Açık Hava Basıncı
Dünya’nın etrafı atmosfer tabakası ile çevrilidir. Azot, oksijen, az miktarda hidrojen, su buharı, karbon dioksit ve diğer gazlardan oluşan atmosfer, ağırlığından dolayı temas ettiği bütün yüzeylere basınç uygular. Buna, açık hava basıncı ya da atmosfer basıncı denir.
Açık Hava Basıncının Varlığının Gözlenmesi
Ağzına kadar su dolu bir bardak, kâğıtla kapatılıp ters çevrildiğinde kâğıt yere düşmez. Bunun sebebi açık hava basıncının bardak içindeki sıvı basıncını dengelemesidir.
- Bir pet şişenin içindeki hava çekilirse, şişenin büzüldüğü görülür. Bunun sebebi plastik şişenin içindeki hava
boşalınca iç basınç hava basıncından daha küçük olur ve şişe içe doğru büzülür.
- Meyve suyu kamış ile kutudan çekilirken iç basınç düşer ve kutu yüzeyleri açık hava basıncı etkisiyle içeriye doğru büzülür.
- Kamışla bir bardaktan meyve suyu çekerken, kamışın içinde hava basıncı düşer. Kamışın alt ucundaki basınç üst ucundakine göre daha yüksek olduğu için sıvı kamışın içinde yukarı doğru hareket eder.
- Düz yüzeylere yapışan askıların içindeki hava basıncı,
- dıştaki hava basıncından daha düşük olduğu için askı yapıştırıldığı yüzeyde asılı kalır.
- İnsan vücudunda iç basınç (kan basıncı) dış basıncı (atmosfer basıncını) dengeler. Fakat yükseklere
çıkıldıkça hava basıncı düşer, bu yüzden bazı insanların burunlarında iç basınç fazla geldiği için kanama olur.
- Atmosferi, bir hava denizi olarak düşünürsek, insan bu denizin dibinde duran bir balık gibi düşünülebilir. Hava da su gibi akışkan olduğu için, açık hava basıncı insana her doğrultuda etki eder.
AÇIK HAVA BASINCININ ÖLÇÜLMESİ
Açık hava basıncı ilk kez İtalyan bilgin Torricelli tarafından ölçülmüştür. 1 m uzunluğunda bir cam boru cıva ile doldurulur. Cam borunun ağzı parmakla kapatılıp ters çevrilir ve cıva çanağına batırılır. Bu deney deniz seviyesinde 0°C’de yapıldığında, boru içindeki cıvanın 76 cm seviyesine düştüğü görülür.
Boru içindeki cıva, ağırlığından dolayı cıva çanağına basınç yapar. Hava çanaktaki cıva üzerine basınç yapar. 1 m yüksekliğindeki cıva sütunu, açık hava basıncından daha büyüktür. Bu yüzden boru içindeki cıva seviyesi, açık hava basıncı ile dengeye gelinceye kadar düşer. Bu denge seviyesi 76 cm’dir. Boru içindeki cıva ile açık hava basıncı dengeye geldiğinde şöyle yazılabilir:
Pcıva = Paçık hava basıncı
- (Açık hava basıncını, Po olarak gösterebiliriz.) Po = 1 Atm
- Cam borunun biraz eğik olması cıvanın seviyesinin düşmesine sebep olmaz.
Ortalama bir insan vücudunun yüz ölçümü 1,5 m2 ise, bir insan vücuduna etki eden havanın ağırlığı,
F = P . S;
P = 1 atm = 100 000
F = 100 000 x 1,5 m2 F = 150 000 N olur.
Bu değer yaklaşık 15 ton kütlenin ağırlığına eşittir.Yani bir insan, yaklaşık 15 tonluk (15 000 kg) kütleyi her an üzerinde taşıyor gibi düşünebiliriz.
o Açık hava basıncı deniz seviyesinden yukarı doğru çıkıldıkça düşer. Bu düşüş her 10,5 m’de 1 mm - cıva dır. Yükseklerde atmosferin yoğunluğu daha azdır.
ÖRNEK:
Şekildeki barometrede gözlenen h yüksekliği aşağıdakilerin hangilerine bağlıdır?
I. Havanın basıncına
II. Sıvının öz kütlesine
III. Barometrenin bulunduğu yerin denizden yüksekliğine
IV. Kabın hacmine
V. Borunun çapına
ÖRNEK:
Torricelli deneyi cıva yerine su ile yapılsaydı, en az kaç m’lik boru kullanmak gerekirdi?
(dcıva = 13,6 g/cm3, dsu=1 g/cm3)
ÖRNEK:
Denizden 210 m yüksekte hava basıncı kaç cm cıva olur?
HAVA BASINCINI ÖLÇMEK İÇİN KULLANILAN ALETLER
Açık hava basıncını ölçmek için kullanılan aletlere barometre denir. Iki çeşit barometre vardır. Bunlar, cıvalı barometre ve metal barometredir.
Cıvalı Barometre
Bunun diğer adı sifonlu barometredir. Şekilde görüldüğü gibi alt ucu U şeklinde kıvrılmış bir cam borudur. Bu kıvrım cıva çanağı görevini yapar.
Cam boru cıva ile doldurulduğunda borunun uzun ve kısa kolundaki cıva seviyeleri arasındaki fark açık hava basıncını verir. Cıvalı barometrenin yapısı taşımak için uygun değildir, cıva dökülüp cam kırılabilir.
Metal Barometre
Içi boş esnek metalden yapılmış bir kutudan oluşur. Metal kutunun yüzeyi havayla temas alanını arttırmak için kıvrımlıdır. Kutunun içeri çökmesini engellemek için içinde yay bulunur. Kutunun üzerine hava basıncını göstermek için bir ibre konmuştur.
Kutunun içeri ya da dışarı hareket etmesiyle ibre de hareket ederek basınç değişimlerini gösterir.
