🎨 2026 TYT Fizik: Yüzey Genleşme Katsayısı Nedir?
Yüzey genleşme katsayısı, bir maddenin sıcaklığı değiştiğinde yüzey alanındaki değişimi ifade eden bir özelliktir. Yani, bir cismin sıcaklığı arttığında yüzeyi ne kadar büyür, bunu bize söyler.
- 🔥 Isınma ve Genleşme: Maddeler ısıtıldıklarında genleşirler. Bu genleşme, maddenin boyutlarında artışa neden olur. Katı maddelerde bu genleşme, boyutta, yüzeyde veya hacimde olabilir.
- 📏 Yüzey Alanı Değişimi: Yüzey genleşme katsayısı, özellikle iki boyutlu cisimlerin (ince levhalar, plakalar vb.) yüzey alanındaki değişimi hesaplamak için kullanılır.
- 🧮 Katsayının Anlamı: Yüzey genleşme katsayısı (genellikle $\beta$ ile gösterilir), bir maddenin sıcaklığı 1°C arttığında yüzey alanının ne kadar değiştiğini belirtir.
📐 Yüzey Genleşme Katsayısı Nasıl Hesaplanır?
Yüzey genleşme katsayısını hesaplamak için aşağıdaki formülü kullanabiliriz:
$\Delta A = A_0 \cdot \beta \cdot \Delta T$
Burada:
- $\Delta A$: Yüzey alanındaki değişim.
- $A_0$: Başlangıçtaki yüzey alanı.
- $\beta$: Yüzey genleşme katsayısı.
- $\Delta T$: Sıcaklık değişimi.
💡 Yüzey Genleşme Katsayısı Nelere Bağlıdır?
Yüzey genleşme katsayısı, maddenin cinsine ve sıcaklığına bağlıdır. Farklı maddelerin farklı genleşme katsayıları vardır.
- 🔬 Maddenin Cinsi: Her maddenin atomik yapısı farklı olduğu için, ısıtıldıklarında farklı şekillerde genleşirler. Örneğin, alüminyumun yüzey genleşme katsayısı, demirin yüzey genleşme katsayısından farklıdır.
- 🌡️ Sıcaklık: Bazı maddelerin genleşme katsayıları sıcaklıkla değişebilir. Ancak, genellikle bu değişim çok küçük olduğu için ihmal edilir.
📌 Örnek Soru ve Çözümü
Bir metal levhanın başlangıçtaki yüzey alanı 2 $m^2$ dir. Bu levhanın sıcaklığı 20°C'den 70°C'ye çıkarıldığında yüzey alanı 0.002 $m^2$ artıyor. Buna göre, metalin yüzey genleşme katsayısı kaçtır?
Çözüm:
$\Delta A = A_0 \cdot \beta \cdot \Delta T$ formülünü kullanacağız.
* $\Delta A = 0.002 \, m^2$
* $A_0 = 2 \, m^2$
* $\Delta T = 70°C - 20°C = 50°C$
Şimdi formülde yerine koyalım:
$0.002 = 2 \cdot \beta \cdot 50$
$\beta = \frac{0.002}{2 \cdot 50} = \frac{0.002}{100} = 0.00002 \, °C^{-1}$
Yani, metalin yüzey genleşme katsayısı $2 \times 10^{-5} \, °C^{-1}$'dir.
günlük hayatta karşılaştığımız örnekler
- ☀️ Metal Köprüler: Köprülerin yapımında kullanılan metal parçalar, sıcaklık değişimlerine bağlı olarak genleşir ve büzülür. Bu nedenle, köprülerde genleşme boşlukları bırakılır.
- 🖼️ Pencereler: Pencere camları ve çerçeveleri farklı genleşme katsayılarına sahip oldukları için, sıcaklık değişimlerinde camın çatlamaması için uygun şekilde monte edilmeleri gerekir.
- 🛤️ Demiryolları: Tren rayları da sıcaklıkla genleşir. Bu yüzden raylar arasında küçük boşluklar bırakılır.
