Torricelli deneyi ve sonuçlarıyla ilgili verilen ifadeleri adım adım değerlendirelim:

• I. İfade: "Kaptaki cıva düzeyinden itibaren cam boruda kalan cıvanın ağırlığı, açık hava basıncının cıva yüzeyine uyguladığı basınç kuvvetine eşittir."
  • Açık hava basıncı ($P_0$), kabın cıva yüzeyine etki eder. Bu basıncın uyguladığı kuvvet $F_{hava} = P_0 \cdot A_{kap}$'tır, burada $A_{kap}$ kabın cıva yüzey alanıdır.
  • Cam boruda kalan cıvanın ağırlığı $G_{cıva} = m_{cıva} \cdot g = (A_{boru} \cdot h \cdot d_{cıva}) \cdot g$'dir, burada $A_{boru}$ borunun kesit alanı, $h$ cıva sütununun yüksekliği ve $d_{cıva}$ cıvanın yoğunluğudur.
  • Denge durumunda, açık hava basıncı ($P_0$) borudaki cıva sütununun oluşturduğu basınca ($h \cdot d_{cıva} \cdot g$) eşittir: $P_0 = h \cdot d_{cıva} \cdot g$.
  • Açık hava basıncının borunun kesit alanına uyguladığı kuvvet ($P_0 \cdot A_{boru}$) borudaki cıva sütununun ağırlığına ($G_{cıva}$) eşittir. Ancak ifade, açık hava basıncının kabın tüm cıva yüzeyine uyguladığı kuvveti ($P_0 \cdot A_{kap}$) borudaki cıvanın ağırlığı ile karşılaştırmaktadır. $A_{kap}$ genellikle $A_{boru}$'dan büyük olduğu için bu iki kuvvet birbirine eşit değildir.
  • Bu nedenle I. ifade yanlıştır.
• II. İfade: "Cam boru içinde hava kalmış olabilir."
  • İdeal Torricelli deneyinde, cam borunun üst kısmında sadece cıva buharı içeren bir boşluk (Torricelli boşluğu) oluşur ve bu boşluk neredeyse tam bir vakumdur. Hava bulunmaz.
  • Eğer boru içinde hava kalırsa, bu hava cıva sütunu üzerinde ek bir basınç oluşturur ve cıva sütununun yüksekliğini düşürerek açık hava basıncının yanlış ölçülmesine neden olur. Bu durum, deneyin bir hatası veya ideal olmayan bir koşulu olarak kabul edilir. Sorunun bağlamında ideal deney koşulları varsayıldığından, boru içinde hava kalmadığı kabul edilir.
  • Bu nedenle II. ifade yanlıştır.
• III. İfade: "Deneyde cıva yerine su kullanılsaydı çok daha uzun boru gerekirdi."
  • Açık hava basıncı ($P_0$), sıvı sütununun yüksekliği ($h$), sıvının yoğunluğu ($d$) ve yerçekimi ivmesi ($g$) ile $P_0 = h \cdot d \cdot g$ formülüyle ilişkilidir.
  • Açık hava basıncı sabit olduğundan, farklı sıvılar için $h \cdot d$ çarpımı sabit kalmalıdır.
  • Cıvanın yoğunluğu ($d_{cıva} \approx 13.6 \text{ g/cm}^3$) suyun yoğunluğundan ($d_{su} \approx 1 \text{ g/cm}^3$) yaklaşık 13.6 kat daha fazladır.
  • Eğer cıva yerine su kullanılsaydı, aynı açık hava basıncını dengelemek için su sütununun yüksekliği cıva sütununun yüksekliğinden yaklaşık 13.6 kat daha fazla olurdu: $$h_{su} = h_{cıva} \cdot \frac{d_{cıva}}{d_{su}} \approx 76 \text{ cm} \cdot \frac{13.6}{1} \approx 1033.6 \text{ cm} \approx 10.3 \text{ m}$$
  • Bu, cıva için gereken yaklaşık 76 cm'lik boruya kıyasla (yaklaşık 10 metre) çok daha uzun bir boru demektir.
  • Bu nedenle III. ifade doğrudur.

Yukarıdaki değerlendirmelere göre, sadece III. ifade doğrudur.

Cevap C seçeneğidir.