Açık Hava Basıncı (Toriçelli Deneyi, Barometre), Kapalı Kaplardaki Gaz Basıncı ve Basıncın Günlük Yaşam ile Teknolojideki Uygulamaları (F.8.3.1.2 & F.8.3.1.3)
Atmosferdeki gazların ağırlık ve hareketinden kaynaklanan açık hava basıncını deneysel kanıtlarla açıklar (F.8.3.1.2). · Toriçelli deneyinde cam borudaki sıvı seviyesinin yükselti ve sıvı yoğunluğuna bağlılığını, boru kesiti ve eğiminden bağımsızlığını analiz eder. · Katı, sıvı ve gazların basınç özelliklerinin günlük yaşam ve teknolojideki kullanım alanlarına (hidrolik fren, su cenderesi, vantuz, hava yastığı) örnekler verir (F.8.3.1.3).
- Dünya’yı saran atmosfer tabakasının birim yüzeye uyguladığı açık hava basıncı «barometre» ile ölçülür; deniz seviyesinde ve 0 °C’de yapılan Toriçelli deneyinde açık hava basıncı 76 cm yüksekliğindeki cıva sütununu dengeler.
- Barometredeki dik sıvı yüksekliği (h); borunun kalınlığına (kesit alanına), şekline ve eğik tutulmasına bağlı DEĞİLDİR. Deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça açık hava basıncı ve h azalır; cıva yerine yoğunluğu daha küçük bir sıvı kullanılırsa h artar.
- Kapalı kaptaki gazlar tanecik çarpmalarıyla kabın her noktasına EŞİT basınç uygular. Kapalı kaplardaki sıvı ve gazların uygulanan basıncı her yöne aynen iletmesine «Pascal Prensibi» denir (hidrolik fren, lift, kriko, berber koltuğu).
Gaz ve sıvı basıncıyla ilgili sol sütundaki bilimsel araç ve kavramları sağ sütundaki açıklamalarla eşleştiriniz.
Deniz seviyesinde ve 0 °C sıcaklıkta aynı cıva çanağına daldırılan I (kesiti S, dik), II (kesiti 3S, dik) ve III (kesiti S, eğik) cam borularındaki dik cıva yükseklikleri arasındaki ilişki hangisidir?
- Ah1 > h3 > h2
- Bh1 = h2 = h3 = 76 cm
- Ch2 > h1 = h3
- Dh3 > h1 > h2
Dağ kesiti üzerinde gösterilen K, L ve M noktalarında aynı sıcaklıkta özdeş cıvalı barometrelerle hK = 76 cm, hL = 71 cm ve hM = 65 cm ölçülmüştür. K noktasında şişirilen esnek balon L ve M noktalarına götürülürse hacmi (V) nasıl sıralanır?
- AVK > VL > VM
- BVK = VL = VM
- CVM > VL > VK
- DVL > VM > VK
Teknoloji kartlarındaki dört uygulamanın dayandığı basınç türünü (Katı / Sıvı-Pascal / Açık Hava-Gaz) ve temel amacını tabloya yazınız. İlk satır örnektir.
| Teknolojik Uygulama | İlgili Basınç Türü | Çalışma İlkesi ve Amacı |
|---|---|---|
| 1. Sanayi tipi araç kaldırma lifti | Sıvı basıncı (Pascal) | Basıncı aynen ileterek ağır aracı kaldırmak |
| 2. İş makinelerinde geniş palet | Katı basıncı | Yüzeyi büyüterek zemine batmayı önlemek |
| 3. Cama bastırılan plastik vantuz | Açık hava basıncı | İç havayı boşaltıp dış basınçla tutunmak |
| 4. Otomobil hava yastığı (Airbag) | Kapalı kap gaz basıncı | Gaz basıncını her yöne eşit iletip korumak |
Açık hava basıncı, kapalı kap gaz basıncı ve basınç uygulamalarıyla ilgili ifadelerden doğru olanlara D, yanlış olanlara Y kutusunu işaretleyiniz.
| D | Y | |
| Deniz kıyısından yüksek bir dağın zirvesine doğru tırmanan dağcının yanındaki barometrede okunan değer giderek azalır. | ✓ | |
| Toriçelli deneyinde cıva yerine yoğunluğu çok daha küçük olan su kullanılsaydı borudaki sıvı seviyesi 76 cm’den daha kısa olurdu. | ✓ | |
| Çelik oksijen tüpünün içindeki gazın tüpün üst noktasına uyguladığı basınç, alt tabanına uyguladığı basınca eşittir. | ✓ | |
| Deniz seviyesinde şişirilip bırakılan esnek uçan balon gökyüzünde yükseldikçe dış basınç azaldığı için hacmi büyür. | ✓ | |
| Berber koltuklarının pedalla yükseltilmesi katıların basıncı her yöne eşit iletmesi prensibine dayanır. | ✓ |
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerleri kutudaki uygun kavramlarla tamamlayınız.
- Aynı ortamda yapılan barometre deneyinde kullanılan sıvının yoğunluğu küçüldükçe cam borudaki sıvı yüksekliği artar.
- Yeryüzünden yukarı çıkıldıkça hava tabakasının kalınlığı ve tanecik sayısı seyrekleştiği için açık hava basıncı azalır.
- İtfaiye merdivenleri ve damperli kamyon kasaları sıvıların basıncı iletmesini açıklayan Pascal Prensibi ile çalışır.
- Ağzına kadar su dolu bardağın üzerine kâğıt kapatılıp ters çevrildiğinde suyun dökülmemesi açık hava basıncını kanıtlar.
Deniz seviyesinde 0 °C’de kurulan X (cıva, d = 13,6 gcm3) ve Y (etanol, d = 0,8 gcm3) barometrelerinden hangisinde sıvı sütunu daha yüksek olur? Nedenini yazınız.
Kapalı çelik gaz tüpü ve otomobil hidrolik fren düzeneğinin yer aldığı şemaya göre aşağıdaki çıkarımlardan hangisi yanlıştır?
- AÇelik tüp içindeki gazın K, L ve M noktalarına uyguladığı gaz basınçları birbirine eşittir.
- BFren pedalına basıldığında oluşan sıvı basıncı borulardaki fren yağıyla balatalara aynen iletilir.
- CHidrolik fren sisteminin çalışmasında sıvıların sıkıştırılamaz kabul edilmesi ve Pascal ilkesi etkilidir.
- DÇelik tüpün tabanındaki M noktası daha derinde olduğu için gaz basıncı K noktasından büyüktür.
Gözlem kartında su damlası bulunan çay tabağının çay bardağıyla birlikte kalktığı görülüyor. Bu olayda suyun ve açık hava basıncının rolünü açıklayınız.
Deney şemasında içi boş metal teneke kutu bir süre ısıtıldıktan sonra ağzı hava almayacak şekilde kapatılıp soğumaya bırakıldığında kutunun içe doğru büzüldüğü görülüyor. Bu olayın temel nedeni hangisidir?
- ASoğuyan kutunun iç gaz basıncının düşmesi ve dıştaki açık hava basıncının kutuyu sıkıştırması
- BIsıtma işlemi sırasında kutu dışındaki açık hava basıncının iki katına çıkması
- CMetal kutunun ağırlığının soğuma sırasında artarak katı basıncını büyütmesi
- DKutu kapatıldığında dışarıdaki atmosfer gazlarının tamamen yok olması
Cam şişe ve haşlanmış yumurta deneyinde yumurtanın şişe içine kendiliğinden girme sürecini oluş sırasına göre 1’den 4’e doğru sıralayınız.
- 4Dıştaki daha büyük açık hava basıncının yumurtayı dar şişenin içine doğru itmesi
- 1Cam şişenin içinde yanan kâğıt parçasının şişedeki havayı ısıtıp genleştirmesi
- 2Şişe ağzına soyulmuş yumurtanın kapatılmasıyla içerideki alevin sönüp havanın soğuması
- 3Soğuyan şişenin iç gaz basıncının dışarıdaki açık hava basıncından küçük hâle gelmesi
İpuçlarındaki fen kavramlarını kutulara yazınız. Numaralı harflerle sıvıların basıncı her yöne aynen iletmesi ilkesine adını veren bilim insanını bulunuz.
Turuncu kutulardaki harfler yukarıdan aşağıya: PASCAL