Katı ve Sıvlarda Genleşme
04 Eylül 2008 13
:15 | Spinoza
| 0
fav | 0
yorum
| etiket:
fizik
,
genleşme
,
katı ve sıvılarda genleşme
GENLEŞME
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, köprü gibi yapılarda hasarlara neden olmaktadır. Bu yüzden tren yaylarının eklenti yerlerinde boşluklar bırakılır, köprüler demir makaralar üzerine oturtulur. Çevremizdeki bu tür yapıları gözlemleyerek genleşme ile ilgili bir çok örnekler bulabiliriz.
BOYCA UZAMA Bir metal çubuğun ısıtılmadan önceki ilk boyu, l0 olsun. Bu metal çubuğu ısıttığımızda boyu uzayarak son boyu l olur. Boyca uzama miktarı (Δl);
ΔL =l-l0 = L0.λ.Δt bağıntısıyla bulunur.
Burada, l0 :Metalin ilk boyu.
λ:Metalin boyca genleşme katsayısı.
Δt = tson-tilk:Metalin ısıtılmadan önceki sıcaklığı ile ısıtıldıktan sonraki sıcaklığının farkıdır.
YÜZEYCE GENLEŞME Bir metal levhanın ısıtılmadan önceki ilk yüzeyi S0 olsun. Bu metal levhayı ısıttığımızda, yüzey artarak son yüzeyi S olur.
ΔS = S-S0.2 λ.Δt bağıntısıyla hesap edilir.
Burada;
S0:Metalin ilk yüzü.
2λ:Yüzeyce genleşme katsayısı (Boyca genleşmenin iki katıdır.)
Δt = tson-tilk
ıcaklık farkıdır
HACİMCE GENLEŞME Metal bir kürenin ısıtılmadan önceki ilk hacmi V0 olsun.Bu metal küreyi ısıttığımızda son hacmi V olur. Hacimce genleşme miktarı ΔV,
ΔV = V-V0 =V0.3λ.Δt bağıntısıyla hesap edilir.Burada;
V0:Metal 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.
METAL ÇİFTİ
Farklı metallerden yapılmış eşit uzunluktaki iki çubuk bir birine perçinlenerek metal 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.
Metal 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 metal çifti bükülür ve devreyi keser. Bir süre soğuyunca metal çifti soğuyarak eski durumuna gelir ve devreyi tamamlar. Isıtıcı çalışmaya başlar. Böylece aletin sabit sıcaklıkta çalışması sağlanır.
Yangın alarmlarında sıcaklık arttığında metal çifti yukarı bükülerek elektrik devresini kapatır ve zil çalar. Aynı zamanda metal termometrelerde ve flaşörlerde metal çiftleri kullanılarak yapılan araçlardır.
KONU İLE İLGİLİ DENEYLER
Deneyin Tanımı: BİRBİRİNE PERCİNLENMİŞ METAL LEVHALAR ISI ETKİSİYLE BÜKÜLÜR(METAL ÇİFTİ)
Deneyin Amacı:Birbirine percinlenmiş metallerin ısı etkisiyle büküldüğünü görmek.
Hazırlık Soruları:
1.Yaz ve kış mevsimlerinde elektrik tellerindeki gerilmeler neden farklı olur? Araştırınız.
Kullanılan Araç ve Gereçler:
1-metal çifti
2-üç ayak
3-statik çubuk
4-bağlama parçası
5-mum ve kibrit
Deney Düzeneği:
Deneyin Yapılışı:
1-Üç ayağa statik çubuğu bağlayınız.
2-Statik çubuğa bağlama parçasıyla beraber metal çiftini tutturunuz.
3-Metal çiftinin altından mumu yakarak metal çiftinin hareketini gözleyiniz.
Deney Sonucu:
Mumun etkisiyle ısınan metal çifti genleşerek yukarıya doğru bükülür.(yani aliminyum levhanın genleşmesi çelik levhadan fazla olduğu için aliminyum levha çelik levha üzerine bükülür.)
Soğutulduğunda ise aliminyum levha çelik levhadan çok kısalır, çelik levha aliminyumun üzerine bükülür.
Teorik Bilgi:
Isınana maddenin tanecikleri hızlanır. Hızlanan tanecikler birbirinden uzaklaşmaya çalışır. Böylece maddenin hacminde bir artma olur.
Madde soğutulduğunda ise taneciklerin hareketi yavaşlar. Tanecikler birbirine iyice yaklaşır. Böylece maddenin hacminde bir azalma olur.
Maddelerin ısı etkisiyle hacminde bir değişiklik gelmesi olayına GENLEŞME denir. Maddelerin eşit ısı karşısındaki genleşmeleri farklıdır.
Günlük hayatta elektrik direklerindeki teller, demiryollarındaki raylar, demir köprülerin bağlantı yerleri ve köprünün ayakları genleşme olayı göz önüne alınarak yapılır.
Deneyin tanımı: MADDELERDEKİ FİZİKSEL VE KİMYASAL DEĞİŞMELERİN İNCELENMESİ
Deneyin Amacı:Çay şekerinin fiziksel ve kimyasal değişimini incelemek.
Hazırlık Soruları:
1-Fiziksel ve kimyasal değişme olaylarını araştırınız. Günlük yaşantınızla ilgili olayların hangileri fiziksel ve kimyasal değişmedir? Tartışınız.
2-Mumun erimesi, mumun yanması, sütün yoğurda dönüşümü, çivinin paslanması, üzümden sirke oluşması olaylarından hangileri kimyasal değişmedir?
Kullanılan Araç Ve Gereçler:
1.deney tüpü 2 adet 4.su 7.bunzen kıskacı 2 ad 10.cam çubuk
2.küp şeker 6 adet 5.üç ayak 2 adet 8.bağlama parçası 11.çekiç
3.ispirto ocağı 6.statif çubuk 2 adet 9.kibrit 12.beherglas
Deney Düzeneği:
Deneyin Yapılışı
1-Deney tüplerinin içine 3 ‘er tane küp şeker atarak şekildeki düzeneği kurunuz.
2-Deney tüplerinden birinin içine biraz su koyarak şekerin erimesini sağlayınız. Diğer tüpü ispirto ocağında ısıtınız.
3-İspirto ocağını kapatıp bir müddet bekleyiniz. Sonra deney tüpünü çekiçle kırarak içindeki maddeyi inceleyiniz. Oluşan madde şeker özelliği taşıyor mu?
Deneyin Sonucu:
I. düzenekte şeker suda çözünerek gözünüzle göremeyeceğiniz kadar küçük parçalar halinde suyun içinde dağılmıştır. Suyun tadına baktığınızda şeker tadını algılarsınız. O halde şekerin yapısı değişmemiş olup sadece şekli ve tanecik büyüklüğü değişmiştir.
*ÇÖZÜNME OLAYLARI FİZİKSEL DEĞİŞMEDİR.
II. düzenekte şekerin yakılması sonucu, siyahlaşarak kömür haline geldiğini görürsünüz. Şeker yanma sonucu kimyasal yapısı değişmiş ve kömür haline gelmiştir.
*YANMA OLAYLARI KİMYASAL DEĞİŞMEDİR.
Teorik Bilgi:
Basınç, sıcaklık gibi çeşitli etkiler sonucu maddelerde gözlemlenen değişmelerde o maddenin esas yapısı değişmiyorsa maddeye etkiyen bu tür olaylara “fiziksel olay” denir. Fiziksel olay neticesinde maddenin fiziksel özelliklerinde ve şeklinde meydana gelen değişmelere “fiziksel değişme” denir. Başlıca fiziksel değişmeler şunlardır:
1.Yoğunluk
2.Çözünürlük
3.İletkenlik
4.Hacim
5.Genleşme
6.Setlik
7.Parlaklık
8.Renk
9.koku
10.Tad
11.Kaynama noktası
12.Erime noktası
13.Buharlaşma ısısı
14.Erime ısısı
Ortam koşullarına bağlı olarak yanma, çürüme, paslanma, pişme, mayalanma gibi etkilerle maddenin görünümünü, şeklini değiştirdiği gibi iç yapısını da değiştiren olaylara “kimyasal olay” denir. Kimyasal olay neticesinde maddede gözlenen değişmelere “kimyasal değişme” denir.
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, köprü gibi yapılarda hasarlara neden olmaktadır. Bu yüzden tren yaylarının eklenti yerlerinde boşluklar bırakılır, köprüler demir makaralar üzerine oturtulur. Çevremizdeki bu tür yapıları gözlemleyerek genleşme ile ilgili bir çok örnekler bulabiliriz.
BOYCA UZAMA Bir metal çubuğun ısıtılmadan önceki ilk boyu, l0 olsun. Bu metal çubuğu ısıttığımızda boyu uzayarak son boyu l olur. Boyca uzama miktarı (Δl);
ΔL =l-l0 = L0.λ.Δt bağıntısıyla bulunur.
Burada, l0 :Metalin ilk boyu.
λ:Metalin boyca genleşme katsayısı.
Δt = tson-tilk:Metalin ısıtılmadan önceki sıcaklığı ile ısıtıldıktan sonraki sıcaklığının farkıdır.
YÜZEYCE GENLEŞME Bir metal levhanın ısıtılmadan önceki ilk yüzeyi S0 olsun. Bu metal levhayı ısıttığımızda, yüzey artarak son yüzeyi S olur.
ΔS = S-S0.2 λ.Δt bağıntısıyla hesap edilir.
Burada;
S0:Metalin ilk yüzü.
2λ:Yüzeyce genleşme katsayısı (Boyca genleşmenin iki katıdır.)
Δt = tson-tilk
ıcaklık farkıdırHACİMCE GENLEŞME Metal bir kürenin ısıtılmadan önceki ilk hacmi V0 olsun.Bu metal küreyi ısıttığımızda son hacmi V olur. Hacimce genleşme miktarı ΔV,
ΔV = V-V0 =V0.3λ.Δt bağıntısıyla hesap edilir.Burada;
V0:Metal 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.
METAL ÇİFTİ
Farklı metallerden yapılmış eşit uzunluktaki iki çubuk bir birine perçinlenerek metal 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.
Metal 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 metal çifti bükülür ve devreyi keser. Bir süre soğuyunca metal çifti soğuyarak eski durumuna gelir ve devreyi tamamlar. Isıtıcı çalışmaya başlar. Böylece aletin sabit sıcaklıkta çalışması sağlanır.
Yangın alarmlarında sıcaklık arttığında metal çifti yukarı bükülerek elektrik devresini kapatır ve zil çalar. Aynı zamanda metal termometrelerde ve flaşörlerde metal çiftleri kullanılarak yapılan araçlardır.
KONU İLE İLGİLİ DENEYLER
Deneyin Tanımı: BİRBİRİNE PERCİNLENMİŞ METAL LEVHALAR ISI ETKİSİYLE BÜKÜLÜR(METAL ÇİFTİ)
Deneyin Amacı:Birbirine percinlenmiş metallerin ısı etkisiyle büküldüğünü görmek.
Hazırlık Soruları:
1.Yaz ve kış mevsimlerinde elektrik tellerindeki gerilmeler neden farklı olur? Araştırınız.
Kullanılan Araç ve Gereçler:
1-metal çifti
2-üç ayak
3-statik çubuk
4-bağlama parçası
5-mum ve kibrit
Deney Düzeneği:
Deneyin Yapılışı:
1-Üç ayağa statik çubuğu bağlayınız.
2-Statik çubuğa bağlama parçasıyla beraber metal çiftini tutturunuz.
3-Metal çiftinin altından mumu yakarak metal çiftinin hareketini gözleyiniz.
Deney Sonucu:
Mumun etkisiyle ısınan metal çifti genleşerek yukarıya doğru bükülür.(yani aliminyum levhanın genleşmesi çelik levhadan fazla olduğu için aliminyum levha çelik levha üzerine bükülür.)
Soğutulduğunda ise aliminyum levha çelik levhadan çok kısalır, çelik levha aliminyumun üzerine bükülür.
Teorik Bilgi:
Isınana maddenin tanecikleri hızlanır. Hızlanan tanecikler birbirinden uzaklaşmaya çalışır. Böylece maddenin hacminde bir artma olur.
Madde soğutulduğunda ise taneciklerin hareketi yavaşlar. Tanecikler birbirine iyice yaklaşır. Böylece maddenin hacminde bir azalma olur.
Maddelerin ısı etkisiyle hacminde bir değişiklik gelmesi olayına GENLEŞME denir. Maddelerin eşit ısı karşısındaki genleşmeleri farklıdır.
Günlük hayatta elektrik direklerindeki teller, demiryollarındaki raylar, demir köprülerin bağlantı yerleri ve köprünün ayakları genleşme olayı göz önüne alınarak yapılır.
Deneyin tanımı: MADDELERDEKİ FİZİKSEL VE KİMYASAL DEĞİŞMELERİN İNCELENMESİ
Deneyin Amacı:Çay şekerinin fiziksel ve kimyasal değişimini incelemek.
Hazırlık Soruları:
1-Fiziksel ve kimyasal değişme olaylarını araştırınız. Günlük yaşantınızla ilgili olayların hangileri fiziksel ve kimyasal değişmedir? Tartışınız.
2-Mumun erimesi, mumun yanması, sütün yoğurda dönüşümü, çivinin paslanması, üzümden sirke oluşması olaylarından hangileri kimyasal değişmedir?
Kullanılan Araç Ve Gereçler:
1.deney tüpü 2 adet 4.su 7.bunzen kıskacı 2 ad 10.cam çubuk
2.küp şeker 6 adet 5.üç ayak 2 adet 8.bağlama parçası 11.çekiç
3.ispirto ocağı 6.statif çubuk 2 adet 9.kibrit 12.beherglas
Deney Düzeneği:
Deneyin Yapılışı
1-Deney tüplerinin içine 3 ‘er tane küp şeker atarak şekildeki düzeneği kurunuz.
2-Deney tüplerinden birinin içine biraz su koyarak şekerin erimesini sağlayınız. Diğer tüpü ispirto ocağında ısıtınız.
3-İspirto ocağını kapatıp bir müddet bekleyiniz. Sonra deney tüpünü çekiçle kırarak içindeki maddeyi inceleyiniz. Oluşan madde şeker özelliği taşıyor mu?
Deneyin Sonucu:
I. düzenekte şeker suda çözünerek gözünüzle göremeyeceğiniz kadar küçük parçalar halinde suyun içinde dağılmıştır. Suyun tadına baktığınızda şeker tadını algılarsınız. O halde şekerin yapısı değişmemiş olup sadece şekli ve tanecik büyüklüğü değişmiştir.
*ÇÖZÜNME OLAYLARI FİZİKSEL DEĞİŞMEDİR.
II. düzenekte şekerin yakılması sonucu, siyahlaşarak kömür haline geldiğini görürsünüz. Şeker yanma sonucu kimyasal yapısı değişmiş ve kömür haline gelmiştir.
*YANMA OLAYLARI KİMYASAL DEĞİŞMEDİR.
Teorik Bilgi:
Basınç, sıcaklık gibi çeşitli etkiler sonucu maddelerde gözlemlenen değişmelerde o maddenin esas yapısı değişmiyorsa maddeye etkiyen bu tür olaylara “fiziksel olay” denir. Fiziksel olay neticesinde maddenin fiziksel özelliklerinde ve şeklinde meydana gelen değişmelere “fiziksel değişme” denir. Başlıca fiziksel değişmeler şunlardır:
1.Yoğunluk
2.Çözünürlük
3.İletkenlik
4.Hacim
5.Genleşme
6.Setlik
7.Parlaklık
8.Renk
9.koku
10.Tad
11.Kaynama noktası
12.Erime noktası
13.Buharlaşma ısısı
14.Erime ısısı
Ortam koşullarına bağlı olarak yanma, çürüme, paslanma, pişme, mayalanma gibi etkilerle maddenin görünümünü, şeklini değiştirdiği gibi iç yapısını da değiştiren olaylara “kimyasal olay” denir. Kimyasal olay neticesinde maddede gözlenen değişmelere “kimyasal değişme” denir.
lastik koruyucu zarflı silika.) 
addenin boşlukta kapladığı yerdir.Her maddenin bir hacmi vardır. 
airesel
hareket yapan cismin birim zamanda taradığı açıdır. Birim zaman olarak
saniye açı olarak radyan alınırsa, açısal hız birimi SI birim
sistemlerinde rad/s olur.
