GENLEŞME

ALİ DAĞDEVİREN

ALİ DAĞDEVİREN

Isınan Maddelerde 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.

ALİ DAĞDEVİREN

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.

ALİ DAĞDEVİREN

KATILARDA GENLEŞME

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.

ALİ DAĞDEVİREN

KATILARDA GENLEŞME

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.

ALİ DAĞDEVİREN

KATILARDA GENLEŞME

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 :Sıcaklık farkıdır

ALİ DAĞDEVİREN

KATILARDA GENLEŞME

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.

ALİ DAĞDEVİREN

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?

ALİ DAĞDEVİREN

SIVILARDA GENLEŞME

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.

ALİ DAĞDEVİREN

SIVILARDA GENLEŞME

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.

ALİ DAĞDEVİREN

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.

ALİ DAĞDEVİREN

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.

ALİ DAĞDEVİREN

METAL ÇİFTİ

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.

ALİ DAĞDEVİREN

METAL ÇİFTİ

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.

ALİ DAĞDEVİREN

METAL ÇİFTİ

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.

ALİ DAĞDEVİREN

GENLEŞMENİN HAYATIMIZDAKİ ÖNEMİ

GENLEŞMENİN HAYATIMIZDAKİ ÖNEMİ İLE İLGİLİ ÖRNEKLER

ALİ DAĞDEVİREN


Tren rayları genleşme payı bırakılarak monte edilir. Bu pay bırakılmazsa genleşme kuvvetinin büyüklüğü karşısında çelik dayanamaz ve trenin yürümesi için olması gereken paralelliği bozulur. Kazalar meydana gelir. Bırakılan genleşme boşlukları tren yolcularına vuruntu sesi olarak yansıyacağından genleşme boşlukları elastik kaynakla doldurulur.

ALİ DAĞDEVİREN


Cıva ve renkli alkol kullanarak üretilen termometrelerin çalışma prensibi bu maddelerin genleşmesine dayanır. Bu temel kural kullanılarak cıva ve renkli alkolün kullanıldığı termometreler üretilir.

ALİ DAĞDEVİREN


At araba tekerleri ; tahtadan yapılmış gövde çapında üretilen çelik çemberin ateş üzerinde akkor haline getirilmesi, bu şekilde ölçüsü büyüyen çemberin tahta gövde üzerine geçirilmesi, çelik çemberin su ile soğutulması sonucu çemberin daralıp tahta gövdeyi tekrar çıkmayacak şekilde sıkıştırması suretiyle imal edilir.

ALİ DAĞDEVİREN


Otomobil motorları yanma odasında infilak eden yakıtın genleşmesinin motor pistonunu itmesi suretiyle elde edilen güç sayesinde çalışır.

ALİ DAĞDEVİREN


Düdüklü tencere ; verilen ısının oluşturduğu genleşmeye bağlı basınç yükselmesi ile yüksek basınç, düşük kaynama sıcaklığı prensibine göre daha az enerji ile yemek pişirilmesine imkan verir.

ALİ DAĞDEVİREN


Mutfak, banyo, havuz gibi fayans döşenen mekanlarda fayanslar arasında genleşme boşluğu (derz) bırakılmazsa sıcaklık artışı ile oluşacak genleşmenin kuvvetine dayanamayıp fayanslar patlar veya kalkar.

ALİ DAĞDEVİREN

Doğrudan güneş gören zeminlere dökülen betonların geniş bloklar halinde dökülmesi sıcaklığın oluşturacağı genleşme kuvvetinin büyüklüğü karşısında betonun patlamasına sebep olur. Bu sebeple dökülen betonların belli ölçülerde sınırlanması veya elmas testerelerle kesilmesi yoluna gidilir.


ALİ DAĞDEVİREN


Özellikle çelik köprülerdeki genleşmenin özel ek yeri tasarımlarıyla kontrol altında tutulması çok önemlidir. Tedbir alınmaması halinde köprüde deformasyon görülür. Boğaz köprülerinde bu maksatla yapılmış genleşme kontrol uygulamaları yol üzerinde görülmektedir

ALİ DAĞDEVİREN


Sıcak su ve bilhassa kızgın buhar borularında görülen genleşmeler hesaba katılmazsa genleşme kuvvetinin etkisiyle borular kırılır. Bu problemin oluşmaması için hesap edilen aralıklarda genleşmeyi alan U veya S düzenleri veya uzayıp kısalma özelliğine sahip körüklü borular kullanılır.

Documents

GENLEŞME