüzey alanıyla ters orantılıdır: kuvvet arttıkça basınç artar, yüzey alanı arttıkça basınç azalır.
- Katılar ağırlıkları nedeniyle yalnızca temas ettikleri yüzeye basınç uygular. Katı basıncı, yüzeye dik etki eden kuvvetle doğru, temas yüzey alanıyla ters orantılıdır; basıncı artırmak için alan küçültülür, azaltmak için alan büyütülür.
- Günlük hayat: çivi, iğne, kazma ve bıçağın uçları alan küçültülerek basıncı artırır; palet, kar ayakkabısı, geniş tabanlı temel, çok tekerlekli kamyon ve geniş çanta askısı alan büyütülerek basıncı azaltır.
- Aynı basıncı elde etmek için alan küçüldükçe gereken kuvvet de küçülür; bu yüzden keskin bıçak az kuvvetle keser. Ağırlık ve alan aynı oranda değişirse basınç değişmez (yan yana özdeş küpler).
- Katı basıncı deneylerinde (kum ya da sünger üzerinde iz derinliği) ağırlığın etkisi için yalnızca ağırlık, alanın etkisi için yalnızca temas alanı değiştirilir; diğer değişkenler sabit tutulur.
- Sıvılar bulundukları kabın tabanına, yan yüzeylerine ve içindeki her noktaya, her yönde basınç uygular. Sıvı basıncı sıvının yoğunluğuna ve derinliğine bağlıdır; kabın şekli, taban alanı ve sıvı miktarı tek başına basıncı belirlemez.
- Sıvı basıncı derinlik ve yoğunlukla doğru orantılıdır (P ∝ d × h). Derinlik arttıkça basınç artar; bu yüzden barajların duvarları dipte kalın yapılır, delikten alttaki sıvı daha hızlı fışkırır, denizaltılar dayanıklı yapılır.
- Bağlantılı kaplarda aynı sıvı aynı seviyede durur. Kapalı kapta sıvıya uygulanan basınç, sıvı tarafından her noktaya aynen iletilir (Pascal ilkesi); hidrolik kriko ve fren sistemleri bu ilkeye dayanır. Geniş pistonda basınç aynı, alan büyük olduğundan kuvvet de büyük olur.
- Gazlar bulundukları kabın bütün çeperlerine basınç uygular. Gaz basıncı, tanecikler çeperlere çarptığı için oluşur. Hacim küçülürse, sıcaklık artarsa ya da gaz miktarı artarsa kapalı kaptaki gaz basıncı artar.
- Açık hava (atmosfer) basıncı, atmosferi oluşturan gazların ağırlığından doğar ve içindeki bütün cisimlere her yönden etki eder. Yükseklik arttıkça hava tabakası inceldiği için açık hava basıncı azalır.
- Torricelli deneyi açık hava basıncını ölçer: deniz seviyesinde ve 0 °C'de cıva sütunu 76 cm'de dengelenir (76 cmHg). Sütunun dikey yüksekliği borunun eğimine ve kalınlığına bağlı değildir; yükseklik arttıkça kısalır.
- Pipetle içme, vantuz, enjektör, damlalık, kavanoz kapağı çökmesi ve yağ bidonunun ikinci delikle düzgün akması açık hava basıncıyla açıklanır. Dış ve iç basınçlar dengelendiğinde cisimler ezilmez; denge bozulunca basıncı yüksek taraftan düşük tarafa kuvvet oluşur.
Periyodik Sistem ve Fiziksel-Kimyasal Değişimler
- Elementleri sınıflandırma çalışmaları: Döbereiner (1829) benzer özellikli elementleri üçlü gruplar hâlinde ele aldı; Chancourtois (1862) elementleri sarmal biçimde dizdi; Mendeleyev (1869) elementleri artan atom kütlesine göre dizip bilinmeyen elementler için boşluk bıraktı ve bunların özelliklerini önceden tahmin etti; Moseley (1911) dizilişin atom numarasına göre yapılması gerektiğini gösterdi; Seaborg (1940) tabloya bugünkü biçimini verdi.
- Günümüzde kullanılan periyodik sistemde elementler artan atom numarasına (proton sayısına) göre dizilir. Yeni element keşifleri ve atom yapısına dair yeni bilgiler tablonun zamanla gelişmesini sağlamıştır; bugün 118 element bilinmektedir.
- Yatay sıralara periyot (7 tane), düşey sütunlara grup (18 sütun; A grupları ve B grupları) denir. A grupları 1A–8A'dır; B grupları tablonun ortasındaki geçiş elementleridir. Aynı gruptaki elementlerin özellikleri benzerdir.
- Periyodik sistemi okuma: bir elementin kaçıncı periyot ve kaçıncı grupta olduğu tabloda bulunduğu yerden belirlenir. Örnek: sodyum 3. periyot 1A grubunda, klor 3. periyot 7A grubunda, karbon 2. periyot 4A grubundadır. Aynı periyotta soldan sağa gidildikçe atom numarası birer artar.
- Aynı gruptaki elementler benzer kimyasal özellikler gösterir (Mendeleyev bu benzerliğe dayanarak elementleri alt alta dizmiştir). Özel adlar: 1A alkali metaller (H hariç), 2A toprak alkali metaller, 7A halojenler, 8A soy gazlar.
- Hidrojen 1A grubunun başında yer alır ancak bir ametaldir; alkali metallerden biri değildir. Helyum ise 8A grubunda, soy gazlarla birlikte yer alır.
- Metaller: parlak, ısı ve elektriği iyi iletir, tel ve levha hâline getirilebilir (dövülebilir); genellikle oda sıcaklığında katıdır (cıva sıvıdır). Ametaller: mat, ısı ve elektriği genellikle iletmez (grafit elektriği iletir), kırılgandır; katı, sıvı (brom) ve gaz hâlde bulunur.
- Yarı metaller (B, Si, Ge, As…): bazı özellikleri metallere, bazıları ametallere benzer; parlak ama kırılgandır, elektriği ancak belirli koşullarda iletir (yarı iletken). Silisyum elektronik çiplerde kullanılır.
- Soy gazlar (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn): 8A grubundadır, kararlıdır, doğada tek atomlu ve gaz hâlindedir, olağan koşullarda tepkimeye girmez. Helyum balonlarda, neon ışıklı tabelalarda, argon ampullerde kullanılır.
- Periyodik sistemde bir periyotta soldan sağa gidildikçe sınıf sırası genellikle metal, yarı metal, ametal, soy gaz biçimindedir. İlk 20 elementin 7'si metal (Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca), 8'i ametal (H, C, N, O, F, P, S, Cl), 2'si yarı metal (B, Si), 3'ü soy gazdır (He, Ne, Ar).
- Fiziksel değişimde maddenin yalnızca dış görünümü ya da hâli değişir; madde aynı kalır (kırma, öğütme, erime, donma, buharlaşma, çözünme, süblimleşme). Kimyasal değişimde madde yapısı değişir, yeni özelliklerde yeni maddeler oluşur (yanma, paslanma, kararma, çürüme, ekşime, pişme, mayalanma).
- Kimyasal değişimin belirtileri: renk değişimi, gaz çıkışı, çökelek oluşumu, ısı/ışık açığa çıkması, koku ve tat değişimi. Tek bir belirti her zaman yeterli değildir (kaynayan suda da gaz kabarcığı çıkar); asıl ölçüt yeni bir maddenin oluşup oluşmadığıdır.
- Kimyasal değişimde atomların cinsi ve sayısı korunur; atomlar yeniden düzenlenerek yeni maddeler oluşur. Fiziksel değişimde madde cinsi ve tanecik yapısı değişmez; yalnızca hâl, biçim ya da taneciklerin dizilişi ve aralıkları değişir.
Kimyasal Tepkimeler, Asitler ve Bazlar
- Kimyasal tepkimede başlangıçtaki maddelere girenler (tepkenler), oluşan yeni maddelere ürünler denir. Tepkime sırasında atomlar korunur: atomların cinsi ve sayısı değişmez; bağlar kopar, atomlar yeniden düzenlenir ve yeni bağlar oluşur. Moleküllerin cinsi (ve çoğu zaman sayısı) değişir.
- Kütlenin korunumu (Lavoisier): kapalı bir sistemde girenlerin toplam kütlesi ürünlerin toplam kütlesine eşittir. Açık kapta gaz çıkarsa kap hafifler; metal yanıp havadan oksijen bağlarsa katı kütlesi artar. Bu durumlarda gazlar da hesaba katılınca toplam kütle yine korunur.
- Tepkimenin gözlenebilir belirtileri: gaz çıkışı, renk değişimi, çökelek oluşumu, ısı ve ışık açığa çıkması. Kaynama gibi fiziksel olaylarda da gaz çıkabileceğinden asıl ölçüt yeni bir maddenin oluşmasıdır. Kütle korunumu basit toplamayla izlenir: kapalı kapta tepkime öncesi ve sonrası kütle eşittir; açık kapta çıkan gazın kütlesi kadar azalma görülür.
- Tepkimeler modellerle gösterilebilir: giren ve ürün tarafında her cins atomun sayısı eşittir (atomlar yok olmaz, yeniden düzenlenir). Molekül çeşidi değişir, molekül sayısı da değişebilir. Örneğin iki hidrojen molekülü ile bir oksijen molekülü, iki su molekülü oluşturur.
- Tepkime türleri: birleşme/sentez (iki ya da daha çok madde tek madde oluşturur), ayrışma/analiz (bir bileşik daha basit maddelere ayrılır), yanma (madde oksijenle birleşir; tam yanmada karbon dioksit ve su, eksik yanmada zehirli karbon monoksit oluşur), asit–baz (nötralleşme). Yanma için yanıcı madde, oksijen ve tutuşma sıcaklığı gerekir; biri ortadan kalkarsa yanma durur.
- Asitler: ekşi tatlı, mavi turnusolü kırmızıya çevirir, sulu çözeltilerinde H⁺ iyonu bulunur, pH < 7, aktif metallerle (Mg, Zn…) tepkimeye girip H₂ gazı çıkarır, kireç taşı/mermerle (CaCO₃) CO₂ gazı oluşturur. Örnekler: HCl (tuz ruhu), H₂SO₄, HNO₃, sirke asidi, sitrik asit. Tadına bakılmaz, derinin ve gözün zarar görmemesi için dikkat edilir.
- Bazlar: acı tatlı, kırmızı turnusolü maviye çevirir, sulu çözeltilerinde OH⁻ iyonu bulunur, pH > 7, ele kayganlık hissi verir, yağları çözer. Örnekler: NaOH, KOH, Ca(OH)₂, amonyak, sabun, çamaşır suyu, antiasitler. Nötr maddeler (saf su, tuzlu su, şekerli su) turnusolün rengini değiştirmez; pH = 7'dir.
- pH ölçeği 0–14'tür: 7 nötr, 7'den küçük değerler asit, 7'den büyük değerler bazdır. pH 7'den uzaklaştıkça asit ya da bazın kuvveti artar; pH = 1 olan asit pH = 5 olandan daha kuvvetlidir. Asit çözeltisi sulandırılırsa pH artar, baz çözeltisi sulandırılırsa pH azalır; ikisi de 7'ye yaklaşır ama 7'yi geçmez. pH kâğıdı ve pH metre ölçüm araçlarıdır.
- İndikatörler (ayraçlar): turnusol (asitte kırmızı, bazda mavi), fenolftalein (asit ve nötrde renksiz, bazda pembe), metil oranj (asitte kırmızı, bazda sarı), bromtimol mavisi (asitte sarı, nötrde yeşil, bazda mavi), kırmızı lahana suyu (asitte kırmızı-pembe, nötrde mor, bazda yeşil-sarı). Evrensel (universal) indikatör renk skalası ile pH'ı tahmin ettirir. Elektrik iletkenliği asit-baz ayırt etmez; iyonlu her çözelti iletir.
- Nötralleşme: asit + baz → tuz + su (+ ısı). Örnek: HCl + NaOH → NaCl + H₂O. Tepkime ilerledikçe asidin pH'ı artar, nötralleşmede pH ≈ 7 olur, baz fazlası pH'ı 7'nin üstüne çıkarır. Günlük yaşamda mide asidi için antiasit ilaçlar, karınca (formik asit) ısırığına bikarbonat, asitli toprağa kireç kullanılır.
- Asit yağmurları: kükürt dioksit (SO₂) ve azot oksitler (NO₂), fosil yakıtların (kömür, petrol) yanmasıyla havaya karışır; su buharıyla tepkimeye girerek sülfürik ve nitrik asit gibi asitler oluşturur. Normal yağmur bile CO₂ nedeniyle hafif asidiktir (pH ≈ 5,6); asit yağmurunda pH bundan belirgin biçimde düşüktür.
- Asit yağmurlarının etkileri: mermer ve kireç taşından yapılmış yapıların ve heykellerin aşınması, metallerin paslanmasının hızlanması, toprağın ve göllerin asitleşmesi, balık ve bitki türlerinin zarar görmesi, orman ağaçlarının kuruması. Kirleticiler rüzgârla uzak bölgelere taşınabilir. Önlemler: filtre ve arıtma, düşük kükürtlü yakıt, katalitik konvertör, yenilenebilir enerji, toplu taşıma; asitleşen göllere ve topraklara kireç eklenir.
- Temizlik maddeleri: sabun, deterjan, çamaşır suyu ve amonyaklı temizleyiciler bazik; tuz ruhu, kireç çözücüler, sirke ve limon tuzu asidiktir. Kireç tortusu (CaCO₃) asitle, yağlı kir bazla temizlenir. Çamaşır suyu ile tuz ruhu (ya da başka temizleyiciler) karıştırılmaz: zehirli gaz çıkabilir. Eldiven, gözlük, havalandırma ve etiket okuma güvenlik için gereklidir.
Maddenin Isı ile Etkileşimi ve Kimya Endüstrisi
- Isı, sıcaklık farkı nedeniyle sıcak maddeden soğuk maddeye aktarılan bir enerjidir; birimi joule (J) ya da kalori (cal) olup madde miktarına bağlıdır. Sıcaklık ise taneciklerin ortalama kinetik enerjisinin göstergesidir; termometreyle °C cinsinden ölçülür ve madde miktarına bağlı değildir.
- Isı alışverişinde sıcak cisim ısı verir, soğuk cisim ısı alır. Isı kaybı yoksa verilen ısı alınan ısıya eşittir ve alışveriş, sıcaklıklar eşitlenene (ısıl denge) kadar sürer. Aynı cins, eşit kütleli iki sıvı karıştırılırsa son sıcaklık ilk sıcaklıkların ortasıdır.
- Öz ısı (c), 1 g maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısıdır (J/g·°C). Saf maddeler için ayırt edicidir; madde miktarından bağımsızdır. Aynı cins maddelerde gereken ısı, kütle ve sıcaklık değişimi arttıkça artar.
- Eşit kütleli maddelere eşit ısı verildiğinde öz ısısı küçük olanın sıcaklığı daha çok artar; öz ısısı büyük olan geç ısınır, geç soğur. Aynı cins maddelerde sıcaklığı aynı miktar değiştirmek için kütlesi büyük olana daha çok ısı gerekir.
- Suyun öz ısısı büyüktür; bu yüzden kıyı bölgelerinde gece–gündüz sıcaklık farkı azdır ve su soğutucu olarak (araç radyatörü gibi) kullanılır. Toprak ve kumun öz ısısı küçüktür, çabuk ısınıp çabuk soğurlar.
- Hâl değişimleri: erime (katı → sıvı), donma (sıvı → katı), buharlaşma (sıvı → gaz), yoğuşma (gaz → sıvı), süblimleşme (katı → gaz), kırağılaşma (gaz → katı). Erime, buharlaşma ve süblimleşme ısı alır; donma, yoğuşma ve kırağılaşma ısı verir.
- Saf maddelerde hâl değişimi boyunca sıcaklık sabit kalır; verilen ya da alınan ısı taneciklerin düzenini değiştirmek için kullanılır. Sıcaklık–zaman grafiğindeki yatay bölgeler erime/donma ya da kaynama/yoğuşma noktasını gösterir. Karışımlarda hâl değişimi sırasında sıcaklık sabit kalmaz.
- Buharlaşma her sıcaklıkta ve sıvının yüzeyinde gerçekleşir; sıcaklık, yüzey alanı ve rüzgâr arttıkça, nem azaldıkça hızlanır. Kaynama ise belirli bir sıcaklıkta sıvının her yerinde olur. Buharlaşma ısı alan bir olaydır; bu yüzden ter, kolonya ve ıslak bez serinletir.
- Erime noktası, kaynama noktası, öz ısı ve yoğunluk saf maddeler için ayırt edici özelliklerdir. Kaynama noktası dış basınca bağlıdır (basınç düşünce düşer, artınca yükselir) ve madde miktarına bağlı değildir; miktar yalnızca kaynamaya kadar geçen süreyi etkiler. Suya tuz ya da antifriz katılırsa donma noktası düşer.
- Fiziksel hâl değişimlerinde moleküllerin yapısı değişmez, yalnız aralarındaki uzaklık değişir. Kütle korunur. Saf maddelerin hâl değişimleri sırasında alınan veya verilen ısı sıcaklığı değiştirmez.
- Kimya endüstrisi gübre, boya, plastik, deterjan, ilaç, cam, çimento ve petrokimya gibi çok sayıda ürünü üretir. Türkiye dünyanın önemli bor rezervlerine sahiptir. Kimya mühendisi, kimyager, kimya teknikeri, laborant, çevre mühendisi gibi meslekler bu alanda çalışır.
- Kimyasal ürünler etiket uyarılarına uygun, bilinçli kullanılmalı; farklı temizlik ürünleri karıştırılmamalıdır. Endüstriyel atıklar (asitli atık su, aşırı gübre, ısınmış soğutma suyu) arıtılmadan doğaya verilirse canlı yaşamına zarar verir; atık ısının geri kazanımı gibi uygulamalar sürdürülebilir üretime katkı sağlar.
Basit Makineler
- Basit makineler (kaldıraç, makara, eğik düzlem, çıkrık, dişli çark, vida) kuvvetin büyüklüğünü, yönünü ya da doğrultusunu değiştirerek işi kolaylaştırır; iş ve enerji kazancı sağlamazlar.
- Kuvvetten kazanç, aynı oranda yoldan kayıpla dengelenir (kuvvet azalırsa kuvvetin aldığı yol artar); sürtünmesiz makinede hem kuvvetten hem yoldan kazanç aynı anda sağlanamaz. Hepsi iş kolaylığı sağlar.
- Kaldıraç: destek noktası, kuvvet kolu ve yük kolundan oluşur. Kuvvet kolu yük kolundan uzunsa kuvvet yükten küçüktür (kuvvetten kazanç, yoldan kayıp); kuvvet kolu kısaysa kuvvetten kayıp, yoldan kazanç vardır.
- Kaldıraçta kuvvet kolunu uzatmak ya da yükü destek noktasına yaklaştırmak kuvvetten kazancı artırır. Dengedeki tahterevallide ağırlığı artan kişi destek noktasına yaklaşarak dengeyi korur.
- Kaldıraç türleri: destek noktası ortada (makas, kerpeten, tahterevalli; duruma göre kazanç ya da kayıp), yük ortada (el arabası, fındıkkıran, ceviz kıracağı; hep kuvvetten kazanç), kuvvet ortada (maşa, cımbız, olta; kuvvetten kayıp, yoldan kazanç).
- Sabit makara yalnızca kuvvetin yönünü değiştirir; kuvvetten ve yoldan kazanç sağlamaz (bayrak direği). Hareketli makarada kuvvet yükün yarısı kadardır, ip yükün yükselme miktarının iki katı çekilir.
- Palanga (sabit ve hareketli makara birlikte): hem yönü değiştirir hem kuvvetten kazanç sağlar. Yükü taşıyan ip sayısı arttıkça gereken kuvvet azalır, çekilen ip uzunluğu artar.
- Eğik düzlem: Boy yüksekliğe göre ne kadar uzunsa kuvvetten kazanç o kadar fazladır, yoldan kayıp da o kadar fazladır. Yüksekliği sabitken boy iki katına çıkarsa kuvvet yarıya iner, yol iki katına çıkar. Rampa, kaydırak, virajlı dağ yolu eğik düzlemdir.
- Çıkrık: Kol uzunluğu silindir yarıçapından büyükse kuvvetten kazanç vardır; kol uzadıkça ya da silindir inceldikçe kazanç artar, yoldan kayıp da artar (direksiyon, musluk, kapı kolu, tornavida, kuyu çıkrığı).
- Dişli çarklar dönme hareketini aktarır. Birbirine geçen dişliler zıt yönde döner; dişi fazla olan daha yavaş döner ve daha büyük döndürme etkisi uygular. Aynı mildeki dişliler aynı yönde ve aynı sayıda tur atar.
- Kasnaklar kayışla bağlıysa aynı yönde döner; küçük kasnak büyüğe göre daha çok tur atar. Bisiklette yokuşta ön dişli küçük, arka dişli büyük seçilir: hız azalır, kuvvetten kazanç artar.
- Vida: Eğik düzlemin silindir etrafına sarılmış hâlidir. Diş aralığı (adım) küçüldükçe vida her turda az ilerler, tur sayısı artar, ama gereken kuvvet azalır (şişe kapağı, cıvata).
- Bileşik makinelerde (bisiklet, vinç, el matkabı) basit makinelerin kazançları birlikte etki eder; toplam kuvvet kazancı her birinden büyüktür, yoldan kayıp da büyüktür. Sürtünme varsa gereken kuvvet ve iş artar.
Enerji Dönüşümleri ve Çevre Bilimi
- Ekosistemde enerjinin kaynağı Güneş’tir. Üreticiler (bitki, alg) fotosentezle ışık enerjisini besinin kimyasal enerjisine dönüştürür; tüketiciler (otçul, etçil, hepçil) bu enerjiyi besin zinciriyle alır; ayrıştırıcılar (bakteri, mantar) ölü kalıntıları parçalayarak mineralleri doğaya geri kazandırır.
- Enerji besin zincirinde tek yönlüdür ve her basamakta büyük bölümü yaşamsal faaliyetlerde kullanılıp ısı olarak ortama yayıldığından, bir üst basamağa yaklaşık onda biri aktarılır. Bu yüzden enerji piramidinin tabanı geniştir ve zincirler kısa kalır.
- Besin ağı iç içe geçmiş besin zincirlerinden oluşur. Bir canlının sayısı değişirse beslendiği ve onunla beslenen canlıların sayısı da etkilenir. Zehirli maddeler (DDT, ağır metaller) vücuttan atılamadığı için besin zincirinde ilerledikçe birikir (biyolojik birikim); en çok son halkadaki canlıda görülür.
- Fotosentez: 6 CO2 + 6 H2O + ışık enerjisi → C6H12O6 (glikoz) + 6 O2. Kloroplastta, klorofilin ışığı soğurmasıyla gerçekleşir. Işık enerjisi glikozda kimyasal enerji olarak depolanır; oksijen yan ürün olarak açığa çıkar.
- Fotosentez hızı ışık şiddeti, karbondioksit miktarı, sıcaklık ve ışık rengine bağlıdır. Belirli bir noktadan sonra tek bir faktörün artırılması hızı artırmaz; başka faktör sınırlayıcı olur. Klorofil mavi–mor ve kırmızı ışığı çok, yeşil ışığı az soğurur. Çok yüksek sıcaklıkta enzimler bozulduğundan hız düşer.
- Hücresel solunum: glikoz + oksijen → karbondioksit + su + enerji; mitokondride, bütün canlı hücrelerde ve sürekli gerçekleşir. Fermantasyon oksijensiz enerji eldesidir: etil alkol fermantasyonunda (maya) etil alkol ve CO2, laktik asit fermantasyonunda (süt bakterileri, yorulan kas) laktik asit oluşur; enerji oksijenli solunumdan azdır.
- Fotosentezin ürünleri (glikoz, O2) solunumun girenleri; solunumun ürünleri (CO2, H2O) fotosentezin girenleridir. Fotosentez enerji depolar, solunum enerji açığa çıkarır. Bitkiler gündüz hem fotosentez hem solunum yapar; gece yalnız solunum yaparlar.
- Madde döngüleri: Su döngüsü buharlaşma, terleme, yoğuşma ve yağıştan oluşur. Karbon döngüsünde fotosentez CO2 alır; solunum, ayrışma ve yanma CO2 verir. Fosil yakıtların yanması depolanmış karbonu atmosfere katar. Oksijen fotosentezle üretilir; solunum ve yanmayla tüketilir.
- Azot döngüsünde atmosferdeki azot gazını, azot bağlayıcı bakteriler (baklagil köklerinde de bulunur) bitkilerin kullanabileceği azotlu bileşiklere dönüştürür. Ayrıştırıcı bakteriler canlı kalıntılarındaki azotu topraktaki bileşiklere çevirir; bazı bakteriler azotu yeniden gaz hâline getirir. Yıldırım da azot oksit oluşturarak katkı sağlar.
- Sürdürülebilirlik, bugünün ihtiyaçlarını gelecek nesillerin ihtiyaçlarını tehlikeye atmadan karşılamaktır. Atık yönetiminde öncelik sırası azaltma, yeniden kullanma, geri dönüştürmedir. Geri dönüşüm ham madde ve enerji tasarrufu sağlar, depolanan atığı azaltır. Ekolojik ayak izi biyolojik kapasiteyi aşarsa ekolojik açık oluşur.
- Sera gazları (CO2, CH4, N2O, su buharı, CFC) ısıyı tutar; doğal sera etkisi yaşam için gereklidir, insan faaliyetleriyle artması küresel ısınmaya yol açar. Sonuçları buzul erimesi, deniz seviyesi yükselmesi, kuraklık ve biyolojik çeşitlilik kaybıdır. Önlemler: yenilenebilir enerji, enerji verimliliği, ağaçlandırma, toplu taşıma.
- Ozon tabakası zararlı UV ışınlarını süzer; CFC gazları onu inceltir. Asit yağmurları SO2 ve NOx gazlarının su buharıyla tepkimesinden oluşur ve topraklara, sulara, yapılara zarar verir. Bu çevre sorunları fosil yakıt kullanımını azaltma, filtre ve arıtma sistemleriyle önlenebilir.
Elektrik Yükleri ve Elektrik Enerjisi
- Atomda protonlar (+), elektronlar (-) yüklüdür; nötronlar yüksüzdür. Nötr cisimde proton sayısı elektron sayısına eşittir. Yük aktarımında yalnızca elektronlar hareket eder: elektron alan cisim negatif, elektron veren cisim pozitif yüklenir.
- Yükün korunumu: yük yoktan var olmaz, yok olmaz; bir cisimden diğerine geçer ya da paylaşılır. Aynı cins yükler birbirini iter, zıt cins yükler birbirini çeker; uzaklık arttıkça kuvvet azalır, uzaklık azaldıkça kuvvet artar.
- Elektrik yüklerini kolayca ileten maddeler iletken (bakır, alüminyum, insan vücudu), iletmeyen maddeler yalıtkandır (cam, plastik, kauçuk, ahşap). İletken cisimlerde yük serbestçe hareket eder.
- Elektriklenme çeşitleri: sürtünme ile (iki farklı madde zıt cins yüklenir), dokunma ile (yük paylaşılır; cisimler aynı cins yüklenir; özdeş iletkenlerde yük eşit bölünür), etki ile (dokunmadan; iletken cisimde yük yer değiştirir, cisim yüksüz kalır, yük geçici ayrışır).
- Etki ile elektriklenmede cisim topraklanırsa kalıcı yüklenir: yüklü çubuk yaklaştırılır, cisim topraklanır, toprak bağlantısı kesilir, çubuk uzaklaştırılır. Cisim çubuğun zıt cinsiyle yüklenir. Yüklü cisim nötr iletken ya da yalıtkanı etki ile çeker.
- Elektroskop: yüklü olduğunu ve yük miktarını (yaprak açıklığı) gösterir. Yapraklar aynı cins yük taşıdığından açılır. Dokunmayla yüklenirse yüklü cisimle aynı cins yüklenir; etkiyle yüklenirse topuz zıt, yapraklar aynı cins olur. Yük cinsi, bilinen yüklü elektroskoba yaklaştırılan cisme göre açılıp kapanmasıyla belirlenir.
- Topraklama, fazla yükün iletken bir yolla yere aktarılmasıdır. Yıldırım (bulutlarda biriken yükün ani boşalması) paratonerle yere aktarılır; tankerlerdeki zincir, bilgisayar tamirinde topraklı bileklik, topraklı prizler topraklamaya örnektir. Nemli ortamda yük havaya geçip dağıldığından elektriklenme zor fark edilir.
- Statik elektriğin yararlı kullanımı: elektrostatik boyama, hava filtreleri, fotokopi makineleri. Zararları: kıvılcımla yangın, elektronik elemanlara hasar, çarpılma hissi. Şimşek ışık, gök gürültüsü ses olarak algılanır; ışık sesten çok hızlıdır (ses yaklaşık 340 m/s).
- Elektrik enerjisi ısı (ütü, ısıtıcı), ışık (lamba), hareket (motor, vantilatör), ses (hoparlör) ve kimyasal (şarj) enerjiye dönüşebilir. Dinamo/jeneratör hareketi elektriğe, güneş paneli ışığı elektriğe çevirir. Enerji yok olmaz; istenmeyen kısmı çoğunlukla ısı ve ses olarak ortama yayılır.
- Santraller: hidroelektrik (suyun potansiyel/hareket enerjisi), termik (kömür, doğal gaz; kimyasal → ısı → hareket → elektrik), rüzgâr, güneş, jeotermal (yer altı sıcak su/buhar), nükleer. Rüzgâr, güneş, jeotermal ve hidroelektrik yenilenebilirdir; fosil yakıtlar ve uranyum yenilenemez.
- Çevresel etkiler: termik santral CO2 ve kirletici gaz salar; nükleer santral radyoaktif atık bırakır; hidroelektrik baraj ekosistemi ve yerleşimleri etkileyebilir; rüzgâr, güneş ve jeotermal daha temizdir. Türbinle elektrik üretiminde su yüksekliği ve rüzgâr hızı üretimi belirler.
- Güç = enerji / zaman (P = E/t); birimi watt (W = J/s). Enerji = güç x zaman. Elektrik enerjisi kWh ile ölçülür (1 kWh = 1000 W x 1 saat = 3 600 000 J); fatura = tüketilen kWh x birim fiyat. Güçlü cihaz her zaman çok enerji harcamaz; süre de belirleyicidir.
- Tasarruf ve verimlilik: A+++ gibi enerji etiketli, LED lambalı cihazlar; kullanılmayan cihazın fişini çekmek, gün ışığından yararlanmak. LED lamba, akkor lambaya göre enerjinin daha büyük kısmını ışığa çevirir, daha az ısı yayar.