8. Sınıf Fen Bilimleri - Açık hava basıncının etkileri (Meyve suyu kutusu, vantuz) şarkısı

Açık hava basıncı, yerküreyi çevreleyen havanın ağırlığından kaynaklanır; hava da bir madde olduğundan yerçekimi etkisiyle yeryüzüne basar. Basınç, kuvvetin etkilediği alana bölünmesiyle bulunur; matematiksel olarak p = F/A ile ifade edilir ve birimi pascal (Pa)’dır. Deniz seviyesinde ortalama açık hava basıncı yaklaşık 101.3 kPa’dır; bu değer, üzerimize yaklaşık 10 m su sütununun ağırlığıyla eşdeğerdir. Bu büyük değer her yerde olduğundan, normal durumlarda hissetmeyiz; çünkü vücudumuzun içindeki gaz ve sıvılar da dış basınca denge halinde olacak şekilde ayarlanmıştır. Açık hava basıncının en çarpıcı etkilerini günlük yaşamda sıkça gösteren deneyler vardır. Meyve suyu kutusu deneyinde, içi boş olan kutu dışarıdaki daha yüksek hava basıncı tarafından ezer; çünkü dıştan gelen büyük basınç, içindeki daha düşük basınçla desteklenmediğinde kutu duvarlarını içeri doğru iter. “Crushed can” deneyinde önce içerideki hava ısıtılır ve genişletilerek basıncı dış basıncı aşar; sonra kutu ağzı su içine daldırılır ve soğumaya başlar. Soğuma, içerideki gazın hacmini küçültür ve basıncı hızla düşürür; böylece dışarıdan gelen basınç kutu duvarlarını büyük bir kuvvetle içeri çeker ve kutu aniden çöker. Vantuz deneyinde ise vantuzun altındaki hava, yüzeye yapıştırılırken dışarı itilir; vantuzun kenarı yüzeyle tam temas ettiğinde, vantuzun içiyle dışarısı arasındaki basınç farkı oluşur ve bu fark vantuzu yüzeye iter. Vantuzun “asılı kalan” kütle arttıkça, vantuzun kenarlarına etki eden geri kuvvet ve temas yüzeyinde oluşan sürtünme de artar; yeterince büyük kütlede vantuz kopabilir çünkü içeride basınç hızla eşitlenir. Straw (pipet) ile su içme deneyimiz de aynı prensibe dayanır. Ağzımızda yaratılan düşük basınçla, pipetin üst kısmındaki hava basıncını düşürürüz; böylece su, açık hava basıncının etkisiyle pipetin içinde yükselir. Ağzımızın çektiği kuvvet, pipetin üstündeki hava basıncını azaltır; fark yeterince büyük olduğunda, dışarıdan gelen basınç suyu pipet içinde iterek ağza doğru taşır. Benzer şekilde, cam bardakla yapılan “suya daldırılmış kart” deneyinde, kartın altındaki su ve hava dışarıdaki yüksek basınç tarafından bardakla temas eden karta doğru itilir; kart düşmez çünkü suyun ağırlığını taşıyan kuvveti, dışarıdaki basınç sağlar. Barometre deneyinde, cıvalı tüpün yüksekliği açık hava basıncının su seviyesine etkisini gösterir. Tüpün üst kısmındaki “vakum” kısmında basınç çok düşüktür; cıva sütunu, dışarıdaki basıncı dengeler ve büyük yüksekliklerde dış basınç azaldığı için cıva sütunu kısalır. Bu yüzden, dağlara çıkıldıkça barometre düşer; hava molekül sayısı azalır ve yeryüzüne uyguladığı kuvvet azalır. Rüzgâr ve fırtınalarda, alçak basınç merkezleri havanın yükselmesine neden olur; yüksek basınç merkezlerinde ise hava alçalır. Kapalı alanlarda basınç eşitlenirken, açık havada yerel değişimler olabilir; bu da hava durumu tahmininde barometre ve aneroid barometrelerin önemini artırır. Günlük hayatta basınç farklarını başka olaylarda da görürüz. Çay bardaklarının sıcak su ile doldurulduğunda bardak içindeki hava genişler ve basınç artar; kapağını kapatıp soğuttuğumuzda iç basınç düşer ve dış basınç kapağı içeri iterek bardakla yapışma etkisi oluşturur. Araba lastiklerinde, basıncı yükseltmek için hava pompalarız; yüksek basınç, lastiğin yüzeye yaptığı etkiyi artırır ve daha iyi yol tutuşu sağlar. Uçaklarda kabin basıncı, yükseldikçe dış basıncın azalması nedeniyle özel olarak ayarlanır; aksi takdirde, vücut içindeki gazların genleşmesi rahatsızlık verir. Bu örnekler, basıncın hem kuvvet hem de alan üzerinden etki eden bir büyüklük olduğunu ve açık hava basıncının, yüksekten alçağa doğru her yerde devreye girdiğini gösterir. Konuyu şarkıyla pekiştirelim: Meyve suyu kutusu, vantuz ve pipet… Hepsinde dış basınç farkı iş başında! Düşük basınçlı tarafı çekersen, yüksek basınçlı taraf itip hareketi sağlar. Sorularda basınç farkını iyi oku; kutu ezilir, vantuz tutar, pipet çeker ve barometre iner.