GAZLARIN BASINCI

Gazlar hem ağırlıkları hem de moleküllerin yaptığı titreşim hareketleri nedeniyle temas ettikleri yüzeylere basınç uygularlar. İtalyan fizikçi Evangelista Torricelli, vakumlanmış bir boruyu cıva dolu kaba daldırarak açık hava basıncını ölçmeyi başardı. Bu deneyde, deniz seviyesinde açık hava basıncı 76 cm yüksekliğindeki cıvanın yaptığı sıvı basıncına eşit bulundu $P_0$ = 76 cm-Hg.

Açık hava basıncı, yükseklik arttıkça azalır. Deniz seviyesinden yukarı çıktıkça hava moleküllerinin sayısı azaldığından basınç da düşer. Bu ilkeden yararlanarak çeşitli ölçüm aletleri geliştirilmiştir: Barometre açık hava basıncını, altimetre yüksekliği, batimetre deniz, göl veya barajlardaki derinliği ölçer. Kapalı kaplardaki gaz basıncını ölçmek için ise manometre kullanılır.

Merak et! Magdeburg deneyi olarak bilinen deneyde, havası boşaltılan iki yarım küre birbirinden ayrılamıyor. Neden? Çünkü dışarıdaki açık hava basıncı, içerideki düşük basınçtan çok daha büyük!

Kapalı kaplarda gazların basıncı, gazın mol sayısı ve sıcaklığıyla doğru, hacmiyle ters orantılıdır. Kapalı kaplarda gaz basıncını değiştiren durumları şöyle özetleyebiliriz:

• Gazın hacmi küçültülürse basınç artar
• Kapalı kapta sıcaklık artarsa gaz basıncı artar
• Kapalı kaba gaz eklenirse (musluk açılarak) gaz basıncı artar
• Tam esnek balon içindeki gaz miktarı arttırılırsa gaz basıncı değişmez

BASINCIN HÂL DEĞİŞİMİNE ETKİSİ VE AKIŞKANLARIN BASINCI

Basıncın artması sıvıların kaynama sıcaklığını artırır. Sıvı buhar basıncı dış basınca eşit olduğunda kaynama gerçekleşir. Bu yüzden düdüklü tencerelerde su 100°C'nin üzerinde kaynar ve yemekler daha kısa sürede pişer. Tam tersi durumda, yüksek yerlerde (örneğin Everest'te) su 70°C gibi düşük sıcaklıklarda kaynar.

Basınç, maddelerin erime sıcaklığını da etkiler. Erime sırasında hacmi azalan maddeler (buz, bizmut, antimon) üzerindeki basınç arttığında erime sıcaklıkları düşer. Bu yüzden kışın arabaların lastiklerinin geçtiği yerlerdeki karlar daha hızlı erir veya bir kartopunu sıktığımızda erimeye başlar. Erirken hacmi artan maddeler için ise basınç arttıkça erime sıcaklığı yükselir.

Akışkanların basıncı ile ilgili temel ilkeleri bilmek çok önemlidir. Akışkanlar (su, hava gibi) her zaman basıncın büyük olduğu yerden küçük olduğu yere doğru akar. Akışkanların kesit alanı daraldıkça sürati artar, sürat arttıkça da basınç düşer. Bu ilkeye Bernoulli ilkesi denir.

Bilgiyi hayata geçir: Uçaklar nasıl havalanır? Uçak kanadının üst kısmında hava akımı daha hızlıdır, bu nedenle üstteki basınç alttakine göre daha azdır. Oluşan basınç farkı, uçağın havalanmasını sağlar!

Bernoulli ilkesi günlük hayatımızda birçok yerde karşımıza çıkar. Örneğin, parfüm sıkma düzeneklerinde pompa yardımıyla oluşturulan hava akımı, basıncın düşmesine neden olur ve sıvı dışarı püskürür. Benzer şekilde, iki balon arasında hava üflediğimizde balonlar birbirine yaklaşır çünkü aralarındaki basınç düşer.

BASINCA DAİR ÖNEMLİ NOTLAR VE DENEYLER

Torricelli deneyi ile kılcallık deneyini birbirinden ayırt etmek önemlidir. Torricelli deneyinde açık hava basıncının etkisi vardır, borunun kesit alanının önemi yoktur ve sıvının cinsi etkilidir. Kılcallık deneyinde ise açık hava basıncının etkisi yoktur, borunun kesit alanı önemlidir ve yine sıvının cinsi etkilidir.

Günlük hayatta karşılaştığımız pek çok olay, basınç ilkeleriyle açıklanabilir. Su dolu bardağın üzerine kağıt koyup ters çevirdiğimizde suyun dökülmemesi, pipete üfleyerek suyun yükselmesi ya da parfüm şişesinden sıvının püskürtülmesi gibi olaylar hep basınç farkları sayesinde gerçekleşir.

Basınç konusunu anlamak, fizikte karşılaştığımız birçok problemi çözebilmek için kritik öneme sahiptir. Örneğin, sıvı seviyesindeki değişimler, kabın şeklinin veya pozisyonunun değiştirilmesi gibi durumlar sıvı basıncını nasıl etkiler? Ya da bir barometrede cıva seviyesindeki değişim bize hangi bilgileri verir? Tüm bu sorular basınç ilkelerini anlayarak yanıtlanabilir.

Sınav ipucu: Basınç sorularında genellikle kabın şekli değiştirildiğinde $P_S$ (sıvı basıncı), $P_H$ (hava basıncı) ve $P_K$ (kabın zemine yaptığı basınç) değerlerinden hangilerinin değiştiği sorulur. Bu tür soruları çözerken sıvının yüksekliğini, yüzey alanını ve gazın hacmini dikkatle incelemelisin.

Havacılık ve denizcilik alanlarında basınç ilkeleri hayati önem taşır. Altimetreler hava basıncı değişimlerini kullanarak uçakların yüksekliğini belirler. Batimetreler ise denizaltıların güvenli bir şekilde seyretmesini sağlar. Günlük hayatımızda kullandığımız birçok teknoloji, basınç ilkelerine dayanmaktadır.