ATÖLYE ÇALIŞMASI II - Deneme Sınavı - 5

Suyun, +4 °C sıcaklıkta yoğunluğu en yüksek durumdadır. Bu sıcaklığın üzerinde veya altında yoğunluğu azalır. Bunun anlamı, suyun hacmi artmıştır. Su donduğunda hacmindeki artış biraz daha fazla olmaktadır.

Yukarıdaki verilen örneklerde, sıcaklık değişmelerinde cisimlerin boyutlarının değiştiği vurgulanmaya çalışılmıştır. Bu değişim genellikle, sıcaklık yükselmesiyle cisimlerin boyutlarında artma şeklinde görülür ve genleşme olarak adlandırılır. Nadir de olsa bazı sıcaklık bölgelerinde, sıcaklığın artmasına rağmen bazı maddelerin boyutlarında veya hacimlerinde küçülme (suda olduğu gibi) görülebilmektedir.

Katılardaki genleşme olayı üç farklı durum için değerlendirilebilir. Bu olaylar değerlendirilirken basınç faktörü dikkate alınmayacaktır. • Hacimsel genleşme: Katı maddenin sıcaklığının artmasıyla hacminin büyümesidir. Katı maddeler, her sıcaklık değişiminde, her doğrultuda aynı oranda genleşiyorlar ise, izotropik madde olarak belirtilirler. Küresel bir malzeme izotropik ise , ısıtıldığında genleşir ve küresel yapısını korur. Eğer madde, her sıcaklık değişiminde, her doğrultuda farklı oranlarda genleşme gösteriyorsa anizotropik (izotropik olmayan) madde olarak bilinir. Küresel bir malzeme izotropik değil ise , ısıtıldığında genleşir ve küresel yapısı bozulur. • Alansal genleşme: Katı maddenin bir alanının, sıcaklığındaki değişme sonucu, boyutlarının değişerek alanındaki artma olayıdır. • Boyca uzama: Bir katının boyunun, sıcaklığındaki değişme sonucu, uzaması veya kısalmasıdır.

Cam tüpün uçlarını gliserinlemeden takmayınız.Gliserinlenmiş cam tüpü hem lastik tıpaya ve hem de silikon hortuma şekil 1.9’da gösterildiği gibi takınız.

Yukarıda söylenilenlerin görüntüleri, şekil 1.32’de gösterilmiştir. Burada, şekil 1.32a ve c, b’de biraraya getirilmişlerdir. (b)’deki şekilde, silindirin yuvarlanması sonucu aldığı yol olarak gösterilmiştir. Yukarıda değinildiği gibi, bu miktarının iki katı olan metal tüpün uzama miktarıdır.

Katılar hacim ve şekillerini korurlar. Kolayca sıkıştırılamazlar. Gazlar bulundukları kabın hacmine ve şekline uyarlar.

Katı bir madde ısıtıldığı zaman sıcaklığı artar. Sıcaklığın artması atomların kinetik enerjilerinin artması demektir. Böylece atomlar, üç yönde serbest hareket etme alanlarını genişletirler. Bu da atomlar arasındaki mesafenin artması anlamına gelir. Bundan dolayıdır ki; katılar ısıtıldıklarında, genleşirler.

Katı maddeler, her sıcaklık değişiminde, her doğrultuda aynı oranda genleşiyorlar ise, izotropik madde olarak belirtilirler. Eğer madde, her sıcaklık değişiminde, her doğrultuda farklı oranlarda genleşme gösteriyorsa anizotropik madde olarak bilinir.

Katı maddeleri oluşturan parçacıklar arasında çok az bir mesafe vardır ve bu mesafenin küçük bir kısmında hareket serbestlikleri bulunur. Dolayısıyla aynı şartlarda en az genleşen madde katı maddedir. Gazı oluşturan parçacıkların ise serbest hareket edebilecekleri mesafe büyüktür. Dolayısıyla aynı şartlarda en çok genleşen maddeler gazlardır.

Boyu 2 kat kısa olan çubuk, uzun olan çubukla aynı sıcaklık artışında boyca eşit uzamaya sahiptir. Bu nedenle kısa çubuğun boyca uzama katsayısı uzun çubuğun 2 katıdır.

Katı maddeler, her sıcaklık değişiminde, her doğrultuda aynı oranda genleşiyorlar ise izotropik made olarak belirtilirler.

boy farkı = boyca uzama katsayısı x ilk uzunluk x (sıcaklık farkı)

formülünden boy farkı 0,03m olarak hesaplanır.

boy farkı = boyca uzama katsayısı x ilk uzunluk x (sıcaklık farkı)

formülünden boyca uzama katsayısı 20x10^-6 olarak hesaplanır.

Sıcaklık artışı en az olduğu halde boyca uzama miktarı en fazla olan m3 maddesinin boyca uzama katsayısı en büyüktür. Benzer şekilde en küçük boyca uzama katsayısı m1 maddesine aittir. Dolayısıyla sıralama m3 > m2 > m1 şeklinde olmalıdır.

Sıcaklığın artmasıyla, genel olarak maddelerin hacimlerinde artma gözlenir.