Termal Genleşme Nedir?

Sıcaklıktaki değişimler sonucu, hacimdeki değişimler meydana gelir. Bu kavram termal genleşme olarak bilinir. Bir madde ısınırken, madde içindeki parçacıklar hareket eder, sıcaklık arttıkça daha aktif hale gelir. Bu aktivite, partiküllerin, aralarında bir malzemenin boyutunu genişleterek, aralarında ilave boşluklara ihtiyaç duymalarına neden olur. Bu kavramı tanımlayan denklem, termal genleşme katsayısı olarak bilinir ve genleşme derecesinin bir malzemedeki sıcaklık değişimi ile bölünmesi gerçeğiyle tanımlanabilir.

Bazı katı malzemelerin inşaat ve mühendislik alanında kullanılması, bu termal genleşmenin doğrudan bir sonucudur. Nesnelerin büyük bozulma olmadan şeklini koruma ihtiyacı, metallerin ve plastiklerin yaygın şekilde kullanılmasıyla sonuçlanmaktadır. Örneğin, bir çekiç, bozulmayı önlemek için sıcaklıklar yükseldikçe şeklini korumalıdır. Bu prensip, kullanılan malzemenin türüne göre genel olarak doğru olsa da, kristaller gibi bazı yapılar, şekle bağlı olarak farklı termal genleşme katsayılarına sahip olabilir.

Aynı şekilde, negatif termal genleşme kavramıyla birlikte aşırı soğuk gibi koşullar, malzemelerin normal termal genleşme gibi tam tersi nedenlerden dolayı büzüşmesine neden olur. Çoğu zaman, bu katılarla bağlantılı olarak farklı katsayılı diğer materyallere ihtiyaç duyulur. Bir örnek, metal çerçevenin genişlemesini ve büzülmesini önlemek için kauçuk tertibat gerektiren bir pencere olabilir.

Malzeme ne kadar sert olursa, termal genleşme o kadar düşük olur. Sıvılar, katı maddelerden daha kolay genleşecektir. Bunun nedeni, parçacıklar arasındaki enerji bağı arttıkça, bu maddelerin ısıl genleşmesinin azalmasıdır. Ek olarak, bazı malzemeler su veya çözücülerin emiliminden veya desorpsiyonundan dolayı boyut değiştirir.

Anizotropik genleşme olarak bilinen bir genleşme türü, bazı materyal tipleri içinde oluşabilir. Bu, katının her yönde tam olarak aynı şekilde genişlemeyeceği anlamına gelir. Grafit gibi çok sayıda katmana sahip herhangi bir malzeme, genellikle katmanlara dikey olarak değil, katmanlara dik bir şekilde daha geniş bir şekilde genişler. Bu, sıcaklık değişimlerine maruz kaldığında sadece bir yönde genişlemesi gereken bir montaj yapmaya çalışırken tasarımcılar için faydalı olabilir.