Ünite. Isı ve Sıcaklık. 1. Isı, Sıcaklık 2. Hâl Değişimi 3. Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı 4. Genleşme

Transkript

1 3 Ünite Isı ve Sıcaklık 1. Isı, Sıcaklık. Hâl Değişimi 3. Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı 4. Genleşme

2

3 1 Isı, Sıcaklık, Hâl Değişimi ve Genleşme'nin Çözümleri 3 Test 1'in Çözümleri 1. Fizikte 7 temel büyüklük vardır. Sıcaklık bu temel büyüklüklerden birisidir. O hâlde I. yargı doğrudur. SI sisteminde ısı birimi joule olup günlük yaşantıda ısı birimi olarak kalori (cal) de kullanılır. O hâlde II. yargı yanlıştır. SI sisteminde sıcaklık birimi dir. Bu nedenle III. yargı doğrudur. 4. F bağıntısını kullanırsak; F F F F 41 F bulunur.. C - F bağıntısını kullanırsak; C C C 5 C bulunur. 3. F bölme C 1 1 bölme Fahrenheit termometresindeki 18 bölmeye karşılık Celcius termometresinde 1 bölme vardır. Buna göre; 18 F bölmesi 1 C bölmesi 7 F bölmesi x C bölmesi x 15 C bölmesi bulunur. 5. X, Y, Z cisimlerinin sıcaklıklarını Celcius cinsinden bulalım; TX 1 1 TX 5 C 1-3 TY TY 18 1 TY 5 C T Z sıcaklığı soruda 5 C olarak verilmiştir. Buna göre X, Y ve Z cisimlerinin sıcaklıkları 5 C olup eşittir.

4 4 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME 6. 4 C 4 9. İki cisim ısıca yalıtılmış bir ortama bırakılırsa, sıcaklıkları eşit oluncaya kadar birisinden diğerine enerji transferi gerçekleşir. Son durumda cisimlerin sıcaklıkları eşit olur. 3 X 3 Celcius termometresinde 4 C lik artış X termometresinde 3 X e karşılık gelmektedir. Buna göre Celcius termometresinde 1 C artış X termometresinde 75 X olacaktır. X termometresi 3 X ten başladığı için suyun kaynama sıcaklığı 45 X olacaktır. 1. 1T 9T s cakl k T t cisminin verdiği ısı cisminin aldığı ısıya eşit olacağından; m c T m c T 7. Isı, sıcaklık farkından dolayı alınan ya da verilen enerji olduğu için I. yargı doğrudur. Sıcaklık, taneciklerin ortalama kinetik enerjisi ile orantılı bir büyüklüktür. II. yargı da doğrudur. Cisim erime sıcaklığında ise alınan ısı cismi eritmek için kullanılır. Cismin tamamı eriyinceye kadar sıcaklık değişmez. III. yargı yanlıştır. c (1T 9T) c (9T T) c T c 8T c c 8 bulunur. 11. Sıvılardan birinin verdiği ısı, diğerinin aldığı ısıya eşit olacağından; m X c X D T X m Y c Y DT Y m c X m c Y cx c bulunur. Y 8. Celcius termometresinde 1 C artış elvin termometresinde de 1 olarak gerçekleşir. Bu nedenle Celcius ve elvin termometrelerinin duyarlılıkları aynıdır. I. yargı doğrudur. Hiç bir cismin sıcaklığı veya daha aşağıda olamayacağı için II. yargı yanlıştır. Sıcaklık termometre ile ölçüldüğü için III. yargı da yanlıştır. 1. Celcius termometresindeki 8 C lik artış, X termometresinde 6 X lik artış meydana getirdiğine göre; Celcius termometresindeki C lik azalma X termometresinde 15 X lik azalmaya karşılık gelir. Bu durumda X termometresi suyun donma sıcaklığını 5 X olarak gösterilir.

5 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME 5 Test 'nin Çözümleri 1. T m m 5T 4. Isı, sıcaklık farkından dolayı transfer edilen enerji olup her sıcaklığı yüksek olan cisimden düşük olana doğru aktarılır. I. yargı doğrudur. Isı transferi cisimler ısıl dengeye gelinceye kadar devam eder. Cisimler ısıl dengeye geldiğinde sıcaklıkları eşit olur. II. yargı da doğrudur. Sıcak olan cisminden soğuk olan cismine ısı aktarımı olur. İki cismin sıcaklığı eşit olduğunda ısı akışı durur. Denge sıcaklığı Tʹ olmak üzere; Cisimler ısıl dengeye geldiğinde, verilen ısı alınan ısıya eşit olur. Q verilen Q alının m 1 c T 1 m c T m c T m c T (Tʹ T) (5T Tʹ) 3Tʹ 1 T Tʹ 4T bulunur. m 1 T 1 m T Buna göre kütlesi küçük olanın sıcaklık değişimi daha büyüktür. Yani büyük kütleli cismin denge sıcaklığı, ilk sıcaklığına daha yakın olur. III. yargı da doğrudur.. T X > T Y olduğundan ısıl denge sağlanıncaya kadar X maddesinden Y maddesine ısı transferi olabilir. Bunun sonucunda Y maddesinin sıcaklığı sürekli artabilir. X maddesi erime sıcaklığında bir katı ise enerjisini erimede kullanabilir. Bu durumda hem X in hem de Y nin sıcaklığı hiç değişmeyebilir C C 3. Başlangıçta kapta bulunan sıvının sıcaklığı; dir. aba ilave edilen sıvının sıcaklığı dir. Eğer iki sıvının kütlesi eşit olursa karşımın sıcaklığı 5 den büyük 3 den küçük değerler alır. Yine denge sıcaklığı 7 C nin altında bir değer olabilir. Sıcak sıvının verdiği ısı ile soğuk sıvının aldığı ısı miktarları eşittir. Sıvıların ısı sığaları, yani m c leri eşit olduğundan; Q Q m c T m c T (6 T) (T ) T 4 C bulunur.

6 6 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME 6. Su öz ısısı en büyük maddelerdendir. Bu nedenle hem geç ısınır hem de geç soğur. 9. Bir maddenin ısı enerjisi, Q mc T bağıntısı ile verilir. Bağıntıya dikkat edildiğinde bir maddenin sahip olduğu ısı enerjisi hem kütle, hem öz ısı, hem de maddenin sıcaklık değişimi ile doğru orantılıdır. 7. Yanmanın sona ermesi için yanan madde ile havanın temasının kesilmesi gerekir. I. yargı doğrudur. Madde sıcaklığı yanma sıcaklığının altına düşürüldüğünde yanma durur. Suyun hidrojen ve oksijenden oluştuğu bilgisi doğru bir bilgidir. Ancak bu olayla bir ilgisi yoktur. 1. sıcaklık 8. soğutucu bölme 3T T T cam balon su ve etil alkol karışımı saf etil alkol t ve maddelerine eşit miktarda ısı enerjisi verildiğinde sıcaklık değişimi; T 3T T T T T T T eşit oluyor. Bu deneyde su ve alkolün birbirinden ayrılmasının nedeni kaynama sıcaklıklarının farklı olmasındandır. Q m. c. T bağıntısına göre Q ve T ler aynı ise mc ler yani ısı sığaları aynıdır.

7 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME C X 13. boy 1 C 19 X X Y 5 C? X C 1 X sıcaklık T T Celcius termomotresi ile X termometresi arasındaki bağıntı yazılarak; C - X - (- 1) X X 9 bulunur. D,,,. a. T bağıntısından a ifadesi,. DT iki madde için yazılır.,, ax ve a,. T Y,. T bu bağıntılar oranlanırsa a X 1 a bulunur. Y 1. Bir cisme verilen ısı enerjisi Q m.c. T bağıntısı ile hesaplanır. Buna göre; Q P Q R (m.c) P. T P (mc) R. T R T P > T R olduğundan (mc) P < (mc) R olur.

8 8 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME Test 3 Çözümleri 3. M 1 M R R 1. X Y Z (1) P S X X Y () Önce M mumu eridiğine göre, S çubuğunun ısı iletkenliği P ninkinden büyüktür. I. yargı doğrudur. Bu verilenlerle R çubuğunun iletkenliği hakkında yorum yapamayız. Bu nedenle II ve III. yargılar yanlıştır. X Y Y M (3) mumu önce düştüğüne göre, (1) ve () numaralı çubukları karşılaştıralım. X + Y + Z > X + X + Y bağıntısından Z > X bulunur. mumu, M mumundan önce düştüğüne göre () ve (3) numaralı çubukları karşılaştıralım. X + X + Y > X + Y + Y bağıntısından X > Y bulunur. Buna göre; Z > X > Y dir. 4. atı maddelerde atom veya moleküllerin enerjilerini birbirine aktarmasına enerjinin iletim yoluyla yayılması denir. Buna göre kaşığın ısınmasında ısı iletim yoluyla yayılmıştır. Sıvı ve gazlarda özkütle farkından dolayı atom veya moleküller madde içinde hareket ederek yer değiştirir. Böylece enerji madde içindeki atom veya moleküllerin hareketiyle taşınmış olur. Isının madde içindeki atom veya moleküllerin öteleme hareketi ile taşınması olayına enerjinin konveksiyon yoluyla yayılması denir. Buna göre çorbanın içinde ısı konveksiyon yoluyla dağılır.. 3 P çubuğu A R çubuğu 1 5. Tüylerinin arasındaki hava yalıtkanlık görevi görerek kuşların üşümesini engeller. Benzer biçimde pencerelerin çift cam yapılması ve tuğlaların delikli yapılmasında da aynı ilke kullanılmaktadır. Bu iki sistemde de hava yalıtkanlık görevi yapar. I. Metal P ve R çubuklarının uzunluğu eşit olup önce 1 numaralı mum erimiştir. O hâlde R çubuğunun iletkenliği P ninkinden büyüktür. II. Verilen bilgilerle çubukların ısınma ısısını karşılaştıramayız. III. Önce, sonra 3 numaralı mum eridiğine göre ısının iletimi metallerin uzunluğuna da bağlıdır. 6. Sıcaklığı değişen maddelerin genleşip büzüştüğünü biliyoruz. Bu duruma I ve II ile verilen bilgiler uygundur. Ancak III ile verilen bilgi buna uygun değildir.

9 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME 9 7. ıslak bez bakır tahta ıslak bez Bakır çubuğun ısı iletkenliği tahtanınkinden büyük olduğundan alevden gelen enerjiyi dağıtır. Böylece bakıra sarılı ıslak bez tutuşma sıcaklığına daha geç varır. 1. Çelik tencerenin iletkenliği toprak kaptan çok fazladır. Bu nedenle sıcaklığı fazla olan çelik tencereye dokunduğumuz elimiz yanar. Aynı sıcaklıktaki toprak kap yalıtkanlığından dolayı elimizi yakmaz. Isı iletkenliğinin özkütle ve öz ısı ile doğrudan bir ilgisi yoktur. 11. T A T T A T 8. Hava yalıtkan olduğundan ısı enerjisini az iletir. Bundan dolayı güneş ışınlarının etkisiyle dünyanın kazandığı ısı enerjisi kısa da kaybolmaz. 9. Elektrik sobalarında direnç tellerinin arkasında parlak yüzeyli bir levha vardır. Direnç tellerinden yayılan ışınlar, bu parlak levhadan yansıyıp odanın içine yönelir. Bu olayda ışıma yoluyla gelen enerji yansımaya uğramaktadır. I. Demir-çelik fabrikalarında çalışan işçiler özel parlak elbiseler giyerler. Çünkü ışımayla gelen enerji parlak elbiselerden yansır. Böylece işçi çok yüksek sıcaklıktan korunmuş olur. II. İtfaiyecilerin parlak elbise giymesinin nedeni de ışıma ile gelen enerjiyi geri yansıtmak içindir. III. Petrol taşıyan tankların içinde kolay tutuşan akaryakıt bulunmaktadır. Bu yakıt belli bir sıcaklıkta tutuşur. Bunun önüne geçmek için tanklar, parlak renklerde boyanır. Buradaki amaç, ışımayla gelen enerjiyi geri yansıtmaktır. I, II ve III numaralı önermeler ile soruda verilen önerme aynı ilkeyle açıklanır. X Isı iletim hızı; D H k A T, T Z bağıntısı ile bulunur. Cisimler aynı metalden yapıldıkları için ısı iletim katsayıları (k) aynıdır. Değerleri verilen bağıntıda yerine yazarsak; A T HX, A T A T HY 4,, A T A T H Z 4,, bulunur. Buna göre, Y Z > X tir. A 3T Y 1. Demir çubuğun ısı iletkenliği tahtanınkinden büyük olduğundan kardan gelen soğuğu tahtaya göre daha çabuk iletir.

10 1 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME Test 4 Çözümleri 1. Suyun sıcaklığı daha yüksek olduğu için su ısı verir buz da ısı alır ve bir kısmı erir. Böylece karışımdaki su miktarı artar. 4. tahta fıçı tahta Buz erime sıcaklığında olduğundan 5 C deki suyun içine atılınca bir miktar erime meydana gelir. Bunun sonucunda hem buzun kütlesi hem de suyun sıcaklığı azalır.. C deki g buzun tamamını eritmek için gerekli ısı enerjisi; Q m Q 8 16 cal Hangi seçenekte verilen su, C ye kadar soğutulduğunda 16 cal ısı enerjisi veriyorsa doğru olan seçenek odur. Q m c T bağıntısına göre; 5. Erime ve kaynama sıcaklıkları maddeler için ayırt edici özelliktir. Isı sığası ayırt edici özellik değildir C m s enerjisi 1 C m Q A cal Q B cal Q C cal Q D cal Q E cal X Sıcak olan X cismi ısı verirken soğuk olan Y ismi ısı alır. İki cismin son sıcaklıkları eşit oluncaya kadar aralarında ısı alışverişi devam eder. Q X m T X 8 C T (denge sıcaklığı) Y Q Y m T Y 1 C Q X Q Y m X c X T X m Y c Y T Y 3. Aralarında sıcaklık farkı olan maddeler bir araya getirildiğinde aralarında ısı alışverişi olur. 1 m (8 T) m 1 (T 1) 9 T T 45 C bulunur.

11 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME Donma sıcaklığı ( C) aynama sıcaklığı ( C) P 11 R 1 9 S 18 P maddesi C de donar, 11 C de kaynar 9. Şekil I su m buz kütlesi Şekil II t 1 R maddesi 1 C de donar, 9 C de kaynar. S maddesi C de donar, 18 C de kaynar. 6 C de maddelerin üçü de sıvı hâldedir. Buz kalıbı Şekil I deki gibi, suyun içine atıldıktan sonra geçen sürede kütlesinde bir değişme olmamıştır. Bir başka ifadeyle, sıcaklığı C nin altında olan buz kalıbı suyun içine atıldıktan sonra sıcaklığı C ye yükselmiştir. Buna göre; t anında buzun sıcaklığı C nin altındadır. t 1 anında karışımın sıcaklığı C dır. t anında suyun sıcaklığı C nin üstündedir. 8. buz kütlesi 1. Su normal koşullarda C de donar. Buz da normal koşullarda C de erir. Ancak dış basınç ve katkı maddeleri bu sıcaklıkları değiştirebilir. Bu nedenle I. yargı her doğru değildir. Diğer iki yargı söz konusu deneyden elde edilebilir. m m t 1 t ütlesi m olan bir buz kalıbı suyun içine atıldığında, -t 1 aralığında kütlesi azalarak m ye iniyor. O hâlde buz -t 1 aralığında erimiş ve erimesi için gerekli enerjiyi sudan almıştır. Bunun sonucunda suyun sıcaklığı azalır. I. yargı doğrudur. t 1 -t aralığında su ile buz arasında ısı alışveriş olmamıştır. II ve III. yargılar yanlıştır. 11. Buz 73 sıcaklığında erir. Denge sıcaklığı 73 sıcaklığından büyük olduğuna göre buzun tamamı erimiştir. Buzun eriyebilmesi için sudan ısı alması gerekir. Bunun için de suyun sıcaklığı 73 den büyük olmalıdır. Buna göre I. yargı kesinlikle yanlış olup II ve III. yargılar doğru olabilir. 73

12 1 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME 1. İçinde suyun kaynadığı kabın ağzı açık olduğu için buharlaşma olur. Buharlaşma sonucu sıvının kütlesi azalır. aynama süresince sıcaklık sabit kalır. Ancak sistemin kütlesi azaldığı için verebileceği ısı enerjisi azalır. 14. Madde Donma noktası ( C) aynama noktası ( C) X 7 Y 5 +7 Z +3 + Tabloda X maddesinin C de kaynadığı verilmiş. O hâlde 1 C de X maddesi gaz hâlindedir. Yine tabloda Y maddesinin 5 C de donduğu verilmiş. 1 C de Y sıvı hâldedir. Z maddesinin 3 C de donduğu verilmiş. 1 C de Z katı hâldedir C deki buzun sıcaklığını C ye çıkarmak için gerekli ısı Q 1 olsun. Buradan; Q 1 m c buz T Q 1 1,5 1 Q 1 5 kalori ısı gerekir. C ye kadar ısıtılmış buzu bu sıcaklıkta su hâline getirmek için gerekli ısı enerjisi Q olsun. Q m kalori C de suya dönüşen 1 g buzun sıcaklığını 1 C ye çıkarmak için gerekli ısı enerjisi Q 3 olsun. Q 3 m c su t Q kalori Q toplam Q 1 + Q + Q 3 Q toplam kalori bulunur.

13 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME 13 Test 5 Çözümleri 4. C 4 C 8 C 1. C deki suyun sıcaklığı artırıldığında büzülür. Söz konusu su ısıtılıp sıcaklığı arttıkça büzülmeye devam eder. Bu durum, su sıcaklığının +4 C olmasına kadar sürer. +4 C de su, minimum hacim ve maksimum özkütleye sahiptir.. 6 C de m 1 gram suyun sıcaklığı C ye ininceye kadar ısı verir. C de m gram buzun tamamı C de su oluncaya kadar ısı alır. Buna göre; Q veren Q alan m 1 c su T m m m 8 m1 4 m 3 bulunur. C su X C su Y C su I. X kabındaki su ve buzun ilk sıcaklıkları eşit olduğundan bunlar arasında ısı alışverişi olmayacaktır. Bu nedenle ısıl denge sağlandığında X kabındaki buzun kütlesi en küçük olur. I. yargı yanlıştır. II. Isıl denge sağlandığında her üç kapta da su-buz karışımı olduğuna göre kaplardaki karışımların sıcaklıkları eşit ve C dir. II. yargı yanlıştır. III. Z kabına atılan buzun sıcaklığı 8 C olduğundan en fazla bu kaptaki su donar. Bir başka ifadeyle Z kabındaki buzun kütlesi en büyük olur. Bu nedenle III. yargı doğrudur. Z 5. sıcaklık 3. m kütleli cisim eridiğine göre m 1 kütleli cisimden m kütleli cisme ısı enerjisi aktarılmıştır. Bir başka ifadeyle, T 1 > T dir. Bu nedenle I. yargı yanlıştır. Isıl denge sağlandığında yalnızca m kütleli cisim eridiğine göre 1 > dir. O hâlde II. yargı doğrudur. 1 atmosfer T 1 T m 1 m Denge sıcaklığının T 1 ve T arasında bir değer olması gerekir. Yani T 1 > T > T olmalıdır. Bu nedenle III. yargı yanlıştır. kat kat + s v s v s v + gaz gaz M N P aralığında sıcaklık arttığına göre madde katıdır. aralığında ısı verildiği hâlde sıcaklık değişmediğine göre madde erimektedir. Yani katı+sıvı hâldedir. M aralığında sıcaklık arttığına göre madde sıvıdır. Isı verildiği hâlde N aralığında sıcaklık değişmediğine göre sıvı kaynamaktadır, yani sıvı+gaz hâldedir. P aralığında sıcaklık arttığına göre maddenin tamamı gaz hâlindedir.

14 14 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME 6. Donma sıcaklığı ( C) aynama sıcaklığı ( C) P 15 5 R S m m su kütlesi I. P maddesi 15 C de erir, 5 C de gaz hâline geçer. > 5 olduğundan C de P maddesi gaz hâldedir. O hâlde I. yargı doğrudur. II. 5 C de P gaz, R sıvı, S ise katı hâldedir. O hâlde II. yargı yanlıştır. III. 13 C de P ve R gaz, S ise sıvı hâldedir. Bu nedenle III. yargı da doğrudur. t 1 t t 3 Su kütlesi -t aralığında değişmediğine göre bu aralığında suyun sıcaklığı azalmaktadır. Yani T 1 sıcaklığı C den büyüktür. Su kütlesi t anından itibaren azalmaya başladığına göre T C olmalıdır. t -t 3 aralığında su donmaktadır. Su donarken sıcaklığı değişmez. Bu nedenle T 3 C olmalıdır s cakl k ( C) 3 I II 15 3 verilen s (cal) 7. m m buz kütlesi Grafiğe göre katı cisim I. aralıkta Q 1 15 kalori ısı alarak erimiştir. II. aralıkta cisme verilen Q 15 kalorilik ısı enerjisi cismin sıcaklığını 3 C den 75 C ye çıkarmıştır. Buna göre cismin kütlesi; Q m c T t 15 m t anından itibaren buz kütlesi azaldığına göre buz atıldığı anda erimeye başlamıştır. Bunun için de sıcaklığı C olmalıdır. I. ve II. yargılar doğrudur. Buzun eriyebilmesi için sudan ısı alması gerekir. Yani suyun sıcaklığı C nin üzerinde olmalıdır. III. yargı da doğrudur. m 1 g bulunur. Erime ısısı ise; Q 1 m cal/g bulunur.

15 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME buz kütlesi 1. buzun kütlesi t 1 t P R S Buz kütlesi -t 1 aralığında değişmediğine göre bu aralığında buzun sıcaklığı artmıştır. I. yargı doğrudur. t 1 -t aralığında buz erimektedir. Buzun eriyebilmesi için ısı alması gerekir. Bu ısıyı su vereceğinden suyun sıcaklığı azalmıştır. II. yargı yanlıştır. t anında buz kütlesi sıfır olduğuna göre buzun tamamı erimiştir. III. yargı doğrudur. P aralığında buzun kütlesi değişmediğine göre buzun sıcaklığı artmış suyun sıcaklığı azalmıştır. I. yargı doğrudur. R aralığında buz kütlesi arttığına göre su donmaktadır. Su donarken sıcaklığı C de sabit kalır. II. yargı yanlıştır. S aralığında ısıl denge sağlanmıştır. Isıl denge sağlandığında kapta su-buz karışımı olduğuna göre, S aralığında su-buz karışımının sıcaklığı C dir. III. yargı da doğrudur. 13. buz kütlesi m 11. su kütlesi su kütlesi su kütlesi m t 1 t t 3 I II III -t 1 aralığında buzun kütlesi değişmediğine göre, buzun ilk sıcaklığı 3 F ın altında, suyunki 3 F ın üstündedir. I ve II. yargılar doğrudur. C deki suya sıcaklığı C nin altında olan buz atıldığında sudan buza enerji transferi gerçekleşir ve suyun bir kısmı donar. Yani suyun kütlesi azalır. Yanıt B dır. Isıl denge sağlandığında kapta su-buz karışımı olduğuna göre denge sıcaklığı 3 F dir. III. yargı da doğrudur.

16 16 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME Test 6 Çözümleri 1. h h 3. Aynı sıcaklık artışı karşısında X çubuğu en fazla Z çubuğu en az uzamıştır. Buna göre a X en büyük a Z de en küçüktür. boy X Y Z s cakl k A A Sıvılar için hacimce genleşme miktarı; V V 3a T bağıntısı ile bulunur. Verilenleri bağıntıda yerine yazalım. h A A h 3a T h h 3a T Bu durumda aynı cins sıvıların sıcaklıkları eşit miktarda artırılırsa h sadece ilk yüksekliğe bağlı olur. h h 3a T h h 3a T Dh 1 bulunur. Dh 4. 3, boy,,. T T s cakl k Boyca uzama miktarı,, a T bağıntısı ile bulunur. Bu bağıntıyı ve telleri için ayrı ayrı yazarsak; 3, -,, a T 1 a 4T x y evhanın sıcaklığını artırmak, fotokopi makinesinde bir fotoğrafın büyütülmesi gibidir. Fotoğrafın her yeri orantılı olarak büyür. Buna göre levha ısıtıldığında hem x, hem y uzaklığı artar., -,, a T 1 a T a 1 a bulunur.

17 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME Hacim iki katına çıkınca kütle de iki katına çıkar. Q m c T bağıntısına göre sıcaklık değişimi; DT olur Hacim V, sıcaklık artışı V V 3a T DT V olduğundan; s v bağıntısına göre hacimce genleşme miktarı değişmez. Bu durumda sıvının yükselme miktarı h da değişmez. 7. Aynı koşullarda farklı metallerden yapılmış tellerin uzama miktarları farklı olur. Yani boyca uzama katsayısı katılar için ayırt edici bir özelliktir. I. yargı doğrudur. Benzer şekilde farklı sıvılar aynı koşulda farklı genleşir. Buna göre hacimce genleşme katsayısı sıvılar için ayırt edici bir özelliktir. II. yargı da doğrudur. Bütün gazların hacimce genleşme katsayısı normal 1 koşullarda dir. Yani hacimce genleşme katsayısı gazlar için ayırt edici bir özellik değildir. III. 73 yargı da doğrudur. 6. Y X r r r 8. X Y a Uzama miktarı, sıcaklık artışı sonucundaki uzunluk ile ilk durumdaki uzunluğun farkıdır. D,, -, 1 D, X r r - r r rr D, Y r 3r - r r rr D, X 1 D, Y bulunur. Yüzeyce genleşme miktarı; A A a T bağıntısıyla bulunur. Buradan; DAX ra a T DAY 4 a a T DAX r bulunur. DAY 4

18 18 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME 9. r 11. P R S P R S r M r Şekil I Şekil II silindirini tutan çubuklar eşit miktarda kısalacağından, bu silindir dönmeden öteleme hareketi yapar. ve M silindirlerinin tur sayıları, çubuğun bağlantı noktasından olan uzaklığı ile doğru orantılıdır. Buna göre n M > n > n olur. Uzama katsayısı büyük olan maddeler soğutulduklarında diğerlerinden daha çok kısalır. Boyu en çok kısalan P çubuğunun uzama katsayısı en büyüktür. S çubuğu ilk duruma göre az miktarda kısalmıştır. O hâlde S nin uzama katsayısı en küçüktür. Sonuç olarak, a P > a R > a S olur Birim yüzeye uygus v lanan kuvvete basınç denir. Sıcaklık artınca sıvı genleşeceğinden ve noktaları üzerindeki sıvı miktarları artar, fakat M noktası üzerindeki sıvı miktarı M yatay değişmez. Bu nedenle P ve P artarken P M değişmez. s v Aşağıdan yukarıya doğru giderek genişleyen düzgün bir kapta hâl değişimi olmadan sıvının sıcaklığı artırılırsa, noktasındaki sıvı basıncı azalır ancak noktasındaki sıvı basıncı artar. abın tabanındaki basınç azaldığına göre, basınç kuvveti de azalır.

19 ISI, SICAI, HÂ DEĞİŞİMİ VE GENEŞME X Y S S h h 4 S a 1 a a 3 h Şekil I Şekil II S I S II S III Z + Şekil III a > a olduğundan, Şekil I deki metal çifti ısıtılırsa devre tamamlanamaz ve X lambası ışık vermez. Şekil II de ve metal çubukları uç uca eklidir. Bu çift ısıtılırsa devre tamamlanır ve Y lambası ışık verir. a > a olduğundan Şekil III teki metal çifti ısıtılırsa devre tamamlanabilir ve Z lambası ışı verebilir. Sıvılara eşit miktarda ısı enerjisi verilmiştir. Sıvıların cinsi bilinmediğinden sıcaklık farkları bulunamaz. Bu nedenle sıvıların genleşme katsayıları ile öz ısıları hakkında yorum yapamayız. Şekillerden genleşme miktarları; DV1 DV 1 1 hs hs 1 1 DV3 hs hs 4 bulunur. O hâlde üç sıvının genleşme miktarları eşittir.