Sıkıştırılabilirlik nedir? Hangi maddeler sıkıştırılabilir? Gazların, sıvıların ve katıların sıkıştırılabilirliği ve uygulamaları hakkında bilgi.
Sıkıştırılabilirlik Nedir?
Sıkıştırma; Bir maddenin hacminin azalmasına yol açan basınç artışıdır.
MADDELERİN SIKIŞTIRILABİLİRLİĞİ
Sıvılar çok az sıkıştırılabilir. Böylece, 4°C’ta 1 atmosfer basıncının (1.013.105 pascal) etkisinde kalan bir kilogram su bir litrelik bir hacim kaplar; bin atmosfer altında bu hacim 0,96 litre olur. Bu zayıf sıkışabilme özelliği, sıvının basınç değişikliklerini eksiksiz olarak aktarmasını sağlar. Katılaşma sıcaklığının biraz üstünde bir sıcaklıkta bulunan bir sıvı, basınç artırılırsa katı hale geçer. Buna karşılık, katı hale gelince hacmi artan su, bu kurala uymaz. Buz sıkıştırılırsa eriyebilir. Patenlerin buz üstünde kayması ve buzulların hareket etmesi bu biçimde açıklanabilir (yeniden donma olgusu).
Aynı biçimde sıvı içinde bulunan bir katı cismin bütün yüzeyleri sıvıya yapılan basıncın artırılması yoluyla sıkıştırılırsa, katı cisme az etkiyen ama sıvıda etkili olan bir basınçla katı cismin hacmi azaltılabilir. Cisimde oluşan biçim bozulmaları, esneklik kuramıyla belirtilen katsayılardan hareketle hesaplanabilir.
Gazlar sıkıştırıldıklarında ısı yayarlar. Sıvılaşma sıcaklığına yakın bir sıkıştırma, sıcaklık, kritik sıcaklığın altında olmak koşuluyla, moleküller arasında yeterli bir yaklaşma sağlayarak sıvı hale geçişe yol açar. Bu sıcaklığın üstünde, gazların sabit ısıda sıkıştırılmaları konusunda Böyle ve Mariotte’un XVII. yy’da ilkel düzeneklerle başlattıkları inceleme XIX. yy’ın başında Regnault tarafından tamamlandı.
Bu araştırmaların sonuçları, normal ve sabit sıcaklıkta, gazların her birinin bir molü için yapılan basınca göre gazın hacminin ve basıncının çarpımındaki değişiklikleri gösteren pv = f (p) grafiği üstünde gösterilir. 3 atmosferi aşmayan basınçlarda, ortaya çıkan eğriler (izoterm eğrileri) düz bir hat olur ve noktalarla gösterilen pv = sabit sayı doğrusundan hafifçe yana ayrılır.
Dolayısıyla, Mariotte yasası denen pv = sabit sayı denklemi yalnızca son derece düşük basınçlarda geçerlidir. Mariotte ve daha sonra Laplace tarafından incelenen,sesin gazlarda yayılması olgusu, dış ortamla ısı alışverişinde bulunmadan yapılan bir dizi sıkıştırma ve genleşme işleminin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Böylece sesin değişik gazlar içindeki hızları hesaplanabilir.
UYGULAMALAR VE SONUÇLARI
Homojen olmayan cisimlerin hacmi sıkıştırmayla azaltılabilir. Bir otomobil iskeleti prese girdikten sonra yalnızca 125 dm³’lük bir hacim kaplar, bu da kenarı 50 cm olan bir kübün hacmine eşittir (otomobil iskeletinin hacmi böylece 60 kez küçültülür). Aynı biçimde, evlerden toplanan çöplerin hacmi de sıkıştırılarak küçültülür, böylece taşınmaları daha kolaylaştırılmış olur. Gazların sıkıştırılması, bunların başka bir cisme olan kimyasal ilgilerini kolaylaştırabilir (sözgelimi, amonyak birleşimi).
Patlamalı motorlarda ve Diesel motorlarında, verim,motorun sıkıştırma oranıyla (yanma odasının en büyük ve en küçük hacimleri arasındaki oran) birlikte artar. Sıkıştırılmış havanın birçok kullanım alanı vardır. Yüksek basınç odalarının duvarları içinde sıkıştırma yoluyla atmosfer basıncından yüksek bir basınç yaratılır. Bu basınç odaları gerek su altındaki bir basınç çarpmasının kurbanı olan dalgıçları yeniden hayata döndürmek için, gerekse denizdeki petrol kuyularının başlangıç kesimlerinin bakımını 200 m’den çok derinliklerde yapabilecek düzeneklerin denenmesine yönelik, büyük derinliklerin söz konusu olduğu yapay ortamlardaki dalışlarda kullanılır (atmosfer basıncının 62 katı basınçlar için yapılan bu deneyler, 610 m’lik bir yapay ortam derinliğine inilmesini gerektirir).
