Genleşme-686

GENLEŞME
Genleşme:Sıcaklığı artırılan bir cismin uzunluk ya da hacminin değişmesi olayıdır.
Katıları,sıvıları ya da gazları oluşturan tanecikler, ortalama konumları çevresinde sü
rekli çalkalanma halindedirler.Bu cisimlerden birine ısı biçiminde enerji verilirse,bu enerji kinetik enerjiye 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
A-KATILARDA GENLEŞME
Dışarıdan ısı alan maddenin taneciklerinin kinetik enerjisi,dolayısıyla taneciklerin titreşim hızları artar.Tanecikler birbirinden uzaklaşmaya başlar.Bu olay genleşme adını alır.Tersine olarak madde dışarıya ısı verdiğinde (madde soğutulduğunda)maddenin taneciklerinin kinetik enerjisi ,dolayısıyla taneciklerin titreşim hızı azalır ve maddenin hacmi küçülür.
Çubuk gibi uzun biçimli katılarda genleşme,bir uzunluk artışı olarak ortaya çıkar.Katı cisimler normal olarak (yakılmadan)ısıtılırsa boyları uzar.Uzama katsayısı, bir katı cismin birim boyunu 1santigrat derece ısıttığımızda boyundaki artmaya verilen addır. İle gösterilir.Uzama katsayısı bütün katı cisimlerin ayırt edici özelliklerden biridir.Katılarda yüzeyce genleşmede , örneğin bir levha ısıtıldığında yüzeyce genleşir ya da soğuduğunda yüzeyce büzülür.Yüzeyce genleşme katsayısı(b),bir levhanın birim yüzeyini 1 santigrat derece ısttığımızda yüzeyindeki artmaya denir.Uzama katsayısının iki katına eşittir.( )
İlk yüzeyi S ,ilk sıcaklığı t ,yüzeyce genleşme katsayısı b olan bir levhayı t C ye kadar ısıttığımızda yüzeyi S olursa;genleşme miktarı S=S-S S=S .b. t bağıntısı ile bulunulur.Bu bağıntıya göre yüzeyce genleşme miktarı ilk yüzey,yüzeyce genleşme vkatsayısı ve sıcaklık artışı ile doğru orantılı olup,başka özelliklere bağlı değildir.
Isıtılan cisimlerin molekülleri daima ısınma sırasında içerden dışarıya doğru hareket ederler.Soğuma sırasında da dışardan içeri doğru hareket ederler.
Hacimce genleşme,ısıtılan bütün cisimler üç boyutta uzayarak hacimce genleşir.Tersine soğudukları zaman da büzülürler.Bir cismin sıcaklığını 1 C artırdığımızda birim hacminde meydana gelen genleşme miktarına ,hacimce genleşme kat sayısı denir.Hacimce genleşme kat sayısı a ile gösterilir. Hacimce genleşme katsayısı katı ve sıvıların ayırt edici özelliklerinden olup gazlar için geçerli değildir.Çünkü bütün gazların hacimce genleşme katsayıları aynı olup o da 1\273’e eşittir. Ayrıca katılar için a =3 dır.Katı,sıvı ve gazların genleşme katsayıları arasında a <a <a ilişkisi vardır.Küp,kare gibi üç boyutlu metaller hacimce genleşir.İlk hacmi V ,sıcaklığı t hacimce genleşme katsayısı a olan bir cisme t C’ye kadar ısıttığımızda hacmi V olursa;hacimce genleşme miktarı: V=V-V =V .a. t V=V .3 .(t –t )bağıntısı verilir.Buna göre,bir cismin hacimce genleşme miktarı ilk hacmi,hacimce genleşme katsayısı ve sıcaklık artışı ile doğru orantılıdır.
DENEY:ISINAN BORULARIN BOYCA GENLEŞMELERİNİN İNCELENMESİ
DENEYİN AMACI:Farklı boy ve kalınlıktaki, farklı maddelerden oluşmuş boruların genleşmelerini incelemek.
DENEY ARAÇ VE GEREÇLERİ:Bunzen mesnedi ve kıskacı,büyük deney tüpü,dik açılı dirsek cam boru,yapıştırıcı,çamaşır mandalı,su,bölmeli karton kadran,delikli lastik tıpa,2 adet paket lastiği,2cm lastik boru parçası,2-3kaynama taşı,büyük iğne,cam metal borular,D kabı,mikroskop lamı,30-40cm lastik,cetcel,cıvata(pul ve somunu),termometre
DENEYİN YAPILIŞI:Deney tüpüne üçte birine kdar su koyalım ve içine birkaç tane de kaynama taşı atalım.Borunun serbest kalan ucunun altına,uzunlamasına bir mikroskop lamı koyalım.Lam ile boru arasına da ucunda 0-180 derece bölmeli bir kadran bulunan bir iğneyi,dik olarak yerleştirelim.Borunun bu ucunun iğne üzerine basması bir paket lastiği ile sağlayalım.Deneyin başında 0 ve 180 dereceler,tahta altlığın kenarına gelsin.Borunun,kısa lastik borulu açık ucuna,yoğunlaşacak olan suyu toplamak üzere D kabını koyalım.Sonra ocağı yakıp ve bölmeli daireyi gözlemleyelim.Karton daire dönecektir.Dakikada bir, dairenin ne kadar döndüğünü kaydedelim.Dönme yönünü de belirleyelim.Dairenin dönmesi bittikten sonra incelediğimiz borunun ucundaki lastik boru parçacığının içine termometrenin haznesini hafifçe sokalım.Sıcaklık sabit kalıncaya kadar bu durum da tutalım.Sıcaklığı okuyalım.Termometrenin haznesini lastik boru parçasından çıkarıp,borunun şimdiki boyunu ölçmeye çalışalım.
DENEY SONUÇLARI:Buna göre, uzamanın miktarı,boru çapına ve et kalınlığına bağlı değildir.boru uzunluğuna bağlıdır.Bu nedenle,uzama miktarının birim uzunluk başına verilmesi gereklidir.Deneyde,borunun ısındıkça uzadığını gördük.O halde uzama borunun ne kadar ısındığına da bağlıdır.bundan çıkacak sonuç,uzamanın,sıcaklık değişimi ve santimetre başına verilmesi gerekmesidir.Miktara bağlı olmayan bu büyüklüğe uzama katsayısı denir.
Maddelerin genleşmesi ya da tersine büzülmesi sırasında büyük kuvvetlerin ortaya çıkması,tren raylarında,köprü gibi yapılarda hasarlara neden olmaktadır.Bu yüzden tren raylarının eklenti yerlerinde boşluklar bırakılır,köprüler demir makaralar üzerine oturtulur.Neden telgraf,telefon ve elektrik telleri direkler arasına gergin bir şekilde çekilmez?Sebebi, genleşme nedeni ile tellerin uzayıp kısalmasıdır.
B-SIVILARDA GENLEŞME
Sıvılar daima içinde bulundukları kabın şeklini alırlar.Onun için boyca uzama ve yüzeyce genleşmelerinden söz edilemez.Yani sıvılar için sadece hacimce genleşmeden söz edilir. Sıvıların genleşmelerini de dikkate almamız gerekir. Çünkü sıvı ısıtılınca önce kap genleşir.Sıvı kabın genleşen kısmınıda doldurmak zorunda olduğundan sıvıların gerçek genleşmelerini göremeyiz.
Tanım:Bir sıvının birim hacmini 1 C ısıttığımızda hacmindeki artmaya hacimce genleşme katsayısı denir. `a`ile gösterilir.Sıvıların molekülleri arasındaki bağ katılarınkinden daha gevşek olduğundan sıvıların hacimce genleşme katsayısı katılarınkinden büyük olup,sıvılar için ayırt edici bir özelliktir.Sıvılar da katılar gibi V=V .a. t bağıntısına göre genleşirler.Şekildeki gibi cam kaptaki sıvının genleşmesini inceleyelim.
Kap ısıtılınca sıvının seviyesi kap genleştiğinden B’ye kadar düşer,daha sonra da yükselmeye başlar ve C gibi bir noktaya yükselir.Bu deney dikkatle izlenmezse sıvı seviyesinin A’dan C’yeçıktığını görürüz.Burada borunun kesitine`S`dersek
V =S.AB V =V .a t=Kabın genleşme miktarı
V =S.BC V =V .a t=Sıvının gerçek genleşmesi
V =S.A=Sıvının görünür genleşme miktarı
Bu durumda bir kapta bulunan sıvı için görünür ve gerçek olmak üzere iki genleşmeden bahsedeceğiz.Bir sıvının gerçek genleşmesi;görünür genleşme ile kabın genleşmesinin toplamına eşittir.
V = V + V
Bir kap ağzına kadar bir sıvı ile dolu ise kap ısıtılınca görünür genleşme miktarı kadar sıvı taşar.( V = V ).Böyle durumlarda sıvının hacmi kabın hacmine eşittir.

Fizikçi Dulong ve Petit ,cıvanın mutlak genleşme katsayısını ölçtüler.Bu karşılaştırma yöntemiyle ve bir dilatometre yardımıyla başka sıvıların katsayılarının da belirlenmesini sağladı.Çizelgede biraraya getirilen sonuçlar,sıvıların,katılara oranla on ile yüz kat daha çok genleşebildiğini gösterir.
DENEY:SIVILARIN GENLEŞMESİNİN KARĞILAŞTIRILMASI
DENEYİN AMACI:FARKLI SIVILARIN GENLEŞMELERİNİN FARKLI OLUP OLMAYACAĞINI ARAŞTIRMAK.
Deney araç ve gereçleri:Cam balon, bunzen beki ve ya ispirto ocağı,sacayak,delikli lastik tıpa,prizmatik kap,ince cam boru,etil alkol,su,glilkol(antifiriz),cetvel,termometre

Deneyin yapılışı:Cam balonlardan birincisini su,ikincisini etil alkol ve üçüncüsünü glikol ile tamamen dolduralım.Ağızlarını cam boru geçirdiğimiz lastik tıpalarla kapatıp,borularda yükselen sıvı seviyelerini işaretliyelim.İçine değişik sıvılar koyduğumuz cam balonları prizmatik kaptaki su içine oturtalım.Prizmatik kabı ısıtalım.Sıcaklık değişimine karşılık ,sıvı seviyelerindeki değişmeleri cetvel ile ölçüp not alalım.

DENEY SONUÇLARI:Yaptığımız deneyde, cam balonlara eşit miktarlarda koyduğumuğuz farklı sıvıların sıcaklık değişimi aynı olmakla beraber,farklı hacimlerde genleştiğini gördük.Bu sonuç genleşmenin,sıvılar içinde belirgin ve ayırt edici bir özellik olduğunu gösterir.Sıvıların genleşmesinden sıvılı termometrelerde,sıcak su kazanlarında,termosifonlarda ve kalorifer sistemlerinde yararlanılır.Sıvıların genleşme kat sayısı
V=V.a. t bağıntısı ilke gösterilir.Bağıntıda V sıvının hacimce genleşme miktarı,V sıvının ilk hacmi,a sıvının hacimce genleşme kat sayısıdır.

SUYUN GENLEŞMESİ:Bütün sıvılar ısıtıldıkları zaman sıcaklıkla doğru orantılı olarak genleştikleri halde,su belli bir bölgede büyük bir farklılık gösterir.Şöyle ki:0 C’deki bir miktar su ısıtılırsa,+4 C’ye kadar suyun hacimce büzüldüğünü ,ısıtmaya devam ettiğimizde +4 C’den sonra hacimce genleştiğini +8 C’de +4 C’deki hacmine ulaştığını,daha sonra genleşmeye devam ettiğini görürüz.Suyun sıcaklıkla genleşmesi farklı olduğu gibi yoğunluğunun da sıcaklıkla değişmesi farklıdır.
Suyun hacimce genleşmesinin diğer sıvılardan farklı oluşu su altında yaşayan canlıların hayatını kurtarması bakımından tabiatın entresan olaylarından biridir.Bu özellikten dolayı durgun ve akar sular daima üstten donarlar.Altta +4 C’de su varken üstte buz tabakası oluşur.Bu alttaki suyun donmasını engeller.Buz dolabının buzluğuna konulan su dolu cam şişe su donunca çatlar.Çünkü,su donarken genleşir,cam şişe soğurken büzülür.
Suyun genleşme özelliği grafikleri aşağıdaki gibidir.

C-GAZLARDA GENLEŞME:Gazların genleşmesi sıvılarınkine oranla daha fazla olduğundan kap hacminin artışı ,çoğu kez hesap edilmez.Bu olayla ilgili en kesin ölçümleri yapan ilk kişi Gay-Lussac olmuş ve sabit basınç altında tutulan gazdaki a genleşme katsayısının ,t sıcaklığına , basınca ve gazın cinsine bağlı olmadığını bulmuştur.
a=0,00366=1\273
Ancak genleşme katsayısının sabitliğini açıklayan Gay-Lussac yasası ,yaklaşık bir yasadır.Daha kesin ölçümler,a’nın,gaz yapısına,t sıcaklığına ve basınca bağlı olduğunu göstermiştir.Bununla birlikte,basınç sıfıra yaklaşırken,bütün gerçek gazların genleşme kat sayısı aynıdır.Tükel gazlardaysa,a katsayısı kesinlikle sabit olup 1\273,15’e eşittir.
Soba yakınına konulan şişirilmiş balonun daha çok şişmesi ,yazın araba lastiklerinin

DENEY:GAZLARIN GENLEŞMESİNİN İNCELENMESİ
DENEYİN AMACI:FARKLI GAZLARIN,GENLEŞMELERİNİN DE FARKLI OLUP OLMAYACAĞINI ARAŞTIRMAK
Deney araç ve gereçleri:Bunzen beki ve ya ispirto ocağı,delikli yarık mantar,beher glas,cıva damlacığı ile içine hava hapsedilmiş ince cam,sacayak,termometre,üç ayak ve bağlama parçaları,milimetrik kağıt,paket lastiği,cetvel,yapıştırıcı ve su,destek çubuğu,keçeli kalem,bunzen kıskacı
Deneyin yapılışı:Gazlarıda sıvılarda yaptığımız gibi bir kabın içine koyup incelememiz gereklidir.Ancak gaz,kapalı olmayan bir kaptan kolayca kaçar;kaldı ki kapta gözlenebilecek bir gaz düzeyi de yoktur.Bundan dolayı gazı bir cam boru içinde bir cıva damlacığı ile hapsetmemiz gerekir.İçine bir miktar gaz,örneğin hava ile hapsedilmiş olan bir cam boruyu alalım.Boruya hapsolan hava kısmının boyunu,bir cetvel ile ölçelim.Borumuza milimetrik kağıt şerit yapıştırıp,cıva damlacığının alt düzeyini 0 alarak işaretleyelim.Sonra 5 C aralıklarla cıvanın yükselme düzeyini milimetrik kağıda işaretleyelim.Deneyi 50 C-60 C`a gelince keselim.

Deney sonuçları:Bu sonuç, eşit hacimli gazların aynı sıcaklık değişiminde genleşmelerininde aynı olduğunu gösterecektir.Yani sıcaklıkla genleşme,gazdan gaza değişmemek

GENLEŞME NEDIR?
Genleşme,sicaklik, basinç, kuvvet gibi etkenlerle cismin boyutlarinda görülen büyümedir.Genleşmedeki asil neden isi alan maddenin atomlarinin hizlarinin artmasi ve atomlarin arasindaki uzakligin artmasidir.Aslinda bütün maddeler hacimce genleşir. Ancak tel ve çubuk şeklindeki maddelerin boylarinin yaninda, diger boyutlari ihmal edilebildigi için yalnizca boyca genleştikleri kabul edilecektir. Ayni şekilde ince levhalarin yüzeylerinin yaninda , diger boyutlari ihmal edilebildigi için yalnizca yüzeyce genleştikleri kabul edilecektir. Isi enerjisi alan bütün maddeler genleşir. Ancak bu durum su için bir aykirilik gösterir. Su 0‘ ile +4’ arasinda hacim kaybeder. Ve +4’ de en büyük hacme en düşük yogunluk degerine ulaşir.Bu olaya 'suyun anormalligi' adi verilir. Suyun bu davranişinin doganin dengesi bakimindan büyük bir önemi vardir.
KATILARIN GENLEŞMESI
Isınan katılar boyca hacimce ve yüzeyce genleşirler.
A- Uzama Katsayısı ve Uzama Miktarı: Birim uzunlukta bulunan bir maddenin sıcaklığı 1 'C artırıldığında boyunda görülen uzama miktarına o maddenin uzama katsayısı denir. Bir maddenin ısı enerjisi alınca boyunda görülen uzama ise o maddenin uzama miktarını verir. Uzama miktarını şu formülle buluruz;

Uzama Miktarı =Boy x Uzama Katsayısı x Sıcaklık Değişimi

Ör:500 m boyundaki demir telin sıcaklığını 40 'C artırırsak son boyu kaç m olur?(Demirin uzama kat sayısı 12x0,000001 1/ 'C )
A-500,024 B-500,24 C-502,24 D-0,24 E-0,024
Çözüm:
Uzama Mik: Boy x Uzama kat sayısı x sıcaklık değişimi
Uzama Mik:500 x 12 x 0,000001 x 40 =0,24
Son boy =İlk boy +Uzama mik
=500+0,24
=500,24 Cevap:B
B-Yüzeyce Genleşme Kat Sayisi ve Yüzeyce Genleşme: Isınan bir metal levhanın yüzeyi genleşir.
Birim yüzeydeki bir maddenin sıcaklığı 1'C artırıldığında yüzeydeki genleşme miktarına yüzeyce genleşme kat sayisi denir.Bir maddenin ısı enerjisi alınca yüzeyinde görülen iki boyutlu genleşme ise o maddenin yüzeyce genleşme miktarını verir
Bir maddenin yüzeyce genleşme kat sayisi o maddenin uzama kat sayisinin iki katidir.Yüzeyce genleşme miktarini şu formülle buluruz;

Yüzeyce gen. mik. = İlk Yüzey x Yüzeyce Gen. Kat sayısı x Sıcaklık Değişimi
Ör:25'C de bulunan 100cm2 yüzeyindeki bir levhanın sıcaklığı 75'C ye çıkarılırsa son yüzeyi kaç cm2 olur? ( Levhanın uzama kat sayısı = 12 x 0,000001 1/'C )
A- 0,12 B- 1,2 C- 12 D- 100,12 E-101,2
Çözüm:
Demirin yüz. gen. kat sayısı = 12 x 0,000001 x 2 = 24 x 0,000000000001 1/'C
Yüzeyce gen. mik. = 100 x 24 x 0,000000000001 x 50
Yüzeyce gen. mik. = 0,12cm2
Son yüzey = 100+0,12 =100,12 Cevap:D
SIVILARIN GENLEŞMESI
Isınan sıvılar sadece hacimce genleşirler.
C-Hacimce Genleşme Kat Sayisi ve Hacimce Genleşme: Birim hacimde bulunan bir maddenin sıcaklığını 1'C artırdığımızda hacminde görülen artma miktarına hacimce genleşme kat sayisi denir.Bir maddenin ısı enerjisi alınca hacminde görülen üç boyutlu genleşme ise o maddenin yüzeyce genleşme miktarini verir. Sıvıların hacimce genleşme kat sayısı katıların hacimce genleşme kat sayısından büyüktür.

UYARI:Katılarda hacimce genleşme kat sayısı o maddenin, uzama kat sayısının üç katıdır

Ör:100cm3 hacmindeki kaba 30'C de civa dolduruluyor.civanın sıcaklığı 80'C ye çıkarıldığında kaç cm3 civa taşar. ( Kabın genleşmesi dikkate alınmayacak, civanın hacimce genleşme kat sayısı = 18 x 0,00001 1/'C )
A- 0,009 B-0,09 C-0,9 D-9 E-90


Çözüm:
Hacimce Gen = 100 x 18 x 0,00001 x 50
= 0,9 Cevap: C
SUYUN GENLEŞMESI
Sıvılar ısınınca hacimleri artar. Yalnız suyun özel bir durumu vardır.+4 'C sıcaklıkta suyun hacmi en küçüktür.+4'C de suyu ısıtır veya soğutursak, hacmi artar. Aynı olay bizmut ve galyumda da görülür.

Hacim Hacim
0' +4'C t'
ARTAR ARTAR

GAZLARIN GENLEŞMESI
Gazlar da ısı karşısında genleşir.gazların genleşmesi sadece hacimce olur.Genleşme kat sayısı bütün gazlarda aynıdır.
Bütün gazların sıcaklıkları 1'C artırıldığında hacimlerinin 1/273'ükadar genleşirler. Bu nedenle genleşme gazlar için ayırt edici bir özellik değildir.
Gazların sıcaklıkla genleşmeleri, katı ve sıvıların genleşmelerinden farklılıklar gösterir.Bir gazın sıcaklığı değişirse, genelde basıncı da değişir. Eğer gazın ısınması sırasında basıncın değişmesi önlenirse, gazın hacimsel genleşmesi
V=V x C x t eşitligiyle bulunabilir.
Maddelerin Genleşme Özelliginden Yararlanilarak Yapilan Aletler
Maddelerin bu özelliğinden yararlanılarak yapılan sıcaklık ve basınç ölçen aletler vardır.Metal, sıvı ve gazlı termometrelerle telli ve civalı monometreler bu tür aygıtlardandır.Ayrıca genleşen metal çiftleri kullanılarak termostatlar yapılır.
Metal çiftleri (bimetalik şeritler) ve termostat
Metal çiftleri iki ayrı metal şerit birbirine perçinlenerek yapılır.Bu çiftlerin genleşme kat sayısı birbirinden farklıdır. Metal şeritler ısınınca , fazla genleşen metal dışta kalacak şekilde bükülürler.Çünkü genleşmesi büyük olan metal daha fazla uzar. Soğutulursa genleşmesi büyük olan metal içte kalacak şekilde büzülür.Çünkü genleşmesi fazla olanın büzülmesi de fazla olur.Metal çiftleri fırınlarda, ütülerde, buzdolaplarında ve otolarda kullanılırlar.
Genleşme Ile Ilgili Bazi Özellikler:,
1- Cisimlerin içlerinin dolu veya boş olmasi genleşmeyi degiştirmez.
2- Gazların genleşmesi, sıvıların genleşmesinden,sıvıların genleşmesi de katıların genleşmesinden büyüktür.
3-Genleşen bir maddenin son hacmi, ilk hacmi ile genleşme miktarinin toplamina eşittir.
BAZI KATILARIN GENLEŞME KAT SAYILARI:
Alüminyum:2,6 x 0,00001
Bakır:1,7 x 0,00001
Cam:8,5 x 0,00001
Çinko:2,9 x 0,00001
Çelik & Demir:1,2 x 0,00001
Kurşun:2,8 x 0,00001
Pirinç:1,9 x 0,00001
GENLEŞME DENEYLERI:
Deney -1- Gazlarda Genleşmenin Incelenmesi
Amaç:Gazlarda Genleşmenin Araştirilip Gözlenmesi