Madde ve Özellikleri (TYT Fizik / 9.Sınıf Fizik)

Madde ya da özdek, uzayda yer kaplayan, hacmi ve kütlesi olan tanecikli yapılara denir. 5 duyu organımızla algılayabildiğimiz (hissedebildiğimiz) canlı ve cansız varlıklara denir.

Madde olmayan şeyler de vardır. Ses, gölge, ısı, ışık, sıcaklık, radyo dalgaları, TV frekansları gibi şeyler tanecikli bir yapıya sahip olmadıkları (hacim ve kütleleri bulunmadığı) ve (kendi başına hareket ettikleri ya da araz özelliğine sahip olup) eylemsizlik özelliği taşımadıkları için madde olarak kabul edilmezler.

Maddenin en küçük yapı birimi atomlardır. Atomlar birleşerek maddeleri meydana getirir. Örneğin: İki hidrojen atomu ile bir oksijen atomu birleşerek suyu meydana getirirler.

Atom elektron nötron ve protondan oluşmuştur.

Elektron maddenin en küçük parçacığıdır ve enerjiden oluşur. Nükleer fizik ve nükleer kimyada nötrino adı ile anılan bu enerji hakkında hâlen pek az şey bilinmektedir.

Madde Kendi çapında:

• Fiziksel olay: Bir madde üzerinde meydana geldiği zaman, o maddenin hüviyetini, yapısını değiştirmeyen olaydır. Mesela kağıdın yırtılması, fiziki bir olaydır. Çünkü kağıdın şekli değişmiş fakat özü yine kâğıttır.

• Kimyasal olay: Bir madde üzerinde meydana geldiği vakit, o maddenin hüviyet ve yapısını değiştiren olaydır. Mesela kağıdın yanması gibi.

Atomların çekirdeklerinde değişmeler, parçalanmalar olduğu, radyoaktif denilen elementlerden anlaşılmaktadır. Atomların ortasında bulunan çekirdeklerin bu parçalanmasında, bir elementin başka bir elemente dönüştüğü anlaşılmıştır. Ayrıca, Albert Einstein'in izafiyet kuramına göre madde ve enerji birbirine eşdeğerdir. Bu sebeple madde enerjiye, enerji de maddeye dönüştürülebilir. Mesela bir uranyum çekirdeğinin veya başka bir ağır atom çekirdeğinin ikiye ayrılmasıyla meydana gelen çekirdek bölünmesinde madde enerjiye dönüşür. Bileşik cisimlerde olduğu gibi, elementler de hep değişmekte, bir halden başka hale dönmektedir.

Kütle

Fizikte, kütle, Newton'un ikinci yasasından yararlanılarak tanımlandığında cismin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenmeye karşı gösterdiği dirençtir. Doğal olarak kütlesi olan bir cisim eylemsizliğe sahiptir. Kütleçekim kuramına göre, kütle kütleçekim etkileşmesinin büyüklüğünü de belirleyen bir çarpandır(parametredir) ve eşdeğerlik ilkesinden yola çıkılarak bir cismin kütlesi kütleçekimden elde edilebilir. Ama kütle ve ağırlık birbirinden farklı kavramlardır. Ağırlık cismin hangi cisim tarafından kütleçekime maruz kaldığına göre ve konumuna göre değişebilir.

Aynı zamanda Einstein'ın {\displaystyle E=mc^{2}} yasasına göre kütle enerji olarak da değerlendirilebilir veya enerji kütle olarak da düşünülebilir. Bu durum ışığın kütleçekim yasasından etkilenmesinde yatan temel sebebi oluşturur. Işığın enerjisi kütle olarak da düşünülebilir ama Einstein'ın genel görelilik kuramına göre hesaplamalar yapılmaktadır ve bunlar oldukça karmaşık denklemlerdir. {\displaystyle E=mc^{2}} yasası çerçevesinde düşündüğümüzde bir gözlemci çerçevesinde enerji olarak değerlendirilen durumun, başka bir gözlemci çerçevesinde kütle olarak değerlendirilebileceği sonucuna ulaşabiliriz.

Kütleyi ölçmek için kullanılan birim kilogramdır. Kütleyi doğrudan ölçmek zordur. Bu yüzden kütleyi ölçmek için eşit kollu terazi kullanılır. Ayrıca cismin ilk olarak ağırlığını yaylı kantarla ölçüp daha sonra kütlesini hesaplayabiliriz. İnsanların günlük hayattaki kullanımları düşünüldüğünde, kütle bir cismin sahip olduğu madde miktarı şeklinde de tanımlanabilir. Ayrıca yüksek enerji fiziğinde, kütle cismin durağan kabul edildiği bir sistemde kendi gözlemci çerçevesinde o cismin sahip olduğu toplam enerji şeklinde düşünülür. Ama atom altı parçacıklar düşünüldüğünde temel parçacıkların, elektron veya kuark gibi, henüz nedeni bilinmeyen bir kütleye sahip oldukları görülür. Higgs parçacığı bu kütlenin nedeni olarak düşünülmektedir ama bu işle ilgili farklı kuramlar olmakla birlikte henüz tam olarak bu durumun nasıl olduğu açıklığa kavuşmamıştır ve güncel olarak çalışılan konulardan biridir.

Kütleyi ölçmek konusunda birçok farklı görüngü vardır. Bazı teorisyenler bu görüngüleri çözmeye çalışmasına rağmen bu görüngüler (fenomenler) başka görüngüleri (fenomenleri) ortaya çıkarmıştır. Şu an denenen deneylerde aşağıdakilerden farklı olarak kütleyi ölçmenin bir yolunu bulamamışlardır:

Eylemsizlik kütlesi, bir maddenin hızındaki değişimine (ivmelenmeye) gösterdiği dirençtir. Aktif kütleçekim kütlesi, kütleçekim kuvvetine sebep olan maddenin kütleçekimde sağladığı çarpanın ifadesidir. Pasif kütleçekim kütlesi, maddenin kütleçekim kuvvetinin etkisi altında kalmasına sebep olan büyüklüğüdür.

Hacim

Hacim, bir cismin cismin metafiziksel ortamda kapladığı yer SI birim sisteminde temel hacim birimi m³: metreküp'tür. Diğer hacim birimleri bundan türetilebilir. Sıvı ve gazların hacim birimleride litredir. Hacim V sembolü ile gösterilir. Maddelerin hacimleri sıcaklık ve basınca bağlı olarak değişebilir.Bu yüzden hacim madde miktarını belirtmede güvenilir değildir.

Eylemsizlik

Eylemsizlik ya da atalet, cisimlerin hareket durumlarını koruma eğilimleridir. Burada "hareket durumu" ile anlatılmak istenen, cismin diğer bir cisme göre sabit hızla hareket etmesi veya durağan halde bulunmasıdır. Maddeler için ortak özelliktir. Newton tarafından 1. hareket yasası olarak ifade edilmiştir. Bu yasa, bir cisim üzerine etkiyen dış kuvvetlerin bileşkesi (net kuvvet) sıfır olduğu zaman cismin hareket durumunun değişmeyeceğini söyler.

Doğrusal harekette cismin eylemsizliği kütlesiyle doğru orantılıdır. Newton'un ikinci hareket kanunu olan {\displaystyle \mathbf {F} =m\mathbf {a} } bunu bize göstermektedir. Kütleleri farklı olan iki cisme aynı kuvveti uyguladığımızda, kütlesi büyük olan cisim daha yavaş hızlanır. Düzgün dairesel harekette ise cismin eylemsizliği eylemsizlik momentiyle doğru orantılıdır. Eylemsizlik momenti büyük cisimlere açısal ivme kazandırmak daha zordur.