Sizden Gelen Soru:
Katı, sıvı ve gazların genleşme özellikleri?
Cevap:
Genleşme Nedir?
Genleşmenin bir diğer anlamı da genişlemedir.Bir cismin sıcaklık ile birlikte uzunluğunda yada hacminde oluşan değişiklik genleşme 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. Net olarak:sıcak bir cisim ışınını başka bir maddeye gönderirse o maddenin kapladığı alan (hacmi) genişler ve yayılır.
Genleşme Katsayısı Nedir?
Katılarda Genleşme
Dışarıdan ısı alan maddenin taneciklerinin kinetik enerjisi, dolayısıyla taneciklerin titreşim hızı artar. Tanecikler birbirinden uzaklaşmaya başlar. Bu olaya genleşme adı verilir. Tersine olarak madde dışarıya ısı verdiğinde (madde soğutulduğunda) maddenin taneciklerinin kinetik enerjilerinin azalmasına neden olur.
Maddelerin genleşmesi ya da tersine büzülmesi sırasında büyük kuvvetlerin ortaya çıkması, tren raylarında, köprü gibi yapılarda hasarlara neden olmaktadır. Bu yüzden tren raylarının eklenti yerlerinde boşluklar bırakılır, köprüler demir makaralar üzerine oturtulur. Çevremizdeki bu tür yapıları gözlemleyerek genleşme ile ilgili bir çok örnekler bulabiliriz.
Boyca genleşme
Bir metal çubuğun önceki ilk boyu, olsun. Bu metal boyu uzayarak son boyu l olur. Boyca uzama miktarı (Δl);
ΔL =l-l0 = L0.λ.Δt bağıntısıyla bulunur. Burada,
- l0 : Metalin ilk boyu.900000 cm dir bu :Δt = tson-tilk : Metalin ısıtılmadan önceki sıcaklığı ile ısıtıldıktan sonraki sıcaklığının farkıdır.
ΔS = S-S0=S0.2 λ.Δt bağıntısıyla hesap edilir.
Burada;
- S0: Metalin ilk yüzü.
- 2λ: Yüzeyce genleşme katsayısı (Boyca genleşmenin iki katıdır.)
- Δt = tson-tilk :Sıcaklık farkıdır
Hacimce genişleme
Metal bir kürenin ısıtılmadan önceki ilk hacmi V1 olsun. Bu metal küreyi ısıttığımızda son hacmi V olur. Hacimce genleşme miktarı ΔV, bağıntısıyla hesap edilir. Formül: ΔV=V1.3λ.Δt
Burada;
- V0: Metal kürenin ilk hacmi.
- 3λ: Hacimce genleşme katsayısı (Dikkat edilirse boyca genleşme katsayısının üç katıdır.)
- Δt = tson-tilk : Sıcaklık
Sıvılarda Genleşme
Sıvıların ısıtılmadaki davranışlarını, katılarda olduğu gibi inceleyemeyiz. Çünkü, sıvıları katılar gibi şekillendirmek, örneğin boru haline getirmek imkânsızdır. Bu yüzden, sıvıların, bir kap içinde incelenmeleri gerekir. Ayırt edici bir özelliktir.
Sıvıların genleşmesinden sıvılı termometrelerde, sıcak su kazanlarında, termosifonlarda ve kalorifer sistemlerinde yararlanılır. Sıvıların genleşme miktarı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır.
Bağıntıda ΔV sıvının hacimce genleşme miktarı, V sıvının ilk hacmi, a sıvının hacimce genleşme katsayısıdır.
Gazlarda genleşme her gazda aynıdır. Gazlar en çok genleşen maddelerdir.
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
Gazlarda genleşme özellikleri
- Gazlar da genleşme kat sayısı tüm gazlar için aynı olduğundan ayırt edici bir özellik değildir.
- Isıca yalıtılmış kapalı bir kaptaki gazın sıcaklığı artırıldığın da gaz genleşmez.
- Katı,sıvı,gaz maddelerden,gazların genleşme katsayısı en büyük,katıların en küçüktür.