Isınan Maddelerde Genleşme Hakkında Bilgi

'Ders notları' forumunda Violet tarafından 19 Şubat 2011 tarihinde açılan konu


  1. Isınan Maddelerde Genleşme Hakkında Bilgi
    Isınan Maddelerde Genleşme nasıl olur, ısınan maddenin genleşmesi, maddelerde genleşme

    Genleşme genişleme anlamından gelir Sıcaklığı artırılan bir cismin uzunluk ya da hacminin değişmesi olayıdır Katıları, sıvıları ya da gazları oluşturan
    tanecikler, ortalama konumları çevresinde sürekli çalkalanma halindedirler Bu cisimlerden birine ısı biçiminde enerji verilirse, bu enerji kinetik enerji ye dönüşür; dolayısıyla, kinetik enerjisi artan tanecikler daha şiddetle çalkalanır ve daha geniş alana yayılmaya çalışırlar; yani sıcaklığı yükselen cisim (katı,sıvı, gaz) aynı zamanda genleşir

    KATILARDA GENLEŞME

    Dışarıdan ısı alan maddenin taneciklerinin kinetik enerjisi, dolayısıyla taneciklerin titreşim hızı artar Tanecikler birbirinden uzaklaşmaya başlar Bu olay genleşme adı ile anılır Tersine olarak madde dışarıya ısı verdiğinde (madde soğutulduğunda) maddenin taneciklerinin kinetik enerjisi, dolayısıyla taneciklerin titreşim hızı azalır ve maddenin hacmi küçülür

    Maddelerin genleşmesi ya da tersine büzülmesi sırasında büyük kuvvetlerin ortaya çıkması, tren raylarında, köprü gibi yapılarda hasarlara neden olmaktadır Bu yüzden tren yaylarının eklenti yerlerinde boşluklar bırakılır, köprüler demir makaralar üzerine oturtulur Çevremizdeki bu tür yapıları gözlemleyerek genleşme ile ilgili bir çok örnekler bulabiliriz

    BOYCA UZAMA Bir metal çubuğun ısıtılmadan önceki ilk boyu, l0 olsun Bu metal çubuğu ısıttığımızda boyu uzayarak son boyu l olur Boyca uzama miktarı (Δl);

    ΔL =l-l0 = L0λΔt bağıntısıyla bulunur

    Burada, l0 :Metalin ilk boyu
    λ:Metalin boyca genleşme katsayısı
    Δt = tson-tilk:Metalin ısıtılmadan önceki sıcaklığı ile ısıtıldıktan sonraki sıcaklığının farkıdır

    YÜZEYCE GENLEŞME Bir metal levhanın ısıtılmadan önceki ilk yüzeyi S0 olsun Bu metal levhayı ısıttığımızda, yüzey artarak son yüzeyi S olur

    ΔS = S-S02 λΔt bağıntısıyla hesap edilir

    Burada;
    S0:Metalin ilk yüzü
    2λ:Yüzeyce genleşme katsayısı (Boyca genleşmenin iki katıdır)
    Δt = tson-tilk ıcaklık farkıdır

    HACİMCE GENLEŞME Metal bir kürenin ısıtılmadan önceki ilk hacmi V0 olsunBu metal küreyi ısıttığımızda son hacmi V olur Hacimce genleşme miktarı ΔV,

    ΔV = V-V0 =V03λΔt bağıntısıyla hesap edilirBurada;
    V0:Metal kürenin ilk hacmi
    3λ:Hacimce genleşme katsayısı (Dikkat edilirse boyca genleşme katsayısının üç katıdır)
    Δt = tson-tilk : Sıcaklık farkıdır


    SIVILARDA GENLEŞME

    Katı maddelerin genleşmelerini gördük, benim aklıma şu soru geldi, peki sıvı maddelerde de genleşme olur mu? Tabi ki olur şimdi birlikte bu konuyu işleyelim Öncelikle şu sorulara cevap bulmaya çalışalım

    Ağzına kadar dolu bir çaydanlık ısıtıldıkça neden taşar?

    Termometrelerde cıva veya alkol seviyesi sıcaklık değişmelerinde neden yükselip alçalır?

    Bu ve bunun gibi sorulara, bilimsel alarak daha iyi cevaplar verebilmemiz için, sıvıların davranışlarını incelememiz gerekir Ama bir sorunumuz var Sıvıların ısıtılmadaki davranışlarını, katılarda olduğu gibi inceleyemeyiz Çünkü, sıvıları katılar gibi şekillendirmek, örneğin boru haline getirmek imkansızdır Bu yüzden, sıvıların, bir kap içinde incelenmeleri gerekir

    Sıvıların genleşmesinden sıvılı termometrelerde, sıcak su kazanlarında, termosifonlarda ve kalorifer sistemlerinde yararlanılır Sıvıların genleşme miktarı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır

    ΔV = V a Δt

    Bağıntıda ΔV sıvının hacimce genleşme miktarı, V sıvının ilk hacmi, a sıvının hacimce genleşme katsayısıdır


    GAZLARDA GENLEŞME

    Şimdi de gazların ısı etkisiyle genleşmelerini ele alalım Şu soruları cevaplamaya çalışalım Soba üzerinde tutulan şişirilmiş bir balon niçin büyür ve hatta patlar? 1783 yılında Montgolfier kardeşler, balonlarını uçurabilmek için, balonun açık alt kısmında ateş yakmışlardır Niçin? Bu sorulara bulacağımız cevaplar bize, gazlarda da hacmin, katı ve sıvılarda olduğu gibi sıcaklıkla arttığı kanısını vermekte
    Sıcaklıkla genleşme, gazdan gaza değişmemektedir




    ---------------------------------------------