Soru

Zorluk: KolayKatı ve Sıvılarda Genleşme ve Büzülme

Oda sıcaklığında (20C20^\circ\text{C}) metal bir KK halkasının içinden geçemeyen metal bir LL küresi, her iki cisim de buza konulup sıcaklıkları 0C0^\circ\text{C}'ye düşürüldüğünde halkanın içinden geçebilmektedir. Cisimlerin yapıldığı metallerin boyca genleşme katsayıları sırasıyla αK\alpha_K ve αL\alpha_L olduğuna göre, bu katsayılar arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisidir?

  1. αL>αK\alpha_L > \alpha_KCevap
  2. B
    αK>αL\alpha_K > \alpha_L
  3. C
    αK=αL\alpha_K = \alpha_L
  4. D
    αK\alpha_K ve αL\alpha_L karşılaştırılamaz
  5. E
    Genleşme katsayıları sadece ısıtılma durumunda geçerli olduğundan bu durum için yorum yapılamaz

Cevap

αL>αK\alpha_L > \alpha_K
Sıcaklık azaldığında (20C20^\circ\text{C}'den 0C0^\circ\text{C}'ye) her iki metal cisim de büzülür. Kürenin halkadan geçebilmesi için kürenin boyutlarının halkaya göre daha fazla küçülmüş olması gerekir. Sıcaklık değişimleri eşit olduğuna göre, daha fazla büzülen kürenin genleşme katsayısı halkanın genleşme katsayısından daha büyük olmalıdır. Bu nedenle kürenin katsayısının halkanın katsayısından büyük olduğunu belirten ifade doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Sıcaklık değişiminin yönünü ve cisimlerin boyutlarındaki değişimi belirleme
Sıcaklık 20C20^\circ\text{C}'den 0C0^\circ\text{C}'ye düştüğü için her iki cisim de büzülür (boyutları küçülür).
Sıcaklığı azalan katı maddelerin hacimleri ve boyutları büzülme nedeniyle azalır.
2
Cisimlerin ge��iş durumuna göre büzülme miktarlarını karşılaştırma
Başlangıçta geçemeyen küre soğutulunca geçebildiğine göre, kürenin yarıçapındaki küçülme miktarı halkanın iç yarıçapındaki küçülme miktarından daha fazladır.
Kürenin geçebilmesi için halkanın boşluğuna göre daha küçük hale gelmesi gerekir.
3
Büzülme miktarlarını genleşme katsayıları ile ilişkilendirme
Aynı sıcaklık değişimi altında daha çok büzülen kürenin boyca genleşme katsayısı halkanınkinden büyüktür (αL>αK\alpha_L > \alpha_K).
Genleşme/büzülme miktarı, maddenin cinsini belirleyen genleşme katsayısı ile doğru orantılıdır.

Anahtar Kavram

Katıların sıcaklık değişimi etkisiyle genleşmesi ve büzülmesi genleşme katsayısı ile doğru orantılıdır.
Bu soruyu puanla