Gaz Basıncı Ders Notu

Gazlar, bulundukları kabın veya ortamın her yerine temas ederek moleküllerinin sürekli hareketleri ve çarpışmaları sonucu bir basınç uygularlar. Bu basınca gaz basıncı denir. Gaz basıncı, açık havada oluşan atmosfer basıncı ve kapalı kaplarda oluşan gaz basıncı olmak üzere iki ana başlıkta incelenir.

1. Açık Hava Basıncı (Atmosfer Basıncı) 🌍

Dünya'mızı çevreleyen hava tabakasının, yani atmosferin, yeryüzündeki cisimler üzerine uyguladığı basınca açık hava basıncı veya atmosfer basıncı denir. Hava, tıpkı katı ve sıvılar gibi ağırlığa sahiptir. Bu ağırlık, belirli bir alan üzerine etki ederek basınç oluşturur.

• Açık hava basıncı, deniz seviyesinde en yüksek değerdedir.
• Yükseklik arttıkça, üzerimizdeki hava tabakasının kalınlığı ve dolayısıyla ağırlığı azaldığı için açık hava basıncı da azalır.
• Açık hava basıncı, sıcaklık ve nem gibi faktörlerden de etkilenir.

Torricelli Deneyi 🤔

İtalyan bilim insanı Evangelista Torricelli, 1643 yılında yaptığı deneyle açık hava basıncının varlığını kanıtlamış ve büyüklüğünü ölçmüştür. Bu deneyde:

1. Bir ucu kapalı, yaklaşık \(1\) metre uzunluğunda cam boru cıva ile tamamen doldurulur.
2. Borunun açık ucu parmakla kapatılarak, içi cıva dolu bir kaba ters çevrilir ve parmak çekilir.
3. Cıva, borudan bir miktar aşağı iner ve belirli bir seviyede durur. Borunun içindeki cıva seviyesi, deniz seviyesinde yaklaşık \(76\) cm (veya \(760\) mm) olarak ölçülür.

Bu deneyde borudaki cıvanın aşağıya doğru uyguladığı basınç, kabın dışındaki açık hava basıncı tarafından dengelenir. Yani, açık hava basıncı, \(76\) cm yüksekliğindeki cıva sütununun basıncına eşittir.

Torricelli deneyi sonucunda, deniz seviyesinde açık hava basıncı \(1\) atmosfer (atm) olarak kabul edilmiştir. Ayrıca, Pascal (Pa) ve Bar gibi birimler de kullanılır.

\[ 1 \text{ atm} = 76 \text{ cm-Hg} = 760 \text{ mm-Hg} \]

Günlük Hayatta Açık Hava Basıncı Örnekleri 🎈

• Pipetle sıvı içme: Pipetin içindeki havayı çekince, pipet içindeki basınç azalır. Dışarıdaki açık hava basıncı, sıvıyı pipet içinde yukarı doğru iter.
• Vantuzların duvara yapışması: Vantuz duvara bastırıldığında içindeki hava dışarı çıkar. Vantuzun içindeki basınç azalır ve dışarıdaki açık hava basıncı vantuzu duvara sabitler.
• Lavabo pompası: Pompa bastırılıp çekildiğinde oluşan basınç farkı, tıkanıklığı açmaya yardımcı olur.
• Vakumlu poşetler: İçindeki hava boşaltıldığında, dışarıdaki açık hava basıncı poşeti sıkıca kapatır.
• Çaydanlıkta suyun kaynaması: Yüksek rakımlarda açık hava basıncı daha az olduğu için su daha düşük sıcaklıkta kaynar.

2. Kapalı Kaplardaki Gaz Basıncı 💨

Kapalı bir kap içinde bulunan gaz molekülleri, sürekli ve düzensiz hareket ederek kabın iç yüzeylerine çarparlar. Bu çarpışmalar sonucunda kabın çeperlerine uygulanan kuvvete kapalı kaplardaki gaz basıncı denir.

Kapalı kaplardaki gaz basıncı, gazın türüne bakılmaksızın bazı faktörlere bağlıdır:

a) Sıcaklık 🌡️

• Bir kapalı kaptaki gazın sıcaklığı artırılırsa, gaz moleküllerinin hızı ve kinetik enerjisi artar.
• Moleküller daha hızlı hareket ederek kabın çeperlerine daha sık ve daha şiddetli çarparlar.
• Sonuç olarak, sıcaklık arttıkça gaz basıncı artar.

Örnek: Güneşte bırakılan bisiklet lastiğinin veya deodorant şişesinin içindeki gaz basıncının artması.

b) Hacim 📦

• Belirli bir miktar gazın bulunduğu kabın hacmi küçültülürse (sıkıştırılırsa), gaz moleküllerinin hareket edebileceği alan azalır.
• Moleküller kabın çeperlerine daha sık çarpmaya başlar.
• Sonuç olarak, hacim azaldıkça gaz basıncı artar.

Örnek: Bisiklet pompasıyla lastiğe hava basıldığında, pompa içindeki havanın hacmi küçüldükçe basıncının artması.

c) Gaz Miktarı (Tanecik Sayısı) 🧪

• Sabit sıcaklık ve hacme sahip bir kaba daha fazla gaz eklenirse (gaz miktarı artırılırsa), kabın içindeki gaz molekülü sayısı artar.
• Daha fazla molekül, kabın çeperlerine daha sık çarpar.
• Sonuç olarak, gaz miktarı arttıkça gaz basıncı artar.

Örnek: Bisiklet lastiğine hava basmaya devam ettikçe lastiğin içindeki basıncın artması.

Kapalı Kaplardaki Gaz Basıncının Kullanıldığı Yerler ⚙️

• Düdüklü tencere: Buharın içeride sıkışmasıyla oluşan yüksek basınç, yiyeceklerin daha hızlı pişmesini sağlar.
• LPG tüpleri: Gazlar yüksek basınç altında sıvılaştırılarak depolanır.
• Deodorant ve sprey şişeleri: İçlerindeki gazlar yüksek basınç altında tutulur. Püskürtüldüğünde basınç farkından dolayı dışarı çıkarlar.
• Araç hava yastıkları: Çarpışma anında hızlıca şişerek yolcuyu korur.