Gazların Basıncı (8.Sınıf)
Ağzına kadar su ile dolu bir bardağın ağzına bir kağıt konulup hiç hava aldırmadan bardak kağıtla birlikte ters çevrilirse kağıdın düşmediği farkedilir. Kağıdın suya rağmen düşmemesi kağıdın alt kısmından etki eden açık hava basıncının üst tarafından etki eden sıvı basıncından büyük olmasıdır. Bu deney içinde bulunduğumuz hava ortamında büyük bir basınca maruz kaldığımızı göstermektedir. Kilometrelerce kalınlıkta ki bir atmosfer katmanı altında yaşıyoruz. Atmosferi oluşturan moleküllerin toplam ağırlıkları ve her yöndeki hareketleri üzerimizde büyük bir basınç oluşturuyor. Atmosfer deniz seviyesindeki 1 cm2lik bir yüzeye 10 Nluk bir kuvvet uygular. Ortalama bir insan vücudunun yüzey alanının 15000 cm2 olduğunu düşünürsek bu insan vücuduna atmosfer tarafından yaklaşık 150.000 Nluk bir kuvvet uygulandığını gösterir. Böyle büyük bir kuvvete rağmen bunu hissetmiyor olmamız aynı bardak deneyinde olduğu gibi bizim vücudumuzda da açık hava basıncını dengeleyen bir sıvı basıncının olmasıdır.
hava-basinciAçık hava basıncının varlığını kanıtlayan pek çok deney vardır.
Bir teneke kutuyu ağzı açıkken ısıttığınızda içindeki havanın bir kısmı çıkar. Teneke kutunun ağzını hava girmeyecek şekilde kapatıp soğumaya bırakırsanız içeride soğuyan havanın basıncı azalacak bu durumda atmosfer basıncı teneke kutunun içindeki basınçtan fazla olduğu için kutuyu içe doğru yamulacaktır. Meyve suyu kutusunun içindeki havayı çektiğinizde içe doğru yamulması da benzer şekilde açıklanır.
Pipetle meyve suyunu nasıl içeriz? Pipetin içindeki havayı içinize çektiğinizde pipet içindeki hava basıncı azalır. Ancak meyve suyunun üzerine etki eden atmosfer basıncı azalmadığından pipet içindeki basıncı yenerek sıvıyı pipetin içine doğru iter. Bu sayede meyve suyu pipet içinde yükselir.
otto-von-guerick1664 yılında Otto Von Guerrike (Otto Fon Gürrik) yaptığı bir deneyle açık hava basıncının varlığını ispatlamak istemiştir. Bu deney Magdeburg Yarım Küreleri olarak anılır. Metalden yapılmış ve birbirine ağız kısımlarından oturabilen iki yarım küreyi birleştirip içlerindeki havanın bir kısmı boşaltmış kürelerden herbirini iki ayrı çift ata koşarak atların bütün güçleriyle kürelen çekmesini sağlamış ancak buna rağmen küreler açılmamıştır. Kürelerin içinin tekrar hava ile doldurulmasıyla küreler kendiliğinden ayrılmıştır.
Kürelerin içindeki havanın bir kısmı çekildiğinde iç basınç atmosfer basıncından daha küçük olacağı için küreler atmosfer basıncı tarafından sıkıştırılarak ayrılmaları engellenmiştir. Magdeburg yarım küreleri deneyinden yıllar sonra Torricelli (Toriçelli) adlı bilim adamı atmosfer basıncını ölçmeyi başarmıştır. Toriçelli atmosfer basıncının dengelediği sıvı basıncından yola çıkarak bir deneyle ölçüm yapmıştır. 1 m uzunluğundaki bir cam boruya ağzına kadar civa doldurup ağzını eliyle kapatarak civa dolu çanağın içine ters çevirip batırdıktan sonra elini çekmiştir. Borudaki civanın bir kısmı çanağa boşaldıktan sonra bir kısmı boruda kalmıştır.
Çanaktaki civanın üst seviyesinden borudaki civa seviyesi arasındaki uzunluğu ölçtüğünde 76 cm olduğunu görmüştür. Birleşik kaplarda aynı seviyelerde basınçlar aynı olmalıdır mantığına göre,civa dolu çanağın üst yüzeyine atmosferin yaptığı basıncın 76 cm yükseklikteki civa sütununun yaptığı basınca eşit olduğunu düşünerek deniz seviyesinde, 0 °Cde atmosferin yaptığı basıncın 76 cm yükseklikteki civa sütununun yaptığı basınca eşit olduğunu söylemiş ve bu basıncı 1 atmosfer olarak nitelendirmiştir. Torricelli deneyini farklı kalınlıktaki, farklı şekillerdeki ve farklı açılarla eğilmiş borularla tekrarlamış her seferinde civa yüksekliğini 76 cm olarak ölçmüştür. Bu da toriçellinin yaptığı deneyde civa yüksekliğinin borunun şekline, kalınlığına ya da yüzeyle yaptığı açıya bağlı olmadığını göstermiştir.
Torricellinin deneyinde civayı tercih etmesinin nedeni yoğunluğu en büyük SIVI olmasıdır. Torricelli deneyini civa yerine su ile yapmış olsaydı 76 cm lik civanın dengelediği atmosfer basıncını, Su 10,5 metre ile dengeleyecekti. Suyun yoğunluğu lg/cm3 iken civanın yoğunluğu 13,6 glcm3tür. Torricellinir kurduğu bu düzenek hava basıncını ölçen bir barometredir. Toriçelli deneyini deniz seviyesinde ve 0 °C de yapmıştır. Bu değerlerin ayrıca belirtilmesinin sebebi atmosfer basıncının deniz seviyesinden yüksekliğe ve sıcaklığa göre değişmesidir. Deniz Seviyesinden yukarılara çıkıldıkça atmosfer basıncı düşer.
Açık hava basıncını ölçen araçlara barometre, kapalı kaplardaki gazların basıncını ölçen araçlara ise manometre adı verilir.
Gazların sıkıştırılabildiğini biliyoruz. Yüksek basınç altında sıkıştırılan gazların molekülleri birbirine oldukça yaklaşır ve gaz sıvılaşır. Bu şekilde sıkıştırılmış gazlar basınca dayanıklı kaplar içinde saklanır. Oksijen ve yangın tüpleri gibi Kabın ağzı açılıp gazın dışarı çıkması sağlanınca sıvılaşmış gaz düşük basınçta tekrar gaz haline döner.
Ağzına kadar su ile dolu bir bardağın ağzına bir kağıt konulup hiç hava aldırmadan bardak kağıtla birlikte ters çevrilirse kağıdın düşmediği farkedilir. Kağıdın suya rağmen düşmemesi kağıdın alt kısmından etki eden açık hava basıncının üst tarafından etki eden sıvı basıncından büyük olmasıdır. Bu deney içinde bulunduğumuz hava ortamında büyük bir basınca maruz kaldığımızı göstermektedir. Kilometrelerce kalınlıkta ki bir atmosfer katmanı altında yaşıyoruz. Atmosferi oluşturan moleküllerin toplam ağırlıkları ve her yöndeki hareketleri üzerimizde büyük bir basınç oluşturuyor. Atmosfer deniz seviyesindeki 1 cm2lik bir yüzeye 10 Nluk bir kuvvet uygular. Ortalama bir insan vücudunun yüzey alanının 15000 cm2 olduğunu düşünürsek bu insan vücuduna atmosfer tarafından yaklaşık 150.000 Nluk bir kuvvet uygulandığını gösterir. Böyle büyük bir kuvvete rağmen bunu hissetmiyor olmamız aynı bardak deneyinde olduğu gibi bizim vücudumuzda da açık hava basıncını dengeleyen bir sıvı basıncının olmasıdır.
hava-basinciAçık hava basıncının varlığını kanıtlayan pek çok deney vardır.
Bir teneke kutuyu ağzı açıkken ısıttığınızda içindeki havanın bir kısmı çıkar. Teneke kutunun ağzını hava girmeyecek şekilde kapatıp soğumaya bırakırsanız içeride soğuyan havanın basıncı azalacak bu durumda atmosfer basıncı teneke kutunun içindeki basınçtan fazla olduğu için kutuyu içe doğru yamulacaktır. Meyve suyu kutusunun içindeki havayı çektiğinizde içe doğru yamulması da benzer şekilde açıklanır.
Pipetle meyve suyunu nasıl içeriz? Pipetin içindeki havayı içinize çektiğinizde pipet içindeki hava basıncı azalır. Ancak meyve suyunun üzerine etki eden atmosfer basıncı azalmadığından pipet içindeki basıncı yenerek sıvıyı pipetin içine doğru iter. Bu sayede meyve suyu pipet içinde yükselir.
otto-von-guerick1664 yılında Otto Von Guerrike (Otto Fon Gürrik) yaptığı bir deneyle açık hava basıncının varlığını ispatlamak istemiştir. Bu deney Magdeburg Yarım Küreleri olarak anılır. Metalden yapılmış ve birbirine ağız kısımlarından oturabilen iki yarım küreyi birleştirip içlerindeki havanın bir kısmı boşaltmış kürelerden herbirini iki ayrı çift ata koşarak atların bütün güçleriyle kürelen çekmesini sağlamış ancak buna rağmen küreler açılmamıştır. Kürelerin içinin tekrar hava ile doldurulmasıyla küreler kendiliğinden ayrılmıştır.
Kürelerin içindeki havanın bir kısmı çekildiğinde iç basınç atmosfer basıncından daha küçük olacağı için küreler atmosfer basıncı tarafından sıkıştırılarak ayrılmaları engellenmiştir. Magdeburg yarım küreleri deneyinden yıllar sonra Torricelli (Toriçelli) adlı bilim adamı atmosfer basıncını ölçmeyi başarmıştır. Toriçelli atmosfer basıncının dengelediği sıvı basıncından yola çıkarak bir deneyle ölçüm yapmıştır. 1 m uzunluğundaki bir cam boruya ağzına kadar civa doldurup ağzını eliyle kapatarak civa dolu çanağın içine ters çevirip batırdıktan sonra elini çekmiştir. Borudaki civanın bir kısmı çanağa boşaldıktan sonra bir kısmı boruda kalmıştır.
Çanaktaki civanın üst seviyesinden borudaki civa seviyesi arasındaki uzunluğu ölçtüğünde 76 cm olduğunu görmüştür. Birleşik kaplarda aynı seviyelerde basınçlar aynı olmalıdır mantığına göre,civa dolu çanağın üst yüzeyine atmosferin yaptığı basıncın 76 cm yükseklikteki civa sütununun yaptığı basınca eşit olduğunu düşünerek deniz seviyesinde, 0 °Cde atmosferin yaptığı basıncın 76 cm yükseklikteki civa sütununun yaptığı basınca eşit olduğunu söylemiş ve bu basıncı 1 atmosfer olarak nitelendirmiştir. Torricelli deneyini farklı kalınlıktaki, farklı şekillerdeki ve farklı açılarla eğilmiş borularla tekrarlamış her seferinde civa yüksekliğini 76 cm olarak ölçmüştür. Bu da toriçellinin yaptığı deneyde civa yüksekliğinin borunun şekline, kalınlığına ya da yüzeyle yaptığı açıya bağlı olmadığını göstermiştir.
Torricellinin deneyinde civayı tercih etmesinin nedeni yoğunluğu en büyük SIVI olmasıdır. Torricelli deneyini civa yerine su ile yapmış olsaydı 76 cm lik civanın dengelediği atmosfer basıncını, Su 10,5 metre ile dengeleyecekti. Suyun yoğunluğu lg/cm3 iken civanın yoğunluğu 13,6 glcm3tür. Torricellinir kurduğu bu düzenek hava basıncını ölçen bir barometredir. Toriçelli deneyini deniz seviyesinde ve 0 °C de yapmıştır. Bu değerlerin ayrıca belirtilmesinin sebebi atmosfer basıncının deniz seviyesinden yüksekliğe ve sıcaklığa göre değişmesidir. Deniz Seviyesinden yukarılara çıkıldıkça atmosfer basıncı düşer.
Açık hava basıncını ölçen araçlara barometre, kapalı kaplardaki gazların basıncını ölçen araçlara ise manometre adı verilir.
Gazların sıkıştırılabildiğini biliyoruz. Yüksek basınç altında sıkıştırılan gazların molekülleri birbirine oldukça yaklaşır ve gaz sıvılaşır. Bu şekilde sıkıştırılmış gazlar basınca dayanıklı kaplar içinde saklanır. Oksijen ve yangın tüpleri gibi Kabın ağzı açılıp gazın dışarı çıkması sağlanınca sıvılaşmış gaz düşük basınçta tekrar gaz haline döner.
