İçeriğe geç

8. sınıf · Fen Bilimleri · 11. hafta (30 Kasım-4 Aralık 2026)

Açık Hava Basıncı (Gaz Basıncı, Toriçelli Deneyi, Barometre), Kapalı Kaplardaki Gaz Basıncı ve Basınç Özelliklerinin Günlük Yaşam ve Teknolojideki Uygulamaları (F.8.3.1.2 & F.8.3.1.3)

3. Ünite: Basınç teması · Konu özeti

🃏 Kavram kartlarıEtkinlikler
Bu hafta

Dünya'mızı çepeçevre saran atmosfer tabakasındaki gazlar, ağırlıklarından ve taneciklerinin hareketinden dolayı temas ettikleri her yüzeye büyük bir kuvvet uygular. Bu haftaki dersimizde açık hava basıncını (atmosfer basıncını), İtalyan bilim insanı Toriçelli'nin deniz seviyesinde gerçekleştirdiği ünlü barometre deneyini, kapalı kaplardaki gaz basıncını ve katı, sıvı ile gaz basıncının günlük teknolojideki kullanım alanlarını inceleyeceğiz.

Açık Hava Basıncı (Atmosfer Basıncı) ve Toriçelli Deneyi

Dünya'yı saran atmosfer tabakasındaki gazların kendi ağırlıklarından dolayı birim yüzeye uyguladığı dik kuvvete açık hava basıncı (atmosfer basıncı, P0) denir. Gazlar da tıpkı sıvılar gibi akışkandır ve temas ettikleri yüzeylere her yönden basınç uygular. Açık hava basıncını ölçmek için kullanılan araçlara barometre adı verilir.

İtalyan bilim insanı Evangelista Torricelli (Toriçelli), 0 °C sıcaklıkta ve deniz seviyesinde yaklaşık 1 metre uzunluğundaki bir ucu kapalı cam boruyu tamamen cıva (yoğunluğu 13,6 g/cm³) ile doldurup cıva dolu bir çanağa ters daldırmıştır. Borudaki cıvanın bir kısmının çanağa boşaldığını ve sıvı yüksekliğinin 76 cm (760 mm) seviyesinde dengelendiğini gözlemlemiştir. Açık havanın çanaktaki cıva yüzeyine uyguladığı basınç, borudaki 76 cm yüksekliğindeki cıva sütununun sıvı basıncını dengelemiştir.

Toriçelli deneyinde kullanılan cam borunun kesit alanı (kalınlığı), şekli, uzunluğu veya eğik tutulması cıva yüksekliğini (h = 76 cm) değiştirmez. Buna karşılık deniz seviyesinden yükseklere (dağ zirvesine) çıkıldıkça üzerimizdeki hava tabakasının kalınlığı ve yoğunluğu azaldığı için açık hava basıncı azalır ve borudaki cıva seviyesi 76 cm'nin altına düşer. Deneyde cıva yerine yoğunluğu çok daha küçük olan su (d = 1 g/cm³) kullanılsaydı, aynı açık hava basıncını dengelemek için yaklaşık 10,3 metre yüksekliğinde su sütunu gerekirdi.

AÇIK HAVA BASINCI VE TORİÇELLİ DENEYİ (0 °C, DENİZ SEVİYESİ) Cıvalı Barometre Düzeneği Boşluk h = 76 cm Hg P0 ↓ ↓↓ Borunun kesiti, şekli ve eğimi h yüksekliğini değiştirmez! Yükselti ve Sıvı Yoğunluğu Etkisi Dağ Zirvesi: h < 76 cm Yamaç: h ≈ 70 cm Deniz Seviyesi: h = 76 cm Yükseklere çıkıldıkça P0 AZALIR! Su kullanılsaydı (d_su < d_cıva): h ≈ 10,3 metre olurdu
🔍 Büyütmek için dokunun

Açık Hava Basıncının Kanıtları ve Kapalı Kaplardaki Gaz Basıncı

Açık hava basıncının varlığını kanıtlayan pek çok günlük olay ve deney vardır: Ağzına kadar su dolu bir bardağın üzerine kağıt kapatılıp ters çevrildiğinde kağıda alttan etki eden açık hava basıncı suyun basıncından büyük olduğu için su dökülmez. İçindeki havası vakumlanan (veya ısıtılıp ağzı kapatıldıktan sonra soğutulan) metal teneke kutu ya da damacana, dışarıdaki açık hava basıncının etkisiyle içe doğru büzülür. Otto von Guericke'nin yaptığı Magdeburg yarım küreleri deneyinde, içindeki havası boşaltılan iki metal yarım küreyi atlar bile birbirinden ayıramamıştır.

Meyve suyunun pipetle içilmesi, lavabo pompasının ve cam yüzeylere yapıştırılan vantuzların tutunması, çay tabağının ıslak çay bardağına yapışması ve ağzında kağıt yakılan cam şişenin üzerine konan haşlanmış yumurtanın şişe içine kendiliğinden girmesi hep iç basıncın düşürülmesi ve dıştaki açık hava basıncının (P0) baskın gelmesiyle gerçekleşir.

Kapalı kaplardaki gazlar ise taneciklerinin kabın iç çeperlerine hızla ve sürekli çarpması sonucu basınç oluşturur. Kapalı bir kaptaki gaz, kabın iç yüzeyindeki her noktaya eşit büyüklükte basınç uygular. Esnek çocuk balonları gibi sistemlerde iç gaz basıncı dış açık hava basıncına eşittir; balon gökyüzüne yükseldikçe dıştaki açık hava basıncı azaldığı için balonun hacmi büyür (şişer) ve bir süre sonra patlar.

AÇIK HAVA BASINCININ KANITLARI VE KAPALI KAP GAZ BASINCI Açık Hava Basıncı (P0) Örnekleri • Magdeburg Yarım Küreleri (Otto von Guericke) • Ters çevrilen su dolu bardaktan suyun dökülmemesi • İçindeki havası çekilen teneke kutunun büzülmesi • Haşlanmış yumurtanın dar şişeye kendiliğinden girmesi • Pipetle meyve suyu içilmesi ve çay tabağının yapışması Cam vantuzlar ve lavabo pompasının çalışma ilkesi Kapalı Kaplarda Gaz Basıncı • Taneciklerin kabın iç yüzeyine çarpmasıyla oluşur • Kabın her noktasına EŞİT büyüklükte basınç uygulanır • Esnek balon yükseldikçe P0 azalır ➔ Balon şişer • LPG tüpleri, yangın söndürücü, oksijen tüpü • Otomobil hava yastığı (airbag) ve tekerlekler Manometre ile kapalı kap gaz basıncı ölçülür
🔍 Büyütmek için dokunun

Basınç Özelliklerinin Günlük Yaşam ve Teknolojideki Uygulamaları (F.8.3.1.3)

Katı Basıncı Uygulamaları: Katılar kendilerine uygulanan kuvveti aynı doğrultuda ve aynen iletirken, basıncı yüzey alanına ters orantılı olarak değiştirir. Bıçak ağzının bilenmesi, çivi ve iğne uçlarının sivri yapılması, krampon dişleri yüzey alanını küçülterek basıncı artırır. Kar ayakkabıları (hedik), iş makinelerinin geniş paletleri, tırların çok tekerlekli olması, tren raylarının altına geniş traversler döşenmesi ve traktör arka tekerleklerinin geniş yapılması ise yüzey alanını büyüterek basıncı azaltır ve zemine batmayı önler.

Sıvı Basıncı ve Pascal Prensibi Uygulamaları: Kapalı bir kaptaki sıvıya uygulanan basınç, sıvı tarafından kabın iç yüzeyinin her noktasına eşit büyüklükte ve aynen iletilir; bu bilimsel ilkeye Pascal Prensibi denir. Otomobillerdeki hidrolik fren sistemleri, sanayide ağır araçları kaldıran su cendereleri (hidrolik liftler), hidrolik krikolar, berber ve dişçi koltukları, itfaiye merdivenleri, iş makinelerinin hidrolik kolları ve damperli kamyonlar Pascal prensibiyle çalışır; küçük bir kuvvetle çok ağır yükler kaldırılır.

Gaz Basıncı Uygulamaları: Gazlar da sıkıştırılabilir akışkanlar olup kapalı kaplarda basıncı her yöne eşit iletir. Otomobillerdeki hava yastıkları (airbag), otobüslerin havalı kapı ve fren sistemleri, elektrikli süpürgeler, şırınga ve damlalıklar, yangın söndürme tüpleri, LPG ve oksijen tüpleri, deodorant/parfüm spreyleri ve boya tabancaları gazların basınç özelliklerinden yararlanılarak geliştirilmiştir.

KATI, SIVI VE GAZ BASINCININ TEKNOLOJİDEKİ UYGULAMALARI (F.8.3.1.3) 1. Katı Basıncı Uygulamaları Basıncı Artıranlar (S küçülür): • Bıçak, çivi, toplu iğne ucu • Krampon dişleri, buz pateni Basıncı Azaltanlar (S büyür): • Kar ayakkabısı (hedik) • İş makinesi paleti, çok tekerlek • Tren rayları altındaki traversler 2. Sıvı Basıncı (Pascal İlkesi) Sıvılar basıncı aynen iletir: • Hidrolik fren sistemleri • Hidrolik lift ve krikolar • İtfaiye merdiveni ve kepçeler • Berber koltukları, yağdanlık • Bileşik kaplar ve su cenderesi Baraj duvarları tabana doğru kalınlaşır 3. Gaz Basıncı Uygulamaları Gazlar da basıncı aynen iletir: • Elektrikli süpürge ve vantuz • Pipet, şırınga ve damlalık • Otomobil hava yastığı (Airbag) • Otobüslerin havalı kapıları • Parfüm, deodorant ve spreyler • Sanayi tüpleri ve kompresörler
🔍 Büyütmek için dokunun

Örnekler

  1. Örnek 1Deniz seviyesinde 0 °C sıcaklıkta Toriçelli deneyini yapan bir araştırmacı, kesit alanı 2S olan dik bir boru yerine kesit alanı S olan eğik bir boru kullanırsa cıva seviyesi (h) nasıl değişir?

    Cevabı göster

    Cıva seviyesi değişmez, yine 76 cm olur. Çünkü barometredeki sıvı yüksekliği borunun kalınlığına (kesit alanına), şekline veya eğimine bağlı değildir.

  2. Örnek 2K, L ve M noktalarında aynı koşullarda özdeş cıvalı barometrelerle yapılan ölçümlerde cıva seviyeleri sırasıyla h_K = 76 cm, h_L = 72 cm ve h_M = 68 cm olarak ölçülmüştür. Bu noktaların deniz seviyesinden yüksekliklerini sıralayınız.

    Cevabı göster

    Deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça açık hava basıncı ve cıva seviyesi azalır. En düşük cıva seviyesi M noktasında olduğu için yükseklik sıralaması M > L > K şeklindedir.

  3. Örnek 3Toriçelli deneyinde cıva (d = 13,6 g/cm³) yerine yoğunluğu daha küçük olan bir sıvı (örneğin su, d = 1 g/cm³) kullanılsaydı cam borudaki sıvı yüksekliği nasıl değişirdi?

    Cevabı göster

    Aynı açık hava basıncını dengelemek için sıvı yoğunluğu ile sıvı yüksekliği ters orantılıdır. Yoğunluğu daha küçük olan su kullanıldığında borudaki sıvı yüksekliği artar (yaklaşık 10,3 metre olur).

  4. Örnek 4İçinde biraz su kaynatılan metal bir teneke kutunun ağzı sıkıca kapatılıp üzerine soğuk su döküldüğünde kutunun içe doğru ezilmesinin nedenini açıklayınız.

    Cevabı göster

    Soğuk su döküldüğünde kutu içindeki su buharı yoğuşur ve iç gaz basıncı hızla düşer. Dışarıdaki açık hava basıncı iç basınçtan çok daha büyük hâle geldiği için teneke kutuyu içe doğru büzüştürür.

  5. Örnek 5Deniz seviyesinde şişirilip ağzı bağlanan esnek bir çocuk balonu gökyüzüne bırakıldığında yükselirken hacmi neden artar?

    Cevabı göster

    Esnek balonlarda iç basınç dış basınca eşittir. Balon yükseldikçe dışarıdaki açık hava basıncı azalır; iç basıncın azalan dış basınca eşitlenebilmesi için balon dışa doğru genleşir ve hacmi büyür.

  6. Örnek 6Otomobillerdeki hidrolik fren sistemi ve sanayideki araç kaldırma liftleri hangi basınç prensibine dayanarak çalışır?

    Cevabı göster

    Sıvıların kapalı kaplarda kendilerine uygulanan basıncı her yöne ve aynen iletmesi ilkesine, yani Pascal Prensibi'ne dayanarak çalışır.

Kavram Kartları

1 / 8

Karta dokunarak arka yüzündeki açıklamayı görün; yön tuşlarıyla kartlar arasında geçiş yapın.

Etkinlikler

Soruları çözün; her cevaptan sonra doğru mu yanlış mı olduğunu hemen göreceksiniz.

  1. 1Deniz seviyesinde ve 0 °C sıcaklıkta yapılan Toriçelli deneyinde cam borudaki cıva yüksekliği 76 cm olarak ölçülmektedir. Bu deneyde cam borudaki sıvı yüksekliğini (h) artırmak için aşağıdakilerden hangisi yapılmalıdır?

  2. 2Aşağıdaki günlük yaşam ve teknoloji uygulamalarından hangisi sıvıların basıncı her yöne aynen iletmesi (Pascal Prensibi) ilkesine dayanarak çalışır?

  3. 3Ağzına kadar su ile dolu bir bardağın üzeri hava almayacak biçimde kağıtla kapatılıp hızlıca ters çevrildiğinde bardaktaki suyun dökülmediği gözlemlenir. Bu durumun temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

  4. 4Katı, sıvı ve gaz basıncının günlük yaşamdaki etkileriyle ilgili aşağıdaki eşleştirmelerden hangisi yanlıştır?

  5. 5Aşağıdaki ifadelerin doğru (D) ya da yanlış (Y) olduğunu belirleyiniz.

    • Deniz seviyesinden yükseklere doğru çıkıldıkça atmosferdeki gaz yoğunluğu ve açık hava basıncı azalır.
    • Toriçelli deneyinde kullanılan cam borunun kesit alanı iki katına çıkarılırsa cıva seviyesi 38 cm'ye düşer.
    • Kapalı bir kapta bulunan gaz, kabın iç yüzeyindeki bütün noktalara eşit büyüklükte basınç uygular.
    • Bıçakların keskinleştirilmesi ve çivi uçlarının sivri yapılması katı basıncını azaltmak amacıyla yapılır.
    • İtfaiye merdivenleri ve sanayideki hidrolik liftler Pascal Prensibi'nden yararlanılarak tasarlanmıştır.

  6. 6Aşağıdaki araç ve olayları ilgili oldukları basınç kavramlarıyla eşleştiriniz.

    Soldan bir öğeye, sonra sağdaki eşine dokunun.

  7. 7Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerleri uygun kavramlarla tamamlayınız.

    1. Atmosferi oluşturan gazların ağırlığından dolayı temas ettikleri yüzeylere uyguladığı basınca hava basıncı denir.
    2. Toriçelli, 0 °C sıcaklıkta ve deniz seviyesinde yaptığı deneyde cam borudaki yüksekliğini 76 cm olarak ölçmüştür.
    3. Açık hava basıncını ölçmek için kullanılan araçlara adı verilir.
    4. Sıvıların kapalı kaplarda uygulanan basıncı her yöne eşit büyüklükte iletmesi ilkesine Prensibi denir.
    5. Cam yüzeylere bastırılarak tutturulan ve pipetle içecek içilmesi açık hava basıncı sayesinde gerçekleşir.

  8. 8Toriçelli deneyinde borudaki sıvı yüksekliğinin (h) bağlı olduğu ve bağlı olmadığı değişkenleri sınıflandırarak açıklayınız.

Kısaca

  • Açık Hava Basıncı: Atmosferdeki gazların ağırlığından dolayı birim yüzeye uyguladığı basınçtır; barometre ile ölçülür ve yükseklere çıkıldıkça azalır.
  • Toriçelli Deneyi: Deniz seviyesinde ve 0 °C'de açık hava basıncı 76 cm cıva sütununun basıncına eşittir; borunun kesiti ve eğimi bu yüksekliği değiştirmez.
  • Deneysel Kanıtlar: Magdeburg yarım küreleri, ters çevrilen bardaktan suyun dökülmemesi, vantuzlar ve pipetle sıvı çekilmesi açık hava basıncıyla gerçekleşir.
  • Kapalı Kap Gaz Basıncı: Gaz taneciklerinin kabın iç yüzeyine çarpmasıyla oluşur; kabın her noktasına eşit büyüklükte etki eder (LPG tüpü, hava yastığı, tekerlek).
  • Pascal Prensibi ve Uygulamalar: Sıvılar ve gazlar kapalı kapta basıncı her yöne aynen iletir; hidrolik fren, su cenderesi, hidrolik lift ve berber koltuğu bu ilkeyle çalışır.

Bu dersin öteki kaynakları