🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Termometre Çeşitleri ve Genleşme Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Termometre Çeşitleri ve Genleşme Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir termometre, bir sıvının sıcaklık değişimine bağlı olarak genleşip büzülmesini kullanarak sıcaklığı ölçer. Eğer termometredeki sıvı, sıcaklık 10°C arttığında 2 cm yükseliyorsa, sıcaklık 30°C arttığında ne kadar yükselir?
Çözüm:
Bu soruyu orantı kurarak çözebiliriz.
- Adım 1: Sıcaklık artışı ile sıvı seviyesindeki yükselme doğru orantılıdır.
- Adım 2: 10°C'lik sıcaklık artışı 2 cm'lik yükselmeye neden oluyorsa, 30°C'lik sıcaklık artışı kaç cm'lik yükselmeye neden olur?
- Adım 3: Orantıyı kuralım:
\( \frac{10^\circ C}{2 \text{ cm}} = \frac{30^\circ C}{x \text{ cm}} \) - Adım 4: İçler dışlar çarpımı yapalım:
\( 10 \cdot x = 30 \cdot 2 \)
\( 10x = 60 \) - Adım 5: x'i bulalım:
\( x = \frac{60}{10} \)
\( x = 6 \text{ cm} \)
Örnek 2:
Bir metal çubuğun boyu, 20°C'de 100 cm'dir. Bu metal çubuğun sıcaklığı 70°C'ye çıkarıldığında boyundaki uzama miktarı 0.5 cm oluyor. Aynı metalden yapılmış, ancak başlangıçta 200 cm boyunda olan başka bir çubuğun sıcaklığı da 70°C'ye çıkarıldığında boyundaki uzama miktarı ne kadar olur?
Çözüm:
Bu tür sorularda, uzama miktarının hem ilk boya hem de sıcaklık değişimine bağlı olduğunu unutmamalıyız.
- Adım 1: İlk durumda, 100 cm'lik çubuğun sıcaklığı \( \Delta T_1 = 70^\circ C - 20^\circ C = 50^\circ C \) arttığında 0.5 cm uzamıştır.
- Adım 2: Uzama miktarı, ilk boy ile doğru orantılıdır. Yani, ilk boyu iki katına çıkan çubuğun aynı sıcaklık değişimiyle uzaması da iki katına çıkar.
- Adım 3: İkinci çubuğun ilk boyu 200 cm'dir, bu da ilk çubuğun iki katıdır.
- Adım 4: İkinci çubuğun sıcaklık değişimi de aynıdır: \( \Delta T_2 = 70^\circ C - 20^\circ C = 50^\circ C \).
- Adım 5: Bu nedenle, ikinci çubuğun uzama miktarı ilk çubuğun uzama miktarının iki katı olacaktır:
\( 2 \times 0.5 \text{ cm} = 1 \text{ cm} \)
Örnek 3:
Kış aylarında pencere kenarlarında oluşan buğulanmanın temel fiziksel nedeni nedir? ❄️
Çözüm:
Pencere kenarlarında oluşan buğulanma, sıcaklık farkı ve havadaki su buharının yoğunlaşması ile ilgilidir.
- Adım 1: Dışarısı soğuk olduğunda, pencere camının iç yüzeyi de soğur.
- Adım 2: İçerideki sıcak hava, pencere camına yaklaştığında soğuk yüzeyle temas ederek sıcaklığı düşer.
- Adım 3: Soğuyan havanın taşıyabileceği su buharı miktarı azalır.
- Adım 4: Havadaki fazla su buharı, cam yüzeyinde küçük su damlacıkları halinde yoğuşur. Bu yoğuşma olayı, buğulanmaya neden olur.
- Adım 5: Bu nedenle, pencere kenarlarında oluşan buğulanma, sıcaklık farkından kaynaklanan bir yoğunlaşma olayıdır.
Örnek 4:
Bir mühendis, demiryolu raylarının yazın genleşip kışın büzülmesinden kaynaklanan sorunları önlemek için raylar arasına boşluklar bırakmıştır. Eğer bir rayın boyu, 10°C'de 25 metre ise ve sıcaklık 40°C'ye çıktığında 1.5 cm uzuyorsa, bu rayın 10°C ile 40°C arasındaki genleşme katsayısı nedir?
Çözüm:
Genleşme katsayısı, malzemenin sıcaklık değişimine karşı ne kadar uzadığını gösteren bir özelliktir.
- Adım 1: İlk olarak, sıcaklık değişimini hesaplayalım:
\( \Delta T = 40^\circ C - 10^\circ C = 30^\circ C \) - Adım 2: Uzama miktarını metreye çevirelim:
\( \Delta L = 1.5 \text{ cm} = 0.015 \text{ m} \) - Adım 3: Genleşme formülü \( \Delta L = L_0 \cdot \alpha \cdot \Delta T \) şeklindedir. Burada \( L_0 \) ilk boy, \( \alpha \) genleşme katsayısı ve \( \Delta T \) sıcaklık değişimidir.
- Adım 4: Formülü genleşme katsayısını bulmak için düzenleyelim:
\( \alpha = \frac{\Delta L}{L_0 \cdot \Delta T} \) - Adım 5: Değerleri yerine koyalım:
\( \alpha = \frac{0.015 \text{ m}}{25 \text{ m} \cdot 30^\circ C} \)
\( \alpha = \frac{0.015}{750} \text{ /}^\circ C \)
\( \alpha = 0.00002 \text{ /}^\circ C \)
Örnek 5:
Bir termometredeki cıva, 5°C'lik bir sıcaklık düşüşünde 3 mm büzülüyor. Eğer aynı termometredeki cıva 15°C'lik bir sıcaklık düşüşünde ne kadar büzülür?
Çözüm:
Bu durum da doğrudan orantılı bir ilişkidir.
- Adım 1: Sıcaklık düşüşü ile cıva seviyesindeki büzülme doğru orantılıdır.
- Adım 2: 5°C'lik düşüş 3 mm büzülmeye neden oluyorsa, 15°C'lik düşüş ne kadar büzülmeye neden olur?
- Adım 3: Orantıyı kuralım:
\( \frac{5^\circ C}{3 \text{ mm}} = \frac{15^\circ C}{y \text{ mm}} \) - Adım 4: İçler dışlar çarpımı yapalım:
\( 5 \cdot y = 15 \cdot 3 \)
\( 5y = 45 \) - Adım 5: y'i bulalım:
\( y = \frac{45}{5} \)
\( y = 9 \text{ mm} \)
Örnek 6:
Bir cam şişenin içindeki suyun sıcaklığı 10°C'den 60°C'ye çıkarılıyor. Suyun hacmindeki artış, cam şişenin hacmindeki artıştan daha fazladır. Bu durumun nedeni nedir? 🌡️
Çözüm:
Bu durum, maddelerin farklı genleşme katsayılarına sahip olmasından kaynaklanır.
- Adım 1: Katı maddeler (cam gibi) ve sıvılar (su gibi) ısıtıldıklarında genleşirler.
- Adım 2: Her maddenin genleşme miktarı, sıcaklık değişimi ve ilk hacmi ile doğru orantılıdır.
- Adım 3: Ancak, her maddenin genleşme katsayısı farklıdır. Genleşme katsayısı, bir malzemenin sıcaklık değişimine ne kadar tepki vereceğini belirler.
- Adım 4: Suyun hacimce genleşme katsayısı, camın hacimce genleşme katsayısından daha büyüktür.
- Adım 5: Bu nedenle, aynı sıcaklık artışı için su, camdan daha fazla genleşir ve hacmi daha çok artar. Bu da şişenin taşmasına neden olabilir.
Örnek 7:
Elektrik tellerinin yazın sarkık, kışın ise daha gergin durmasının fiziksel açıklaması nedir? ⚡
Çözüm:
Bu durum, metallerin genleşme ve büzülme özelliklerinin bir sonucudur.
- Adım 1: Elektrik telleri genellikle metalden yapılır ve metaller ısıtıldıklarında genleşirler.
- Adım 2: Yaz aylarında hava sıcaklığı arttığında, tellerin sıcaklığı da artar ve bu durum tellerinin uzamasına (genleşmesine) neden olur.
- Adım 3: Genleşen teller daha uzun olacağı için sarkık bir görünüm alırlar.
- Adım 4: Kış aylarında ise hava sıcaklığı düştüğünde, tellerin sıcaklığı da azalır ve bu durum tellerinin kısalmasına (büzülmesine) neden olur.
- Adım 5: Büzülen teller daha kısa olacağı için daha gergin bir hal alırlar.
Örnek 8:
Bir deneyde, 50 cm uzunluğundaki bir demir çubuk, sıcaklığı 20°C'den 120°C'ye çıkarıldığında 0.1 cm uzamıştır. Buna göre, demirin lineer genleşme katsayısı \( \alpha_{demir} \) nedir?
Çözüm:
Lineer genleşme katsayısı, bir malzemenin boyundaki uzama miktarını hesaplamak için kullanılır.
- Adım 1: Öncelikle sıcaklık değişimini hesaplayalım:
\( \Delta T = 120^\circ C - 20^\circ C = 100^\circ C \) - Adım 2: Uzama miktarını metreye çevirelim:
\( \Delta L = 0.1 \text{ cm} = 0.001 \text{ m} \) - Adım 3: İlk boyu metreye çevirelim:
\( L_0 = 50 \text{ cm} = 0.5 \text{ m} \) - Adım 4: Lineer genleşme formülü \( \Delta L = L_0 \cdot \alpha \cdot \Delta T \) idi. Bu formülden \( \alpha \) 'yı çekersek:
\( \alpha = \frac{\Delta L}{L_0 \cdot \Delta T} \) - Adım 5: Değerleri yerine koyalım:
\( \alpha_{demir} = \frac{0.001 \text{ m}}{0.5 \text{ m} \cdot 100^\circ C} \)
\( \alpha_{demir} = \frac{0.001}{50} \text{ /}^\circ C \)
\( \alpha_{demir} = 0.00002 \text{ /}^\circ C \)
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-termometre-cesitleri-ve-genlesme/sorular