Sınıf:
Isı Maddeleri Etkiler
Isının maddeler üzerinde hâl değiştirici ve sıcaklığını değiştirici etkisini gördük. Peki, ısının maddeler üzerinde başka bir etkisi olabilir mi?
Hiç bisikletinizi kışın kontrol ettiniz mi? Yazın şişkin halde bıraktığınız lastikleri şişkinliğini koruyor mu?
Soğuk bir yerde uzun süre kalan balonun ya da topunuzun sönmüş olduğunu fark ettiniz mi?
Görsel 1’deki elektrik tellerini incelediğinizde bu durumda olmalarının sebebi ne olabilir?
Sıvılı termometrelerdeki sıvı seviyesi neden yükselir?
Köprülerde bırakılan bağlantı boşluklarının amacı nedir?
Demir kalorifer boruları ve petekleri neden ısınıp/soğudukça ses çıkarır?
Yukarıdaki tüm soruların tek cevabı var aslında: Genleşme ve büzülme.
Genleşme ve büzülme ısının maddeler üzerindeki etkilerindendir.
Maddelerin (katı, sıvı, gaz) ısı alarak hacimlerinin artması olayına genleşme denir. Maddelerin ısı vererek hacimlerinin azalması olayına ise büzülme denir.
Akılda kalıcı olması açısından GENLEŞME ~ GENİŞLEME ve BÜZÜLME ~ BUZUL ilişkisini kurmakta fayda var.
Genleşme ve Büzülme birbirinin tersi olaylardır.
Bir maddenin hacmindeki değişiklik o maddenin eni, boyu ve yüksekliğinin değişmesidir. Genleşme ve büzülme kavramlarından bahsedebilmemiz için, ısının maddede hâl değişimine yol açmaması yani maddenin bulunduğu hâlde olması gerekmektedir.
Her Madde Aynı Oranda mı Genleşir/Büzülür?
Katı, sıvı ve gaz hâllerdeki bütün maddeler genleşebilir veya büzülebilir. Genleşme ve büzülme en fazla gaz, sonra sıvı, en az da katı maddelerde gerçekleşir. En fazla genleşen madde, soğuduğunda en az fazla büzüşür.
Farklı cins katı ve sıvılar aynı oranda ısıtıldıklarında genleşme oranları farklıdır. Soğutulduklarında da yine büzülme oranları farklıdır. Ancak farklı gazlar ısıtıldığında aynı oranda genleşir ve soğutulduğunda da aynı oranda büzülür. Yani katı ve sıvılar için genleşme/büzülme ayırt edici bir özellik iken gazlar için ayırt edici bir özellik değildir.
Katı ve Sıvılar için genleşme ve büzülme ayırt edici bir özelliktir. Gazlar için ayırt edici bir özellik değildir. Çünkü; katı ve sıvıların hacimleri belirli iken, gazların hacimleri belirli değildir ve sıkıştırılabilir özelliktedir.
Gravzant Halkası Nedir? Ne İşe Yarar?
Gravzant halkası genleşme ve büzülme deneylerinde kullanılan asılı küre ve halkadan oluşan bir düzenektir. Bu düzenekte asılı metal küre soğuk iken delikten geçebilmektedir. Ancak ısıtıldığında genleşir ve kürenin hacmi büyür. Genleştiğinde ise delikten geçemez. Bu da bize metalin ısındığında genleşip hacminin arttığını gösterir. Küre soğutulduğunda tekrar halkadan rahatlıkla geçer. Bu da soğuduğu zaman metal kürenin büzülüp hacminin küçüldüğünü gösterir.
Günlük Hayatta Genleşme ve Büzülme Örnekleri
a. Günlük Hayatta Katılarda Genleşme ve Büzülme
Çay bardağının çatlaması: Çay bardağına sıcak su konulduğunda çatlaması genleşme olayıyla ilgilidir. Cam, sıcak sudan aldığı fazla miktarda ısı ile ani genleşir, bu da camın kırılmasına sebep olur.
Elektrik telleri: Elektrik tellerinin sarkması ve gerginleşmesi, genleşme-büzülme esasına dayanır. Sıcak ortamda ısı alan teller genleşir yani boyları uzar; soğuk ortamda ise büzülür, boyları kısalır.
Tren rayları, köprüler ve binalar: Tren rayları yazın sıcakta genleşirken kışın soğukta büzülür. Bu nedenle tren raylarında, belirli aralıklarla boşluklar bırakılmalıdır. Bu boşluklar raylar ısındığında genleşme payı olacaktır. Aynı durum köprülerin bağlantılarında da vardır. Binaların yapısındaki metal iskeletlerin yapımı sırasında da esneme payı bırakılır. Çünkü sıcak havalarda binanın yapısında kullanılan metal malzemeler genleşerek binanın yapısını bozabilir.
Konserve kapakları: Konserve yapımında malzeme sıcakken kapak kapatılır. Yani metal kapak, kapatıldığı ilk anda genleşmiş durumdadır. Konserve soğuduğunda metal, cama göre daha çok büzülür, böylece kapak camı sıkıca kavrar. Bu kapakları açmak için de yine bu prensipten yararlanabiliriz. Kavanozu ters çevirip sıcak suya koyduğumuzda, ısı alan metal kapak cama göre daha fazla genleşir, böylece kapak kolayca açılır.
Gözlük camları: Gözlük camlarının takılmasında da genleşme ve büzülme olaylarından faydalanılır. Önce gözlük çerçevesi ısıtılarak genleştirilir. Ardından genleşen çerçeve içine cam takılır. Çerçeve soğutulduğunda da büzülür ve camı sıkıca kavramış olur.
Termostatlar: Termostatlar ütü, fırın, bulaşık makinesi, su ısıtıcısı, saç kurutma makinesi vb. aletlerde sıcaklık ayarlayıcı olarak kullanılırlar. Termostatlarda da genleşme ve büzülme olaylarından faydalanılır.
Özellikle günlük sıcaklık farkının yüksek olduğu yerlerde kayalar daha çabuk parçalanır.
b. Günlük Hayatta Sıvılarda Genleşme ve Büzülme
Sıvılar da katılar gibi ısının etkisiyle genleşip büzülür.
Taşma: Ocakta süt ısıtırken ya da su ısıtırken bazen taştığını görürüz. Isınan süt genleşerek kaba sığmaz olur ve taşar.
Sıvılı Termometreler: Sıvılı termometreler sıvıların genleşip büzülmesi olayından faydalanılarak yapılmıştır. Sıvılı termometreler içinde ispirto, civa ve alkol gibi maddeler kullanılır. Isınan sıvı genleştikçe kılcal boruda yükselir ve sıcaklığın yükseldiğini gösterir. Soğuyan sıvı ise kılcal boruda hazneye doğru büzülerek sıcaklığın azaldığını gösterir.
Sıvılı termometrelerde su kullanılır mı?
Su diğer sıvılardan biraz farklı davranır. Soğutulan sıvı suyun hacmi 4ºC’ye kadar azalırken, 4ºC’den sonra artmaya başar. Bu nedenle de termometrelerde kullanılamaz. Suyun soğumasıyla yaşanan hacim artışı donma sırasında da devam eder. Buzdolabına ağzına kadar dolu şişeyi koyduğumuzda şişenin kırılması ya da bombeleşmesinin sebebi de donan suyun hacminin artmasıdır.
c. Günlük Hayatta Gazlarda Genleşme ve Büzülme
Gazlar da sıvı ve katılar gibi ısının etkisiyle genleşip büzülür. Günlük hayatta bununla sıkça karşılaşırız.
Araç Lastikleri: Kışın otomobil lastiklerinin içindeki hava soğuğun etkisiyle büzülür. Böylece otomobil lastikleri yumuşar. Yazın ise sıcaklığın yükselmesiyle lastiklerdeki hava genleşir. Böylece otomobil lastikleri daha sert ve şişkin hale gelir. Aynı durumu bisiklet lastikleri, toplar ve balonlarda da gözlemleyebiliriz.
Deodorantlar: Deodorantlar üzerinde ateşe yaklaştırmayınız, güneşte bırakmayınız gibi ifadeleri görmüşsünüzdür. Şişe içindeki gaz ısının etkisiyle genleşip patlamaya sebep olabilir.
Sıcak Hava Balonları: Sıcak hava balonları gazların genleşme ve büzülme özelliklerinden yararlanılarak yapılır. Balonun içindeki hava ısıtıldığında genleşir ve balon büyüyerek yükselir. Isıtma işlemi durdurulduğunda balonun içindeki hava soğur ve balon küçülüp aşağı yönde harekete başlar.
----------------------------------------
Kaynaklar:
- Akter, Seval, Hatice Betül Arslan ve Meltem Şimşek, Ortaokul ve İmam Hatip Ortaokulu Fen Bilimleri 5 Ders Kitabı, Ankara: Devlet Kitapları, 2019.
- Civan, Bora ve Özge Biltekin, Açıköğretim 5.Sınıf Fen Bilimleri Ders Kitabı, Ankara: MEB, 2021.
- https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/84/Oxygen_Bomb_Calorime...
- https://www.bilfenyayincilik.com/assets/etkinlik_cozumleri/5_SINIF_FEN_F...
- https://www.eba.gov.tr/
- https://www.freepik.com/photos/hand - Hand photo created by wirestock
- https://www.freepik.com/vectors/background - Background vector created by brgfx
- https://www.freepik.com/vectors/food - Food vector created by vectorpocket
- https://www.freepik.com/vectors/water
- https://www.vexels.com/vectors/preview/148373/pyeongchang-2018-winter-ol...
- https://www.freepik.com/vectors/cartoon - Cartoon vector created by brgfx
- https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/su-donarken-neden-genlesir
- Milli Eğitim Bakanlığı (2018) Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı, MEB Yayınları, Ankara
- Ünver, Ender, Murat Volkan Yancı ve Zafer Arslan, Ortaokul ve İmam Hatip Ortaokulu Fen Bilimleri 5 Ders Kitabı, Ankara: SDR Dikey Yayıncılık, 2019.
