Verilen Toricelli deneyinde, deniz seviyesinde açık hava basıncı ($P_0$) tüp içindeki cıva sütununun yüksekliği ($h$) ile dengelenir. Tüpün kapalı ucunda oluşan boşluk (vakum) basıncı ihmal edildiğinde, bu denge şu şekilde ifade edilir:
$$P_0 = \rho g h$$
Burada $\rho$ cıvanın yoğunluğu, $g$ yerçekimi ivmesidir. Ayrıca, açık kaptaki cıva yüzeyindeki basınç da $P_0$'dır.
-
I. K noktasındaki cıva basıncı, açık hava basıncına eşittir.
K noktası, tüpün içindeki cıva sütununda yer almaktadır. Şekilde K noktasının açık kaptaki cıva yüzeyi ile aynı yatay seviyede olduğu kabul edilirse (bu tür sorularda çizimler bazen yanıltıcı olabilir, ancak ifadenin doğru olması için bu varsayım gereklidir), bu seviyedeki basınç açık hava basıncına ($P_0$) eşit olacaktır. Çünkü aynı yatay seviyedeki akışkanlarda basınçlar eşittir ve açık kaptaki cıva yüzeyindeki basınç $P_0$'dır. Bu durumda, K noktasının üzerinde kalan cıva sütununun yüksekliği $h$ olur ve $P_K = P_{vakum} + \rho g h = 0 + \rho g h = P_0$ olur.
Bu nedenle, I. ifade doğrudur.
-
II. L noktasındaki cıva basıncı, açık hava basıncından azdır.
L noktası, tüp içinde, K noktasının üzerinde yer alır. Dolayısıyla L noktasının üzerinde kalan cıva sütununun yüksekliği ($h_L'$) $h$'den küçüktür ($h_L' < h$). Vakum basıncı ihmal edildiğinde, L noktasındaki basınç $P_L = P_{vakum} + \rho g h_L' = \rho g h_L'$ olur. $P_0 = \rho g h$ olduğundan ve $h_L' < h$ olduğu için, $P_L < P_0$ olur.
Bu nedenle, II. ifade doğrudur.
-
III. M noktasına etki eden toplam basınç, açık hava basıncından fazladır.
M noktası, açık kabın tabanında, cıva yüzeyinin altında yer alır. Açık kaptaki cıva yüzeyindeki basınç $P_0$'dır. M noktası bu yüzeyin altında bir $h_M$ derinliğinde olduğundan, M noktasındaki toplam basınç $P_M = P_0 + \rho g h_M$ olur. M noktası cıva yüzeyinin altında olduğu için $h_M > 0$'dır. Bu durumda $\rho g h_M > 0$ olacağından, $P_M > P_0$ olur.
Bu nedenle, III. ifade doğrudur.
Yukarıdaki değerlendirmeler sonucunda I, II ve III numaralı ifadelerin hepsi doğrudur.
Cevap E seçeneğidir.