Katılarda Genleşme:
1. Boyca Uzama
Bir katının sıcaklığı 1°C değiştirildiğinde, boyunda meydana gelen değişime Boyca genleşme katsayısı(α) denir.
\(T_1^oC\) ’deki \({L_0}\) boyuna sahip bir çubuğun sıcaklığı \(T_2^oC\)
yapılırsa;
Boydaki değişim miktarı,
\(\begin{array}{l}\Delta L = {L_0} \cdot \alpha \cdot \left( {{T_2} – {T_1}} \right)\\\Delta L = {L_0} \cdot \alpha \cdot \Delta T\end{array}\)
\(\Delta L\): Boydaki değişim
\({L_0}\): İlk boy
\(\alpha \): Boyca uzama katsayısı
\(\Delta T\): Sıcaklıktaki değişme
2. Yüzeyce Genleşme
Bir katının sıcaklığı 1°C değiştirildiğinde, yüzey alanında meydana gelen değişime yüzeyce genleşme katsayısı(2α) denir.
\(\begin{array}{l}\Delta S = {S_0} \cdot 2\alpha \cdot ({T_2} – {T_1})\\\Delta S = {S_0} \cdot 2\alpha \cdot \Delta T\end{array}\)
\(\Delta S\): Yüzey alanındaki değişim
\({S_0}\): İlk yüzey alanı
\(2\alpha \): Yüzeyce genleşme katsayısı
\(\Delta T\): Sıcaklıktaki değişme
3. Hacimce Genleşme
Bir katının sıcaklığı 1°C değiştirildiğinde, hacminde meydana gelen değişime hacimce genleşme katsayısı(3α) denir.
\(\begin{array}{l}\Delta V = {V_0} \cdot 3\alpha \cdot ({T_2} – {T_1})\\\Delta V= {V_0} \cdot 3\alpha \cdot \Delta T\end{array}\)
\(\Delta V\): Hacimdeki değişim
\({V_0}\): İlk hacim
\(3\alpha \): Hacimce genleşme katsayısı
\(\Delta T\): Sıcaklıktaki değişme
Not-1:
Şekil-I’de K ve L metalleri perçinlenmiştir. olursa sistem ısıtıldığında Şekil-II, soğutulduğunda ise Şekil-III’teki gibi olur. Bu durumda K’nın genleşme katsayısı L’ninkinden büyüktür.
Not-2:
KL çubuğu r yarıçaplı tekerleğin genleşmesi sayesinde hareket ediyor. Çubuk X kadar genleşirse, tekerlek X/2 kadar ötelenir.
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.
\(\Delta V = {V_0} \cdot a \cdot \Delta T\)
Bağıntıda \(\Delta V\) 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.
