FİZİK
VEKTÖRLER-METOD1) Uç Uca Ekleme Metodu
Uç uca ekleme metodunda kuvvetler, yön, doğrultu ve şiddetinde değişiklik yapılmadan ve sıralarına dikkat edilmeksizin uç uca eklenerek birleştirilirler. Yani ilk kuvvetin başlangıç noktası ile son kuvvetin bitiş noktası birleştirilerek toplam kuvvet bulunur.
Örneğin aşağıda verile iki kuvveti uç uca ekleme yöntemi ile birleştirecek olursak:
şekilde verilen kuvvetlerin bileşkesini bulmak için aşağıdaki gibi uç uca ekleme yapılarak bileşke kuvvet bulunur.
2) Paralel Kenar Metodu
Kuvvetlerin başlangıç noktası bir noktadan referans kabul edilerek başlanır. Ortaya çıkan şekil paralel kenara olacak şekilde birleştirilir. Bu kuvvetlerin izdüşümleri alınarak başlangıç noktasından geçen köşegen uzunluğu bileşke kuvveti verir.
Örneğin aşağıda verilen iki kuvvetin bileşkesini paralel kenar yöntemine göre bulacak olursa;
Bu iki kuvvetin başlangıç noktalarını birleştirerek bileşke kuvveti bulabiliriz.
a) Ali’nin yanına kaç kg daha kolmalıdır?
15 + 45 = 60 kg
b) Ali’nin önüne B’ye kaç kg konmalıdır?
Sağ = Sol 60.2 = 45.2 + x.1
ISI VE SICAKLIK
Bir buz kalýbýný güneþ ýþýnlarýnýn geldiði yere koyduðumuzda eridiði, yazýn elektrik tellerinin sarktýðý, yeterince ýsý alan suyun kaynadýðý, kýþýn ise bazý yerlerde sularýn donduðu görülür. Yani kýsaca ýsý bazý kimyasal ve fiziksel olaylarýn gerçekleþmesine neden olur. Isý ve sýcaklýk kavramlarý birbirine baðlý olarak deðiþen kavramlardýr.
Sýcaklýk
Bir maddenin belli bir ölçüye göre, soðukluðunu veya ýlýklýðýný gösteren nicelik, sýcaklýk olarak bilinir.
Bir maddedeki her molekülün kinetik enerjisi farklý farklýdýr. Bütün moleküllerin kinetik enerjilerinin toplamý, toplam molekül sayýsýna bölünürse, ortalama kinetik enerjisi bulunur. Bu ortalama kinetik enerji sýcaklýðýn bir ölçüsüdür. Bu deðerin yüksek olduðu madde daha sýcak, düþük olduðu maddenin sýcaklýðý ise daha düþük demektir.
Bir maddenin ortalama kinetik enerjisi ile orantýlý olan büyüklüðe sýcaklýk denir. Bir maddenin sýcaklýðý deðiþiyorsa, çevresine ýsý veriyor ya da çevresinden ýsý alýyordur.
Isý
Sýcaklýklarý farklý olan maddeler bir araya konulduðunda aralarýnda enerji alýþ veriþi olur. Alýnan ya da verilen enerji ýsý enerjisi denir.
|
Sýcaklýðýn Ölçülmesi (Termometreler)
Sýcaklýk ölçmek için kullanýlan araçlara termometre denir. Maddelerin boyutlarýnda meydana gelen deðiþim, sýcaklýktaki deðiþim olarak kabul edilebilir. Termometreler bu esasa göre düzenlenmiþlerdir.
Termometrelerde 76 cm-Hg basýncýnda sabit iki sýcaklýk deðeri seçilir. Birisi suyun donma sýcaklýðý diðeri ise suyun kaynama sýcaklýðýdýr.
Sýcaklýk T ile sembolize edilir.
Celcius (Santigrad °C) termometrelerinde, suyun donma sýcaklýðý 0 °C , kaynama sýcaklýðý 100 °C alýnarak, 100 eþit bölme yapýlmýþtýr.
Kelvin suyun donma sýcaklýðýný 273 °K, kaynama sýcaklýðýný ise 373 °K alarak 100 eþit bölme yapmýþtýr.
Herhangi bir X termometresinde ise, suyun donma sýcaklýðý – 10 °X, kaynama sýcaklýðý ise 70 °X alýnarak, 80 eþit bölme yapýlmýþtýr.
Termometrelerdeki sýcaklýk deðerlerini birbirine dönüþtürmek için,
eþitlikleri kullanýlabilir.
Buradan çýkan sonuca göre, Celcius termometresindeki sýcaklýk deðeri 1 bölme yükselirse, Fahrenhait’te; 1,8 bölme, Kelvin’de 1 bölme; X termometresinde ise; 0,8 bölme yükselir.
Örneðin hava sýcaklýðý 10 °C iken, Fahrenhait termometresi
F = 18 + 32 = 50 °F deðerini gösterir.
Termometrenin Duyarlýlýðý
Küçük sýcaklýk deðiþimlerinden etkilenen termometrelerin duyarlýlýðý daha fazladýr. Bunun için termometrenin haznesinde daha fazla sývý ve sýcaklýkla daha çok genleþen sývý olmalýdýr. Cývanýn tercih edilmesi bundan dolayýdýr. Ayrýca kýlcal boru dar olmalý ki genleþen sývýnýn hareketi rahat gözlenebilsin.
Yerçekim kuvvetinin sýfýr olduðu bir yerde termometre çalýþýr. Çünkü genleþme yerçekimine baðlý deðildir.
Isý Enerjisi
Maddenin sýcaklýðýný artýrmak için verilmesi gereken enerji çeþidine ýsý enerjisi denir. Q ile gösterilir. Isý bir enerji çeþidi olduðundan enerji birimleri ýsý birimleri olarak alýnabilir. Uluslararasý birim (SI) sistemine göre enerji birimi Joule (Jul)dür.
1 cal = 4,18 Joule dür.
Sýcaklýk Deðiþimi
Elimizle bir maddeye dokunduðumuzda sýcaklýk hissediyorsak madde elimize ýsý veriyordur. Dokunduðumuzda soðukluk hissediyorsak elimiz maddeye ýsý veriyordur.
Buna göre, sýcaklýklarý farklý olan iki madde karýþtýrýldýðýnda ya da birbirine deðecek þekilde yan yana konulduðunda aralarýnda ýsý alýþ veriþi olur. Sýcak olan madde ýsý verip sýcaklýðý azalýrken, sýcaklýðý düþük olan madde ýsý alarak sýcaklýðý artar ve sonuçta ýsýl denge saðlanýr.
Isý akýþý her zaman sýcak maddelerden soðuk maddelere doðru olur. Sýcaklýklarý eþit olan maddelerde ýsý alýþ veriþi olmaz.
Öz ýsý
Yalnýz sýcaklýk deðiþimine bakýlarak bir maddenin aldýðý ya da verdiði ýsý miktarý bulunamaz. Çünkü sýcaklýk deðiþimi maddenin cinsine ve miktarýna baðlýdýr. Bir maddenin cinsinin ýsýnmaya etkisi öz ýsý olarak ifade edilir. Bir maddenin birim kütlesinin sýcaklýðýný 1 °C deðiþtirmek için gerekli ýsý miktarýna öz ýsý denir. c ile gösterilir.
Her saf maddenin ayný þartlardaki öz ýsýsý farklýdýr. Dolayýsýyla öz ýsý maddeler için ayýrt edici bir özelliktir. Ayýrt edici özellikler madde miktarýna baðlý deðildir.
Bir cismin m gramýnýn sýcaklýðýný DT kadar deðiþtirmek için verilmesi ya da alýnmasý gereken ýsý miktarý
Q=m.c.Dt
baðýntýsý ile bulunur.
Bu baðýntýya göre, eþit kütleli maddelere eþit miktar ýsý verildiðinde, öz ýsýsý küçük olan maddenin sýcaklýk deðiþimi, öz ýsýsý büyük olanýnkine göre daha fazla olur.
Isý Sýðasý
Bir maddenin kütlesi ile öz ýsýsýnýn çarpýmýna (m.c) ýsý sýðasý denir. Isý sýðasý madde miktarýna baðlýdýr. Dolayýsýyla ayýrt edici bir özellik deðildir.
Isý Alýþ Veriþi
Isýca yalýtýlmýþ bir ortamda bir araya konulan sýcaklýklarý farklý maddeler arasýnda ýsý alýþ veriþi olur. Daha öncede açýklandýðý gibi yalnýz cisimler arasýnda ýsý alýþ veriþi var ise, alýnan ýsý verilen ýsýya eþittir. Isý akýþý sýcak cisimden soðuk cisme doðru olur.
Qalýnan = Qverilen
m1 . c1 . DT1 = m2 . c2 . DT2
Ýki madde arasýnda hal deðiþimi yok ise, yukarýdaki eþitlik geçerlidir. Isýl denge saðlandýðýnda iki maddenin son sýcaklýðý kesinlikle eþit olur.
Sýcaklýklarý T1 °C ve T2 °C olan ayný cins sývýdan eþit kütleli karýþým yapýlýrsa, karýþýmýn son sýcaklýðý
karýþýmýn son sýcaklýðý, karýþan sývýlarýn sýcaklýklarý arasýnda bir deðerdir. T2 > T1 ise, T2 > Tson > T1 olur.
ERÝME ve DONMA
Maddelerin içinde bulunduðu sýcaklýða göre, katý, sývý ve gaz halinde bulunduklarý biliniyor. Maddeler ýsý alarak ya da ýsý vererek bir halden diðer bir hale geçiþ yapabilirler. Maddelerin bir halden baþka bir hale geçmesine hal deðiþtirme denir.
Maddelerin katý halden sývý hale geçmesine erime, sývý halden katý hale geçmesine de donma denir.
Eðer bir maddeye ýsý verildiði halde sýcaklýðý deðiþmiyorsa madde hal deðiþtiriyor demektir. Madde hal deðiþtirirken sýcaklýðý deðiþmez, verilen ýsý enerjisi maddenin moleküller arasýndaki baðlarý kopararak hal deðiþtirmesinde harcanýr.
Hal deðiþim sýrasýnda maddelerin hacminde de deðiþme olur.
Erime Sýcaklýðý
Sabit atmosfer basýncý altýnda bütün katý maddelerin katý halden sývý hale geçtiði sabit bir sýcaklýk deðeri vardýr. Bu sýcaklýk deðerine erime sýcaklýðý ya da erime sýcaklýk noktasý denir.
Sabit atmosfer basýncý altýnda her maddenin erime sýcaklýðý farklý olduðu için maddeler için ayýrt edici bir özelliktir. Örneðin deniz düzeyinde buzun erime sýcaklýðý 0 °C dir.
Erime Isýsý
Erime sýcaklýðýndaki bir katýnýn 1 gramýnýn yine ayný sýcaklýkta sývý hale gelmesi için verilmesi gerekli ýsýya erime ýsýsý denir. Erime ýsýsý da ayýrt edici bir özelliktir. Kütlesi m olan, erime sýcaklýðýndaki bir katýyý eritmek için verilmesi gereken ýsý miktarý,
Q=m. Le |
baðýntýsý ile bulunur.
Örneðin, buzun erime ýsýsý Le = 80 cal/g dýr.
Sývý bir maddenin ýsý vererek katý haline geçmesine donma denir. Sabit atmosfer basýncý altýnda bütün sývý maddelerin katý hale geçtiði sabit bir sýcaklýk deðeri vardýr. Bu deðere donma sýcaklýðý ya da donma sýcaklýk noktasý denir.
Erime ile donma birbirinin tersidir. Bundan dolayý bir maddenin erime sýcaklýðý, donma sýcaklýðýna eþittir. Erime ýsýsý da donma ýsýsýna eþittir. Örneðin deniz düzeyinde 0 °C deki su donarken dýþarý 80 cal/g lýk ýsý verir.
|
Erime ve Donmaya Etki Eden Faktörler
Erime ve donma sýcaklýðý normal þartlarda sabittir. Eðer basýnç ve maddenin saflýðý deðiþtirilirse, maddelerin erime ve donma sýcaklýðýda deðiþir.
1. Basýncýn Erime ve Donmaya Etkisi
Basýnç, birim yüzeye etkiyen dik kuvvet olduðundan, maddenin moleküllerini bir arada tutarak daðýlmasýný önleme yönünde etki eder.
Erirken hacmi artan maddeler için, basýncýn artmasý erimeyi zorlaþtýrdýðý için erime noktasý yükselir. Basýncýn azalmasý ise, erime noktasýný düþürür.
Buz erirken hacmi küçülür. Dolayýsýyla basýncýn artmasý, hacmin küçülmesine yardýmcý olduðu için erime sýcaklýðý azalýr. Buz için yani erirken hacmi küçülen maddeler için basýncýn azalmasý erime sýcaklýðýný yükseltir.
Deniz düzeyinde, normal basýnçta 0 °C de eriyen buz, basýnç artýrýlmasýyla sýfýrýn altýndaki bir sýcaklýkta da eriyebilir.
Yüksek daðlarýn zirvesindeki karlarýn yaz mevsiminde de erimemesinin nedenlerinden birisi de açýk hava basýncýnýn yükseklere çýkýldýkça azalmasý ve karýn erime noktasýnýn yükselmesidir.
2. Safsýzlýðýn Erime ve Donmaya Etkisi
Saf bir maddenin içine baþka bir madde karýþtýrýlýrsa, maddenin saflýðý bozulur. Saf olmayan bu karýþýmýn, saf maddeye göre erime ve donma sýcaklýðý deðiþir.
Arabalarýn soðutucu suyunun içine antifriz denen maddenin karýþtýrýlmasý suyun donma noktasýný
– 20 °C, – 25 °C gibi sýcaklýklara indirmektedir.
Kýþýn hava sýcaklýðýnýn 0 °C nin altýnda olduðu durumlarda, yollardaki buzu eritmek için, tuz dökülür. Tuz, buzun erime noktasýný düþürür ve (–) deðerli sýcaklýklarda da buz eriyebilir.
KAYNAMA, BUHARLAÞMA ve SÜBLÝMLEÞME
Buharlaþma
Sývý bir maddenin ýsý olarak gaz haline geçmesi olayýna buharlaþma denir. Buharlaþma olayý sývý yüzeyinde olur. Isý alan sývý moleküllerinden bazýlarý sývý yüzeyinde,moleküller arasý çekim kuvvetini ve sývýnýn yüzey gerilimini yenerek gaz fazýna geçer.
Buharlaþmaya basýnç ve diðer fiziksel þartlarýn etkisi çoktur.
- · Buharlaþma her sýcaklýkta olabilir.
- · Maddeler dýþarýdan ýsý alarak buharlaþýrlar. Dolayýsýyla buharlaþmanýn olduðu yerde serinleme olur.
- · Sýcaklýðýn artmasý buharlaþmayý hýzlandýrýr.
- · Açýk hava basýncýnýn azalmasý buharlaþmayý artýrýr.
- · Sývýnýn açýk yüzey alaný arttýkça buharlaþma daha fazla olur.
- · Rüzgarlý havada buharlaþma fazla olduðundan çamaþýrlar daha çabuk kurur.
Kaynama
Bir kapta bulunan sývý ýsýtýlýrsa sýcaklýðý yükselir ve buharlaþma artar. Sývýnýn sýcaklýðýnýn yükselmesiyle meydana gelen buhar basýncý, sývýnýn yüzeyine etki eden basýnca eþit olduðu an, sývý kaynamaya baþlar. Kaynama sýrasýnda sývýnýn sýcaklýðý deðiþmez.
Kaynama Sýcaklýðý
Sabit atmosfer basýncý altýnda bütün sývý maddelerin, sývý halden gaz hale geçtiði sabit bir sýcaklýk deðeri vardýr. Bu sýcaklýk deðerine kaynama noktasý denir. Kaynama sýcaklýðý maddeler için ayýrt edici bir özelliktir.
Buharlaþma Isýsý
Kaynama noktasýna gelmiþ 1 gram sývý maddenin tamamýnýn ayný sýcaklýkta gaz haline gelmesi için verilmesi gereken ýsýya buharlaþma ýsýsý denir. Buharlaþma ýsýsý Lb ile gösterilir. Kaynama sýcaklýðýndaki m gramlýk maddeyi gaz haline getirmek için verilmesi gereken ýsý miktarý
Q=m.Lb
baðýntýsý ile bulunur. Suyun buharlaþma ýsýsý
Lb = 540 cal/g dýr. Buharlaþma ýsýsý maddeler için ayýrt edici bir özelliktir.
Gaz halindeki bir maddenin ýsý vererek sývý hale geçmesine yoðunlaþma denir. Erime ve donmada olduðu gibi, yoðunlaþma da, kaynamanýn tersidir. Dolayýsýyla bir maddenin kaynama sýcaklýðý ile yoðunlaþma sýcaklýðý eþittir. Buharlaþma ýsýsý ile yoðunlaþma ýsýsý da eþittir.
|
Süblimleþme
Bazý katý maddeler ýsýtýlýnca sývý hâle geçmeden doðrudan gaz hâle geçerler. Bu olaya süblimleþme denir. Naftalin, ernet ve bazý koku yayan maddelerin zamanla azaldýðý görülür. Fakat hiç sývýlaþtýðý görülmez. Bu tür maddelerde süblimleþme olur.
Kaynama ve Yoðunlaþmaya Etki Eden Faktörler
Yine erime ve donmada olduðu gibi, kaynama ve yoðunlaþmaya etki eden faktörler vardýr. Basýnç ve maddenin saflýðýnýn deðiþtirilmesi, kaynama sýcaklýðýný etkiler.
· Kaynama olayýnýn gerçekleþmesi için, buhar basýncýnýn atmosfer basýncýna eþit olmasý gerekir. Atmosfer basýncý artarsa, aðzý açýk kaptaki sývýnýn kaynamasý zorlaþýr. Atmosfer basýncýnýn azalmasý ise kaynamayý kolaylaþtýrýr. Dolayýsýyla sývý daha düþük sýcaklýkta kaynar.
Deniz düzeyinde 100 °C de kaynayan saf su, Ankara’da 96 °C de, Erzurum’da ise 94 °C de kaynar.
Düdüklü tencerede basýncýn artmasýyla sývýnýn kaynama sýcaklýðý artýrýlýr, dolayýsýyla yemekler daha çabuk piþer.
· Saf sývý içine karýþtýrýlan farklý maddeler sývýnýn saflýðýný bozar. Saflýðý bozulan sývýnýn kaynama noktasý deðiþir. Örneðin suyun içine tuz karýþtýrýlýrsa, kaynama noktasý yükselir.
Suyun Hal Deðiþim Grafiði
Bir parça buz ýsýtýldýðýnda önce sýcaklýðý artar. Erime sýcaklýðýna geldiðinde hal deðiþtirmeye baþlar ve buzun tamamý eriyinceye kadar sýcaklýðý deðiþmez. Isý enerjisi verilmeye devam edildiðinde, suyun sýcaklýðý artar ve 100 °C de kaynamaya baþlar. Sývýnýn tamamý bitinceye kadar sýcaklýk deðiþmez. Bu açýklamaya göre buzun sýcaklýk-aldýðý ýsý enerjisi grafiði þekildeki gibi olur.
Buzun erime ýsýsý Le = 80 cal/g, buharlaþma ýsýsý
Lb = 540 cal/g dýr. Dolayýsýyla 0 °C deki 1 gram buzu eritmek için 80 calorilik ýsý gerekirken, 100 °C deki 1 gram suyu gaz haline geçirmek için 540 calori gerekir. Bundan dolayý DQ1 < DQ2 dir.
Madde ýsý hýzý sabit olan ocakla ýsýtýlýyorsa, ýsý ekseni yerine zaman ekseni alýnabilir.
GENLEÞME
Isý alan cisimlerin moleküllerinin hareketi artar. Bu da moleküller arasý uzaklýðýn artmasýna neden olur. Bunun sonucunda da cismin hacmi artar yani genleþir.
Isýtýlan cisimlerin hacminde meydana gelen artýþa genleþme, azalmaya ise büzülme denir.
Genleþme ve büzülmelerin sonucunda elektrik tellerinin yazýn sarkýk, kýþýn ise gergin durduðu görülür. Tren raylarýnýn birleþme yerlerinde genleþmeden dolayý boþluk býrakýlýr.
Katýlarda Genleþme
Katý madde, çubuk þeklinde ise boyca uzama, levha þeklinde ise yüzeyce genleþme, küre ve silindir gibi cisimlerde ise hacimce genleþme olarak incelenir.
Boyca Uzama
Katý bir çubuk, ýsýtýlýp sýcaklýðý artýrýldýðýnda boyunun uzadýðý gözlenir. Boyu uzayan bir çubuðun geniþliði de artar. Fakat boyundaki artýþýn yanýnda geniþliðindeki artýþ ihmal edilecek kadar küçüktür. Bundan dolayý metalin tek boyutta genleþtiði kabul edilir ve buna boyca uzama denir. |
|
Ýlk boyu l0 olan bir çubuðun sýcaklýðý DT kadar artýrýlýrsa, boyundaki Dl uzama miktarý,
Dt=l0.a.DT |
baðýntýsý ile hesaplanýr. Buradaki a katsayýsý, maddenin cinsine baðlý olup boyca uzama katsayýsý olarak ifade edilir.
Birim uzunluktaki bir çubuðun sýcaklýðý 1 °C artýrýldýðýnda boyundaki uzama miktarý boyca uzama katsayýsýna eþittir.
|
Ýlk boylarý eþit olan X ve Y metal çubuklarýndan X in uzama katsayýsý Y ninkinden büyük olsun (aX > aY).d Bu çubuklarýn sýcaklýðý eþit miktar artýrýlýrsa, X in boyu daha fazla uzar. Eðer sýcaklýklarý eþit miktar azaltýlýrsa X in boyu daha fazla kýsalýr. Fakat bu çubuklar birbirinden ayrýlmayacak þekilde perçinlenmiþ iseler, ýsýtýldýklarýnda ya da soðutulduklarýnda bükülme meydana gelir. |
|
X in uzama katsayýsý Y ninkinden büyük olduðundan, ýsýtýlma sonucu X çubuðu daha fazla uzayacaðý için Y nin üzerine doðru bükülür. Soðutulma sonucunda ise X daha fazla kýsalacaðý için Y çubuðu X in üzerine doðru bükülür. |
|
Yüzeyce Genleþme Ýnce levha þeklindeki katý maddelerin kalýnlýðýndaki genleþme, yüzeyindeki genleþmenin yanýnda çok küçük kaldýðý için dikkate alýnmaz. Dolayýsýyla böyle bir levhadaki genleþmeye yüzeyce genleþme denir. Yüzey alaný S0 olan ince metal bir levha ýsýtýldýðýnda yüzey alaný artar. Yüzey alanýndaki DS artýþ miktarý
|
|
DS=So.2a.DT |
baðýntýsý ile hesaplanýr. Ýki boyutta genleþme olduðu için a uzama katsayýsý 2a olarak alýnmýþtýr. Benzer þekilde soðutulan levhanýn yüzey alanýndaki azalma da ayný baðýntý ile hesaplanýr.
Þekildeki levhanýn içindenr yarýçaplý bir parça çýkarýlýp atýlýyor. a. Levha ýsýtýldýðýnda genleþme olur. Genleþme sonucu levhanýn yüzey alaný artar. Ýçteki boþluðun alaný da artar. Yani r yarýçapý büyür. Isýtýlan bu levha içe doðru genleþmez hep dýþa doðru genleþir. Fotokopik büyütme gibi olur. Dolayýsýyla a, b ve r uzunluklarýndan üçüde artar. b. Levha soðutulduðunda, levhanýn yüzey alaný azalýr. Dolayýsýyla a, b ve r uzunluklarý küçülür. Yine fotokopik küçülmeye benzetebiliriz. |
|
Hacimce Genleþme
Bütün maddeler hacimce genleþir. Fakat bazý doðrultulardaki genleþmeler ihmal edilecek kadar küçük olduðunda, boyca uzama ve yüzeyce genleþme durumlarý olur.
Ýlk hacmi V0 olan küresel bir cismin sýcaklýðý DT kadar deðiþtirildiðinde hacmindeki deðiþme miktarý olan DV, baðýntýsý ile bulunur. Buradaki a deðerine hacimce genleþme katsayýsý denir. Hacimce genleþme üç boyutta olduðu için a = 3a diyebiliriz. |
|
Sývýlarda Genleþme
Sývýlar içinde bulunduklarý kabýn þeklini alýr. Isýtýlan bir sývý, hacimce genleþir. Ýçi su dolu bir kap ýsýtýldýðýnda sývýnýn taþmasý, genleþtiðini gösterir. Burada sývý genleþirken kapta genleþir. Fakat sývýlarýn genleþme katsayýsý katýlarýnkinden büyük olduðu için sývý, kaptan daha fazla genleþir ve taþma olur. Eðer kap ile sývý eþit miktar genleþse idi sývý taþmazdý.
Bu baðýntýya göre, ayný cins sývýlarýn sýcaklýðý eþit miktar artýrýlýrsa, hacmi büyük olan sývý daha fazla genleþir. Su diðer sývýlardan farklý þekilde genleþir.
+4 °C de hacmi en küçük deðerini alýr. +4 °C den itibaren hacmi artar ve 0 °C deki hacmi ile +8 °C deki hacmi eþit olur. Buna göre suyun hacim – sýcaklýk ve özkütle – sýcaklýk grafiði aþaðýdaki gibi olur.
+4 °C de hacmin minimum olduðu yerde özkütle maksimum deðerini alýr. Özkütlesi büyük olan sývý altta olduðu için, su birikintilerinin, göllerin ve denizlerin, dip kýsýmlarýndaki sýcaklýk +4 °C civarýndadýr.
Þekilde kesit alaný veri len K, L, M kaplardaki ayný cins sývýlarýn sýcaklýklarý eþit miktar artýrýldýðýnda, L ve M kaplarýndaki sývýlar eþit miktar genleþir. |
|
DV = V0 . a . DT baðýntýsýna göre, a ve DT eþit iken ilk hacmi büyük olan sývý daha çok genleþir. K deki sývý ise bunlara göre daha az genleþir.
Fakat genleþen sývýlarýn kaplardaki yükselme miktarlarýna bakýlýrsa, durum deðiþir. M kabýnýn üst kýsmý daha dar olduðu için sývý burada daha fazla yükselir. L deki sývý hacmi K dekinin iki katý olduðu için, DVL = 2DVK olur.
Fakat L nin kesit alaný da K nin kesit alanýnýn iki katý olduðundan K ve L deki sývý yükselmeleri eþit olur.
ISI ÝLETÝMÝ VE YALITIMI
Isý enerjisi bir yerden baþka bir yere üç yolla yayýlýr.
1. Ýletim yoluyla
2. Konveksiyon (madde akýmý) yoluyla
3. Iþýma yoluyla
1. Ýletim
Isýnýn iletim yoluyla yayýlmasý katýlarda olur. Katýlarýn molekül yapýsý sýký olduðu için ýsý alan bir molekül aldýðý ýsýnýn bir kýsmýný çevresindeki moleküllere aktararak onlarýnda sýcaklýðýnýn artmasýna neden olur. O moleküllerde ýsýsýný komþu moleküllere aktarýr ve böylece bir ucu ýsýtýlan katý maddenin iletim yoluyla diðer ucu da ýsýnýr.
Katý maddelerde ýsý yüzde yüz olarak iletilmez. Ýletme durumu bazý maddelerde hýzlý, bazýlarýnda ise yavaþtýr. Bundan dolayý ýsý iletkenliði katý maddeler için ayýrt edici bir özelliktir.
En iyi iletkenler saf metaller ve bunlar içinde de altýndýr.
X, Y çubuklarýnýn uçlarýndan eþit uzaklýða konulan mumlardan önce hangisi düþerse, o çubuðun ýsý iletkenliði daha fazla demektir. |
|
Sývý ve gaz molekülleri arasýndaki uzaklýk katýlarýnkine göre fazla olduðu için iletim yoluyla ýsý iletemez.
2. Konveksiyon (Madde Akýmý)
Sývý ve gazlar akýþkan olduklarýndan kolay hareket edebilirler. Isýnan maddeler genleþerek hacmi artar ve özkütlesi azalýr. Özkütlesi azalan akýþkan yukarý çýkarken, özkütlesi büyük olan akýþkan aþaðý iner ve bir sirkülasyon (sývý dolaþýmý) meydana getirir.
Örneðin kalorifer yandýðýnda, çevresindeki hava moleküllerini ýsýtýr ve ýsýnan hava genleþerek odanýn diðer taraflarýna gider ve oralarý da ýsýtýr.
Bir sývý alttan ýsýtýldýðýnda ýsýnan sývý genleþir ve özkütlesi azalýr. Özkütlesi azalan sývý yukarý, yukarýdaki daha soðuk ve özkütlesi büyük olan sývý aþaðý iner ve sývý içinde bir sirkülasyon olur. Dolayýsýyla kabýn alt tarafý ýsýnmakla sývýnýn üst kýsmý da madde akýmý yoluyla ýsýnmýþ olur.
3. Iþýma
Sýcak cisimler ýþýma yaparlar. Etrafa elektromanyetik dalga gönderirler. Bu dalgalar enerji paketcikleridir (foton). Bu enerji dalgalarýný soðuran yüzeyler ýsýnýrlar. Enerji dalgalarý yayan cisim ise enerji kaybettiði için soður.
Güneþin dünyayý ýsýtmasý ýþýma yoluyla olur. Güneþten yayýlan ýþýk dalgalarýný soðuran yüzeyler ýsýnýrlar. Koyu renkli yüzeyler ýþýðý daha çok soðurduðu için daha çok ýsýnýrlar. Açýk renkli yüzeyler ise daha çok yansýttýklarý için az ýsýnýrlar.
Termoslarýn iç yüzeyinin parlak olmasý ýsýnýn ýþýma yoluyla kaçmasýný engellemek içindir. Termosun dýþ yüzeyi parlak ise, dýþardan içeriye ýsýnýn girmesini azaltmak içindir.
Sýcak bir metal parçasý zemine býrakýldýðýnda zamanla soður. Bu cismin soðumasý yani ýsý kaybý, iletim, konveksiyon ve ýþýma yoluyla olur. Zemine temas ettiði için iletimle ýsýnýn bir kýsmýný zemine aktarýr. Havadaki moleküller cisme çarparak ondan ýsý alýrlar. Ayrýca sýcak cisimler gözlerimizle göremediðimiz kýzýl ötesi ýþýnlar yayarlar. Yani ýþýma yoluyla da ýsýnýn bir kýsmýný verir ve zamanla soðurlar. |
|
Binalardaki çift cam, tuðlalar arasýna konulan köpük, bodrum katlardaki strofor, çatýlardaki izocam, su saatleri üzerine dökülen odun talaþý, oda zeminlerinin parke ile döþenmesi ýsý yalýtýmýna birer örnektir.