Kaldırma kuvveti, bernoulli ilkesi, hal değişimi, ısıl denge Ders Notu

Kaldırma Kuvveti ⚓

Bir akışkan (sıvı veya gaz) içine bırakılan cisimlere, akışkan tarafından uygulanan yukarı yönlü kuvvete kaldırma kuvveti denir. Arşimet ilkesine göre, bir cisme uygulanan kaldırma kuvveti, cismin taşırdığı sıvının ağırlığına eşittir. Kaldırma kuvveti \( F = V_{batan} \times d_{sıvı} \times g \) formülü ile hesaplanır.

Yüzme Durumu: Cismin özkütlesi sıvının özkütlesinden küçükse cisim yüzer. Bu durumda \( F_{kaldırma} = G_{cisim} \) olur.
Askıda Kalma Durumu: Cismin özkütlesi sıvının özkütlesine eşitse cisim askıda kalır. Bu durumda da \( F_{kaldırma} = G_{cisim} \) şartı sağlanır.
Batma Durumu: Cismin özkütlesi sıvının özkütlesinden büyükse cisim dibe çöker. Bu durumda \( F_{kaldırma} < G_{cisim} \) olur.

Örnek: Hacmi \( 200 cm^3 \) olan bir cisim, özkütlesi \( 1 g/cm^3 \) olan suyun içine tamamen bırakılıyor. Cisme etki eden kaldırma kuvveti kaç Newton'dur? (g = 10 m/s^2 alınız.)
Çözüm: \( F = 0,0002 m^3 \times 1000 kg/m^3 \times 10 m/s^2 = 2 N \) olarak bulunur.

Bernoulli İlkesi 💨

Akışkanların hızının arttığı yerde basıncın azaldığı prensibine Bernoulli ilkesi denir. Akışkanlar yüksek basınçtan düşük basınca doğru hareket ederler. Günlük hayatta bu ilke birçok yerde karşımıza çıkar.

Uçak Kanatları: Kanadın üst kısmındaki hava akış hızı, alt kısmına göre daha fazladır. Bu nedenle üstte basınç azalır ve uçak yukarı doğru bir kaldırma kuvveti kazanır.
Parfüm Şişeleri: Hızlı hava akışı, şişe ağzında düşük basınç alanı yaratarak sıvının yukarı çıkmasını sağlar.
Fırtınalı Havalar: Çatıların uçması, çatı üzerindeki hava akışının hızlanıp basıncı düşürmesi sonucu içerideki yüksek basıncın çatıyı yukarı itmesiyle gerçekleşir.

Hal Değişimi ve Isıl Denge 🌡️

Maddenin ısı alarak veya vererek bir fiziksel halden diğerine geçmesine hal değişimi denir. Hal değişimi sırasında saf maddelerin sıcaklığı sabit kalır. Isı alışverişi yapan maddeler arasında ısıl denge kurulana kadar enerji transferi devam eder.

Hal Değişimi Türleri

Erime	Katıdan sıvıya
Donma	Sıvıdan katıya
Buharlaşma	Sıvıdan gaza
Yoğuşma	Gazdan sıvıya

Isıl denge durumunda, sıcak olan maddeden soğuk olan maddeye ısı geçişi olur. Isı alışverişi yapan sistemlerde alınan ısı, verilen ısıya eşittir. Yani \( Q_{alınan} = Q_{verilen} \) denklemi kurulur. Isı formülü ise \( Q = m \times c \times \Delta t \) şeklindedir.

Örnek: 20 derece sıcaklıktaki 100 gram su ile 80 derece sıcaklıktaki 100 gram su karıştırılıyor. Isıl denge sıcaklığı nedir?
Çözüm: Kütleler ve öz ısılar eşit olduğu için denge sıcaklığı aritmetik ortalamadır: \( (20 + 80) / 2 = 50 \) derece.