Genleşme, maddelerin ısındığı zaman boyutlarının büyümesi olayıdır. Maddeler ısı enerjisi aldıklarında, onu oluşturan tanecikler daha hızlı hareket eder ve birbirinden uzaklaşır. Bu da maddenin hacminin artmasına, yani genleşmesine neden olur.
Soğuyan maddelerde ise tam tersi olur; maddeler büzülür. Yani, ısı kaybeden maddenin boyutları küçülür.
Katı maddeler, belirli bir şekle sahiptir ve genleşmeleri en az olan maddelerdir. Genleşme miktarı, maddenin cinsine bağlıdır.
Örnekler:
Sıvı maddeler, katılardan daha fazla genleşir. Sıvıların belirli bir şekli yoktur, bulundukları kabın şeklini alırlar. Bu yüzden genleştiklerinde seviyeleri yükselir.
Örnekler:
Önemli İstisna: Su, 4°C'ye kadar soğudukça normal şekilde büzülür. Ancak 4°C'den sonra soğumaya devam ederse, buz olmadan önce genleşmeye başlar. Bu nedenle buz, sudan hafiftir ve suyun üzerinde yüzer.
Gazlar, en fazla genleşen maddelerdir. Tanecikleri birbirinden çok uzakta ve serbestçe hareket edebilir durumdadır. Gazlar hem çok kolay genleşir hem de çok kolay sıkıştırılabilir.
Örnekler:
Soru 1: Bir demir yolu köprüsünün rayları arasında boşluklar bırakılır. Aşağıdakilerden hangisi bu uygulamanın temel nedenidir?
a) Rayların daha kolay monte edilmesini sağlamak
b) Rayların genleşmesi durumunda bükülmesini engellemek
c) Trenlerin daha hızlı gitmesini sağlamak
d) Maliyeti düşürmek
Cevap: b) Rayların genleşmesi durumunda bükülmesini engellemek
Çözüm: Demir, sıcak havalarda genleşir. Eğer raylar arasında boşluk olmazsa, genleşen raylar bükülür ve kazalara neden olabilir. Boşluklar, bu genleşme için gerekli alanı sağlar.
Soru 2: Tamamen dolu, ağzına kadar kapalı bir cam kavanoz buzdolabına konulduğunda kapağı açılmaz hale gelir. Bunun nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
a) Kavanozdaki hava soğuyarak büzüşmüş ve kavanozun içinde düşük basınç oluşmuştur.
b) Kavanozdaki hava ısınarak genleşmiştir.
c) Cam kavanoz soğuyarak genleşmiştir.
d) Kavanozdaki hava kapağı yapıştıracak bir maddeye dönüşmüştür.
Cevap: a) Kavanozdaki hava soğuyarak büzüşmüş ve kavanozun içinde düşük basınç oluşmuştur.
Çözüm: Kavanoz soğuduğunda içindeki gaz halindeki hava büzüşür (hacmi azalır). Bu, kavanozun içindeki basıncı dışarıdaki atmosfer basıncından daha düşük hale getirir. Dışarıdaki yüksek basınç, kapağın içe doğru itilmesine ve açılmamasına neden olur.
Soru 3: Termometrelerde sıvıların kullanılmasının temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
a) Sıvıların renklerinin güzel olması
b) Sıvıların genleşme katsayılarının katılardan daha büyük olması
c) Sıvıların katılardan daha ucuz olması
d) Sıvıların görünmez olması
Cevap: b) Sıvıların genleşme katsayılarının katılardan daha büyük olması
Çözüm: Sıvılar, katılara göre sıcaklık değişimlerinde daha fazla genleşir veya büzüşür. Bu büyük hacim değişimi, ince cam boruda daha belirgin bir yükselme veya alçalma sağlar, böylece sıcaklık daha hassas bir şekilde ölçülebilir.
Soru 4: Aynı sıcaklık artışında, eşit hacimdeki katı, sıvı ve gaz maddelerden hangisi en fazla genleşir?
a) Katı
b) Sıvı
c) Gaz
d) Hepsi aynı oranda genleşir
Cevap: c) Gaz
Çözüm: Genleşme, tanecikler arasındaki boşluğun artmasıyla olur. Gaz tanecikleri arasındaki boşluk katı ve sıvılara göre çok daha fazla olduğu için, gazlar aynı sıcaklık artışında en fazla genleşeni gerçekleştirir. Genleşme miktarı genellikle Gaz > Sıvı > Katı şeklindedir.
