METALLERİN BOYCA UZMASI

Verilen bir sıcaklık diliminde hem sıvıların ve hem de katıların kendi aralarında genleşme farklılıkları olur. Genleşmelerdeki bu farklılıkları karakterize eden, maddeye veya malzemeye has bir katsayı vardır. Bu kat sayıya ısıl genleşme katsayısı denir.

Üç tür madde vardır. Katı, Sıvı ve Gaz.

Katılar, hacim ve şekillerini korurlar. Katıyı oluşturan parçacıklar (atomlar veya moleküller) arasında çok az bir mesafe vardır ve bu mesafenin küçük bir kısmında da hareket serbestlikleri bulunur.

Sıvılar: Bulundukları kabın şeklini alırlar.Akışkandırlar.

Gazlar ise bulundukları kabin hacmine ve şekline uyarlar. Sıkıştırılabilirler. Akışkandırlar. Gazı oluşturan parçacıklar arasında serbest hareket edebilecekleri mesafe büyüktür.

Katı maddenin sıcaklığının artmasıyla hacminin büyümesidir.

İzotropik madde; her sıcaklık değişiminde, her doğrultuda aynı oran- da genleşen katı maddelerdir. 

Anizotropik madde ise her sıcaklık değişiminde, her doğrultuda farklı oranlarda genleşen maddelerdir. 

Maddelerin üç halini dikkate alarak, aynı şartlardaki genleşmelerini büyükten küçüğe doğru sıralaması: Gaz-Sıvı-Katıdır.

Alansal genleşme; katı maddenin bir alanının sıcaklığındaki değişme sonucu, boyutlarının değişerek alanındaki artma olayını ifade eder.

Laboratuvar ve deneylerin kendilerine özel güvenlik önlemleri bulunur. Genel olarak, belirli yerlere asılan uyarılar ve buralarda çalışanların yapmak ve uymak zorunda olduğu durumlar olmak üzere iki açıdan güvenlik söz konusudur. Örneğin, deneylerde sakin kalmak, aceleci davranmamak, elektrik bağlantılarına dikkat etmek, arıza durumunda müdahale etmeden yetkili kişilere bilgi vermek, diğer çalışanlarla uyum içinde olmak gibi bir çok güvenlik önlemi sayılabilir. 

Boyca uzama katsayısı, bir cismin sıcaklığındaki değişime bağlı olarak boyunun nasıl değişeceğini tanımlar.

Her malzeme için farklı bir boyca uzama katsayısı bulunur. Bu, iki açıdan önemlidir. Birbirleriyle iç içe geçmiş olarak yapılan farklı malzemelerin sıcaklık değişiminden dolayı, birbirlerine göre farklı genleşme göstermesi, bükülmeler, çatlamalar ve kopmalar gibi durumların ortaya çıkmasına sebep olur.  Aynı şekilde, yine sıcaklık değişiminden, köprüler, tren rayları, petrol boru hatları gibi yapılarda, önlem alınmaz ise, uzama ve büzülme sonucu olumsuzluklarla karşılaşılabilir.

Bir bölgede gece-gündüz sıcaklık farkı 20 °C’dir. Gündüz 10 m olarak ölçülen demir bir inşaat çubuğunun boyu gece -2,36 milimetre değişir.

Sıcaklığın 38 °C olduğu bir günde boyu 100 cm olan alüminyum bir çubuğun, sıcaklığın 10 °C olduğu bir kış gününde boyu 99,934 olur.

Sıcaklık yükselmesiyle cisimlerin boyutlarında artma meydana gelir. Buna genleşme adı verilir.

Maddelerin katı, sıvı ve gaz hallerinde parçaçıkların birarada olmasını sağlayan bağlar vardır. Bu bağlar, atom ve moleküllerdeki negatif ve pozitif elektrik yüklerinin birbirleriyle etkileşimleri sonucu oluşmaktadır ve kökeni bu sebeple elektrikseldir.

Aynı sıcaklık artışında, boyu diğerine göre iki misli olan bir çubuğun uzama miktarı da iki misli olur.

Ünitede belirtilen deneyde kullanılan malzemelerin uzama miktarlarının büyükten küçüğe doğru sıralaması şu şekildedir:

(III)Alüminyum- (II)Pirinç- (I)Çelik

Isıl genleşme katsayısı ile malzemenin boyutlarındaki değişimi arasında doğru bir orantı vardır. Isıl genleşme katsayısı ne kadar küçük olursa, malzemenin boyutlarındaki değişme o kadar az olur.

Civanın, alkolün sıcaklığına bağlı olarak hacmindeki değişimini sıcaklık ölçmek için kullanırız.

Farklı ısıl genleşme katsayısı olan metal ve alaşımlardan yapılmış sistemleri termostat olarak kullanırız.

Küresel bir malzeme izotropik değil ise, ısıtıldığında genleşir ve küresel yapısı bozulur.

Küresel bir malzeme izotropik ise, ısıtıldığında genleşir ve küresel yapısını korur.