Katıların Genleşmesi Nedir? - DERS KİTABI CEVAPLARI

Yeni Yayınlar

Nisan 30, 2018

Katıların Genleşmesi Nedir?

Edit
 DERS KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ! 

Katıların Genleşmesi Nedir?

Katıların ısının etkisiyle genleşmesi nedir, nasıl gerçekleşir? Genleşmenin ölçülmesi, genleşme katsayısının kullanılışı hakkında bilgi.


KATILAR ISIYLA GENLEŞİR
Hemen bütün katı cisimler ısıtıldıkları zaman genleşir (her tarafa doğru büyür). Soğutuldukları zaman da kasılır. Genel olarak genleşme ya da kasılma miktarı çıplak gözle kolayca görülebilecek kadar büyük değildir. Buna rağmen önemlidir.

Katıların Genleşmesi Nedir?
Katıların Genleşmesi Nedir?

Örneğin çelikten yapılmış bir köprüyü ele alalım. Yazlar kışlara göre daha sıcak olduğu için köprünün uzunluğu değişir. Donma derecesinde (0°C) boyu tam iki yüz metreyse sıcak bir yaz gününde (30°C) köprü beş santimetre kadar uzayacaktır. Bu durum muin başına dert olur ve köprü genleştiği zaman eğilip bükülmesini önlemek için mühendisler yaptıkları köprülerin uçlarını makaralar üzerine oturtmaya mecbur kalırlar. Buna benzer bir durum demiryolu raylarında da ortaya çıkar, onun için genleşmeye yer bırakmak üzere her bir uzun parça arasında bir aralık bırakılır.

Cisimler ısıtıldıkları zaman neden genleşir? Bunun sebebi cisimlerin atomlardan (ve molekül denilen atom gruplarından) yapılmış olmasıdır. Katı cisme ısı enerjisi verildiği zaman bu cismin atomları ve molekülleri gittikçe daha büyük bir şiddetle ileri geri titreşir. Titreşimler hızlandıkça komşu atom ve moleküller daha çabuk birbirini iter. Atom ve moleküllerin gerçek büyüklükleri değişmemekle beraber işgal ettikleri yer genişler ve böylece cisim genleşir.

UZAMA KATSAYILARI
(1°C için)
Bakır …. 0.000 017
Alüminyum . 0.000 023
Beton (yaklaşık) . 0.000 014
Çelik …. 0.000 012
Demir (dökme) 0.000 011
Pirinç….. 0.000 018
Platin …. 0.000 009
«Pyrex» camı . 0.000 003
Ancak genleşme her zaman bir mahzur olarak ortaya çıkmaz. Bazen bundan faydalanabiliriz. Uzunluğun üst-üste birbirine tespit edilmiş farklı iki madensel şeridin ucuna bir ölçeğin karşısına gelen bir ibre bağlayarak yapılmış bir cins termometre vardır. Herhangi bir sıcaklıkta (örneğin 0°C de) şeritlerin boyu aynıdır ve bunlar düz bir şekilde durur. Fakat sıcaklık yükselince şeritlerden biri ötekinden daha fazla genleşerek her ikisinin birden eğilmesine sebep olur. Eğilme miktarı sıcaklığı gösteren ölçek üzerinden okunur. Eğilme ne kadar fazla olursa sıcaklık o kadar yüksek demektir. Bu termometreler harpten önce yapılan otomobillerde kullanılmıştır, bugün hâlâ bunlara rastlamak mümkündür.

Genleşmenin Ölçülmesi
Genleşmeyi faydalı bir işte kullanmadan ya da bun un etkilerini hesaba katmak için bir cismin boyutlarının ne kadar büyüyeceğini tam olarak hesaplayabilmemiz gerekir. Katı cisimler bütün doğrultularda aynı miktar genleşir. Fakat, genellikle, genleşme miktarları doğrusal (uzama), yüzeysel ya da hacimsel olarak ayrı ayrı ele alınır. Doğrusal genleşme oranı (katsayısı diye bilinir), sıcaklık 1 °C yükseldiği zaman 1 santimetrelik uzunluğun genleşme miktarı ile ölçülür. O halde 1 santimetre uzunluğunda bir maden sıcaklıktaki 1 °C lik artma için santimetrenin binde biri kadar üzüyorsa doğrusal genleşme yahut uzama katsayısı 0.001 olur. Yüzey alanının (uzunluk x genişlik) genleşme katsayısı ise 0.001 x 2 = 0.002 dır; yani aynı madenin 1 santimetre karelik yüzeyi, sıcaklık 1°C yükseldiği zaman 0.002 santimetre kare kadar artar. Aynı şekilde hacimsel (uzunluk x genişlik x yükseklik) genleşme katsayısı 0.001 x 3 = 0.003 olacaktır.

Genleşme katsayısı, resimde gösterildiği gibi, deneyle de kolayca bulunabilir. Ancak normal olarak bu değerler bilinmektedir ve bunları bulmak için bir müracaat kitabına bakmak daha kolay olur. Bazı katıların uzama katsayıları yukarıda verilmiştir.

Bu cetvele göre alüminyumun çelikten iki defa ve pirincin platinden iki defa daha fazla genleştiğine işaret etmek ilgiye değer. Gerçekten cisimlerin genleşme miktarları arasında önemli farklar vardır. Isı ile çok az genleşen «Pyrex» camı ateş üzerine konacak kapları yapmak için gayet elverişlidir. Adi cam her tarafından eşit olarak ısıtılmazsa (bazı tarafları diğerlerinden fazla genleşeceği için) çok kolaylıkla çatlar. Genleşmesi küçük olduğu için «Pyrex» çok daha işe yarar.

Genleşme Katsayısının Kullanılışı
Bir cismin genleşme katsayısı verildikten sonra, bunun genleşmesini hesaplamak için iki şeye daha ihtiyaç vardır. Önce elimizde ne kadar madde bulunduğunu (uzama hesaplanacaksa cismin ne kadar uzunlukta olduğunu, hacim büyümesi hesaplanacaksa cismin ne büyüklükte olduğunu) bilmemiz gerekir, ikinci olarak santigrad derecesi cinsinden sıcaklıkta meydana gelen farkı bilmeliyiz. 10 santimetre uzunluğunda bir çubuğun 50°C lik bir ısınma ile ne kadar uzadığını hesaplamak için uzama katsayısını uzunlukla ve sıcaklık artmasıyla çarparız. (0.000.012 x 10 x 50 cm, = 0.006 cm.). Bunu böyle yapabiliriz çünkü, küçük bir sıcaklık bölgesinde, cisim her bir derece sıcaklık artması için aynı miktar genleşir. Örneğin bir maden çubuk 4°C ile 5°C arasında ne kadar genleşmişse, 14°C ile 15°C arasında da o kadar genleşir. On santimetre uzunlukta bir çubuk ta 10°C lik artma için, aynı madenden 5 santimetre uzunlukta çubuğun uzamasında tam iki defa fazla uzar.

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder