TYT Fizik Genleşme — ΔL=L₀αΔT • Suyun Anomalisi 4°C • YKS 2026 Hazırlık

Genleşme konusunun tüm kritik formülleri, yön kuralları ve özel maddeleri tek tabloda hatırlamak için kullandığımız on akronim. Sınav anında bir soru gördüğünde önce bu listeden ilgili akronimi çağır; gerisi formül uygulamaya iner.

Bir maddeye ısı enerjisi verdiğinde bu enerjiyi üç farklı şekilde kullanabilir:

1. Sıcaklık değişimi — atom ve moleküllerin ortalama kinetik enerjisi artar (Q = m·c·ΔT ile).
2. Hal değişimi — moleküller arası bağlar kopar (Q = m·L ile).
3. Genleşme — maddenin boyutları büyür (boyca, yüzeyce, hacimce).

Genleşme, bir maddeye ısı enerjisi verildiğinde boyutlarındaki büyümedir. Tersine, ısı enerjisi alındığında boyutları küçülür; buna büzülme denir. Genleşme, atom ve moleküllerin titreşim genliğinin artmasıyla moleküller arası ortalama mesafenin büyümesinden kaynaklanır.

Gravzant Halkası Deneyi — Genleşmenin Görsel İspatı

Gravzant halkası, genleşmenin en klasik laboratuvar deneyidir. Normal sıcaklıkta bir metal halkadan rahatça geçebilen bir metal top, ısıtıldığında hacmi büyür ve halkadan artık geçemez hale gelir. Halka ısıtılırsa iç çapı da büyür (bu, bir sonraki bölümde göreceğimiz önemli bir özellik). Bu deney genleşmenin gözle görülmesini sağlar ve ders kitaplarında tipik bir görsel olarak karşına çıkar.

Genleşme Sırasında Hangi Nicelikler Nasıl Değişir?

Genleşmenin Günlük Hayattaki Önemi

Genleşme ihmal edildiğinde büyük sorunlar çıkar. Bu yüzden mühendislikte ciddiye alınan bir olgudur:

• Gözlük camı takma: Gözlükçüler çerçeveyi hafifçe ısıtıp genişletir, camı yerine oturtur, soğuyunca çerçeve sıkıca kapatır.
• Sıkışmış kavanoz kapağı: Metal kapak üzerine sıcak su dökersin. Metal camdan daha çok genleştiği için kapak gevşer, açılır.
• Uçak ve makine vidaları: Büyük sıcaklık farklarına (−60°C'den +40°C'ye) maruz kalır. Vidalar soğuk halde monte edilir; normal sıcaklığa gelince genleşip sımsıkı oturur.
• Tren raylarındaki derzler: Rayların arasındaki küçük boşluklar, yaz aylarında genleşen metalin birbirine itişerek bükülmesini engeller.
• Köprülerdeki genleşme derzleri: Köprü güverteleri sıcakta uzar, soğukta kısalır; bu boşluklar olmasa köprü kırılır.
• Bimetal termometreler ve termostatlar: İki farklı metal birbirine kaynaklanmıştır; sıcaklık değiştiğinde farklı genleşirler ve eğrilirler, bu eğrilme bir devreyi açıp kapatır (örn: ütü, buzdolabı).

Genleşmenin miktarı üç faktöre bağlıdır:

Bu üç faktör doğru orantılı olarak birleşir: genleşme miktarı, üçünün çarpımıdır.

Boyca Genleşme (Lineer Genleşme)

Bir çubuğun veya telin uzunluğundaki değişim:

ΔL = α · L₀ · ΔT

• ΔL: Uzunluktaki değişim
• α: Boyca genleşme katsayısı (1/°C)
• L₀: İlk uzunluk
• ΔT: Sıcaklık değişimi (°C veya K)

Yüzeyce Genleşme

Bir levha veya plakanın alanındaki değişim:

ΔA ≈ 2α · A₀ · ΔT

Yüzey iki boyutlu olduğu için genleşme katsayısı 2α alınır. Örneğin α = 1,2·10⁻⁵/°C olan demirin yüzey genleşme katsayısı ≈ 2,4·10⁻⁵/°C olur.

Hacimce Genleşme

Üç boyutlu bir cismin hacmindeki değişim:

ΔV ≈ 3α · V₀ · ΔT

Hacim üç boyutlu olduğu için 3α. Bu katsayıya bazen β (beta) de denir: β = 3α.

Formül Karşılaştırmalı Tablo

Genleşme Katsayısı Nasıl Bulunur?

α'yı bulmak için formülü çeviririz:

α = ΔL / (L₀ · ΔT)

Örnek: X, Y, Z çubuklarının ilk boyları farklı, sıcaklık artışları eşit ve boy değişimleri de eşit (L kadar) ise α'yı belirlemek için: α = L / (L₀ · ΔT). ΔT ortaksa, ilk boyu küçük olanın katsayısı en büyüktür. Yani aynı boy artışını daha kısa mesafede yapan, daha iyi genleşir.

Grafik Sorularında Genleşme Katsayısı

X, Y, Z çubuklarının boylarının sıcaklığa göre değişim grafiği verilirse:

• Sıcaklık artışı ΔT her eksende aynıdır.
• Boy değişimi ΔL grafikten okunur.
• α = ΔL / (L₀ · ΔT) hesaplanır.
• İlk boy küçük olan aynı değişimi yaptıysa katsayısı daha büyüktür.

Bir cisim aynı maddeden yapılmış ve düzenli (simetrik) yapıda ise, ısıtıldığında tüm boyutları oransal olarak büyür. Şeklin orijinalliği bozulmaz; sadece "fotokopi ile büyütme" gibi her boyut aynı oranda çoğalır.

Çok Önemli Kural: Boşluklar da Oransal Olarak Büyür

Mantık basit: metalin tüm noktaları aynı oranda dışarı doğru genleşir. Delik etrafındaki metal de dışarı doğru çekilir, böylece delik de büyür. Fotokopi mantığıyla düşün — şeklin içindeki bir boşluk da aynı oranda büyüyecektir.

Klasik Tuzak Sorusu: Metal Halka Top Oyunu

Gravzant halkasından ancak sürterek geçen bir top var. Topu daha rahat geçirmek için ne yapabilirsin?

• Topu soğut: Top küçülür, halkadan rahat geçer. ✓
• Halkayı ısıt: İç yarıçap büyür, top rahat geçer. ✓
• Topu ısıt: Top büyür, daha zor geçer. ✗
• Halkayı soğut: İç yarıçap küçülür, top geçemez. ✗

Eğer hem topu soğutur hem halkayı ısıtırsan işin garantiye alırsın.

Örnek: Düzgün Metal Levha

Bir metal levhanın üzerindeki R₁ ve R₂ yarıçaplı delikler ve bir X uzunluğu var. Sıcaklık artınca hepsi nasıl değişir?

• R₁ → artar (delik büyüdü).
• R₂ → artar (delik büyüdü).
• X → artar (uzunluk arttı).

Tüm uzunluklar ve tüm boşluklar aynı oranda artar.

Açıların Değişmemesi

İçi Dolu / Boş Fark Eder mi?

Hayır! Aynı maddeden yapılmışsa, içinin dolu veya boş olması genleşmeyi etkilemez. Üç farklı cisim düşün:

• 3R yarıçaplı halka (tek boyut — iç yarıçap tanımlı).
• 2R yarıçaplı dolu levha (iki boyut).
• R yarıçaplı küre (üç boyut).

Sıcaklıkları eşit arttırıldığında, yarıçaptaki değişimleri sadece ilk yarıçaplara bağlıdır (aynı madde, aynı ΔT). Yani 3R > 2R > R olan ilk yarıçaplara sahip cisimlerde yarıçap değişimleri de aynı sıradadır: ΔR_halka > ΔR_levha > ΔR_küre. Boyutun kaç olduğu (1/2/3), sadece yarıçapı soruluyorsa önemsizdir.

Tel veya Çubuk Üzerindeki Uzunluklar

Bir telde A = 12, B = 20, C = 10 uzunlukları var. Sıcaklık iki katına artırılınca (ΔT etkisi olarak iki katı) hepsinin uzunluğu iki katına çıkar:

• A = 12 → 24
• B = 20 → 40
• C = 10 → 20

Arada bir boşluk varsa (örn: 4 birim) o boşluk da iki katına çıkar: 4 → 8. Boşluklar cisme ait olmasa bile, iki ucu arasındaki uzunluk cisme aitse oransal olarak değişir.

Bir Metal Çubuğun Etrafına Ait Olmayan Uzunluklar

Yani "cisme ait olan" her şey (uzunluk, kenar, dolu kısım, boşluk) artar. "Cisme ait olmayan" şeyler (duvara uzaklık, tavana uzaklık) cismin büyümesi yönünde azalır.

Bimetal (İki Farklı Metalin Perçinlenmesi)

İki farklı metal (örn: pirinç ve çelik) birbirine yapıştırılır veya kaynak yapılır. Sıcaklık değişince farklı miktarda genleşirler:

Sıcaklık artınca: İyi genleşen taraf dışa doğru kıvrılır (kendisi daha çok uzamak istediği için dış yay olur). Kötü genleşen taraf iç yayda kalır.

Sıcaklık azalınca: Tersi. İyi genleşen taraf daha çok kısalmak ister, iç yayda kalır. Kötü genleşen taraf dış yayda kalır.

Bimetal Termometresi

Bimetal şeritler eğildikçe bir ibreyi döndürür. Bu, bimetal termometrenin çalışma prensibidir. Sıcaklık arttıkça şerit eğrilir, ibre döner, kadran üzerinde sıcaklığı gösterir. Duyarlılık için:

• Metal çubuğun ilk boyu büyük olmalı (L₀ büyük → ΔL büyük).
• Metal çubuğun genleşme katsayısı büyük olmalı (α büyük → ΔL büyük).
• Göstergenin bölme sayısı çok olmalı (ince ölçeklenmiş).

Sıvılar da katılar gibi genleşir. Ama sıvıların belirli bir şekli olmadığı için boyca veya yüzeyce genleşmeden söz edilmez — sadece hacimce genleşirler.

ΔV = β · V₀ · ΔT

β (beta), sıvının hacimsel genleşme katsayısıdır. Genelde sıvıların β değeri katıların β değerinden (3α) büyüktür. Yani aynı sıcaklık artışında sıvılar katılardan daha çok genleşir.

Gerçek Genleşme ve Görünür Genleşme

Bir kap içindeki sıvıyı ısıttığında, hem sıvı hem kap genleşir. Kap da genleştiği için, dışarıdan baktığında gözlediğin "sıvının taşan miktarı" aslında gerçek genleşmeden eksiktir:

Sıvı Termometrelerde Hassasiyet

Sıvı termometresi tasarlarken dikkat edilecek noktalar (bir önceki konumuzdan hatırla):

• Sıvının genleşme katsayısı büyük olmalı — küçük bir sıcaklık değişimi bile büyük hacim değişimi yaratsın.
• Hazne hacmi büyük olmalı — çok sıvı = çok mutlak genleşme (ana para kuralı).
• Kılcal boru ince olmalı — küçük hacim değişimi bile boyca büyük yer değiştirmeye dönüşsün.
• Kap kötü genleşen bir malzemeden olmalı — aksi halde görünür genleşme küçülür, hassasiyet düşer.

Klasik Soru: Hangi Tüp ve Hangi Sıvı?

Üç tüpün (X, Y, Z) kesit alanları ve hazne hacimleri verilmiş. Üç sıvının (K, L, M) genleşme katsayıları verilmiş. "Duyarlı bir termometre için hangisi seçilir?" sorusunun cevabı:

1. En büyük α'ya sahip sıvıyı seç (örneğin M).
2. Kılcal borusu en ince olanı seç (Y veya Z arasından inceyi seç).
3. Hazne hacmi en büyük olanı seç (Y).

Seçim sonucu: "Y tüpü ve M sıvısı" gibi bir kombinasyon.

Suyun Anomalisi — TYT'nin En Sevdiği Tuzak

Neden Göllerin Üstü Donar, Dibi Donmaz?

Su anomalisinin en çarpıcı doğal sonucu budur. Kış gelirken bir gölün yüzeyindeki su önce soğumaya başlar. 4°C'ye kadar soğudukça yoğunluğu artar ve dibe çöker. Dipteki ılık su (yaklaşık 4°C) yüzeye yükselir, orada soğur, dibe iner. Bu döngü su 4°C'ye ulaşana kadar devam eder.

Ama 4°C'nin altına indikten sonra artık soğuyan su daha az yoğun olur ve yüzeyde kalır. Sıcaklık düşmeye devam edince yüzey donmaya başlar. Buz daha da az yoğun olduğu için üstte kalır. Böylece:

• Yüzeyde: buz (0°C, en hafif).
• Bir altında: buza yakın su (1-2°C).
• Ortalarda: daha ılık su (2-3°C).
• Dipte: en yoğun su (~4°C).

Dipteki bu 4°C'lik sıcak tabaka canlıların hayatta kalmasını sağlar. Eğer su normal bir maddedeki gibi en soğuk halinde en yoğun olsaydı, göller dipten donardı ve balıklar ölürdü.

Anomali Sorularında Mantık

"Deniz seviyesinde hava sıcaklığı 30°C olan sistemde göldeki su sıcaklıkları nasıl dağılır?" sorusunda:

• Yüzey (havayla temas): 30°C (suyun havaya doğru değil, dipten 4°C'ye doğru gittiğini hatırla).
• Dipe doğru sıcaklık azalır → +4°C'ye yaklaşır.
• Dipteki su: ~4°C (en yoğun hal).

"Hava sıcaklığı −20°C ise göldeki su nasıl dağılır?" sorusunda:

• Havayla temas eden yüzey: −20°C (buz).
• Buz-su arayüzü: 0°C.
• Suyun üst kısmı: 0°C'den yukarı, 4°C'ye yaklaşıyor (dipe doğru yoğunluk artması için).
• Dipteki su: ~4°C.

Gazlar da ısıtıldığında genleşir. Hatta genleşme hiyerarşisinde gazlar en iyi genleşen madde türüdür: gaz > sıvı > katı. Ama gazlarla ilgili çok önemli bir farklılık var:

Neden? Gazlarda moleküller birbirine çok uzaktır ve moleküller arası bağlar ihmal edilebilir. Bu yüzden gazın davranışı cinsine değil, sıcaklık-basınç-hacim ilişkisine bağlıdır.

Charles Yasası — Gazların Genleşmesi

Sabit basınç altında, bir gazın hacmi mutlak sıcaklığı ile doğru orantılıdır:

V₁ / T₁ = V₂ / T₂

Burada T, Kelvin cinsindendir. Sıcaklık iki katına çıkarsa (Kelvin olarak), hacim de iki katına çıkar. Bu formül, gazların "genleşme formülü" gibi çalışır.

Hareketli Pistonlu Soru

Bir silindirde sabit kütlede gaz var, üstünde hareketli bir piston duruyor (basınç sabit). Gazı ısıtırsan gaz genleşir, piston yukarı çıkar. Hacim sıcaklıkla orantılı değişir. Gazın cinsi (helyum mu, azot mu) sonucu değiştirmez.

Karşılaştırma: Katı vs Sıvı vs Gaz Genleşmesi

Birleşik Soru Tipi — Genleşme + Öz Kütle + Basınç + Potansiyel Enerji

Önemli kalıp soru tipi: Düşey kesiti verilen bir kapta m kütlesinde, V hacminde, yoğunluğu d olan sıvı var. Kap ısıtılmıyor (kap genleşmesi ihmal), ama sıvı ısıtılıyor ve hacmi 2V oluyor. Basıncı ve potansiyel enerjisi nasıl değişir?

Bu soru ilk bakışta tuzak gibidir — "hacim arttı, öz kütle azaldı, basınç değişmeli" diye düşünebilirsin. Ama yükseklik iki katına çıkarken yoğunluk yarıya indiği için çarpım sabit kalır. Basınç değişmez, potansiyel enerji artar.

Birleşik Soru: Kaldırma Kuvveti + Genleşme

Bir sıvının içinde iki cisim (K ve L) dengede duruyor. Sıcaklık arttırılınca her birinin hacmi artar, yoğunluğu azalır. Ama cisimlerin ve sıvının konumu nasıl değişir?

• Cisim iyi genleşirse (α büyük): hacmi çok artar, yoğunluğu çok azalır, yüzeye doğru çıkar.
• Sıvı iyi genleşirse: yoğunluğu çok azalır, cismin batma eğilimi artar (cisim aşağı gider).

Hangi cisim hangi yöne hareket ettiğine göre, hangisinin genleşme katsayısının büyük olduğunu çıkarabilirsin. Bu tip birleşik sorular ÖSYM'de sıkça sorulur.

Son Özet: Genleşmenin Fizik Hiyerarşisi

Madde Konularının Kapanışı

Genleşme konusuyla birlikte TYT Fizik'in "madde grubu" konuları tamamlanır. Bu gruptaki konular (madde ve özellikleri, basınç, kaldırma kuvveti, ısı-sıcaklık, genleşme) birbirleriyle sıkı sıkıya bağlıdır. Birinde öğrendiğin kavram (örn: öz kütle, basınç, ağırlık merkezi) diğerinde kullanılır. Bir sonraki büyük başlık hareket konularıdır — doğrusal hareket, Newton yasaları, enerji ve iş — tamamen farklı bir kavram ağıyla çalışır.

Genleşme mühendislik, günlük yaşam ve doğada yaygın bir olgudur. Bu uygulamaları bilmek hem fizik kültürünü zenginleştirir hem de ÖSYM'nin "günlük hayat" temalı sorularında sana avantaj sağlar.

Yapım ve Mühendislik Uygulamaları

• Tren raylarında derzler: Rayların birbirine eklendiği yerde küçük boşluklar bırakılır. Yaz aylarında metal raylar uzar; eğer boşluk olmasa raylar birbirine baskı yapar ve bükülür. Kazaya davetiye çıkarır.
• Köprülerde genleşme derzleri: Özellikle uzun köprülerde, kilometrelerce metal güverte sıcak/soğuk farkıyla metrelerce uzayıp kısalır. Bu yüzden köprülerde "dilatasyon derzi" denilen özel eklemler vardır.
• Beton binalarda genleşme aralıkları: Büyük beton kütleler sıcak-soğuk değişimlerinde çatlamaması için belli aralıklarla "dilatasyon ekleri" ile ayrılır.
• Telefon ve elektrik tellerinin gergin asılmaması: Yaz aylarında teller uzar, sarkar. Kış aylarında kısalır ve gerilir. Eğer yazın çok gergin asılırsa kışın kopar. Bu yüzden sarkık şekilde asılır.

Endüstri ve Günlük Yaşam

• Sıkışmış metal kavanoz kapağı: Kapağın üzerine sıcak su döküldüğünde metal camdan daha çok genleşir. Kapakla camın arasında küçük bir boşluk oluşur ve kapak açılır. Burada tuz sorusu şudur: "Kapağa mı, cama mı sıcak su dökmek daha faydalı?" — kapağa, çünkü metal daha çok genleşir.
• Gözlük camı takma: Çerçeve ısıtılır, iç çapı büyür. Cam yerleştirilir. Soğuyunca çerçeve büzülür ve camı sıkıca tutar.
• Uçak ve makine parçalarının montajı: Vidalar ya sıcak ortamda küçültülüp monte edilir, ya soğuk (kuru buz) ortamda genişletilip takılır. Normal sıcaklığa döndüğünde sımsıkı yapışır.
• Bimetal termostatlar: Ütülerde, buzdolaplarında, termosifonlarda sıcaklık kontrolü sağlar. Belli bir sıcaklığa ulaşınca bimetal eğrilir ve devreyi keser; soğuyunca devreyi tekrar tamamlar.

Sıvı Uygulamaları

• Deniz seviyesinde kavanoz ağzına kadar dolu bal veya yağın yaz aylarında taşması: Sıcaklık artışıyla sıvı genleşir, hacmi artar, taşar. Bu yüzden evde kavanoz tamamen ağız seviyesine kadar doldurulmaz.
• Su şişelerinin buzluğa sığmaması: Bu genleşme değil, suyun donma anomalisidir — buz suyun anomali genleşmesinin dışavurumudur. Su donarken hacmi artar (4°C'den 0°C'ye geçişte).
• Kar yağan yollara tuz atmak: Bir önceki konuda gördüğümüz hal değişimi uygulaması. Genleşmeyle ilgisi değil, hal değişim sıcaklığıyla ilgili.
• Testideki suyun soğuması: Genleşmeyle değil, buharlaşmayla ilgili. Konuları karıştırma.

Ölçme Aletlerinde Hata

Metal bir şerit metre, ortam sıcaklığı değiştikçe farklı değerler gösterir. Tahta bir masanın boyunu farklı sıcaklıklarda ölçtüğünü düşün:

Klasik Sınav Soru Kalıpları

1. İki çubuğun genleşme katsayısı karşılaştırması: Grafik veya tablo verilir. ΔL / L₀ oranına bak, sıcaklık değişimleri aynıysa oran büyük olan daha iyi genleşir.
2. Bimetal dönüşü: İki metalin perçinlenmesi sorularında, ısıtılınca iyi genleşen taraf dış yaya kıvrılır. Soğutma soruları için şekli tersine çevirip ısıtma gibi düşün.
3. Gravzant halkası uygulamaları: Topu küçültmek için soğut, halkayı büyütmek için ısıt. Delik ısıtılınca büyüyor kuralını unutma.
4. Metal levhada boşluk-dolu kısım karşılaştırması: Aynı maddeden düzgün yapıdaysa her kısım aynı oranda büyür.
5. Sıvı termometre tasarımı: İyi genleşen sıvı + ince kılcal boru + büyük hazne + kötü genleşen gövde.
6. Su anomali: 0-4°C arası ters davranış, +4°C'de en yoğun (1 g/cm³), gölde dipte en yoğun su.
7. Gazların genleşmesi: Cinse bağlı değil, tüm gazlar aynı genleşir, ayırt edici değil.
8. Kap + Sıvı birleşik sorusu: Kap ihmal edilince gerçek = görünür genleşme. Basınç formülü hdg sabitken yükseklik ve öz kütle değişebilir.

Türetilmiş Niceliklerin Değişimi — Özet Tablo

Genleşme konusuyla madde grubunu tamamladın. Bundan sonra TYT Fizik'te tamamen farklı bir dünyaya, hareket konularına geçiyorsun. Orada kuvvet, ivme, hız, momentum gibi yeni kavramlarla tanışacaksın.

Sınava bir gün kala bu listeyi tek başına gözden geçirmek yeterli olur. Her satır bir soru tipinin "bir bakışta cevabı"dır.

Boyut–Katsayı Eşlemesi

• 1 boyut (boyca): ΔL = α · L₀ · ΔT — çubuk, tel, ray, telefon kablosu.
• 2 boyut (yüzeyce): ΔA ≈ 2α · A₀ · ΔT — levha, plaka, sac, ince film.
• 3 boyut (hacimce): ΔV ≈ 3α · V₀ · ΔT — küp, küre, silindir, dolu cisim.
• Sıvı (yalnız hacim): ΔV = β · V₀ · ΔT, β = 3α (madde özgül).
• Gaz (Charles): V/T = sabit, T mutlak (Kelvin) cinsinden.

Genleşmede Değişen ve Sabit Nicelikler

• Sabit kalan: Kütle (m), ağırlık (G = m·g), açılar, madde miktarı (mol).
• Artan: Hacim (V), uzunluk (L), alan (A), boşluklar, ağırlık merkezi yüksekliği, potansiyel enerji (E_p).
• Azalan: Öz kütle (d = m/V), yere basınç (P = G/S — taban büyür).
• Bağıntılı (sıvı yüksekliği h ile): Kap ihmal edilirse h artar, d azalır → P = h·d·g basınç değişimi soruya göre.

Madde Türlerinde Genleşme Karşılaştırması

• Genleşme miktarı: Gaz > sıvı > katı (aynı ΔT için).
• Cinse bağlılık: Katı = bağlı (ayırt edici), sıvı = bağlı (ayırt edici), gaz = bağlı değil (ayırt edici DEĞİL).
• Boyut türleri: Katı = boyca + yüzeyce + hacimce, sıvı = sadece hacimce, gaz = sadece hacimce.

Bimetal Yön Kuralı

• Sıcaklık artarsa: iyi genleşen (büyük α) dış yaya, kötü genleşen (küçük α) iç yaya.
• Sıcaklık azalırsa: tersi → iyi genleşen iç yaya, kötü genleşen dış yaya.
• Pratik: soğutma sorularında şekli ısıtma gibi düşün, sonucu tersine çevir.

Sıvılarda Gerçek/Görünür Genleşme

• Gerçek genleşme = β_sıvı · V₀ · ΔT.
• Görünür genleşme = (β_sıvı − β_kap) · V₀ · ΔT (kabın hacim katsayısı çıkar).
• Kaptan taşan miktar = görünür genleşme.
• Kap ihmal edilirse: gerçek = görünür.

Suyun Anomalisi Kritik Tablosu

• 0°C → 4°C ısıtma: V azalır, d artar, anomali bölgesi.
• 4°C → yukarısı ısıtma: V artar, d azalır, normal davranış.
• +4°C: en küçük hacim, en büyük öz kütle → 1 g/cm³.
• Göl dibi: ~4°C su (en yoğun); buz üstte (canlı koruması).
• Suyun donması (sıvı→katı): hacim artar (~%10), öz kütle azalır → buz suda yüzer.

Hassas Termometre Tasarım Kuralları

• Sıvı genleşme katsayısı büyük olmalı.
• Hazne hacmi büyük olmalı.
• Kılcal boru kesiti ince olmalı.
• Kap kötü genleşen malzemeden (cam tipik tercih).
• Skala bölmeleri çok olmalı (ince ölçek).

Düzenli Cisim ve Boşluk Kuralı

• Düzenli cisim ısıtılırsa oransal büyür (fotokopi mantığı).
• İçindeki boşluklar (delik, halka iç çapı) aynı oranda büyür.
• Açılar değişmez; sadece uzunluklar, alanlar, hacimler artar.
• Cisme ait olmayan uzunluk (duvara uzaklık) cismin uzaması yönünde azalır.

Günlük Hayat Uygulamaları

• Tren rayı dilatasyon derzi: yazın metal uzar, boşluk kapanır.
• Köprü genleşme eki: uzun yapıların termal hareketini absorbe eder.
• Bimetal termostat: ütü, buzdolabı, termosifon sıcaklık kontrolü.
• Sıkışmış kavanoz kapağı: kapağa sıcak su → metal camdan çok genleşir.
• Gözlük çerçeve takma: çerçeveyi ısıt, iç çap büyür, cam yerleşir, soğu → sıkışır.
• Uçak/makine vidası: soğukta küçültüp monte, ısınınca sıkışır.
• Bal/yağ kavanozu: ağıza kadar doldurulmaz, yazın taşar.
• Telefon teli: sarkık asılır, kışın kısalıp gerilmesin diye.

Aşağıdaki sekiz örnek, son yıllarda TYT Fizik'te genleşme konusundan çıkan kalıpları yeniden üretir. Her örnekte önce akronim çağrısı, sonra hesap, sonra çeldirici uyarısı verilmiştir. Sınavda kaybedilmemesi gereken bu sorulara önce kendi başına çöz, sonra çözümü kontrol et.

Örnek 1 — Genleşmede Değişen Nicelikler

Soru: Aynı maddeden yapılmış düzgün bir metal küp ısıtılarak sıcaklığı artırılıyor. Aşağıdaki niceliklerden hangisi artar?

A) Kütle   B) Ağırlık   C) Yere yaptığı basınç   D) Öz kütle   E) Potansiyel enerji

Örnek 2 — Boyca Genleşme Katsayısı Karşılaştırması

Soru: X ve Y çubukları aynı sıcaklık değişimine maruz kalıyor. X: L₀ = 40 cm, ΔL = 2 cm. Y: L₀ = 80 cm, ΔL = 3 cm. Genleşme katsayıları için doğru bağıntı hangisidir?

Örnek 3 — Boşlukların Genleşmesi

Soru: Ortasında bir delik bulunan düzgün metal levha ısıtıldığında deliğin yarıçapı ve dış kenar uzunlukları nasıl değişir?

Örnek 4 — Sıvılarda Gerçek/Görünür Genleşme

Soru: Ağzına kadar sıvı dolu cam bir kap ısıtılıyor. Sıvının gerçek hacim artışı 18 cm³, kabın hacim artışı 5 cm³ ise kaptan taşan sıvı miktarı kaç cm³'tür?

Örnek 5 — Bimetal Yön Sorusu

Soru: α_X > α_Y olan iki metal X ve Y birbirine perçinlenip bimetal yapılmıştır. Bu çift ısıtıldığında nasıl kıvrılır? Soğutulursa nasıl kıvrılır?

Örnek 6 — Suyun Anomalisi (Göl Sorusu)

Soru: Hava sıcaklığı −15°C olan bir kış gününde, donmuş bir gölün dibindeki suyun sıcaklığı yaklaşık kaç °C'dir?

A) −15   B) 0   C) +4   D) +10   E) +25

Örnek 7 — Sıvı–Kap Birleşik Sorusu (Yükseklik–Basınç)

Soru: Düşey kesitli kapta yüksekliği h, yoğunluğu d olan sıvı var. Kap ihmal ediliyor. Sıvı ısıtıldıktan sonra hacmi 2V, dolayısıyla yüksekliği 2h oluyor. Tabandaki sıvı basıncı ilk basınç P'ye göre nasıl değişir?

Örnek 8 — Charles Yasası (Gaz Genleşmesi)

Soru: Sabit basınçlı, hareketli pistonlu bir kapta 27°C'de hacmi V₀ = 600 mL olan ideal gaz, 327°C'ye ısıtılıyor. Yeni hacim kaç mL olur?