Sorunun Çözümü
Bu soruyu adım adım inceleyelim:
- Başlangıç Durumu: Şekildeki düzenek dengededir. İçerideki gazın basıncı P, dışarıdaki açık hava basıncı \(P_0\) ve sıvının yoğunluğu \(\rho\) olsun. Denge durumunda, ters çevrilmiş tüpün içindeki gaz basıncı ile dışarıdaki sıvı seviyesi arasındaki basınç farkı şu şekilde ifade edilir: $$P = P_0 - \rho g h$$ Burada \(g\) yerçekimi ivmesidir.
- K Musluğunun Açılıp Kapanması: K musluğu bir an açılıp kapatıldığında, ana kaptaki sıvı seviyesi azalır. Çünkü bir miktar sıvı dışarı akar.
- Gaz Basıncındaki (P) Değişim: Ana kaptaki sıvı seviyesi azaldığında, ters çevrilmiş tüpün içindeki gazın hacmi artar (çünkü dış sıvı seviyesi düşer ve gaz daha fazla yer kaplar). Sıcaklık sabit kabul edildiğinde, bir gazın hacmi artarsa basıncı azalır (Boyle-Mariotte Yasası: \(PV = \text{sabit}\)). Dolayısıyla, gaz basıncı P azalır.
- Sıvı Seviyeleri Arasındaki Uzaklıktaki (h) Değişim: Basınç denklemini tekrar ele alalım: $$P = P_0 - \rho g h$$ P'nin azaldığını biliyoruz. \(P_0\) (açık hava basıncı) ve \(\rho g\) sabit olduğuna göre, eşitliğin sağ tarafının da azalması gerekir. Sağ tarafın azalması için, \(P_0\) sabitken \(\rho g h\) teriminin artması gerekir. \(\rho\) ve \(g\) sabit olduğundan, h yüksekliğinin artması gerekir.
Sonuç olarak, K musluğu açılıp kapatıldığında gaz basıncı (P) azalır ve sıvı seviyeleri arasındaki uzaklık (h) artar.
Cevap A seçeneğidir.