Katı ve Sıvılarda Genleşme Konu Notu

Konu Özeti

Maddeler ısıtıldığında taneciklerin titreşimi artar ve madde genleşir. Soğutulduğunda ise taneciklerin hareketi azalır ve madde büzülür. Bu olay katı, sıvı ve gazlarda gözlenir ve günlük hayatta birçok tasarımın temelini oluşturur. Bu konuda katılarda uzama formülünü, sıvılarda hacim genleşmesini ve suyun anormal davranışını öğreneceksin.

Temel Kavramlar

Genleşme, sıcaklık değişimiyle maddenin boyutlarının artmasıdır. Büzülme ise boyutların azalmasıdır. Her iki olay da sıcaklık değişiminin doğrudan sonucudur.

• Isınan madde boyutları artar, yani genleşir.
• Soğuyan madde boyutları azalır, yani büzülür.
• Genleşme sırasında tanecik sayısı ve kütle değişmez; hacim arttığı için özkütle azalır.
• Katılarda genleşme boyca, yüzeyce ya da hacimce olabilir. Sıvılarda genleşme yalnızca hacimce olur.

Katılarda Genleşme

Çubuk biçimli bir katıda boyca genleşme; ilk uzunluğa, sıcaklık değişimine ve maddenin cinsine bağlıdır.

ΔL = L₀ · λ · ΔT

• ΔL: uzunluktaki değişim, L₀: ilk uzunluk, ΔT: sıcaklık değişimi, λ: uzama katsayısı (maddeye özgü).
• L₀ ve ΔT iki katına çıkarsa ΔL dört katına çıkar.
• Aynı koşullarda λ büyük olan madde daha çok genleşir.
• Yüzey ve hacim genleşmesi de ilk boyutla ve sıcaklık değişimiyle doğru orantılıdır.

Sıvılarda Genleşme

• Sıvıların belirli bir şekli yoktur; bulundukları kabın şeklini alırlar ve hacimce genleşirler.
• Aynı sıcaklık artışında farklı sıvılar farklı miktarda genleşir.
• Sıvılar genelde katılardan daha fazla genleşir. Bu yüzden ağzına kadar dolu bir kap ısıtılırsa sıvı taşar.
• Sıvının taşan miktarı, sıvının genleşmesi ile kabın genleşmesi arasındaki farktır.
• Termometrelerde sıvının genleşmesi kullanılır (civa, boyalı alkol).

Suyun Anormal Genleşmesi

Su 0 °C'den 4 °C'ye ısıtılırken büzülür, 4 °C'den sonra genleşir. Bu nedenle suyun hacmi 4 °C'de en küçük, özkütlesi en büyüktür.

• Göl ve denizlerde yüzey donarken dipteki su yaklaşık 4 °C'de kalır; canlılar yaşamını sürdürür.
• Buz oluşurken hacim artar; bu yüzden buz suda yüzer.
• Donan suyun hacmi arttığı için su boruları patlayabilir, kapalı şişeler çatlayabilir.

Sıkça sorulan ipucu: Soruda 'hangi nicelik değişmez?' diye sorulursa kütle ve tanecik sayısı sabittir. Hacim artarken özkütle azalır; suyun 0–4 °C aralığı bu kuralın dışındadır.