Isı Maddeleri Etkiler

 

ISINAN
MADDELERDE GENLEŞME (KATI,SIVI,GAZ)

 

GENLEŞME

Öncelikle Genleşmenin kelime anlamına bakalım. 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.

Şimdi sırasıyla katı, sıvı, ve gazlardaki genleşme olayını ele alıp deneylerle
işleyelim.

1.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.

Şimdi, ısı etkisiyle sıcaklık değişimiyle gerçekleşen genleşme olayını bir
deney ile inceleyelim.

DENEY : ISINAN BORULARIN BOYCA GENLEŞMELERİNİN İNCELENMESİ

DENEYİN AMACI : FARKLI BOY VE KALINLIKTAKİ, FARKLI MADDELERDEN

OLUŞMUŞ BORULARIN GENLEŞMELERİNİ İNCELEMEK.

Deney Araç ve Gereçleri

1. Bunzen mesnedi ve kıskacı 8. Bölmeli karton kadran 15. D kabı

2. Büyük deney tüpü 9. Deliklikli lastik tıpa 16. Mikroskop lamı

3. Dik açılı dirsek cam boru 10. 2 adet paket lastiği 17. 30-40 cm lastik boru

4. Yapıştırıcı 11. 2-cm lastik boru parçası 18. Cetvel

5. Çamaşır mandalı 12. 2-3 kaynama taşı 19. Cıvata (pul ve somunu)

6. Su 13. Büyük iğne 20. Termometre

14.Cam metal borular

Şekil 1: Isınan borunun uzaması

Deneyin Yapılışı

Deney tüpüne üçte birine kadar su koyalım ve içine birkaç tane de kaynama taşı
atalım. Tüp, çıkış borusu ve bir metal boru ile şekil 1 deki düzeneği kuralım.
Borunun serbest kalan ucunun altına, uzunlamasına bir mikroskop lamı koyalım.
Lam ile boru arasına da ucunda 0-180 derece bölmeli bir kadran bu-lunan bir
iğneyi, dik olarak yerleştirelim. Borunun bu ucunun iğne üzerine basması bir
paket lastiği ilesağlayalım. Deneyin başında 0 ve 180 dereceler, tahta altlığın
kenarına gelsin. Borunun, kısa lastik borulu açık ucuna, yoğunlaşacak olan suyu
toplamak üzere D kabını koyalım. Sonra ocağı yakıp ve bölmeli daireyi
gözleyelim. Karton daire dönecektir. Dakikada bir, dairenin ne kadar döndüğünü
kaydedelim. Dönme yönünü de belirliyelim. Dairenin dönmesi bittikten sonra
incelediğimiz borunun ucundaki lastik boru parçacının içine termometre nin
haznesini hafifçe sokalım. Sıcaklık sabit kalıncaya kadar bu durumda tutalım.
Sıcaklığı okuyalım. Termometrenin haznesini lastik boru parçasından çıkarıp,
borunun şimdiki boyunu ölçmeye çalışalım. Deneyimiz burada bitti, ancak aynı
deneyi farklı borularla tekrarlayabiliriz.

Deney Sonu Soruları

Bu deneyden sonra akla gelebilecek sorular, bence aşağıdaki gibidir. Bu
sorulara başka sorularda tabi ki eklenebilir.

1.Bölmeli karton kadranın dönmesi ne anlama gelir?

2.Sıcaklık değişimi durunca, kadranın dönmesi neden duruyor?

3.Isınan borunun boyunda, cetvelle ölçülebilir bir değişme oldu mu?

4.Kadranın dönme miktarı, borunun boyuna, et kalınlığına veya çapına bağlı mı?

5.Kadranın dönme miktarı ile borunun uzama miktarı arasında nasıl bir ilişki
olabilir?

Yukarıdaki deney sonucuna göre uzamanın miktarı, boru çapına ve et kalınlığına
bağlı değildir.

Boru uzunluğuna bağlıdır. Bu nedenle, uzama miktarının birim uzunluk başına
verilmesi gereklidir.

Deneyde, borunun ısındıkça uzadığını gördük. O halde uzama borunun ne kadar
ısındığına da bağlıdır.

Bundan çıkacak sonuç, uzamanın, sıcaklık değişimi ve santimetre başına
verilmesi gerekmesidir. Miktara

Bağlı olmayan bu büyüklüğe uzama kat sayısı denir.

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. Mesela şu an benim
aklıma gelen bir örnek, niçin telgraf, telefon ve elektrik telleri direkler
arasına gergin bir şekilde çekilmez? Tabi ki sebebi basit, genleşme nedeni ile
tellerin uzayıp kısalmasıdır.

2.SIVILARDA GENLEŞME

Katı maddelerin genleşmelerini gördük, benim aklıma şu soru geldi, peki sıvı
maddelerde de gen-

leşme olur mu? Tabi ki olur şimdi birlikte bu konuyu işleyelim. Öncelikle şu
sorulara cevap bulmaya çalışalım.

A. Ağzına kadar dolu bir çaydanlık ısıtıldıkça neden taşar?

B. Termometrelerde cıva veya alkol seviyesi sıcaklık değişmelerinde neden
yükselip alçalır?

Bu ve bunun gibi sorulara, bilimsel alarak daha iyi cevaplar verebilmemiz için,
sıvıların davra-

nışlarını 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.

Şimdi bir deney ile sıvıların genleşmesini inceleyelim.

DENEY : SIVILARIN GENLEŞMESİNİN KARĞILAŞTIRILMASI

DENEYİN AMACI : FARKLI SIVILARIN GENLEŞMELERİNİN FARKLI OLUP OLMAYACAĞINI
ARAŞTIRMAK.

Deney Araç ve Gereçleri

1. Cam balon (50 mL
3 adet) 6.İnce cam boru (25 cm kadar 3 adet)

2. Bunzen beki veya ispirto ocağı 7.Etilalkol, su,glikol (antifiriz)

3. Sacayak 8.Cetvel

4. Delikli lastik tıpa (3 adet) 9.Termometre

5.Prizmatik kap

Farklı
sıvıların aynı sıcaklıkta genleşme farkı.

Deneyin Yapılışı

1.Cam balonlardan
birincisini su, ikincisini etilalkol ve üçüncüsünü glikol ile tamamen dolduralım.

Ağızlarını cam boru geçirdiğimiz lastik tıpalarla kapatıp, borularda yükselen sıvı
seviyelerini işaretliyelim .

2.İçine değişik sıvılar koyduğumuz cam balonları prizmatik kaptaki su içine
oturtalım.

3.Prizmatik kabı ısıtalım.

4.Sıcaklık değişimine karşılık, sıvı seviyelerindeki değişmeleri cetvel ile
ölçüp not alalım.

Deney Sonu Soruları

Bu deneyden sonra
benim aklıma gelen sorular, aşağıdaki sorulardır. Tabi ki başka sorularda eklenebilir.

1.Aynı şartlarda ısıtılan sıvılar için genleşme ayırt edici bir özellik midir?

2.Genleşme, sıcaklık değişimine bağlı mıdır?

3.Sıcaklığı ölçmek için kullandığınız termometrenin çalışma prensibi ile
sıvıların genleşmesi arasında bir benzerlik kurulabilirmi?

Deney Sonuçları

Yaptığımız deneyde, cam balonlara eşit miktarlarda koyduğumuz farklı sıvıların,
sıcaklık değişimi Aynı olmakla beraber, farklı hacimlerde genleştiğini bulduk.
Bu sonuç, genleşmenin, sıvılar içinde belirgin ve ayırt edici bir özellik
olduğunu gösterir.  Sıvıların
genleşmesinden sıvılı termometrelerde, sıcak su kazanlarında, termosifonlarda
ve kalorifer sistemlerinde yararlanılır.

Sıvıların genleşme miktarı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır.

?V = V. a. ?t

Bağıntıda ?V sıvının hacimce genleşme miktarı, V sıvının ilk hacmi, a sıvının
hacimce genleşme kat

sayısıdır.

3.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.

Şimdi yapacağımız bir deney ile bir kez de bu konuyu bilimsel olarak
inceliyelim.

DENEY: GAZLARIN GENLEŞMESİNİN İNCELENMESİ

DENEYİN AMACI: FARKLI GAZLARIN, GENLEŞMELERİNİN DE FARKLI OLUP

OLMAYACAĞINI ARAŞTIRMAK.

Deney Araç ve Gereçleri

1.Bunzen beki veya ispirto ocağı 8.Cıva damlacığı ile içine hava hapsedilmiş
ince cam

2.Delikli yarık mantar 9.Sacayak

3.Beher glas(400 ml) 10.Termometre

4.Üçayak ve bağlama parçaları 11.Yapıştırıcı ve su

5.Milimetrik kağıt 12.Destek çubuğu

6.Paket lastiği 13.Keçeli kalem

7.Cetvel 14.Bunzen kıskacı

Deneyin Yapılışı

Gazları da sıvılarda yaptığımız gibi bir kabın içine koyup İncelememiz
gereklidir. Ancak gaz, kapalı olmayan bir kaptan Kolayca kaçar; kaldı ki kapta
gözlenebilecek bir gaz düzeyi de Yoktur. Bundan dolayı gazı bir cam boru içinde
bir cıva damlacığı ile hapsetmemiz gerekir. İçine bir miktar gaz, örneğin hava ile
hapsedilmiş olan bir cam boruyu alalım. Boruya hapsolan hava kısmının boyunu,
bir cetvel ile ölçelim. Borumuza milimetrik kağıt şerit yapıştırıp, cıva
damlacığının alt düzeyini 0 olarak işaretliyelim.

Sonra şekil 3 teki düzeneği kuralım ve 5° C aralıklarla cıvanın yükselme
düzeyini milimetrik kağıda işaretliyelim. Deneyi 50° C – 60° C ‘ a gelince
keselim.

Deney Sonuçları

Elde ettiğimiz düzey değerlerini sıcaklığa karşı grafiğe geçirelim.

Borunun bilinen yarı çapından, boruda hapsolmuş olan havanın hacmini

ve genleşme kat sayısını hesaplayıp, başka gazlarda da bu deneyi yapmış olsaydık
aynı genleşme kat sayısını bulurduk. Bu sonuç, eşit hacimli gazların, aynı
sıcaklık değişiminde

genleşmelerinin de aynı olduğunu göstermektedir. Yani sıcaklıkla genleşme,
gazdan gaza değişmemektedir.

 

Reklamlar

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s