Sorunun Çözümü
Verilen soruyu adım adım, kısa ve öz bir şekilde çözelim:
- K Tüpü İçin Durum Analizi:
- K tüpü "boş" olarak belirtilmiştir, yani içinde bir vakum (Torricelli boşluğu) vardır.
- Bu tüpteki cıva yüksekliği \(h_K\), dış atmosfer basıncı \(P_0\) ile dengelenir. Yani, \(P_0 = \rho_{civa} \cdot g \cdot h_K\).
- Tüpün ağzı hala cıva kabının içinde kalacak şekilde 1 cm yukarı çekildiğinde, dış atmosfer basıncı değişmez.
- Dolayısıyla, \(h_K\) yüksekliği de değişmez.
- L Tüpü İçin Durum Analizi:
- L tüpünün içinde bir miktar hava bulunmaktadır.
- Bu tüpteki denge denklemi: \(P_0 = P_{hava} + \rho_{civa} \cdot g \cdot h_L\), burada \(P_{hava}\) tüp içindeki havanın basıncıdır.
- Tüp 1 cm yukarı çekildiğinde, tüpün içindeki havanın hacmi artar.
- Boyle-Mariotte yasasına göre (sıcaklık sabit kabul edilirse), bir gazın hacmi arttığında basıncı azalır. Yani, \(P_{hava}\) azalır.
- \(P_0 = P_{hava} + \rho_{civa} \cdot g \cdot h_L\) denkleminde \(P_0\) sabit ve \(P_{hava}\) azaldığı için, dengeyi sağlamak amacıyla \(h_L\) yüksekliğinin artması gerekir.
- Peki ne kadar artar? Eğer \(h_L\) tam 1 cm artsaydı, tüpün içindeki havanın hacmi değişmezdi (çünkü tüpün üst sınırı da 1 cm yükselmiş olurdu). Bu durumda \(P_{hava}\) da değişmezdi ve \(h_L\)'nin artmasına gerek kalmazdı. Bu bir çelişkidir.
- Tüp 1 cm yukarı çekildiğinde havanın hacmi artar, basıncı azalır. Bu basınç azalması \(h_L\)'nin artmasına neden olur. Ancak \(h_L\)'nin artması, havanın hacmini bir miktar azaltır. Net etki, havanın hacminin artması ve basıncının azalmasıdır. Bu durum, \(h_L\)'nin artmasına neden olur, ancak bu artış, tüpün çekildiği mesafe olan 1 cm'den daha az olacaktır.
Sonuç olarak, \(h_K\) değişmezken, \(h_L\) 1 cm'den az artar.
Cevap D seçeneğidir.