Sıvı basıncını etkileyen değişkenler (derinlik ve yoğunluk), bileşik kaplar, Pascal ilkesi ve hidrolik sistemler; açık hava basıncı ve gaz basıncının uygulamaları.
Sıvı basıncı
Sıvılar, bulundukları kabın tabanına ve yan yüzeylerine basınç uygular. Sıvı basıncı iki değişkene bağlıdır:
- Derinlik: Sıvının yüzeyinden aşağı inildikçe basınç artar.
- Sıvının yoğunluğu: Aynı derinlikte, yoğunluğu büyük sıvının basıncı daha büyüktür.
Sıvı basıncı, kabın şekline, genişliğine ve sıvının toplam miktarına bağlı değildir! Aynı derinlikteki noktalarda basınç eşittir.
Delikli şişe deneyi: Farklı yüksekliklerde delikler açılmış su dolu şişede en uzağa fışkıran su en alttaki delikten çıkar; çünkü orada basınç en büyüktür.
Sıvı basıncının günlük hayattaki etkileri
- Barajların alt kısımları üst kısımlarından daha kalın yapılır; çünkü derinlik arttıkça suyun basıncı artar.
- Dalgıçlar derine indikçe kulaklarında basınç hisseder; özel dalgıç kıyafetleri kullanılır.
- Denizaltılar çok kalın ve dayanıklı gövdelerle yapılır.
- Su depoları evlerden yüksek yerlere kurulur; böylece musluklara su basınçla ulaşır.
- Bileşik kaplar: Birbirine alttan bağlı kaplarda sıvı, kapların şekli ne olursa olsun aynı seviyede durur (çaydanlık ağzı, su terazisi).
Pascal ilkesi: Kapalı bir kaptaki sıvıya uygulanan basınç, sıvının her noktasına aynı büyüklükte iletilir. Bu ilke hidrolik sistemlerde kullanılır: Hidrolik fren, berber koltuğu, araç kaldırma lifti, iş makineleri. Küçük pistona uygulanan küçük kuvvet, büyük pistonda büyük kuvvete dönüşür.
Gaz basıncı ve açık hava basıncı
Gaz tanecikleri sürekli ve rastgele hareket ederek bulundukları kabın her yüzeyine çarpar ve basınç oluşturur.
- Kapalı kaptaki gazın miktarı artarsa basınç artar (bisiklet lastiği şişirmek).
- Kapalı kaptaki gaz ısıtılırsa tanecikler hızlanır ve basınç artar (yazın aşırı şişirilmiş lastik patlayabilir).
- Gazın hacmi küçültülürse basınç artar (şırınganın ucunu kapatıp pistonu itmek).
Açık hava basıncı (atmosfer basıncı): Dünya’yı saran hava tabakasının ağırlığından kaynaklanan basınçtır. İlk kez Torricelli (1643) cıva deneyiyle ölçmüştür. Deniz seviyesinde açık hava basıncı 76 cm cıva basıncına eşittir.
- Yükseklere çıkıldıkça üstteki hava tabakası incelir, açık hava basıncı azalır.
- Bu yüzden yüksek dağlarda su 100 °C’nin altında kaynar ve uçakta kulaklarımız tıkanır.
Açık hava basıncının uygulamaları
- Pipetle içecek içmek: Pipetteki havayı çekince içerideki basınç azalır, açık hava basıncı içeceği yukarı iter.
- Vantuz: İçindeki hava boşaltılınca açık hava basıncı onu yüzeye bastırır.
- Şırınga ile ilaç çekmek, dolma kalem doldurmak.
- Barometre: Açık hava basıncını ölçen araç; meteorolojide hava tahmini için kullanılır.
- Ters çevrilen su dolu bardak: Ağzına kâğıt kapatılıp ters çevrilen bardaktaki su dökülmez; açık hava basıncı kâğıdı yukarı iter.
💡 Vücudumuza her an tonlarca kuvvet uygulayan açık hava basıncını hissetmeyiz; çünkü vücudumuzun içindeki basınç dış basıncı dengeler.
Kavramlar
- Sıvı basıncı
- Sıvının ağırlığından dolayı kabın tabanına ve yüzeylerine uyguladığı basınç.
- Pascal ilkesi
- Kapalı kaptaki sıvıya uygulanan basıncın her yöne aynen iletilmesi.
- Açık hava basıncı
- Atmosferdeki havanın ağırlığından kaynaklanan basınç.
- Barometre
- Açık hava basıncını ölçen araç.
- Hidrolik sistem
- Pascal ilkesiyle küçük kuvveti büyük kuvvete dönüştüren düzenek.
- Sıvı basıncı derinlik ve yoğunluğa bağlı
- Sıvı basıncı kabın şekline ve sıvı miktarına bağlı değil
- Barajların tabanı derinlikteki büyük basınç nedeniyle kalın
- Pascal ilkesi: basınç kapalı sıvının her yerine iletilir
- Gaz basıncı miktar ve sıcaklıkla artar
- Açık hava basıncı yükseldikçe azalır
Örnek soru ve çözümü
Aynı derinlikte biri su (1 g/cm³), diğeri zeytinyağı (0,9 g/cm³) dolu iki kabın tabanındaki sıvı basınçlarını karşılaştırınız.
Derinlik aynı olduğu için yoğunluğu büyük olan suyun tabana uyguladığı basınç daha büyüktür.
Çözümlü örnekler
1. Bir yüzme havuzunda basınç nerede en büyüktür? Kolay
ÇözümHavuzun en derin noktasında (tabanda).
2. Yüksek bir dağın zirvesinde açık hava basıncı deniz kıyısına göre nasıldır? Bunun yemek pişirmeye etkisi nedir? Orta
ÇözümDaha düşüktür. Su daha düşük sıcaklıkta kaynar, yemekler daha geç pişer; düdüklü tencere bu sorunu çözer.
3. Geniş ve dar iki kaba aynı yüksekliğe kadar su konuyor. Geniş kaptaki su miktarı çok daha fazla olduğu hâlde tabandaki sıvı basınçları neden eşittir? Zor
ÇözümSıvı basıncı yalnızca derinlik ve yoğunluğa bağlıdır; kabın şekline ve sıvı miktarına bağlı değildir. Derinlik ve sıvı aynı olduğu için basınçlar eşittir.
Sık yapılan hatalar
- Sıvı basıncının sıvı miktarına bağlı olduğunu sanmak.
- Sıvıların yalnızca tabana basınç uyguladığını düşünmek.
- Yükseklere çıkıldıkça açık hava basıncının arttığını sanmak.
Biliyor muydun?
Okyanusların en derin yeri olan Mariana Çukuru’nda (yaklaşık 11 km) su basıncı, tek bir parmağının üzerine bir otomobil konmuş gibidir!