Umarım Yardımcı Olmuşumdur... :)
Metal Çiftleri
Her maddenin genleşme miktarı farklıdır. Maddelerin bu özelliğinden yararlanılarak metal çiftleri geliştirilmiştir. Metal çiftleri günlük yaşantımızda kullandığımız termostat, ütü, fırın,
Buz dolabı, ve su ısıtıcısı gibi araçların sıcaklığını belli değerlerde tutmakta yararlanır
Kullanımları
"Isı ve sıcaklık" konusunu içeren kitalarda bulabilirsiniz. Ama çok detaylı bilgilere ulaşabileceğinizi sanmıyorum. Ancak bir iki kelime ile şurada burada kullanılır gibi bilgilere erişirsiniz.
Ben size burada kısaca anlatmaya çalışayım, kitaplardan bulduğunuzun üstüne ekler kullanırsınız.
Metal çiftleri sıcaklık farkından yararlanarak mekanik bir yerdeğiştirme elde etme mantığı ile yapılan araçlardır. Adında anlaşılabileceği gibi bir metal çiftinden ibarettir.
Genleşme katsayıları farklı iki metal aynı uzunluk ve genişlikte kesilip üst üste yapıştırlır. Böylece metal çifti dediğimiz şey elde edilmiş olur.
Peki nasıl oluyorda sıcaklık farkını mekanik yerdeğiştirme olayında kullanıyoruz diye bir soru gelebilir aklınıza. Bunu da kısaca açıklayalım. Kullandığımız metallerin farklı genleşme katsayılarına sahip olduğunu belirtmiştik. Yani bu metalleri belli bir müddet ısıttığımızda iki metalde farklı oranda uzayacaktır. Bunlar birbirine yapışık olduğu için genleşme katsayısı yüksek olan daha fazla uzamaya çalışacak ve genleşme katsayısı küçük olan meta tarafına doğru bükülecektir.
Bu olayı bir de resim ile gösterelim:
Yukarıda şekilde gördüğümüz metal çifti ısıtıldığında üstte bulunan metal (genleşme katsayısı büyük olan, açık renkli metal) daha çok uzuyor fakat yapışık oldukları için kıvrılma meydana geliyor.
E peki diyeceksinizki bunun bize ne faydası var, eğilsin dursun bunu nerelerde kullanabiliriz.
Bunun kullanıldığı yerlerle sıkça karşılaşıyorsunuzdur. En azından bir ütyü hepimiz görmüştür. Ütünün belli bir sıcaklık ayarı vardır, o sıcaklık derecesine geldğinde ütünün ışığı söner. Bu nasıl olmaktadır? Bu mantık bir çok ütü mekanizmasında geçerlidir. Belli bir sıcaklık derecesinde metal çifti bükülür ve devreden akım geçmesi engellenir. Soğuduğunda tekrar düzelmeye başlar ve devre tamamlanır, ütü tekrar ısınmaya başlar.
Maddeler halinde metal çiftlerinin kullanım alanlarına değinelim:
Saatler: Çeşitli mekanik saatlerde sıcaklık etkisi ile sapmalar meydana gelebilmektedir. Bu sapmalar önlemek için metal çiftleri kullanılarak önlenebilmektedir. Bu sebeble mekanik saatlerin yapısında metal çiftlerinden yararlanılır.
Termostatlar: Biraz önce verdiğimiz ütü örneğinde kullanılan sistemlere termostat adı verilmektedir. Termostatlar belli bir sıcaklık değerine ihtiyacımız olduğunda kullanılır ve bunlar etal çiftleri sayesinde yapılırlar. Fırınlar, ütüler, kombiler gibi sabit sıcaklık değerine ihtiyacımız olan sistemlerde termostatlar kullanırız.
Termometreler: Bazı termometrelerde sıcaklık değerini göstermek için metal çiftlerinden yararlanılır. Sıcaklık değiştikçe metal çiftinin şekli değişir bu olay sıcaklık değerinin belirlenmesi için kullanılır.
Isı motorları: Kaynaklarda böyle bir araçtada metal çiftlerinin kullanıldığını belirten bilgiler bulunmakta.
Sıvıların genleşmesi
Sıvılar kaba doldurulduklarında kabın şeklini aldıklarından bir geometrik şekli yoktur. Dolayısıyla boyca ve yüzeyce genleşmelerinden bahsetmek oldukça güç olur. Hacimsel olarak genleşmelerini incelemek ise oldukça kolaydır. Kapta bulunan bir sıvıyı ısıttığımızda ısı seviyesi yükselir. Isı seviyesi yükseldiği zaman tanecikler birbirlerinden uzaklaşmaya başlar. Uzaklaştıkça hacmi artar. Ama öyle bir şey var ki sütü falan ısıttığımızda kaptan taşıyor ama suda öyle değil su ısıtıldıkça kayboluyor. Bunun nedeni ise şudur su ısınınca buharlaşıp kayboluyor.
Genleşme genişleme anlamından gelir. Sıcaklığı artırılan bir cismin uzunluk ya da hacminin değişmesi olayıdır. Katıları, sıvıları ya da gazları oluşturan
tanecikler, ortalama konumları çevresinde sürekli çalkalanma halindedirler. Bu cisimlerden birine ısı biçiminde enerji verilirse, bu enerji kinetik enerji ye dönüşür; dolayısıyla, kinetik enerjisi artan tanecikler daha şiddetle çalkalanır ve daha geniş alana yayılmaya çalışırlar; yani sıcaklığı yükselen cisim (katı,sıvı, gaz) aynı zamanda genleşir.
Genleşme çeşitleri
KATILARDA GENLEŞME
Dışarıdan ısı alan maddenin taneciklerinin kinetik enerjisi, dolayısıyla taneciklerin titreşim hızı artar. Tanecikler birbirinden uzaklaşmaya başlar. Bu olay genleşme adı ile anılır. Tersine olarak madde dışarıya ısı verdiğinde (madde soğutulduğunda) maddenin taneciklerinin kinetik enerjisi, dolayısıyla taneciklerin titreşim hızı azalır ve maddenin hacmi küçülür.
Maddelerin genleşmesi ya da tersine büzülmesi sırasında büyük kuvvetlerin ortaya çıkması, tren raylarında, köprü gibi yapılarda hasarlara neden olmaktadır. Bu yüzden tren yaylarının eklenti yerlerinde boşluklar bırakılır, köprüler demir makaralar üzerine oturtulur. Çevremizdeki bu tür yapıları gözlemleyerek genleşme ile ilgili bir çok örnekler bulabiliriz.
BOYCA UZAMA Bir m e t al çubuğun ısıtılmadan önceki ilk boyu, l0 olsun. Bu me ta l çubuğu ısıttığımızda boyu uzayarak son boyu l olur. Boyca uzama miktarı (Δl);
ΔL =l-l0 = L0.λ.Δt bağıntısıyla bulunur.
Burada, l0 ::-):-):-):-)lin ilk boyu.
λ::-):-):-):-)lin boyca genleşme katsayısı.
Δt = tson-tilk::-):-):-):-)lin ısıtılmadan önceki sıcaklığı ile ısıtıldıktan sonraki sıcaklığının farkıdır.
YÜZEYCE GENLEŞME Bir :-):-):-):-)l levhanın ısıtılmadan önceki ilk yüzeyi S0 olsun. Bu :-):-):-):-)l levhayı ısıttığımızda, yüzey artarak son yüzeyi S olur.
ΔS = S-S0.2 λ.Δt bağıntısıyla hesap edilir.
Burada;
S0::-):-):-):-)lin ilk yüzü.
2λ:Yüzeyce genleşme katsayısı (Boyca genleşmenin iki katıdır.)
Δt = tson-tilk :Sıcaklık farkıdır
HACİMCE GENLEŞME :-):-):-):-)l bir kürenin ısıtılmadan önceki ilk hacmi V0 olsun.Bu :-):-):-):-)l küreyi ısıttığımızda son hacmi V olur. Hacimce genleşme miktarı ΔV,
ΔV = V-V0 =V0.3λ.Δt bağıntısıyla hesap edilir.Burada;
V0::-):-):-):-)l kürenin ilk hacmi.
3λ:Hacimce genleşme katsayısı (Dikkat edilirse boyca genleşme katsayısının üç katıdır.)
Δt = tson-tilk : Sıcaklık farkıdır.
SIVILARDA GENLEŞME
Katı maddelerin genleşmelerini gördük, benim aklıma şu soru geldi, peki sıvı maddelerde de genleşme olur mu? Tabi ki olur şimdi birlikte bu konuyu işleyelim. Öncelikle şu sorulara cevap bulmaya çalışalım.
Ağzına kadar dolu bir çaydanlık ısıtıldıkça neden taşar?
Termometrelerde cıva veya alkol seviyesi sıcaklık değişmelerinde neden yükselip alçalır?
Bu ve bunun gibi sorulara, bilimsel alarak daha iyi cevaplar verebilmemiz için, sıvıların davranışlarını incelememiz gerekir. Ama bir sorunumuz var. Sıvıların ısıtılmadaki davranışlarını, katılarda olduğu gibi inceleyemeyiz. Çünkü, sıvıları katılar gibi şekillendirmek, örneğin boru haline getirmek imkansızdır. Bu yüzden, sıvıların, bir kap içinde incelenmeleri gerekir.
Sıvıların genleşmesinden sıvılı termometrelerde, sıcak su kazanlarında, termosifonlarda ve kalorifer sistemlerinde yararlanılır. Sıvıların genleşme miktarı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır.
ΔV = V. a. Δt
Bağıntıda ΔV sıvının hacimce genleşme miktarı, V sıvının ilk hacmi, a sıvının hacimce genleşme katsayısıdır.
GAZLARDA GENLEŞME
Şimdi de gazların ısı etkisiyle genleşmelerini ele alalım. Şu soruları cevaplamaya çalışalım. Soba üzerinde tutulan şişirilmiş bir balon niçin büyür ve hatta patlar? 1783 yılında Montgolfier kardeşler, balonlarını uçurabilmek için, balonun açık alt kısmında ateş yakmışlardır. Niçin? Bu sorulara bulacağımız cevaplar bize, gazlarda da hacmin, katı ve sıvılarda olduğu gibi sıcaklıkla arttığı kanısını vermekte.
Sıcaklıkla genleşme, gazdan gaza değişmemektedir.
:-):-):-):-)L ÇİFTİ
Farklı :-):-):-):-)llerden yapılmış eşit uzunluktaki iki çubuk bir birine perçinlenerek :-):-):-):-)l çifti yapılabilir. Bu iki çubuk, perçinli oldukları için ısıtıldıklarında bağımsız olarak hareket edemezler. Fakat uzama katsayıları bir birinden farklı oldukları için biri diğeri üzerine bükülür.
M e t al çiftlerinin birçok kullanım alanları vardır. Bunların en önemlisi elektrik termostatlarıdır. Termostat sıcaklığı kontrol altına alarak sabit bir değerde tutmaya yarayan bir alettir. Elektrikli şofben, elektrikli ütü, evlerdeki radyatör türü ısıtıcılar termostatlı aletlerdir.
Bu aletlerde sıcaklık arttığında :-):-):-):-)l çifti bükülür ve devreyi keser. Bir süre soğuyunca m e t al çifti soğuyarak eski durumuna gelir ve devreyi tamamlar. Isıtıcı çalışmaya başlar. Böylece aletin sabit sıcaklıkta çalışması sağlanır.
Yangın alarmlarında sıcaklık arttığında :-):-):-):-)l çifti yukarı bükülerek elektrik devresini kapatır ve zil çalar. Aynı zamanda m e t al termometrelerde ve flaşörlerde m e t al çiftleri kullanılarak yapılan araçlardır.
Çooook Uğraştım. Resmi Bile Kendim Upload Ettim. Emeğe Saygı... :)
