Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruyu çözmek için maddelerin ısı etkisiyle nasıl davrandığını, yani "genleşme" olayını anlamamız gerekiyor. Gelin, adım adım bu konuyu inceleyelim:
- Isı Etkisiyle Uzama (Genleşme) Prensibi: Maddeler ısıtıldığında genellikle hacimleri artar, yani genleşirler. Çubuklar gibi tek boyutta uzun olan cisimler için bu duruma "boyca genleşme" denir.
- Boyca Genleşme Formülü: Bir çubuğun boyundaki uzama miktarı ($\Delta L$), şu formülle hesaplanır: $\Delta L = L_0 \cdot \alpha \cdot \Delta T$.
- Burada:
- $\Delta L$: Çubuğun boyundaki uzama miktarıdır.
- $L_0$: Çubuğun başlangıçtaki (ilk) boyudur.
- $\alpha$: Maddenin "boyca genleşme katsayısı"dır. Bu katsayı, her madde için farklı ve ayırt edici bir özelliktir.
- $\Delta T$: Çubuğun sıcaklığındaki değişim (artış) miktarıdır.
- Sorudaki Verilerin Analizi:
- Başlangıç Boyu ($L_0$): Soruda "eşit uzunluktaki" demir, bakır ve alüminyum çubuklar denildiği için, $L_0$ değeri tüm çubuklar için aynıdır.
- Sıcaklık Değişimi ($\Delta T$): "Aynı sıcaklık artışına maruz bırakıyor" ifadesi, $\Delta T$ değerinin de tüm çubuklar için aynı olduğunu gösterir.
- Belirleyici Faktör: Boyca Genleşme Katsayısı ($\alpha$): Uzama miktarını belirleyen tek farklı değişken, maddelerin kendilerine özgü olan boyca genleşme katsayıları ($\alpha$) olacaktır. Bir maddenin $\alpha$ değeri ne kadar büyükse, aynı sıcaklık artışında o kadar fazla uzar.
- Maddelerin Genleşme Katsayılarının Karşılaştırılması: Demir, bakır ve alüminyumun yaklaşık boyca genleşme katsayıları şöyledir (birimi $10^{-6} /^\circ C$):
- Demir (Çelik): Yaklaşık $11 - 13$
- Bakır: Yaklaşık $17$
- Alüminyum: Yaklaşık $23 - 24$
Bu değerlere baktığımızda, alüminyumun boyca genleşme katsayısının diğerlerine göre en büyük olduğunu görürüz.
- Sonuç: Başlangıç boyları ve sıcaklık artışları aynı olduğundan, boyca genleşme katsayısı en büyük olan madde en fazla uzayacaktır. Bu durumda, alüminyum çubuk en fazla uzayan çubuk olacaktır.
Cevap C seçeneğidir.
