🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Açık hava basıncı ve Torricelli deneyi Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Açık hava basıncı ve Torricelli deneyi Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Torricelli, açık hava basıncını ölçmek için deniz seviyesinde ve \( 0^\circ \) sıcaklıkta bir deney yapmıştır. Bu deneyde cıva dolu bir kabın içine, içi cıva dolu bir cam boruyu ters daldırmıştır.
Buna göre, Torricelli'nin deniz seviyesindeki bu ölçümünde cıva yüksekliği kaç \( cm \) olarak ölçülmüştür ve bu değer kaç atm basınca eşittir?
Çözüm:
Torricelli deneyi sonucunda elde edilen veriler şu şekildedir:
- Deniz seviyesinde ve \( 0^\circ \) sıcaklıkta yapılan ölçümde, cam borudaki cıva yüksekliği \( h = 76 \) cm olarak belirlenmiştir.
- Bu basınç değerine 1 atmosfer basınç denir.
- Matematiksel olarak ifade edersek: \( P_0 = 76 \) cmHg \( = 1 \) atm olarak kabul edilir.
Örnek 2:
Bir araştırmacı, Torricelli deneyini önce deniz kıyısında, daha sonra ise yüksek bir dağın tepesinde tekrarlıyor.
Araştırmacının dağın tepesinde ölçtüğü cıva yüksekliği (h) değeri, deniz kıyısındaki ölçümüne göre nasıl değişir? Nedenini açıklayınız. 🏔️
Çözüm:
Açık hava basıncı, üzerimizdeki hava tabakasının ağırlığından kaynaklanır.
- Yükseklik Etkisi: Deniz seviyesinden yukarılara doğru çıkıldığında, üzerimizdeki hava tabakasının kalınlığı ve havanın yoğunluğu azalır.
- Basınç Değişimi: Bu azalma nedeniyle açık hava basıncı da azalır.
- Deney Sonucu: Dağın tepesinde açık hava basıncı daha düşük olduğu için, cam borudaki cıvayı yukarı iten kuvvet azalır ve cıva yüksekliği \( h \) değeri azalır.
Örnek 3:
Torricelli deneyinde cıva yerine su kullanılsaydı, cam borudaki sıvı yüksekliği nasıl değişirdi?
(Not: Cıvanın özkütlesi yaklaşık \( 13.6 \) g/cm³, suyun özkütlesi \( 1 \) g/cm³'tür.)
Çözüm:
Sıvı basıncı formülü hatırlanacak olursa, açık hava basıncı sıvının hidrostatik basıncı ile dengelenir.
- Denge durumu: \( P_0 = h \times d \times g \)
- Burada \( P_0 \) (açık hava basıncı) sabit tutulursa, sıvının özkütlesi (\( d \)) ile yüksekliği (\( h \)) ters orantılıdır.
- Cıva çok yoğun bir sıvı olduğu için \( 76 \) cm yükseklik yeterli olmuştur.
- Su kullanılsaydı, suyun özkütlesi cıvadan yaklaşık \( 13.6 \) kat küçük olduğu için yükseklik \( 13.6 \) kat daha fazla olmalıydı.
- Hesaplama: \( 76 \times 13.6 = 1033.6 \) cm.
Örnek 4:
Pipet yardımıyla meyve suyu içerken, sıvının pipet içinde yükselmesini sağlayan temel fiziksel ilke nedir? 🥤
Çözüm:
Pipetle bir şeyler içmek tamamen açık hava basıncı farkı ile ilgilidir:
- Havanın Boşaltılması: Pipetin içindeki havayı ciğerlerimize çektiğimizde, pipet içindeki hava basıncını düşürmüş oluruz.
- Basınç Farkı: Bu durumda bardağın içindeki meyve suyunun yüzeyine etki eden açık hava basıncı, pipet içindeki düşük basınçtan daha büyük hale gelir.
- Hareket: Dışarıdaki yüksek basınç, sıvıyı pipetin içine doğru iter ve sıvı ağzımıza ulaşır.
Örnek 5:
Torricelli deneyinde kullanılan cam borunun;
I. Kesit alanı (kalınlığı)
II. Şekli (eğri veya düz olması)
III. Kabın içine duruş açısı (eğik durması)
I. Kesit alanı (kalınlığı)
II. Şekli (eğri veya düz olması)
III. Kabın içine duruş açısı (eğik durması)
Niceliklerinden hangileri borudaki cıva yüksekliğini (\( h \)) etkilemez?
Çözüm:
Torricelli deneyinde borudaki sıvı seviyesini belirleyen tek şey, dışarıdaki açık hava basıncının içerideki sıvı basıncıyla dengelenmesidir.
- Kesit Alanı: Borunun kalın veya ince olması sıvı basıncını değiştirmez, bu yüzden \( h \) yüksekliğini etkilemez.
- Şekil: Borunun zikzaklı veya farklı şekillerde olması denge seviyesini değiştirmez.
- Açı: Boru yan yatırılsa bile, sıvının dik yüksekliği (\( h \)) her zaman aynı kalır.
Örnek 6:
Vantuzlu askıların pürüzsüz yüzeylere (fayans, cam vb.) sıkıca yapışmasının sebebi nedir? 🪠
Çözüm:
Vantuzların çalışma prensibi açık hava basıncına dayanır:
- Havanın Tahliyesi: Vantuzu yüzeye bastırdığımızda, vantuz ile yüzey arasındaki havayı dışarı atmış oluruz.
- Vakum Etkisi: İçeride hava kalmadığı için iç basınç sıfıra yakın bir değere düşer.
- Dış Basınç: Vantuzun dış yüzeyine etki eden açık hava basıncı, vantuzu yüzeye doğru çok güçlü bir şekilde iter.
Örnek 7:
Tarihte Magdeburg Yarım Küreleri olarak bilinen deneyde, iki metal yarım küre birleştirilip içindeki hava boşaltılmıştır. Daha sonra bu küreleri birbirinden ayırmak için onlarca at zıt yönlere koşulmuş ancak küreler birbirinden ayrılmamıştır.
Bu deneyin temel amacı nedir ve kürelerin ayrılmamasının sebebi hangi fiziksel kuvvettir?
Çözüm:
Bu deney, açık hava basıncının ne kadar büyük olduğunu kanıtlamak için yapılmıştır.
- İç Basınç: Kürelerin içindeki hava boşaltıldığında (vakumlandığında), içeriden dışarıya doğru etki eden bir hava basıncı kalmaz.
- Dış Basınç: Kürelerin dış yüzeyine etki eden devasa bir açık hava basıncı vardır.
- Sonuç: Dışarıdaki hava, küreleri birbirine o kadar büyük bir kuvvetle bastırır ki, atların uyguladığı çekme kuvveti bu basınç kuvvetini yenmeye yetmez.
Örnek 8:
Deniz seviyesinde açık hava basıncının \( 76 \) cmHg olduğu bir ortamda, bir barometre ile bir binanın zemin katında ölçüm yapılıyor. Daha sonra binanın en üst katına çıkıldığında cıva seviyesinin \( 75.5 \) cmHg olduğu görülüyor.
Havadaki her \( 10.5 \) metre yükselişte basıncın yaklaşık \( 1 \) mmHg azaldığı bilindiğine göre, bu binanın yüksekliği yaklaşık kaç metredir?
Çözüm:
Adım adım hesaplama yapalım:
- Basınç Farkını Bulalım: Zemin kat ile üst kat arasındaki basınç farkı: \( 76 - 75.5 = 0.5 \) cmHg.
- Birim Dönüşümü: \( 0.5 \) cmHg \( = 5 \) mmHg eder.
- Yükseklik Hesaplama: Kurala göre her \( 1 \) mmHg düşüş için \( 10.5 \) metre tırmanmak gerekir.
- İşlem: \( 5 \times 10.5 = 52.5 \) metre.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-acik-hava-basinci-ve-torricelli-deneyi/sorular