Bir maddeye ısı verildiğinde sadece maddenin sıcaklığı değişiyorsa verilen ısı maddenin molekülleri arasındaki bağları gevşetir ve moleküllerin arası açılır. Isı verilerek maddenin hacminin artması olayına genleşme denir. Genleşme maddenin üç hali için de gözlenebilir.

KATILARIN GENLEŞMESİ

Isı verilen katı bir madde her yöne doğru genleşir. Basit olarak incelemek için genleşmeyi üçe ayırabiliriz:

1. Boyca Genleşme (Tek Boyut)

Tek boyutlu bir tel parçasının birim uzunluğunun sıcaklığı 1°C değiştirildiğinde boyundaki değişim miktarına boyca
genleşme kat sayısı (uzama kat sayısı) denir. Aynı koşullardaki farklı maddelerin boyca genleşme kat sayıları farklıdır.

UYARI: Boyca genleşme kat sayısı ayırt edici özelliktir.

Bir cismin boyca genleşme miktarı ilk uzunluk, sıcaklık değişimi ve boyca genleşme katsayısına bağlıdır. Aynı cins çubuklarda ilk boyu daha uzun olan ya da sıcaklık değişimi daha fazla olan çubuk daha çok uzar. Sıcaklık değişimi ve ilk boyları aynı olan çubuklarda genleşme katsayısı büyük olan çubuğun boyundaki değişim daha fazla olur.

2. Yüzeyce Genleşme (İki Boyut)

İki boyutlu bir cisme ısı verildiğinde, yüzeyinde meydana gelen genleşmeye yüzeyce genleşme denir.

UYARI: Yüzeyce genleşme kat sayısı, boyca genleşme kat sayısının iki katıdır. (2λ)

Bir levhanın yüzeyce genleşme miktarı ilk yüzey alanı, sıcaklık değişimi ve alanca genleşme katsayısına bağlıdır. Aynı cins levhalarda ilk yüzey alanı daha büyük olan ya da sıcaklık değişimi daha büyük olan levhalarda yüzeyce genleşme miktarı daha fazla olur. Sıcaklık değişimi ve ilk yüzey alanı aynı olan levhalarda alanca genleşme katsayısı daha fazla olan levhanın yüzeyce genleşme miktarı daha fazladır.

3. Hacimce Genleşme (Üç boyut)

Hacimce genleşme ise üç boyutlu gerçekleşen genleşmedir. Hacimce genleşme katsayısı, boyca genleşme katsayısının üç katıdır. (3λ)

Bir cismin hacimce genleşme miktarı ilk hacim, sıcaklık değişimi ve boyca genleşme katsayısına bağlıdır. Aynı cins cisimlerde ilk hacmi daha büyük olan ya da sıcaklık değişimi daha büyük olan cismin hacimce genleşme miktarı daha fazla olur. Sıcaklık değişimi ve ilk hacmi aynı olan cisimlerde hacimce genleşme katsayısı daha fazla olan cismin hacimce genleşme miktarı daha fazladır.

UYARI: Aynı maddelere eşit miktarda ısı verilirse maddelerin hacimce genleşme miktarları eşit olur. Bu durumda hacimce genleşme miktarı maddenin ilk hacminden bağımsızdır.

GAZLARIN GENLEŞMESİ

Maddelerin genleşme kat sayıları arasında a_gaz > a_sıvı> a_katı ilişkisi vardır. Bütün gazlar aynı miktarda genleştiğinden genleşme gazlar için ayırt edici bir özellik değildir.

SIVILARIN GENLEŞMESİ

Sıvıların belli bir şekli olmadığından bulundukları kabın şeklini alırlar. Bu durumda sıvılarda boyca ve yüzeyce genleşmeden söz etmek doğru olmaz. Sıvılarda yalnızca hacimce genleşme incelenebilir. Cıvalı termometre, sıvıların genleşme özelliği kullanılarak yapılır.

Şekildeki kapta bulunan sıvının ilk hacmi V₀‘dır. Sıvının sıcaklığı At kadar artırıldığında sıvının hacmi AV kadar artar.

Bir sıvının hacimce genleşme miktarı ilk hacim sıcaklık değişimi ve boyca genleşme katsayısına bağlıdır.

Aynı cins sıvılarda ilk hacmi daha büyük olan yada sıcaklık değişimi daha büyük olan sıvının hacimce genleşme miktarı daha fazla olur. Sıcaklık değişimi ve ilk hacmi aynı olan sıvılarda hacimce genleşme katsayısı daha fazla olan sıvının hacimce genleşme miktarı daha fazladır.

UYARI: Sıvıların sıcaklıkları artırıldığında genel olarak hacimleri artacağından özkütleleri azalır.

• Su diğer sıvılardan farklı şekilde genleşir. Suyun özkütlesi +4°c sıcaklıkta en büyük değerine ulaşır. Dolayısıyla suyun hacmi +4°c sıcaklıkta minimum olmuştur.

Sonraki Konular

• Genleşmenin Bağlı Olduğu Değişkenler
• Suyun Genleşmesinin Canlılar İçin Önemi