Genleşme genişleme anlamından gelir. Sıcaklığı artırılan bir cismin uzunluk ya da hacminin değişmesi 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.
KATILARDA GENLEŞME
Dışarıdan ısı alan maddenin taneciklerinin kinetik enerjisi
dolayısıyla taneciklerin titreşim hızı artar. Tanecikler birbirinden uzaklaşmaya başlar. Bu olay genleşme adı ile anılır. Tersine olarak madde dışarıya ısı verdiğinde (madde soğutulduğunda) maddenin taneciklerinin kinetik enerjisi
dolayısıyla taneciklerin titreşim hızı azalır ve maddenin hacmi küçülür.
Maddelerin genleşmesi ya da tersine büzülmesi sırasında büyük kuvvetlerin ortaya çıkması
tren raylarında
kö
prü gibi yapılarda hasarlara neden olmaktadır. Bu yüzden tren yaylarının eklenti yerlerinde boşluklar bırakılır
kö
prüler demir makaralar üzerine oturtulur. Çevremizdeki bu tür yapıları gözlemleyerek genleşme ile ilgili bir çok örnekler bulabiliriz.
BOYCA UZAMA Bir m e t al çubuğun ısıtılmadan önceki ilk boyu
l0 olsun. Bu me ta l çubuğu ısıttığımızda boyu uzayarak son boyu l olur. Boyca uzama miktarı (Δl);
ΔL =l-l0 = L0.λ.Δt bağıntısıyla bulunur.
Burada
l0 ::-):-):-):-)lin ilk boyu.
λ::-):-):-):-)lin boyca genleşme katsayısı.
Δt = tson-tilk::-):-):-):-)lin ısıtılmadan önceki sıcaklığı ile ısıtıldıktan sonraki sıcaklığının farkıdır.
YÜZEYCE GENLEŞME Bir :-):-):-):-)l levhanın ısıtılmadan önceki ilk yüzeyi S0 olsun. Bu :-):-):-):-)l levhayı ısıttığımızda
yüzey artarak son yüzeyi S olur.
ΔS = S-S0.2 λ.Δt bağıntısıyla hesap edilir.
Burada;
S0::-):-):-):-)lin ilk yüzü.
2λ:Yüzeyce genleşme katsayısı (Boyca genleşmenin iki katıdır.)
Δt = tson-tilk :Sıcaklık farkıdır
HACİMCE GENLEŞME :-):-):-):-)l bir kürenin ısıtılmadan önceki ilk hacmi V0 olsun.Bu :-):-):-):-)l küreyi ısıttığımızda son hacmi V olur. Hacimce genleşme miktarı ΔV
ΔV = V-V0 =V0.3λ.Δt bağıntısıyla hesap edilir.Burada;
V0::-):-):-):-)l kürenin ilk hacmi.
3λ:Hacimce genleşme katsayısı (Dikkat edilirse boyca genleşme katsayısının üç katıdır.)
Δt = tson-tilk : Sıcaklık farkıdır.
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.
ΔV = V. a. Δt
Bağıntıda ΔV 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.
:-):-):-):-)L ÇİFTİ
Farklı :-):-):-):-)llerden yapılmış eşit uzunluktaki iki çubuk bir birine perçinlenerek :-):-):-):-)l çifti yapılabilir. Bu iki çubuk
perçinli oldukları için ısıtıldıklarında bağımsız olarak hareket edemezler. Fakat uzama katsayıları bir birinden farklı oldukları için biri diğeri üzerine bükülür.
M e t al çiftlerinin birçok kullanım alanları vardır. Bunların en önemlisi elektrik termostatlarıdır. Termostat sıcaklığı kontrol altına alarak sabit bir değerde tutmaya yarayan bir alettir. Elektrikli şofben
elektrikli ütü
evlerdeki radyatör türü ısıtıcılar termostatlı aletlerdir.
Bu aletlerde sıcaklık arttığında :-):-):-):-)l çifti bükülür ve devreyi keser. Bir süre soğuyunca m e t al çifti soğuyarak eski durumuna gelir ve devreyi tamamlar. Isıtıcı çalışmaya başlar. Böylece aletin sabit sıcaklıkta çalışması sağlanır.
Yangın alarmlarında sıcaklık arttığında :-):-):-):-)l çifti yukarı bükülerek elektrik devresini kapatır ve zil çalar. Aynı zamanda m e t al termometrelerde ve flaşörlerde m e t al çiftleri kullanılarak yapılan araçlardır.