Isıl genleşme
Kısa tanım
Maddelerin sıcaklık arttığında boyut ve hacimlerinin büyümesi, azaldığında küçülmesidir; malzemeye özgü genleşme katsayısıyla hesaplanır.
Diğer adları: Termal genleşme, Isıl genleşme katsayısı
Yazın elektrik tellerinin daha sarkık durması, demiryolu raylarının arasında küçük boşluklar bırakılması ve köprülerde dişli genleşme derzleri bulunması aynı nedenden kaynaklanır: maddeler ısınınca genleşir. Isınan taneciklerin titreşimi artar ve aralarındaki ortalama uzaklık büyür.
Boyca genleşme
ΔL = α × L₀ × ΔT. α boyca genleşme katsayısı (1/°C), L₀ ilk uzunluk, ΔT sıcaklık değişimidir. Yaklaşık katsayılar: çelik 12 × 10⁻⁶, beton 10-12 × 10⁻⁶, alüminyum 23 × 10⁻⁶, bakır 17 × 10⁻⁶, cam 9 × 10⁻⁶, PVC 50-80 × 10⁻⁶ /°C.
Örnek: 100 metrelik çelik bir köprü kirişi kışın −10 °C, yazın 40 °C'ye çıkıyorsa uzunluk farkı 12 × 10⁻⁶ × 100 × 50 = 0,06 m, yani 6 cm'dir. Bu hareket karşılanmazsa yapıda büyük gerilmeler oluşur; o yüzden genleşme derzleri bırakılır. Hesabı ısıl genleşme hesaplamasıyla yapabilirsin. Engellenen genleşmenin yarattığı gerilmeyi gerilme ve şekil değiştirme aracıyla tahmin edebilirsin.
Hacimce genleşme
Katılarda hacimce genleşme katsayısı yaklaşık 3α'dır. Sıvılar katılardan daha çok genleşir; termometrelerin çalışma prensibi budur. Yakıt depoları ve kalorifer tesisatları bu yüzden genleşme payı ya da genleşme tankıyla tasarlanır.
Suyun anomalisi
Su 0 ile 4 °C arasında soğudukça genleşir ve en yüksek yoğunluğuna 4 °C'de ulaşır. Bu yüzden göllerin dibi kışın 4 °C civarında kalır ve buz yüzeyde oluşarak alttaki canlıları korur. Donarken de hacmi yaklaşık %9 artar; borular bu yüzden patlar. Fahrenheit ve Celsius arasında geçiş gerekiyorsa sıcaklık dönüştürücüsünü kullanabilirsin.