SIVILARIN GENLEŞMESİ

Fizik dersi genleşme konusu. Sıvıların genleşmesi. Suyun özel durumları. Suyun +4 °C nin üzerinde ve 0 °C nin altındaki davranışı. Sıvı genleşmesi ile ilgili örnek sorular.

Sıvılar içine konuldukları kabın şeklini alırlar. Bu nedenle sıvıların sadece hacimce genleşmesinden bahsedilebilir. Bir sıvının genleşmesi denildiğinde bu genleşmenin hacimce genleşme olduğu anlaşılır.

Sıvıların genleşme bağıntısı aşağıdaki gibidir.

ΔV = V₀ . a . Δt

ΔV: Hacimdeki artış miktarı

V₀: Sıvının ilk hacmi

a : Sıvının hacimce genleşme katsayısı

Δt : Sıcaklık farkı (t_son – t_ilk)

Örnek:

1 cm³ ’lük aralıklarla bölmelendirilmiş bir kapta 10 °C de su bulunmaktadır ve su seviyesi 500. bölmededir.

Suyun sıcaklığı 90 °C ye çıkarılırsa su seviyesi hangi bölmede olur?

(a_su = 500 . 10^-6)

Çözüm:

Suyun genleşme bağıntısı;

ΔV = V₀ . a . Δt

Şeklindedir. Değerleri yerine koyalım,

ΔV = 500 . 500.10^-6 . 80

ΔV = 250000 . 80 . 10^-6

ΔV = 20 cm³

ΔV = V_s – V_ilk

20 = V_s – 500

V_s = 520

Su seviyesi 520. Bölmede olur.

Örnek:

İki kaptan 1. sinde 400 dL X sıvısı, diğerinde 600 dL Y sıvısı bulunmaktadır. Kaplardaki sıvıların sıcaklıkları eşit ve 20 °C dir.

X kabındaki sıvının sıcaklığı 80 °C ye, Y kabındaki sıvının sıcaklığı 40 °C ye çıkarıldığında, sıvıların hacimlerindeki artış miktarı arasındaki ilişki,

olduğuna göre, bu sıvıların genleşme katsayıları arasındaki ilişki a_X/a_Y nedir?

Çözüm:

Her bir sıvı için genleşme bağıntısını ayrı ayrı yazalım.

ΔV_X = 400 . a_x . (80 – 20)

ΔV_X = 400 . 60 . a_x

ΔV_X = 24000.a_x

ΔV_Y = 600 . ay . (40 – 20)

ΔV_Y = 12000.a_y

Bu iki genleşme miktarını birbirine oranlarsak,

Örnek:

Yukarıda görülen X, Y ve Z sıvılarının sıcaklıkları eşittir. Bu sıvıların herbirinin sıcaklığı eşit miktarda artırıldığında X, Y ve Z sıvılarının kaplardaki yükseklikleri sırasıyla 3h, 3h/2 ve 5h/2 olmaktadır.

Buna göre sıvıların genleşme katsayılarını büyükten küçüğe sıralayınız.

Çözüm:

Sıvıların ilk hacmini bulalım.

V_0x = S.2h = 2Sh

V_0y = 2S.h = 2Sh

V_0z = 2S . 3h/2 = 3Sh

Sıvıların son hacmini bulalım. Sıvıların son durumdaki hacimleri, son durumdaki yükseklikleri ile taban alanlarının çarpımından bulunur.

V_x = 3hS

V_y = 3hS

V_z = 5hS

Hacimlerindeki artış miktarı,

ΔV_x = 3hS – 2hS = hS

ΔV_y = 3hS – 2hS = hS

ΔV_z = 5hS – 3hS = 2hS

Genleşme bağıntısı aşağıdaki gibidir.

ΔV = V₀.a.Δt

hS = 2hS.a_x.Δt

hS = 2hS . a_y . Δt

2hS = 3hS . a_z . Δt

Buna göre genleşme katsayıları arasında,

az > ax = ay 

İlişkisi vardır.

Suyun Özel Halleri

Suyun yoğunluğu +4 °C de maksimum değerdedir. Su sıcaklığı +4 °C nin üzerine çıktıkça hacmi büyür ve yoğunluğu azalır. Suyun sıcaklığı +4 °C nin altına düştükçe yine hacmi artar ve yoğunluğu azalır. Tersi durumda yani +4 °C nin altındaki sıcaklık +4 °C ye yaklaştıkça suyun hacmi azalır, yoğunluğu artar. Suyun sıcaklığı +4 °C nin üzerindeyse, suyun sıcaklığı düşürüldükçe hacmi azalır ve yoğunluğu artar. Suyun yoğunluğu +4 °C de maksimum olur.

Suyun bu özelliği içinde canlı hayatının mümkün olmasını sağlamaktadır.

Suyun yüzeyi soğudukça yoğunluğu artan su molekülleri dibe inerken, dipteki daha sıcak moleküller yüzeye çıkar. Su yüzeyindeki moleküllerin sıcaklığı +4 °C nin altına düşerse bu moleküllerin hacmi tekrar artar ve yoğunlukları düşer. Bu nedenle bu soğuk moleküller suyun dibine inemez. Suyun yüzeyi donarken derinliklerinde sıcaklık +4 °C civarında olur.

Eğer suyun bu özelliği olmasaydı deniz ve göller dipten donmaya başlayacağından canlı hayatının sürmesi mümkün olmazdı.

Hacim ve Yüzeyce Genleşme

Boyca Genleşme

SANATSAL BİLGİ

17/03/2018