İsı Ve Sıcaklık Arasındaki Farkları Örneklerle Açıklama

**Prof. Dr. Sinsi** · 10-20-2012

Sıvının açık yüzeyinin artması,buharlaşmayı artırır

Buharlaşma hızı sıcaklıkla doğru orantılıdır

C

Boyut Değişimi(Genleşme Olayı)

Genleşmeler ve Büzüşmeler

Isı alan cisimlerin(taneciklerin)hareketleri hızlanır ve molekülleri arasındaki uzaklık artar

Bunun sonucunda da cisim genleşir yani hacmi artar

Bütün genleşmeler aslında hacimcedir

Uzun bir demir çubuk ısıtıldığı zaman boyu uzar,boyu uzamanın yanı sıra kalınlığı da artar

Ancak kalınlığındaki artış,boyundaki uzamanın yanında ihmal edilecek kadar küçük olduğundan,bu olay sadece boyca uzama diye tanımlanır

Ayrıca bunun gibi bir metal levha ısıtıldığında metal levhanın yüzeyi artar,yüzeyin artmasıyla birlikte kalınlığı da artar

Yani hacimce genleşir

Ancak kalınlığındaki artış yüzeyindeki artışın yanında ihmal edilecek kadar küçük olduğundan,bu olay sadece yüzeyce genleşme diye tanımlanır

Netice olarak diyebiliriz ki,ısıtılan cisimlerin hacimlerinde meydana gelen artışa genleşme denir

Bu olayın tam tersi ise büzülmedir

Üzerinden ısı alınan cisimlerin hacimlerinde meydana gelen küçülmeye büzülme denir

Şimdi bu genleşmenin nelere bağlı olduğunu görelim

Genleşme sırasında maddenin molekülleri (tanecikleri) arasındaki uzaklık artıyordu

Genleşmenin esası da moleküller arasındaki uzaklığın artmasıdır

Bu artışın miktarı nelere bağlı olabilir?

Maddelerin ilk hacimleri büyükse,aynı sıcaklık değişiminde genleşme miktarı da artar

O halde genleşme miktarı maddenin ilk hacmi ile doğru orantılıdır

Farklı metallerin molekülleri arasındaki boşluklar da farklıdır

Örneğin bakırın molekülleri arasındaki boşluk farklıdır

İkisi de aynı miktarda ısıtılsa bile boşluklardaki artmalar,yani gelişmeler aynı olmayacaktır

O halde genleşme miktarı,maddenin cinsine bağlıdır

Sıcaklık artışı ne kadar çok olursa olsun maddenin molekülleri de o kadar çok hızlanır ve birbirinden daha uzaklaşırlar

Bundan da anlaşıldığına göre genleşme,sıcaklık artışıyla doğru orantılıdır

Netice olarak ısıtılan maddenin,ilk hacmi V0,sıcaklığındaki artma T ise hacmindeki artma miktarı V;

V= V0

a

T

bağıntısından bulunur

a:Maddenin cinsine bağlı sabit bir sayı olup,bu sabit sayıya hacimce genleşme katsayısı denir

Genleşme Katsayısı:Birim hacimdeki bir maddenin 1 0 C sıcaklık değişiminde hacimdeki değişme miktarına denir

Aynı şartlarda,katı ve sıvılar için farklı değer aldığından ayırt edici özellik olarak kullanılırken,gazlardan aynı değer aldığından gazlar için ayırt edici özellik değildir

1)Katılarda Genleşme Olayı

Isıtılan metal üç boyutta da uzandığından,boyca,yüzeyce,hacimce genleşmiş olur

a)Boyca Uzama(1 boyutlu)

Metal bir çubuğun ısıtılmadan önceki ilk boyutu l olsun

Bu metal çubuğu ısıttığımızda boyu uzayarak son boyu k olur

Boyca uzama miktarı(k);

k=l

a

T

bağıntısı ile bulunur

Burada,

k:Metal çubuğun ilk boyu

a:Metalin boyca uzama katsayısı

T=Tson – Tilk:Metal çubuğun ısıtılmadan önceki sıcaklığı ile ısıtıldıktan sonraki sıcaklığın farkıdır

b)Yüzeyce Genleşme(2 boyutlu)

Bir levhanın ısıtılmadan önceki yüzeyi S olsun

Bu metal levhayı ısıttığımızda,yüzey artarak son yüzeyi D olur

Yüzeyce genleşme miktarı D,

D=S

2a

T

bağıntısı ile hesap edilir

Burada;

S: Metal levhanın ilk yüzey alanı

2a: Yüzeyce genleşme katsayısı (Dikkat edilirse boyca genleşmenin iki katıdır

)

T=Tson – Tilk: Sıcaklık farkıdır

c)Hacimce Genleşme(3 Boyutlu)

Metal bir kürenin ısıtılmadan önceki ilk hacmi V olsun

Bu metal küreyi ısıttığımızda son hacmi W,

W=V

a

T

bağıntısı ile hesap edilir

Burada;

V:Metal kürenin ilk hacmi

a:Hacimce genleşme katsayısı(boyca uzama katsayısının üç katına eşittir

a=3a dır

)

T=Tson – Tilk : Sıcaklık farkıdır

2)Sıvılarda Genleşme Olayı

Sıvılar kaba doldurulduklarında kabın şeklini aldıklarından bir geometrik şekilleri yoktur

Dolayısıyla boyca ve yüzeyce genleşmelerinden bahsetmek zordur

Hacimsel olarak genleşmelerini incelemek oldukça kolaydır

Bir kapta bulunan sıvıyı ısıttığımızda sıvı seviyesi yükselir

Sıvının hacimsel olarak genleşme miktarı,

V=V0

a

T

V0 : Sıvının T0 sıcaklığındaki hacmi

a : Hacimsel olarak genleşme katsayısı(Her sıvı için farklıdır

)

T=T-T0: Sıcaklık değişimidir

Su ise farklı özellik gösterir

Suyun 1 atmosferlik basınç altında +4 0 C de hacmi minimum olur

+4 0 C nin altında ve üstündeki sıcaklıklarda suyun hacmi artar

3)Gazlarda Genleşme Olayı

Gazlarda genleşme olayı sabit bir basınç altında olur

Kapalı kaplardaki gazın genleşmesinden bahsedilemez

a genleşme katsayısı,bütün gazlar için aynıdır

Dolayısıyla a,gazlar için ayırt edici bir özellik değildir

Genel olarak,katıların genleşmesi sıvılarınkinden,sıvılarınki de gazlarındakinden daha küçüktür

En fazla genleşen gazlardır

10-20-2012	#3
Prof. Dr. Sinsi	İsı Ve Sıcaklık Arasındaki Farkları Örneklerle Açıklama Sıvının açık yüzeyinin artması,buharlaşmayı artırır Buharlaşma hızı sıcaklıkla doğru orantılıdır CBoyut Değişimi(Genleşme Olayı) Genleşmeler ve Büzüşmeler Isı alan cisimlerin(taneciklerin)hareketleri hızlanır ve molekülleri arasındaki uzaklık artarBunun sonucunda da cisim genleşir yani hacmi artar Bütün genleşmeler aslında hacimcedirUzun bir demir çubuk ısıtıldığı zaman boyu uzar,boyu uzamanın yanı sıra kalınlığı da artarAncak kalınlığındaki artış,boyundaki uzamanın yanında ihmal edilecek kadar küçük olduğundan,bu olay sadece boyca uzama diye tanımlanırAyrıca bunun gibi bir metal levha ısıtıldığında metal levhanın yüzeyi artar,yüzeyin artmasıyla birlikte kalınlığı da artarYani hacimce genleşirAncak kalınlığındaki artış yüzeyindeki artışın yanında ihmal edilecek kadar küçük olduğundan,bu olay sadece yüzeyce genleşme diye tanımlanır Netice olarak diyebiliriz ki,ısıtılan cisimlerin hacimlerinde meydana gelen artışa genleşme denir Bu olayın tam tersi ise büzülmedirÜzerinden ısı alınan cisimlerin hacimlerinde meydana gelen küçülmeye büzülme denir Şimdi bu genleşmenin nelere bağlı olduğunu görelim Genleşme sırasında maddenin molekülleri (tanecikleri) arasındaki uzaklık artıyorduGenleşmenin esası da moleküller arasındaki uzaklığın artmasıdırBu artışın miktarı nelere bağlı olabilir? Maddelerin ilk hacimleri büyükse,aynı sıcaklık değişiminde genleşme miktarı da artarO halde genleşme miktarı maddenin ilk hacmi ile doğru orantılıdır Farklı metallerin molekülleri arasındaki boşluklar da farklıdırÖrneğin bakırın molekülleri arasındaki boşluk farklıdırİkisi de aynı miktarda ısıtılsa bile boşluklardaki artmalar,yani gelişmeler aynı olmayacaktırO halde genleşme miktarı,maddenin cinsine bağlıdırSıcaklık artışı ne kadar çok olursa olsun maddenin molekülleri de o kadar çok hızlanır ve birbirinden daha uzaklaşırlarBundan da anlaşıldığına göre genleşme,sıcaklık artışıyla doğru orantılıdır Netice olarak ısıtılan maddenin,ilk hacmi V0,sıcaklığındaki artma T ise hacmindeki artma miktarı V; V= V0aT bağıntısından bulunur a:Maddenin cinsine bağlı sabit bir sayı olup,bu sabit sayıya hacimce genleşme katsayısı denir Genleşme Katsayısı:Birim hacimdeki bir maddenin 1 0 C sıcaklık değişiminde hacimdeki değişme miktarına denirAynı şartlarda,katı ve sıvılar için farklı değer aldığından ayırt edici özellik olarak kullanılırken,gazlardan aynı değer aldığından gazlar için ayırt edici özellik değildir 1)Katılarda Genleşme Olayı Isıtılan metal üç boyutta da uzandığından,boyca,yüzeyce,hacimce genleşmiş olur a)Boyca Uzama(1 boyutlu) Metal bir çubuğun ısıtılmadan önceki ilk boyutu l olsunBu metal çubuğu ısıttığımızda boyu uzayarak son boyu k olurBoyca uzama miktarı(k); k=laT bağıntısı ile bulunur Burada, k:Metal çubuğun ilk boyu a:Metalin boyca uzama katsayısı T=Tson – Tilk:Metal çubuğun ısıtılmadan önceki sıcaklığı ile ısıtıldıktan sonraki sıcaklığın farkıdır b)Yüzeyce Genleşme(2 boyutlu) Bir levhanın ısıtılmadan önceki yüzeyi S olsunBu metal levhayı ısıttığımızda,yüzey artarak son yüzeyi D olurYüzeyce genleşme miktarı D, D=S2aT bağıntısı ile hesap edilir Burada; S: Metal levhanın ilk yüzey alanı 2a: Yüzeyce genleşme katsayısı (Dikkat edilirse boyca genleşmenin iki katıdır) T=Tson – Tilk: Sıcaklık farkıdır c)Hacimce Genleşme(3 Boyutlu) Metal bir kürenin ısıtılmadan önceki ilk hacmi V olsunBu metal küreyi ısıttığımızda son hacmi W, W=VaT bağıntısı ile hesap edilirBurada; V:Metal kürenin ilk hacmi a:Hacimce genleşme katsayısı(boyca uzama katsayısının üç katına eşittira=3a dır) T=Tson – Tilk : Sıcaklık farkıdır 2)Sıvılarda Genleşme Olayı Sıvılar kaba doldurulduklarında kabın şeklini aldıklarından bir geometrik şekilleri yokturDolayısıyla boyca ve yüzeyce genleşmelerinden bahsetmek zordurHacimsel olarak genleşmelerini incelemek oldukça kolaydır Bir kapta bulunan sıvıyı ısıttığımızda sıvı seviyesi yükselirSıvının hacimsel olarak genleşme miktarı, V=V0 a T V0 : Sıvının T0 sıcaklığındaki hacmi a : Hacimsel olarak genleşme katsayısı(Her sıvı için farklıdır) T=T-T0: Sıcaklık değişimidir Su ise farklı özellik gösterirSuyun 1 atmosferlik basınç altında +4 0 C de hacmi minimum olur+4 0 C nin altında ve üstündeki sıcaklıklarda suyun hacmi artar 3)Gazlarda Genleşme Olayı Gazlarda genleşme olayı sabit bir basınç altında olurKapalı kaplardaki gazın genleşmesinden bahsedilemeza genleşme katsayısı,bütün gazlar için aynıdırDolayısıyla a,gazlar için ayırt edici bir özellik değildir Genel olarak,katıların genleşmesi sıvılarınkinden,sıvılarınki de gazlarındakinden daha küçüktürEn fazla genleşen gazlardır