Genleşme, ısı etkisi altında, cisimlerdeki hacim artışı.

Katıların Genleşmesi

Çubuk gibi uzun biçimli katılarda genleşme, bir uzunluk artışı olarak ortaya çıkar. t ve t sıcaklıkları arasındaki λ ortalama doğrusal genleşme katsayısı, birim uzunlukta ve Celsius derecesindeki ortalama uzama olarak tanımlanır. Katının, t sıcaklıktaki uzunluğu l ve t sıcaklıkta I’ ise; λ= I’-I/ I(t’-t) olur.

(t’-t) sıcaklık aralığı çok küçük olduğunda, λt gerçek genleşme katsayısı,  t sıcaklığında tanımlanır: Bu katsayı, sabit değildir, ancak, değişimleri çok az olduğundan, uygulamada ortalama bir katsayıyla yetinilir. Bu katsayının n değeri, belli başlı maddeler için, bunların olağan kullanım koşullarında, söz gelimi 6-100 C derece arasında belirtilir. Benzer biçimde, yüzey değişimleri, q yüzeysel genleşme katsayısıyla ve hacim değişimleri, k kübik genleşme katsayısıyla nitelendirilir. Gerçekte, üç bağıntılarıyla λ,q ve k, k=3λ ve q=2λ bağıntılarıyla birbirlerine bağlıdırlar.

Genleşme

Genleşmenin incelenmesi, ölçü-tartı labaratuvarlarında ve bazı sanayi labaratuvarlarında ve bazı sanayi labaratuvarlarında gerçekleştirilir. Bunlardan ilki, yatay bir karşılaştırıcıdan yararlanır: İncelenerek maddeden yapılmış bir cetvel, bir termostata, söz gelimi, 0 derece sıcaklığı sağlamak için bu eriyiği içine yerleştirilir ve cetvel üstüne, çok ince biçimde çizilmiş iki çizik arasındaki uzaklık ölçülür. Ardından, cetvel, sıcaklığı iyice belirlenen bir banyoya daldırılır ve uzunluk artışı ölçülür. Karşılaştırıcı, oldukça büyük sıcaklık farkları için mutlak ölçümler verir. Sanayi labaratuvarları, en çok tanınanı Chevenard dilatometresi olan çeşitli aygıtlardan yararlanır. Bu aygıtta, örnek, nikromdan yapılmış bir ayar çubuğuyla karşılaştırılır. Doğrusal genleşme katsayıları, söz konusu maddenin yapısına göre çok değişen değerler taşır.

Sıvıların ve Gazların Genleşmesi

Akışkanlar için göz önünde bulundurulan tek katsayı, doğal olarak, kübik genleşme katsayısıdır. Bu maddelerde, ölçüm sorunu farklı biçimde ele alınır, çünkü bunlar, içinde bulundukları kaba bağlıdırlar. Sıvı genleştiğinde, dilatometre içinde yükselmekle kalmaz, kabın hacminin artmasıyla oluşan ek hacmide kaplar. V-Vo mutlak genleşmesi, kılıfın V-V’ genleşmesiyle V’-Vo görünür genleşmenin toplamına denk düşer.

Fizikçi Dulong ve Petit, civanın mutlak genleşme katsayısını ölçtüler; bu, karşılaştırma yöntemiyle ve bi dilatometre yardımıyla başka sıvıların katsayılarının da belirlenmesini sağladı. Çizelgede bir araya getirilen sonuçlar, sıvıların, katılara oranla on ile yüz kat daha çok genleşebildiğini gösterir.

Gazların genleşmesi, sıvılarınkine oranla daha fazla olduğundan, kap hacminin artışı, çoğu kez hesap edilmez. Bu olayla ilgili, en kesin çözümleri yapan ilk kişi Gay-Lussac olmuş ve sabit basınç altında tutulan gazdaki α genleşme katsayısının, t sıcaklığına, basınca ve gazın cinsine bağlı olmadığını bulmuştur. α = 0,00366 = 1/273

Ancak, genleşme katsayısının sabitliğini açıklayan Gay-Lussac yasası, yaklaşık bir yasadır. Daha kesin ölçümler, α‘nın, gaz yapısına, t sıcaklığına ve basınca bağlı olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, basınç sıfıra yaklaşırken, bütün gerçek gazların genleşme katsayısı aynıdır. Tükel gazlardaysa, α katsayısı kesinlikle sabit olup 1/273,15’e eşittir.

Etkileri ve Uygulama Alanları

0 derece sıcaklıkta 1 m olan, sabit iki ayak arasına yerleştirilen ve 80 dereceye ısıtılan çelik bir çubuk, ayakların üstüne 20.000 N/sm^2’lik, yani 2000 kgk/sm^2’lik bir kuvvet uygular. Genleşmenin, metal parçalarında neden olabileceği bozulma ve kırılma, genleşme noktaları ya da halkalarının düzenlenmesiyle (demiryolu rayları, çatılar, köprüler, su ya da buhar boruları) önlenir. Buna karşılık, genleşmenin etkileri, tekerleklerin çemberlenmesinde, vagonların dökme demirden tekerlekleri üstüne çeliklerin yerleştirilmesinde, saçların sıcaklıkta perçinlenmesinde, vb. kullanılır. İnvar adı verilen nikelli çeliğin düşük genleşebilirliği, bu alaşımın, çok hassas aygıtların yapımında kullanılmasını sağlar. Termostat bimetal şeritleri, birbirine lehimlenmiş farklı iki ince metal ya da alaşım tabakasından yapılmışlardır. Bir t derece sıcaklığında düz olan bu tabakalar, sıcaklık t’nin altına düştüğünde ya da arttığında, belli bir yöne eğilirler. Ayrıca, sıvı genleşmesi, kullanılagelen termometrelerin temelini oluşturur.

Suyun Özel Genleşmesi

Suyun genleşmesi, bir aykırılık ortaya koyar. Gerçekten de suyun hacmi, sıcaklık 0 dereceden 4 dereceye arttığında azalır, sonra bu sıcaklığın üstünde artar. Demek ki, suyun özgül ağırlığı, 4 derece sıcaklıkta en yüksek değerine erişir. Bu nedenle, ırmak ve göllerin alt tabakaları, yazın ve kışın bu sıcaklıkta kalırlar. Dolayısıyle, ani sıcaklık değişimlerinden ve dondan kaçan su hayvanları ile bitkiler için bir sığınak oluştururlar.

1 Yıldız2 Yıldız3 Yıldız4 Yıldız5 Yıldız (1 Oy, Ortalama: 5,00)
Loading...

Yorum Yazın

Email adresiniz yayınlanmayacak.