Mevsimler ve İklim

Dünya'nın dönme ekseni 23°27'lik bir açı ile eğiktir. Bu eğiklik, mevsimlerin oluşmasına neden olur. Dünya kendi ekseni etrafında 24 saatte bir döner ve bu dönüş, gece-gündüz oluşumunu sağlar.

Dünya'nın Güneş etrafında dolanması 365 gün 6 saat sürer. Bu dolanım sırasında, Güneş ışınları hangi yarım küreye dik düşerse o bölgede yaz mevsimi yaşanır. Böylece iki yarım kürede aynı anda farklı mevsimler oluşur.

Hava olayları kısa süreli olan atmosfer olaylarıdır ve belli bir bölgede gerçekleşir. Hava olaylarını belirleyen etkenler sıcaklık, yağış, rüzgâr, nem ve hava basıncıdır. Hava olaylarını inceleyen bilim dalına meteoroloji, bu bilim dalıyla ilgilenen kişiye meteorolog denir.

İlginç Bilgi: Hava olayları, peri bacaları ve kum tepeleri gibi yeryüzü şekillerinin oluşumunu sağlar. Ayrıca pilotlar, çiftçiler ve denizciler gibi meslek gruplarını doğrudan etkiler!

Havadaki su buharı gökyüzünde yoğuşursa yağmur, dolu, kar oluşur. Yeryüzüne yakın yerde yoğuşursa sis, kırağı, çiy oluşur. Rüzgârlar ise atmosferdeki basınç farkı ile oluşur ve yüksek basınçtan alçak basınca doğru eser.

İklim ise geniş bölgelerde ve çok uzun zaman içinde aynı kalan ortalama hava şartlarıdır. İklim bilimi ile uğraşan bilim dalına klimatoloji, bilim insanına ise klimatolog denir.

DNA ve Genetik Kod

DNA, canlıların kalıtsal özelliklerini belirleyen, yönetici moleküldür. Nükleotit ise DNA'nın yapı birimidir ve fosfat, deoksiriboz şekeri ve azotlu organik bazdan oluşur. DNA çift zincirli sarmal yapıdadır ve hücre bölünmesi öncesi kendini eşler.

DNA'daki azotlu organik bazlar; Adenin (A), Timin (T), Guanin (G) ve Sitozin (C)'dir. DNA'da A ile T, G ile C eşleşir. DNA'nın etrafının özel protein kılıfla sarılıp kısalıp kalınlaşması ile kromozom oluşur. Her canlı türünün kromozom sayısı farklı olabilir.

Gen, DNA'nın görev birimidir. Canlının sahip olduğu genetik yapıya genotip (AA, Aa, aa), dış görünüşüne ise fenotip (A, a) denir. Bir karakterin oluşumunda etkisini her zaman gösteren gene baskın gen (A, B...), bir çekinik genle birlikte etkisini gösterebilen gene çekinik gen (a, b...) denir.

Dikkat: Canlının gelişmişliği ve vücut büyüklüğü kromozom sayısına bağlı değildir. Örneğin insan 46, eğrelti otu 500, moli balığı 46 kromozoma sahiptir!

Mutasyon, bir canlının DNA'sında meydana gelen kalıtsal değişimlerdir. Yüksek sıcaklık, radyasyon ve kimyasal maddeler mutasyona neden olabilir. Modifikasyon ise dış etkenlerden dolayı canlının gen işleyişinde meydana gelen geçici değişimlerdir.

Adaptasyon, canlının bulunduğu ortamda yaşama ve üreme şansını artıran kalıtsal özelliklerdir. Örneğin; kaktüsün iğne yapraklı oluşu, bukalemunun bulunduğu ortama göre renk değiştirmesi adaptasyondur. Doğal seçilim ise, yaşadığı çevreye daha iyi uyum sağlayan canlıların yaşama ve neslini devam ettirme şansının yüksek olduğu evrimsel bir süreçtir.

Basınç

Basınç, birim yüzeye etki eden dik kuvvettir. Birimi Pascal (Pa) olarak gösterilir. Matematiksel olarak şöyle ifade edilir: Basınç (P) = Kuvvet (F) / Yüzey alanı (S)

Katıların basıncı ağırlıklarıyla doğru orantılı, temas yüzey alanlarıyla ters orantılıdır. Yani aynı ağırlıktaki cisimlerde, yüzey alanı küçük olanın basıncı daha büyüktür. Cismin ağırlığı artarsa basıncı da artar.

Sıvı basıncı ise sıvının derinliğine, yoğunluğuna bağlıdır. Sıvı derinliği arttıkça sıvı basıncı da artar. Sıvı yoğunluğu artarsa basınç da artar. Sıvı basıncı, sıvı hacmine ve bulunduğu kabın şekline bağlı değildir.

Unutma: Sıvılar, akışkan olduğu için bulundukları kabın temas ettiği tüm yüzeylerine basınç uygularlar!

Pascal Prensibi, sıvıların basıncı her yöne aynen iletme ilkesidir. İtfaiye merdiveni, berber ve dişçi koltukları, hidrolik sistemler bu prensibe göre çalışır.

Gaz basıncı, gazların uyguladığı basınçtır. Mutfak tüpü, otomobil lastiği, çakmak, balon gibi nesnelerin içindeki gazlar basınç oluşturur. Açık hava basıncı ise atmosferi oluşturan gazların ağırlıklarından dolayı uyguladığı basınçtır. Deniz seviyesinde ve 0°C sıcaklıkta 76 cm-civa değerindedir. Bu basıncı ölçen alete barometre denir.

Madde ve Endüstri

Fiziksel değişim, maddenin iç yapısının değişmediği bir değişimdir. Maddenin dış görüntü, şekil, fiziksel hal, renk gibi özellikleri değişebilir. Fiziksel değişimde maddenin kütlesi, molekül sayısı, atom sayısı ve cinsi gibi özellikleri korunur.

Kimyasal değişim ise maddenin iç yapısının değişmesiyle yeni bir madde oluşturmasıdır. Örneğin yanma, sindirim, solunum, mayalanma, çürüme, paslanma, fotosentez kimyasal değişimlerdir. Kimyasal tepkimelerde giren maddelerin miktarı azalırken oluşan yeni maddenin miktarı artar.

Periyodik tablo, elementlerin artan proton sayılarına göre sıralandığı tablodur. Yatay sıralara periyot, dikey sütunlara grup denir. 7 tane periyot, 18 tane grup vardır. Elementin elektron dağılımına bakıldığında, katman sayısı elementin hangi periyotta olduğunu, son katmandaki elektron sayısı elementin hangi A grubunda olduğunu gösterir.

İlginç Bilgi: Periyodik tablonun tarihsel gelişiminde birçok bilim insanı katkı sağlamıştır: Döbereiner, Chancourtois, Newlands, Mendeleyev, Meyer, Moseley ve Seaborg.

Elementler, metaller, ametaller ve yarı metaller olarak sınıflandırılır. Metaller parlak görünümlü, ısı ve elektriği iyi ileten, tel ve levha haline getirilebilen, oda sıcaklığında cıva hariç katı halde bulunan elementlerdir. Ametaller ise mat görünümlü, ısı ve elektriği iyi iletmeyen, kırılgan ve işlenemeyen elementlerdir.

Asitler ekşi tatlı, bazlar acı tatlıdır. Asitler sulu çözeltilere H+ iyonu, bazlar ise OH- iyonu verirler. Asitlik-bazlık derecesi pH cetveliyle belirlenir. pH değeri 0-7 arası asidik, 7-14 arası bazik, 7 ise nötr özellik gösterir.

Madde ve Isı

Isı, sıcaklık farkından dolayı bir maddeden diğerine aktarılan enerjidir. Isı akışı her zaman sıcak maddeden soğuk maddeye doğru gerçekleşir. Maddeler arasında ısı alışverişi son sıcaklıkları eşit olana kadar devam eder.

Öz ısı, 1 gram maddenin sıcaklığını 1°C artırmak için gerekli ısı miktarıdır. Öz ısı, c ile gösterilir ve birimi cal/g °C ya da J/g °C'tur. Öz ısısı büyük olan madde geç ısınır, geç soğur. Her maddenin öz ısısı farklıdır.

Bir maddenin sıcaklık değişimi; alınan ya da verilen ısıya ve maddenin kütlesine bağlıdır, öz ısıyla ters orantılıdır. İlk sıcaklıkları eşit, kütleleri farklı özdeş sıvılardan, fazla ısı alan sıvının sıcaklık artışı daha fazla olur.

Bunu Biliyor muydunuz? Aynı sıcaklıkta öz ısısı büyük olan sıvının sahip olduğu enerji daha fazladır!

Maddeler hal değişimi sırasında ısı alışverişinde bulunurlar. Erime-donma, buharlaşma-yoğunlaşma ısıları her madde için farklıdır. Erime ısısı, erime sıcaklığındaki 1 gram saf katı maddenin erimesi için gerekli ısı miktarıdır. Buharlaşma ısısı ise kaynama sıcaklığındaki 1 gram saf sıvı maddenin gaz hale geçmesi için gerekli ısı miktarıdır.

Saf maddelerin erime ve donma sıcaklıkları, kaynama ve yoğuşma sıcaklıkları birbirine eşittir. Bu özellikler maddeleri ayırt etmemizi sağlar. Madde hal değişimi sırasında sıcaklığı değişmez, enerjisi değişir.

Basit Makineler

Basit makineler, günlük hayatta iş yapmayı kolaylaştıran araçlardır. Kuvvetin büyüklüğünü, yönünü veya uygulama noktasını değiştirerek iş yapma kolaylığı sağlarlar.

Kaldıraçlar, destek noktası, kuvvet ve yük olmak üzere üç temel bileşenden oluşur. Kaldıraçlarda F.x=P.y formülü geçerlidir (F: Kuvvet, x: Kuvvet kolu, P: Yük, y: Yük kolu). Destek noktasının yerine göre çift taraflı ve tek taraflı kaldıraçlar olarak ikiye ayrılır.

Eğik düzlemler, bir cismi yüksek bir noktaya çıkarırken daha az kuvvet harcamamızı sağlar. Eğik düzlemin yüksekliği sabit tutulup eğik düzlem boyu arttıkça kuvvet kazancı artar. Vida, kama ve tekerlek de birer eğik düzlem örneğidir.

Önemli Not: Basit makinelerde kuvvetten kazanç sağlandığı oranda yoldan kayıp vardır. İşten ve enerjiden asla kazanç ya da kayıp olmaz!

Makaralar, kuvvetin yönünü değiştirerek iş kolaylığı sağlar. Sabit makarada kuvvetten kazanç ya da kayıp yokken, hareketli makarada kuvvetten kazanç, yoldan kayıp vardır. Palangalar, hareketli ve sabit makara gruplarından oluşan sistemlerdir.

Çıkrık, kuvvetin uygulandığı silindirin yarıçapı arttıkça kuvvet kazancı artar. Su kuyuları, el matkabı, kalemtıraş, kapı kolu örnektir. Dişli çarklar ve kasnaklar da hareketin yönünü ve dönme sayısını değiştiren basit makinelerdir.

Birden fazla basit makinenin kullanıldığı sisteme bileşik makine denir. Örneğin bisiklet; kaldıraç, çıkrık, dişli çark ve tekerlek gibi basit makineleri içeren bir bileşik makinedir.

Enerji Dönüşümleri ve Çevre Bilimi

Besin zinciri, bir yaşama birliğinde yer alan canlıların birbirlerini tüketmelerine göre sıralanmasıyla oluşan yapıdır. Besin zincirindeki canlılar; üreticiler (kendi besinini üreten bitkiler), tüketiciler (besinini dışarıdan hazır alan canlılar) ve ayrıştırıcılar (ölü organizmaları ayrıştıran canlılar) olarak gruplandırılır.

Besin zincirinde, bir üst basamağa geçen enerji yaklaşık %10'dur. Örneğin üreticilerde 1000 kcal enerji varsa, birincil tüketicilere 100 kcal, ikincil tüketicilere 10 kcal, üçüncül tüketicilere 1 kcal enerji aktarılır. Besin zincirinde canlılardan birinin sayısındaki artış ya da azalış zincirdeki diğer canlıları da etkiler.

Fotosentez, klorofilli canlıların güneş ışığını kullanarak karbondioksit ve sudan besin ve oksijen üretmelerine denir. Fotosentez için karbondioksit, su, klorofil ve ışık gereklidir. Solunum ise besinlerin oksijenli ya da oksijensiz olarak parçalanıp enerji elde edilmesidir.

Bilimsel Gerçek: Bitkiler gündüz fotosentez yapabilmek için Güneş ışığını kullanırlar. Ancak lamba gibi yapay ışık kaynaklarıyla da fotosentez gerçekleşebilir!

Doğada madde döngüleri bulunur. Su döngüsü, suyun yeryüzü ile atmosfer arasında sürekli dolaşımıdır. Karbon ve oksijen döngüsü, atmosferdeki karbon ve oksijenin canlılar arasında bir döngü şeklinde taşınmasıdır. Azot döngüsü ise atmosferden bulunan azotun canlılar ve doğal çevre arasında taşınmasıdır.

Sürdürülebilir kalkınma, insan ve doğa arasında denge kurarak, doğal kaynaklara zarar vermeden kaynakların bilinçli tüketilmesini sağlayarak gelecek nesillerin ihtiyaçlarının karşılanmasına imkan verecek planlamadır. Atık madde miktarını azaltmak, enerji tasarrufu sağlamak, çevre kirliliğini azaltmak, ham madde ihtiyacını azaltmak gibi yararları vardır.

Elektrik Yükleri ve Elektrik Enerjisi

Elektrik yükleri pozitif (+) ve negatif (-) olmak üzere iki çeşittir. Bir cisimde pozitif ve negatif yük sayıları eşitse, cisim nötr durumdadır. Aynı elektrik yükleri birbirini iter, zıt yükler birbirini çeker. Yüklü cisimler nötr cisimleri her zaman çeker.

Bir cismin yüklü olup olmadığını, yüklü ise hangi tür yükle yüklü olduğunu anlamamıza yarayan alete elektroskop denir. Nötr elektroskobun yaprakları kapalıyken, yüklü elektroskobun yaprakları açık olur.

Elektriklenmede üç yöntem vardır: sürtünme ile elektriklenme, dokunma ile elektriklenme ve etki ile elektriklenme. Sürtünme ile elektriklenmede cisimler zıt yükle yüklenir. Örneğin, ebonit çubuk yün kumaşa sürtüldüğünde ebonit çubuk (-), yün kumaş (+) ile yüklenir.

Deneyerek Öğren: Cam çubuk ipek kumaşa sürtüldüğünde, cam çubuk (+), ipek kumaş (-) ile yüklenir. Plastik bir tarağı saçına sürtüp küçük kağıt parçalarına yaklaştırırsan ne olur?

Dokunma ile elektriklenmede, birbirine dokundurulan cisimlerin son yükleri kesinlikle aynı tür olur. Etki ile elektriklenmede ise nötr bir cisme yüklü bir cisim yaklaştırıldığında, nötr cismin uçları farklı elektrik yükleri ile yüklü hâle gelir.

Topraklama, yüklü cisimlerin iletken tel yardımı ile toprağa bağlanarak nötr hâle getirilmesidir. Cami minarelerinde ve yüksek binalarda yıldırımdan korunmak için paratoner kullanılır.

Elektrik enerjisi farklı enerji türlerine dönüşebilir. Örneğin, ampul elektrik enerjisini ısı ve ışık enerjisine, elektrik motoru hareket enerjisine, ütü ise ısı enerjisine dönüştürür. Güç santrallerinde (hidroelektrik, termik, rüzgâr, jeotermal, nükleer) elektrik enerjisi üretilir.