Açık hava basıncı nedir? Açık hava basıncının varlığının deneylerle anlaşılması, hesaplanması, günlük hayattan örnekler. Magdeburg ve Toriçelli deneyleri.
AÇIK HAVA BASINCI
Yerküreyi kuşatan atmosfer bir gaz karışımıdır. Yer’in çekim kuvvetinden dolayı bu gaz karışımı yani hava belli bir ağırlığa sahiptir. Havanın ağırlığından ve hareketinden dolayı dokunduğu yüzeylerde oluşturduğu basınca açık hava basıncı veya atmosfer basıncı denir. Açık hava basıncı PQ şeklinde gösterilir. Pascal (Pa), atmosfer (atm) ve santimetre cıva (cmHg) açık hava basıncının birimleridir. Açık hava basıncının varlığını basit bir deneyle gözlemleyebiliriz.
İçi su dolu bardağın ağzına kâğıt kapatılıp ters çevrildiğinde kâğıdın düşmediği ve suyun akmadığı görülür. Bunun nedeni açık hava basıncının, suyun basıncına eşit ya da suyun basıncından büyük olmasıdır.
Açık Hava Basıncının Etkileri
Vücudumuzun iç basıncı yaklaşık 1 atmosferdir. Vücudumuzun iç basıncı ve vücudumuz üzerine etkiyen dış basınç eşittir. Eğer eşit olmasaydı atmosfer basıncı vücudumuza ciddi zararlar verirdi.
Ancak vücudumuz basınç değişikliklerine çok hızlı uyum gösteremez. Bu nedenle yükseklere çıkıldığında atmosfer basıncının azalması nedeniyle rahatsızlanmalar yaşanabilir. Yüksek dağlara tırmanan dağcılarda burun kanamaları, nefes alıp vermedeki zorluklar açık hava basıncının azalmasından kaynaklanmaktadır.
Atmosfer basıncının etkilerinin ne kadar büyük olduğunu anlamak için basit bir hesap yapalım.
Odamızda pencere camının 1m² olduğunu düşünelim. 1 m² = 10 000 cm² dir. 1 cm²’ye 1 kg’lık yani 10 N luk kuvvet uygulandığına göre 10 000 cm² ye 10 tonluk bir cismin ağırlığı kadar bir kuvvet uygulanmaktadır.
Magdeburg Deneyi
Açık hava basıncının etkilerini göstermek amacıyla Otto Von Guerrike (Otto Fon Gürrik) 1664 yılında Magdeburg yarım küreleri olarak anılan bir deney yapmıştır. Metal olan iki yarım küreyi birleştirip içindeki havayı boşaltmış, daha sonra oluşan vakum küreye zıt yönlerde çok sayıda at koşarak yarım küreleri birbirinden ayırmaya çalışmıştır. Ancak yarım küreleri birbirinden ayıramamıştır. Bunun sebebi yarım kürelerin dış yüzeyine etki eden açık hava basıncıdır.
Diğer Basit Deneyler
***Bir damlalığın lastik kısmı sıkılırsa plastik boru içindeki hava itilir. Bu hâlde iken sıvıya daldırılıp, sıkma işlemi sona erdirilirse plastik boruya, sıkılan hacim kadar sıvı dolar. Plastik boruya su dolmasına açık hava basıncı sebep olur.
***Vantuz yüzeye iyice yapıştırılıp içindeki hava çıkarılırsa, açık hava basıncının etkisinden dolayı yüzeyden sökmek zorlaşır.
***Şişenin içindeki hava ısıtılıp genleştirilerek dışarı çıkartıldıktan sonra, haşlanmış ve kabuğu soyulmuş yumurta şişenin ağzına konulup, içerideki hava ısıtılırsa açık hava basıncının etkisi ile yumurta şişenin içine düşer.
***Yükseğe yerleştirilen su dolu bir kaba üstten bir hortum daldırılıp hortumun içindeki hava boşaltılırsa, su açık hava basıncının etkisiyle daha aşağı seviyedeki kaba akar.
Toricelli Deneyi
Toricelli (Toriçelli) adlı bilim insanı açık hava basıncını araştırırken deniz seviyesinde, 0°C’ta yaklaşık 1m uzunluğunda ve bir ucu kapalı olan cam boruyu tamamen cıva ile doldurur. Borunun açık ağzını parmağı ile kapatarak cıva çanağına ters daldırır ve parmağını çeker. Borudaki cıvanın bir kısmının çanağa boşaldığını ve bir süre 76 cm’de dengede kaldığını gözler. Bu çalışma sonucunda deniz seviyesinde 0°C taki açık hava basıncının 76 cm cıva basıncı olduğunu ifade eder.
Deniz seviyesinde 0°C sıcaklıkta açık hava basıncı 76 cm yüksekliğindeki cıva sütununun basıncıyla dengelenmiştir.
Açık Hava Basıncı = 76 cm yüksekliğindeki cıva basıncı
Po = Pcıva = 76 cmHg
Po = 105 Pa = 1 atm = 76 cmHg
Torricelli deneyi değişik kesitteki borularla veya bu boruların değişik açılarla yerleştirilerek yapılması durumunda da borudaki cıva seviyesi 76 cm olur.
