GENLEŞME

9. sınıflar fizik dersi. Maddelerin genleşmesi olayı. Boyca, hacimce ve yüzeyce genleşme denklemleri. Madde yapısı, sıcaklık ve madde miktarının genleşmeye etkisi. Konu anlatımı.



Maddelerin özelliklerinden birisi de sıcaklığı artan maddelerin genleşmesidir. Genleşme aynı ortam koşullarında katı ve sıvı haldeki maddeler için ayırt edici bir özelliktir. 

Çoğu maddenin sıcaklığı değişince boyutları da değişir. Bu boyut değişimine genleşme adı verilir. Genleşme boyut artışı olarak da kullanılmaktadır. Bazı maddelerin sıcaklığı düşürülürse boyutlarında azalma olur. Bu boyut azalmasına büzülme adı verilir. 

Bir madde ısı alırsa taneciklerinin hareket enerjisi artar ve herbir tanecik önceki hareket alanından daha geniş bir alanda hareket etmeye başlar. Bu olay maddenin boyutlarında artmaya neden olur. Madde uzun demir şeklinde ise boyca uzama belirgin şekilde olur. Madde levha biçiminde ise yüzeyce genleşme önemlidir. Madde prizma, silindir vb. şekilde ise hacmindeki değişme önem taşır. Bununla birlikte her koşulda madde üç boyutta genleşmektedir.

Genleşme günlük yaşamda önemli bir olgudur. Maddelerin genleşme özelliğine bağlı olarak çeşitli malzemeler yapılmaktadır. Bunlardan birisi kısa devre yapan cihazların üzerinden geçen akımın artması üzerine devreden akımı kesen malzemelerdir. Termik adı verilen koruyucular üzerlerinden geçen akım belli bir değere ulaşınca içlerindeki metal levha genleşir ve devreden geçen akımı keser. Böylece motor yanmaktan kurtarılmış olur.

Bu bölümde genleşme formüllerini ve genleşmenin bağlı olduğu faktörleri açıklayacağız. Genleşme hesaplarının olduğu sayfanın linki yazı sonundadır.



Genleşme Katsayıları

Katı bir maddenin sıcaklığını 1 °C artırınca birim uzunluğunun boyunda meydana gelen uzama miktarına, boyca genleşme katsayısı denir. 

λ = 1
° C




SI birim sisteminde λ nın birimi 1/K dır.


Boyca Uzama Bağıntısı

ΔL = L – L0

ΔL = L0. λ . Δt

ΔL: Boydaki uzama miktarı

L0 : Çubuğun ilk boyu

λ: Boyca uzama katsayısı

Δt: Sıcaklık farkı (tson – tilk)


Yüzeyce Genleşme Bağıntısı

ΔS = S – S0

ΔS = S0 .2. λ . Δt

Bir metalin boyca genleşme katsayısı λ ise yüzeyce genleşme katsayısı 2λ, hacimce genleşme katsayısı 3λ dır. Eğer yüzeyce ve hacimce genleşme katsayısı ayrı verilmemişse bu bağıntıdan cismin yüzeyce ve hacimce genleşme katsayısı çıkarılabilir. Eğer yüzeyce genleşme katsayısı ayrıca verilmiş ise aşağıdaki bağıntı kullanılır.

ΔS = S0 . λs . Δt


ΔS : Yüzeyce genleşme miktarı.

S0 : Levhanın ilk yüzey alanı.

λ: Boyca uzama katsayısı

λs: Yüzeyce genleşme katsayısı

Δt: Sıcaklık farkı (tson – tilk)


Hacimce Genleşme Bağıntısı

ΔV = V0 . 3.λ . Δt

Bir maddenin boyca uzama katsayısı verilmiş fakat hacimce genleşme katsayısı verilmemişse yukarıdaki bağıntı kullanılabilir. Eğer ayrıca hacimce genleşme katsayısı verilmişse eşitlik aşağıdaki gibi olur.

ΔV = V0 . λ. Δt


ΔV: Hacimdeki artma miktarı

V0: İlk hacim

λ: Boyca uzama katsayısı

λ: Hacimce genleşme katsayısı

Δt: Sıcaklık farkı (tson – tilk)


Sıvılarda Genleşme

ΔV = V.a. Δt

ΔV : Hacimdeki artma miktarı

a : genleşme katsayısı

Δt: Sıcaklık farkı (tson – tilk)


Genleşmenin Bağlı Olduğu Faktörler

1- Maddenin Yapısı

Her maddenin aynı fiziksel ortamlarda genleşme miktarı farklıdır. 1’er metre bakır ve demir aynı ortama konulup sıcaklıkları aynı miktarda artırılırsa boyca uzama miktarları aynı olmaz. Genleşme maddeler için ayırt edici bir özelliktir.


2- Sıcaklık Değişimi

Sıcaklık madde taneciklerinin ortalama hızları ile ilgili bir büyüklüktü. Bir madde ne kadar sıcak ise tanecikleri o kadar hızlı hareket ediyor demektir. Dolayısıyla maddenin sıcaklığındaki yükselme genleşme miktarını doğrudan etkiler.

3- Madde Miktarı

Bir maddenin miktarı ne kadar fazla ise genleşme o kadar fazla olur. Madde tüm yönlerde genleşir. Ancak tel ve çubuk şeklindeki maddelerin boyca uzaması belirgin ve önemlidir. Madde levha şeklinde ise iki boyutta genleşmesi dikkate alınır. Prizma şeklindeki maddelerde her üç boyutta genleşme de dikkate alınır.



Günlük Hayatta Genleşme

Genleşme maddelerin doğal bir davranışı olduğundan genleşmeden yararlanarak birçok işe yarar cihaz yapılmıştır. Bununla birlikte genleşme olayı birçok yapıda da ilave tedbirler alınmasına sebep olmuştur.

Termometreler maddelerin genleşme özelliğinden yararlanılarak yapılmıştır. Sıvılı termometrelerde sıvı olarak civa veya alkol kullanılmaktadır. Bu sıvıların her 1 derece sıcaklık değişimindeki artış ve azalışları tespit edilerek termometre buna göre bölmelendirilir.

Termostatlar, yangın alarm sistemleri, aşırı akımdan koruma cihazlarının yapımında genleşmeden yararlanılmıştır.

Gezi balonları, içlerindeki gazın sıcaklıkla genleşmesi ve soğuyunca büzülmesi esasına dayalı olarak yapılmaktadır. Balonun içindeki gazın sıcaklığı ayarlanarak kontrolü sağlanmaktadır.


Köprülerde genleşen beton ve demirlerin eğilmemesi ve kırılmaması için belirli aralıklarla boşluklar bırakılır. Köprü parçaları bu boşluklarda ileri ve geri hareket edebilmektedir. Bu sayede genleşme nedeniyle kırılma ve eğilme olayı yaşanmaz, büzülme nedeniyle de kopma gerçekleşmez.

Ray sistemlerinin yapımında raylarda belirli mesafelerde boşluklar bırakılır. Böylece yazın genleşen raylar bu boşluklara hareket eder. Kışın rayların büzülmesi kırılmaya sebep olmaz.

 

Genleşme Çözümlü Test



SANATSAL BİLGİ

12/03/2018

  • YORUM YAZ
  • ADI SOYADI(veya nick)
  • YORUM

COPYRIGHT© HER HAKKI SAKLIDIR
Sitede Yer Alan Bilgi Belge Ve Materyallerin İzinsiz olarak Kopyalanması ve Alıntılanması Yasaktır

SANATSAL BILGI