Madde; boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan tanecikli bir yapıdır. Taş, hava, su gibi birçok şey madde olarak kabul edilir. Maddeler genellikle atomlardan oluşur, tanecikli ve boşluklu bir yapıya sahiptir. Ancak, ışık, ses, radyo dalgaları, akıl gibi soyut kavramlar bu madde şartlarını sağlamazlar.

Katı maddeler, belirli bir şekle sahip olan cisimler olarak tanımlanır. Örneğin, demir bir madde iken buna şekil verilmiş hali olan bir tel bir cisimdir. Cisimler, genellikle belirgin sınırlara ve şekillere sahiptir.

Bu bağlamda, madde, evrende yer kaplayan her şeyi içerirken, cisim, belirli bir form ve yapıya sahip olan maddeleri ifade eder. Cisimlerin belirli bir hacmi, şekli ve sınırları vardır, ancak madde genel bir kavramdır ve evrendeki her şeyi kapsar.

Maddelerin Hacim Ölçümü

Maddelerin hacimleri ölçülürken çeşitli yöntemler kullanılır. Akışkan maddelerin hacmini ölçerken genellikle konuldukları kabın hacmini bilmek yeterlidir. Ancak katı maddelerin hacmi, cismin şekline göre farklı yöntemlerle hesaplanır.

Eğer katı cisim düzgün geometrik bir şekle sahipse, bu durumda türetilmiş hacim formülleri kullanılarak hacmi hesaplanabilir. Örneğin, bir dikdörtgen prizmanın hacmi için V = L x W x H formülü kullanılabilir, burada L uzunluğu, W genişliği ve H yüksekliği temsil eder.

Ancak, cisim düzgün geometrik bir şekle sahip değilse, bu durumda katı cismin hacmi, çözünmediği bir sıvının içine atılarak ölçülür. Bu yöntemde cisim, sıvının taşıdığı hacmi gösterir.

Sıvıların hacmi genellikle ölçeklendirilmiş dereceli silindir benzeri kaplar kullanılarak ölçülür. Bu kaplarda sıvının yükseldiği seviye, sıvının hacmini temsil eder. Bu ölçümler, hassas bir şekilde sıvının hacmini belirlemek için kullanılır.

Bu yöntemler, farklı maddelerin hacimlerini doğru bir şekilde ölçmek ve belirlemek için bilimsel ve pratik bir yaklaşım sunar.

Bir yapı ya da makine tasarlanırken ideal olana ulaşmak amacıyla birçok test yapılır, malzeme kalitesi incelenir, boyutlar belirlenir, modeller test edilir. Bunların yapılma sebebi doğru malzemeyi doğru boyutta seçmek ve gereksiz malzeme kullanmadan en dayanıklı ve verimli ürünü oluşturmaktır. Bu deneyler tasarlanırken kullanılan ölçekler vardır ve üretilmek istenen ürünün boyutuna göre farklılık gösterir. Ölçek değişimi olduğunda kullanılan malzeme veya boyutu değişmelidir, çünkü dayanıklılık olarak adlandırılan faktör hesaba katılmalıdır.

Buna örnek vermek gerekirse, maket bir ev yaparken kullandığınız parçaları ve malzemeleri aynı ölçekte büyüterek normal bir ev boyutuna getirmek isterseniz yapı sağlam olmayacaktır. Başka bir örnek ise karınca, kendisinden onlarca kat ağır yükler taşırken filler bunu yapamaz. İşte burada dayanıklılık denilen bir kavram devreye girmektedir.

Dayanıklılık Nasıl Hesaplanır?

Katıların belirli bir şekli ve hacmi vardır. Katı üzerine uygulanan çekme veya germe kuvvetine karşı direnç gösterir ve bu kuvvete dayanıklılık denir. Mühendislik uygulamalarında, yani köprü, makine parçası benzeri ürünler yapılırken yapının kendi ağırlığı ve taşıması gereken yük göz önüne alınarak hesaplama yapılır. Fakat biz burada maddelerin kendi ağırlıklarına karşı sahip olduğu dayanıklılığı ele alacağız.

Katıların dayanıklılığı kesit alanı arttıkça artar, hacmi arttıkça azalır. Daha net şekilde ifade edersek, katı maddelerde dayanıklılık kesit alanı ile doğru orantılı, hacim ile ters orantılıdır.​

Dayanıklılığı hesaplarken katı bir maddeyi belli oranda büyütürken, kesit alanı hacimden daha az büyüyeceği gerçeğini dikkate almalıyız. İşte bu sebeple fazla kütle artışı kesit alanıyla dengelenemez ve maddenin dayanıklılığı azalır.

Dayanıklılık ve Canlılar Dünyası

Dayanıklılık kavramı canlılar için şu şekilde güncellenebilir:​

Canlılar için dayanıklılık; vücut sıcaklığını, metabolizmayı ve gün içerisinde alması gereken besin miktarını etkiler.

Molekülleri bir arada tutan en önemli faktör, moleküller arası çekim kuvvetidir. Zayıf olan moleküller birbiri üzerinde kayar. Sıvı molekülleri ile başka madde molekülleri arasında çekim kuvveti oluşur. Aynı moleküller arası çekim kuvvetine birbirini tutma (kohezyon) kuvveti denir, farklı tür moleküller arasındaki çekme kuvvetine ise yapışma (adezyon) kuvveti denir.

Adezyon ve Kohezyon Olayları

Kohezyon kuvveti, sıvı moleküllerinin birbirini tutmasını sağlar. En iyi örneği su damlası oluşturur. Her moleküle diğer moleküller tarafından kohezyon kuvveti uygulanır ve bu sayede moleküller damlacık şeklini alabilir.

Adezyon kuvveti ise farklı iki madde arasındaki çekim kuvvetidir, sıvı moleküllerinin başka yüzeylere tutunmasını sağlar. Örneğin, çay tabağının bardağa yapışması, aradaki su moleküllerinin iki yüzeye yapışarak tabağın düşmesine engel olur.

Bazı durumlarda adezyon ve kohezyon kuvvetleri birbirinden farklı olabilir. Bu durumda sıvının yüzey şekli değişir.

• Adezyon (yapışma) kuvveti, kohezyondan büyükse, sıvı molekülleri kabın yüzeyine birbirini tutma oranından daha fazla tutunur ve sıvının yüzeyi içbükey olur. Sıvı moleküllerinin yüzeye yapışma isteği daha fazla olduğundan yüzey ıslanmış olur.
• Kohezyon (birbirini tutma) kuvveti, adezyondan büyükse, sıvı molekülleri birbirine kabın yüzeyinden daha kuvvetli tutunur ve sıvı yüzeyi dışbükey olur. Sıvı moleküllerinin yüzeye yapışma isteği daha az olduğundan yüzey ıslanmamış olur.