Gazların basıncı; açık hava (atmosfer) basıncı ve Torricelli deneyi; açık hava basıncının yükseklikle değişimi; barometre ve manometre; açık hava basıncının günlük hayattaki etkileri; akışkanlarda hız-basınç ilişkisi (Bernoulli ilkesi) ve uygulamaları (uçak kanadı, çatı uçması, sprey).
Açık hava basıncı
Açık hava basıncı: Atmosferdeki hava tabakasının ağırlığından kaynaklanan ve her yöne etki eden basınç.
Torricelli deneyi (1643): Civayla dolu bir boru, cıva kabına ters çevrildiğinde cıva 76 cm yükseklikte durur.
→ Deniz seviyesinde açık hava basıncı 1 atm = 76 cmHg ≈ 101 325 Pa ≈ 10⁵ Pa
Yükseklikle değişim: Yükseğe çıkıldıkça üstteki hava tabakası azalır → açık hava basıncı azalır.
- Dağa çıkınca kulak tıkanması, şişelerin şişmesi
- Kaynama noktasının düşmesi
Ölçüm araçları:
- Barometre: açık hava basıncını ölçer (hava tahmini, rakım)
- Manometre: kapalı kaptaki gaz basıncını ölçer (lastik, tüp)
Günlük hayatta açık hava basıncı
- Pipetle içecek içmek: Pipetteki havayı çekince içerideki basınç azalır, açık hava basıncı sıvıyı yukarı iter.
- Vantuz: İçindeki hava boşaltılınca dışarıdaki büyük açık hava basıncı vantuzu yüzeye bastırır.
- Şırınga ile ilaç çekmek
- Sütü delikli kutudan dökmek: Tek delik açılırsa süt zor akar; ikinci delik havanın girmesini sağlar.
- Magdeburg yarıküreleri (1654): Otto von Guericke, içindeki havası boşaltılmış iki yarıküreyi atların bile ayıramadığını gösterdi.
Pipetin içindeki havayı çekeriz → içerideki basınç azalır.
Bardaktaki sıvının yüzeyine etki eden açık hava basıncı daha büyüktür.
Basınç farkı sıvıyı pipetten yukarı iter.
Bernoulli ilkesi
Bernoulli ilkesi: Akışkanların (sıvı ve gazlar) hızının arttığı yerde basıncı azalır.
Uygulamalar:
- Uçak kanadı: Kanadın üst yüzeyi kavisli tasarlanır; üstten akan hava hızlanır, basınç azalır → alt-üst basınç farkı kaldırma kuvveti oluşturur.
- Fırtınada çatıların uçması: Çatının üstünden hızla esen rüzgâr basıncı düşürür; içerideki daha büyük basınç çatıyı yukarı iter.
- Yanından hızlı tren geçerken perona yakın durmak tehlikelidir: arada hızlanan hava basıncı düşürür, insan trene doğru itilir.
- Sprey ve parfüm şişeleri, boya tabancaları: Borunun üzerinden hızlı geçen hava basıncı düşürür, sıvı yukarı emilir.
- Bahçe hortumunun ucunu sıkmak: Kesit daralır, akış hızlanır.
Süreklilik: Borunun daraldığı yerde akış hızlanır (A₁v₁ = A₂v₂), basınç azalır.
Kavramlar
- atmosfer basıncı
- havanın ağırlığından doğan basınç
- barometre
- açık hava basıncını ölçen alet
- manometre
- kapalı kap gaz basıncını ölçen alet
- vantuz
- basınç farkıyla yapışan araç
- akışkan
- sıvı ve gazlar
- Açık hava basıncı hava tabakasının ağırlığından doğar
- Torricelli: deniz seviyesinde 76 cmHg ≈ 10⁵ Pa
- Yükseklik arttıkça açık hava basıncı azalır
- Barometre açık hava, manometre kapalı kap basıncı ölçer
- Bernoulli: hız artınca basınç azalır
- Uçak kanadı, çatı uçması, sprey Bernoulli örnekleridir
Örnek soru ve çözümü
Uçak kanadının üst yüzeyinin kavisli yapılmasının nedeni nedir?
Kanadın üstünden geçen hava daha hızlı akar; Bernoulli ilkesine göre burada basınç azalır. Alttaki basınç daha büyük olduğundan yukarı yönlü kaldırma kuvveti oluşur.
Çözümlü örnekler
1. Torricelli deneyinde deniz seviyesinde cıva kaç cm yükselir? Kolay
Çözüm76 cm.
2. Ankara (≈ 900 m) ile İzmir (deniz seviyesi) arasında açık hava basıncı ve suyun kaynama sıcaklığı nasıl farklılaşır? Orta
ÇözümAnkara’da açık hava basıncı daha düşüktür; su 100 °C’nin biraz altında kaynar.
3. Bir kâğıt şeridin üstüne üflendiğinde şerit neden yukarı kalkar? Zor
ÇözümÜflenen hava şeridin üstünde hızlı akar, basınç azalır; alttaki durgun havanın basıncı daha büyük olduğundan şerit yukarı itilir (Bernoulli).
Sık yapılan hatalar
- Pipetle içerken sıvıyı “çektiğimizi” sanmak (açık hava basıncı iter).
- Rüzgârın çatıyı aşağı bastıracağını düşünmek.
- Barometre ile manometreyi karıştırmak.
Biliyor muydun?
Otto von Guericke 1654’te Magdeburg’da içi boşaltılmış iki yarıküreyi 16 atla bile ayıramamıştı; içeri hava girince yarıküreler kendiliğinden ayrıldı!