Isının katı, sıvı ve gazlar üzerinde ne gibi etkileri vardır? Isının Genleşme, süblimleşme ve buharlaşma gibi etkileri ve açıklamaları
Isının Maddeler Üzerindeki Etkileri
KATILARDA
Bir cisme ısı verilirse o cismin sıcaklık derecesi yükselir. Bunun için cisimlerin sıcaklık derecesi belirtilmiştir. Saf suyun donduğu sıcaklık derecesi 0, kaynadığı sıcaklık derecesi de 100 kabul edilmiştir. Bu iki değerin arası 100 eşit parçaya bölünmüştür. Bu bize santigrad sıcaklık derecesini verir. C ile gösterilir. Bundan başka Fahrenhayt ve Reomür sıcaklık dereceleri vardır.
Uzama Katsayısı. — Genel olarak, katı cisimlere ısı verilince boyları uzar. Bir maden çubuğu bütün uzunluğu boyunca ısıttıktan sonra ölçersek boyunun soğuk durumuna göre arttığını görürüz. Bu uzama her cisimde aynı değildir. Aynı ısı değeri için cisimlerin uzamaları değişiktir. Bunu belirtmek için “uzama katsayısı” kullanılır. Bir cismin birim uzunluğunun, 1 C derece sıcaklık farkında uzadığı miktara o cismin “uzama katsayısı” denir. Mesela demir için uzama katsayısı C derecesi başına 0.000 012 cm/cm dir. Bu, 1 santimetre boyundaki demir 1 C derecesi ısıtılırsa boyu 1,000 012 santimetreye varır demektir. Bu ısınma ısısına göre çeşitli cisimlerin ne kadar uzıyacağı bulunabilir.
Termostat. —Cisimlerin sıcaklıkla boylarının uzaması birçok yerlerde faydalıdır. Mesela sıcaklık değişmelerine göre çeşitli kumandalar veren “termostat” adındaki araç bu esasa göre çalışır. Termostatın yerleştirildiği ortamda sıcaklık belli bir dereceyi aşınca boyu uzayan madem çubuk bir noktaya değer. Bu dokunma sonunda bir elektrik kontağı kapanır, istenen kumandayı verir. Meselâ bir buz dolabının motorunu çalıştırır.
Genleşme (Yüzey ve hacim büyümesi). — Isınmayla bir cismin yalnız uzunluğu değil, üç boyutu da büyür. Buna “genleşme” denir. Aynı şekilde “yüzeyce genleşme katsayısı”, “hacimce genleşme katsayısı” vardır.
Bu olay da günlük yaşamamızda çok görülür. Faydalı ya da zararlı olduğu yerler vardır. En basit örnek olarak bir küre ve bir çemberde bu olayı görürüz. Bir çember ve bu çemberden rahatça geçen maden bir küre alalım. Küreyi ısıttıktan sonra çemberden geçmediğini görürüz. Çünkü ısı etkisiyle küre hacimce genleşmiştir. •
SIVILARDA:
Sıvılar da genel olarak ısı aldıkları zaman hacımca genleşirler. Yalnız, sıvıların belli bir hacımlarıvolmadığı için bir kab İçinde bulundurulurlar. Isıyla hacım değişmesini incelerken kabın genleşmesini de hesaba katmak gereklidir. Yoksa, bulunan sonuçlar yanlış olur.
Ergime Isısı. — Katı bir cismin birim kütlesini sıcaklığını değiştirmeden ergitmek için verilmesi gereken ısı miktarına o cismin “ergime ısısı” denir. Bu değer su için 80 kaloridir. Yani, 1 gram buz 0 C derecesinde ergirken çevresinden 80 kalori alır; 1 gram su donarken çevresine 80 kalori verir.
Basıncın etkisi. — Bir sıvının donma noktası sıvı üzerine yapılan basınçla değişir. Donma sırasında büzülen sıvılarda basınç arttıkça donma noktası daha büyük değerlere kayar. Donma sırasında genişliyen sıvılarda ise durum terstir. Onun için, ısı problemlerinde basıncın da göz önünde tutulması gereklidir.
Kolaylık için “normal şartlar” tarif edilmiştir. 76 cm. hava basıncı ve 0 C derecesine “normal şartlar” denir.
Buharlaşma Olayı. — Bir cismin gaz haline geçmesine “buharlaşma olayı” denir. Üç bölümü vardır. Buharlaşma, kaynama, süblimleşme.
1) Buharlaşma: Sıvının yalnız yüzeyindeki kısımlarının buhar haline geçmesidir.
2) Kaynama: Sıvının yalnız yüzeyinde kalmayıp bütününe yayılan buharlaşmadır. Kaynama sonunda bütün sıvı buhar haline geçer. Bir sıvıyı kaynatmak için ona ısı verilmesi gerekir. Bir sıvının birim kütlesini sıcaklığı değişmeksizin, buhar haline geçirmek için verilmesi gereken ısıya “buharlaşma ısısı” denir. Bu değer su için 539 kaloridir; yani, 1 gram suyu buharlaştırmak için ona 539 kalori verilmelidir.
3) Süblimleşme: Belli sıcaklık ve basınç altında bir cismin, katı halinden, doğrudan doğruya gaz haline geçmesidir. Naftalin normal şartlarda bu özelliği gösterir.
GAZLARDA
Bir gazın durumu üç değişkenle belli olur. Sıcaklığı, tatbik ettiği basıncı, kapladığı hacim. Bu üç değer arasında bütün gazlar için doğru olan bağıntılar vardır. Gazları ya sabit hacim altında, ya da sabit basınç altında ısıtabiliriz. Buna göre, gazlarda çeşitli olaylar geçer. Gazların özgül ısınları da ısıtma şekline göre iki tanedir: Sabit hacımdaki özgül ısı, sabit basınçtaki özgül rsı. Onun için gazlarda ısı problemleri biraz daha karışıktır.
