Genleşme

Genleşme ve Büzülme

Maddeler ısı aldığında tanecikleri daha hızlı hareket eder ve aralarındaki uzaklık artar; madde genleşir. Isı verdiğinde ise büzülür. Genleşme, maddeler için ayırt edici bir özelliktir (genleşme katsayısı maddenin cinsine bağlıdır).

Katılarda Genleşme

• Boyca (çizgisel) genleşme: Tel, ray, boru gibi bir boyutu belirgin cisimlerde: ΔL = L₀ · λ · ΔT (λ: boyca genleşme katsayısı).
• Yüzeyce genleşme: Levha gibi iki boyutlu cisimlerde; katsayı yaklaşık 2λ.
• Hacimce genleşme: Üç boyutlu cisimlerde; katsayı yaklaşık 3λ.

Genleşme miktarı; ilk boy, sıcaklık değişimi ve maddenin cinsine bağlıdır.

Sıvılarda ve Gazlarda Genleşme

• Sıvılarda yalnızca hacimce genleşme incelenir. Aynı sıcaklık artışında sıvılar genellikle katılardan daha çok genleşir.
• Gazlar en çok genleşen maddelerdir; sabit basınçta tüm gazların genleşme katsayısı yaklaşık aynıdır, bu yüzden gazlarda genleşme ayırt edici değildir.

Suyun Düzensiz Genleşmesi

Su 0 °C'den +4 °C'ye ısıtılırken genleşmez, büzülür; 4 °C'den sonra genleşir. Bu nedenle suyun özkütlesi 4 °C'de en büyüktür. Su donarken hacmi artar; kışın su borularının patlaması ve kayaların çatlaması bundandır.

Bimetal (Çift Metal)

Genleşme katsayıları farklı iki metal şeridin birleştirilmesiyle yapılır. Isınınca çok genleşen metal dış tarafta kalacak şekilde bükülür. Termostatlarda, yangın alarmlarında, ütü ve fırınların sıcaklık ayarında kullanılır.

Günlük Hayatta Genleşme

• Demir yolu raylarının ve köprülerin eklem yerlerinde boşluk bırakılır.
• Elektrik telleri yazın sarkık, kışın gergin görünür; teller gevşek gerilir.
• Sıkışmış metal kavanoz kapağı sıcak suya tutulunca kolay açılır.
• Sıvı termometreler sıvıların genleşmesiyle çalışır.
• Kalın cam bardağa sıcak su dökülünce iç ve dış yüzey farklı genleştiği için çatlayabilir.
• Beton içine konan demirin genleşme katsayısı betonunkine yakındır; bu yüzden betonarme çatlamaz.

Sınav uyarısı: Katı ve sıvılarda genleşme ayırt edici, gazlarda değildir. Su 0-4 °C arasında büzülür. Bimetal, çok genleşen metal dışta kalacak şekilde bükülür.