|
Prof. Dr. Sinsi
|
Katı , Sıvı , Gazların Basınçları Ve İlgili Kanunlar
GAZLARIN BASINCI
Sıvılar ağırlıkları yüzünden, kendileriyle temas haliyle olan yüzeyler üzerine hidrostatik basınç adı verilen bir basınç yapar Bu basıncın büyüklüğü
P = h d g bağıntısından hesaplanır Sıvılar gibi ağırlıkları olan gazlarda bulundukları kabın çeperlerine bir basınç uygular Gazlar sıvılardan,farklı olarak sıkıştırılabilme özelliğine sahiptirBu nedenle değişik amaçlarla evlerimizde,hastanelerde ,fabrikalarda ,iş yerlerinde basınca dayanıklı çelik kaplar içersinde muhafaza edilirler Örneğin; karbondioksit ,azot,oksijen ,neon gazı yüksek basınç altında , sıvı halde çelik tüplere doldurulur Karbondioksit
yangın söndürücüsü olarak , oksijen hastanelerde suni solunumda ,neon gazı havası boşaltılmış lambalarda kullanılır Yine mutfaklarda yakıt olarak kullandığımız doğal gaz ve likit gazda çelik tüplerde ,basınç altında muhafaza edilir Çeşitli taşıtların tekerleri içinde sıkıştırılmış hava bulunur
Gazlar da ağırlıklara sahip olduklarından basınç yaparlar İçinde yaşadığımız atmosfer ( açık hava ) büyük bir basınç yapar Fakat biz bu basıncı hissetmeyiz Zira, dıştan yapılan bu basıncı içimize çektiğimiz gene aynı gaz (hava )basıncı ile dengeleriz Dıştaki basıncın azalması (yükseklere çıkıldıkça ) içimizdeki basıncı fazlalaştıracağından damar çatlamaları ve kanamalar sonucu ölümler olabilir
Gazların basıncını ölçmeye yarayan aletlere Manometre denir Manometreler kapalı yerlerdeki gazların basıncını ölçmek için kullanılır Manometreleri iki bölümde inceleyebiliriz
1- Açık manometreler
2- Kapalı manometreler
1- AÇIK HAVA BASINCI VE ÖLÇÜLMESİ
Dünyanın çevresinde hava katmanı bulunur Bu hava katmanının kalınlığı 10000 km kadardır Bu hava katmanına Atmosfer denir
Atmosfer ,çoğu azot ve oksijenden oluşan bir gaz karışımıdır Havanın hacimce %21'i oksijen, %78'i azottur Havanın geri kalan kısmı neon,argon,gibi
Soy gazlar ile karbondioksit ve su buharından oluşur Havanın özellikleri her yerinde aynı değildir Havanın yoğunluğu yer kabuğuna yakın yerlerde fazladır Yükseklere çıkıldıkça yoğunluk azalır Havanın yaklaşık %50'si deniz yüzeyi ile 600m yükseklikte bulunur
Hava dünyayı bir örtü ile çevreler Biz, bu kalın hava katmanının altında yaşamaktayız
Ağzı kağıt parçası ile kapatılmış su dolu bardak ters çevrildiğinde içindeki suyun akmadığını görürüz Bunun nedeni ,kağıdı aşağıdan yukarıya doğru iten ve suyun basıncından büyük olması gereken açık hava basıncıdır
Açık hava temas ettiği yüzeylere basınç yapar 1654'te Almanya'da Magdeburg ağızları birbirine gelecek şekilde tutulmuş iki küçük metal yarım kürenin içindeki havayı ,bir hava boşaltma tulumbası ile boşalttı Küreleri birbirinden ayırmaya 16 atın gücü yetmedi Su gibi hava da basıncı her doğrultuda iletir
AÇIK HAVA BASINCININ ÖLÇÜLMESİ::
Televizyonlarda,gazetelerde, (alçak basınç) ve (yüksek basınç) alanlarını gösteren haritalar görmüşsünüzdür Hava tahmininde ,hava basıncını dengeleyen sıvı sütununun yüksekliği ölçülür Hava basıncı yaklaşık 10m yüksekliğindeki suyun basıncına eşittir
Deniz seviyesinde hava basıncı yaklaşık 76 cmhg'dir
Üstteki şekilde yukarıya doğru çıkıldıkça basıncın değişimi gösterilmiştir Bu basınçlar dağcılar,pilotlar tarafından metal barometre kullanılarak ölçülmüştür Yağmurlu yada karlı bir günde hava basıncı, kuru bir güne göre ,daha düşüktür
Barometre;açık hava basıncını ölçen araçlara Barometre denir
Civalı barometre ;Toriçelli deneyinde kullanılan cam boru ,civa çanağı ve cıvadan oluşan araçtır
Altimetre ;Açık hava basıncı yükseklikle değişir Hassas bir metal barometre açık hava basıncı yanında yüksekliği de ölçebilir Altimetre yüksekliği ölçer
Metal barometre ;kutunun üzerine tutturulmuş ibre,hava basıncının kutuyu içe doğru itmesiyle hareket ederek basıncı gösterir Lastik pompalar; lastik pompalar açık hava basıncının etkisiyle çalışır
TORİÇELLİ DENEYİ :
Normal şartlarda (0 C0 ve denizden yükseklik sıfır ) bir ucu kapalı 1m uzunlunda cam boruyu civa ile doldurarak ters çevirip civa ile dolu çanağa batırıyor Civanın çanağa tamamen boşalmamasının nedeni açık hava basıncının borudaki basıncı dengelemesidir Buna göre civa yüksekliği borunun genişliği ile ilgili değildir
B-) KAPALI KAPLARDAKİ GAZLARIN BASINCI
Gazlar konuldukları kabın şeklini alır ve hacmini doldurur Gazlar, Sıkıştırabilme özelliğinden yararlanılarak basınç altında çok küçük hacimlere sığdırılabilir
Gaz molekülleri her yönde serbestçe hareket eder Kapalı bir kabın içinde bulunan gaz molekülleri ,birbirlerine ve kabın iç yüzeylerine çarpar
Basınç altında saklanan gazlar kullanılırken, depo edilen kaptan ihtiyaca göre kontrollü alınır
Kapalı kaplardaki gazların basıncı ,gazın hacmini azaltarak yada arttırarak değiştirebilir
Hareketli pistonla kapatılmış hava dolu silindir şeklinde bir kap düşünelim Pistonu ittiğimizde silindir içindeki hava moleküllerinin sayısı değişmez; ama moleküller daha küçük bir hacme sıkıştırılır Moleküller kabın iç yüzeylerine daha seyrek çarpar ve yaptıkları basınç azalır
Kapalı kaplardaki gazların basıncı gaz ısıtılarak veya soğutularak değiştirilebilir Gazların basıncını ölçmek için manometreler kullanılır Kapalı uçlu manometre ,içinde bir miktar civa olan, bir ucu kapalı , U şeklinde bir tüptürManometreye bağlı gaz kabında basınç arttığında, civa,diğer kolda yükselir
Açık uçlu manometrede gaz basıncının belirlenmesi biraz daha farklıdır Bu amaçla açık manometre uca etki eden hava basıncı (Po) , barometreden okunur Kapalı kaplardaki gaz basıncı;
a) Sıcaklık ve hacim sabit ise ,molekül sayısı ile doğru orantılıdır
b) Sıcaklık ve molekül sayısı sabit ise , hacim ile basınç ters orantılıdır
c) Basınç sıcaklık ile doğru orantılıdır
Yukarıdaki üç özellik bir arada değerlendirilirse ;
P V = N R T olur
P= Basınç
N= Molekül sayısı
T= Sıcaklık
V= Hacim
R= Gaz sabiti
1 BOYLE ? MARİOTLE KANUNU
Kapalı kaplardaki gazların sıcaklıkları sabit tutulmak şartı ile her durum
İçin hacimleriyle basınçlarının çarpımı sabittir
t0 = Sıcaklık
P= Basınç
N= Molekül sayısı
V= Hacim
P1 V1 = P2 V2 = P3 V3 == Pn Vn = sabit
? Kapalı kaplardaki gazların sıcaklıkları sabit kalmak şartıyla hacimleriyle basınçları ters orantılıdır
2 ) CHARLES KANUNU :
3 GAY ? LUSSAC KANUNU
ÖRNEK soru ;5
Şekildeki manometrenin
ucu kapalıdır Buna göre kaptaki
sıvının basıncı kaç grf/cm2 olur ?
( d civa = 13,6 grf /cm3 tür)
ÇÖZÜM :
Pciva= 20 cm h =20 cm
d civa= 13,6 grf /cm 3
Borunun ucu kapalı olduğu için gazın basıncı
civanın basıncına eşittir
Pgaz = P civa
Pgaz = h civa d civa CİVA
Pgaz = 20 13,6
Pgaz = 272 grf /cm 2 olur
HACİM -- BASINÇ İLİŞKİSİ
Sıcaklık sabit kalmak koşuluyla herhangi bir gazın hacmi ile basıncı arasındaki ilişki plastik bir enjektörle anlaşılır Enjektörün ucu baş parmakla kapatılarak piston ileriye doğru itilir Hacim küçüldükçe içerideki havanın basıncı artar Sabit sıcaklıkta hacim ile basınç arasındaki ilişkiyi biliyoruz
Boyle-Maritto Yasasına göre , kapalı kaptaki bir gazın sıcaklığı sabit tutulduğunda , hacmi ile basıncının çarpımı sabittir
P V = sabit P1 V1 = P2 V2
Bir gazın sıcaklığı sabit tutularak hacmi değiştirildiğinde ,gazın ilk durumdaki hacim ? basınç çarpımı , ikinci durumdaki hacim ? basınç çarpımına eşittir
|