Sıcaklık arttıkça maddelerin hacmi genellikle artar. Bu olaya termal genleşme denir. Hacim artınca, özkütle (yoğunluk) nasıl değişir dersiniz? İşte bu yazıda bu sorunun cevabını bulacağız ve termal genleşme formülünü nasıl kullanacağımızı öğreneceğiz.
Özkütle, bir maddenin birim hacmindeki kütlesidir. Yani, ne kadar madde sıkışmış halde bulunur, onu gösterir. Formülü şöyledir:
$\text{Özkütle} = \frac{\text{Kütle}}{\text{Hacim}}$ yani $d = \frac{m}{V}$
Sıcaklık arttığında maddelerin tanecikleri daha hızlı hareket etmeye başlar. Bu hızlı hareket, taneciklerin birbirinden uzaklaşmasına ve dolayısıyla maddenin hacminin artmasına neden olur. Kütle değişmezken hacim artarsa, özkütle azalır.
Termal genleşme, sıcaklık değişimine bağlı olarak maddelerin boyutlarında meydana gelen değişmedir. Bu değişimi hesaplamak için kullanabileceğimiz bir formülümüz var:
$\Delta L = L_0 \cdot \alpha \cdot \Delta T$
Hacim için termal genleşme formülü ise şöyledir:
$\Delta V = V_0 \cdot \beta \cdot \Delta T$
Şimdi bu formülü bir örnekle nasıl kullanacağımızı görelim:
Örnek: 20°C'de 100 cm³ hacme sahip bir alüminyum bloğun sıcaklığı 70°C'ye çıkarılıyor. Alüminyumun hacim genleşme katsayısı $\beta = 72 \times 10^{-6} \text{ } 1/°C$ olduğuna göre, son hacmi ne olur?
Çözüm:
Yani, alüminyum bloğun son hacmi 100.36 cm³ olur.
Termal genleşme, köprülerden binalara, termometrelerden motorlara kadar birçok alanda dikkate alınması gereken bir olaydır. Örneğin, köprülerde genleşme boşlukları bırakılır ki sıcak havalarda genleşen malzeme köprüye zarar vermesin.
Şimdi öğrendiklerini test etme zamanı! Aşağıdaki soruyu çözmeye çalış:
25°C'de özkütlesi 2.7 g/cm³ olan bir alüminyum parçası 100°C'ye ısıtılıyor. Alüminyumun hacim genleşme katsayısı $\beta = 72 \times 10^{-6} \text{ } 1/°C$ olduğuna göre, 100°C'deki özkütlesi yaklaşık olarak ne olur?
