Basınç akışkanlar Ders Notu

Akışkanlarda Basınç 🌊

Katı cisimlerde olduğu gibi akışkanlar (sıvılar ve gazlar) da bulundukları yüzeye bir kuvvet uygular. Bu kuvvetin yüzey alanına oranı ise basınç olarak adlandırılır. Akışkan basıncı, hem akışkanın kendi ağırlığından hem de üzerindeki dış etkenlerden kaynaklanabilir.

1. Sıvı Basıncı 💧

Sıvıların derinlikleriyle doğru orantılı olarak artan bir basıncı vardır. Bu basınç, sıvının yoğunluğu ve yerçekimi ivmesi ile de ilişkilidir.

Sıvı Basıncını Etkileyen Faktörler

• Derinlik (h): Sıvı içindeki bir noktanın yüzeye olan düşey uzaklığıdır. Derinlik arttıkça sıvı basıncı artar.
• Sıvının Yoğunluğu (d): Birim hacimdeki kütlesi olarak tanımlanır. Yoğunluğu fazla olan sıvılar aynı derinlikte daha fazla basınç oluşturur.
• Yerçekimi İvmesi (g): Dünya'nın kütlesi tarafından oluşturulan çekim kuvvetinin bir ölçüsüdür.

Sıvı basıncı (P), bu faktörlerin çarpımı ile bulunur:

\[ P = h \cdot d \cdot g \]

Sabit Kabın Tabanındaki Sıvı Basıncı

Şekilde görüldüğü gibi düzgün tabanlı bir kapta bulunan sıvının tabanına yaptığı basınç, sıvının ağırlığına bağlı değildir. Sadece derinliğe, yoğunluğa ve yerçekimi ivmesine bağlıdır.

Kapalı Kaplardaki Sıvı Basıncı ve Pascal Prensibi ⚙️

Pascal Prensibi'ne göre, kapalı bir kap içindeki akışkanın herhangi bir noktasına uygulanan basınç, akışkanın her noktasına ve kabın çeperlerine aynı büyüklükte iletilir.

Bu prensip, hidrolik sistemlerin temelini oluşturur. Örneğin, hidrolik frenler ve hidrolik kaldıracılar bu prensibe göre çalışır. Küçük bir kuvvetle büyük bir kuvvet elde etmek mümkündür.

İletki (Birleşik) Kaplar ↔️

Uç uca eklenmiş, farklı şekillerde kaplardan oluşan sistemlere iletki kaplar denir. Bu kaplarda bulunan, aynı cins bir akışkanın serbest yüzeyleri aynı seviyede bulunur. Eğer farklı cins akışkanlar varsa, yoğunluğu az olan akışkanın serbest yüzeyi, yoğunluğu çok olan akışkanın serbest yüzeyinden daha yukarıda olur.

2. Gaz Basıncı 💨

Gazlar, bulundukları kabın her yerine eşit olarak dağılırlar ve kabın çeperlerine basınç uygularlar. Gaz basıncı, gazın molekül sayısı, hacmi ve sıcaklığı ile ilişkilidir.

Gaz Basıncını Etkileyen Faktörler

• Gazın Molekül Sayısı: Gaz molekül sayısı arttıkça basınç artar.
• Hacim: Gazın bulunduğu hacim azaldıkça basınç artar.
• Sıcaklık: Gazın sıcaklığı arttıkça moleküllerin kinetik enerjisi artar ve bu da basıncın artmasına neden olur.

Açık Hava Basıncı 🇵🇹

Dünya'yı saran atmosferin, yeryüzüne ve üzerindeki tüm cisimlere uyguladığı kuvvete açık hava basıncı denir. Deniz seviyesinde açık hava basıncı yaklaşık olarak 1 atmosfer (atm) veya 76 cmHg'dir.

Torricelli deneyi, açık hava basıncını ölçmek için kullanılan klasik bir yöntemdir. Bu deneyde, cıva dolu bir tüp ters çevrilerek bir kaba daldırılır ve tüpün içindeki cıva seviyesinin açık hava basıncı tarafından dengelendiği gözlemlenir.

Açık hava basıncı, yükseklikle azalır. Yani deniz seviyesinden yukarılara çıkıldıkça açık hava basıncı düşer.

Gazların Basıncının Ölçülmesi 📏

Gazların basıncı, barometre ve manometre gibi araçlarla ölçülür.

• Barometre: Açık hava basıncını ölçmek için kullanılır.
• Manometre: Kapalı kaplardaki gazların basıncını ölçmek için kullanılır.