Pascal prensibi kullanarak çalışan sistemler, alet ve makineler nelerdir? Pascal prensibi ile çalışan aletlerin çalışma şekilleri hakkında bilgi.
Pascal Prensibi İle Çalışan Aletler
Gazların aksine yağ ve su gibi sıvılar basınç altına alınamaz, molekülleri kolayca sıkıştırılamaz ve bir yere kapatılmasalar bile molekülleri dağılmaz. İnsanlar gazların yoğun hallerinden genleşirken ortaya çıkan enerjiden faydalanmak üzere dahice yöntemler geliştirdikleri gibi sıvıların sıkıştırılmaz oluşunu da dünyayı değiştirmekte kullandılar.
Fransız Blaise Pascal 17. yüzyıl ortalarında sıvı kuvvetinin faydalanmanın yollarını bulan kişidir. Pascal yasasına göre bir kapta ve sıkıştırılamaz halde bulunan sıvıya herhangi bir noktasından dışarıdan basınç uygulamak, örneğin su dolu bir balona bastırmak, basıncın her noktada eşit artmasına neden olur. Pascal aynı zamanda su basıncının derinlikle arttığını gözlemlemiştir ve atmosfer ağırlığının kapalı bir kaptaki sıvıları yukarı itebileceğini (barometredeki gibi) gösteren deneyler yapmıştır.
HİDROLİK FREN
Pedal gücünü sıvı gücüyle arttıran fren sistemleri sayesinde, modern araçlarda frene basmak fazla bacak gücü gerektirmez. Fren pedalına bastığınızda bir kol tarafından harekete geçirilen itici çubuk, içinde fren yağı (sıvısı, genelde etilen glikol) bulunan bir merkez silindir yoluyla dalıcı piston benzeri bir pistona bastırır. Böylece fren yağı silindirden çıkarak, fren borularıyla dört tekerlek silindirine birden dağılır. Bu daha küçük silindirlerdeki fren yağı, pistonlar üzerinde baskı yapar. Pistonların oluşturduğu kuvvetle harekete geçen fren pabucu tekerlek üzerinde yavaşlatıcı etki yapar. Unutmayın ki, Pascal’a göre merkez silindirdeki fren yağına uygulanan basınç, sıvının tümüne -fren borularıyla ve tekerlek silindirlerinin pistonlarıyla- eksilmeden dağılacaktır. Basınç bir birim alana düşen kuvvettir. Dolayısıyla fren yağı küçük bir alandaki (merkez silindir) basıncı daha geniş bir alana (tekerlek silindirleri) aktararak kuvveti arttırmaktadır.
SU TESİSATI
Su tesisatı sistemi Pascal’ın su basıncını derinlikle (toplam hacimle değil) arttığı buluşundan yaralanılarak geliştirilmiştir. Su kuleleri bu derinliği yükseltiyle sağlar. Genelde tepelere yada yüksek binaların çatılarına yerleştirilen tanklar yerden metrelerce yüksektedir. Su sütünunun ağırlığı aşağı doğru baskı yaratır, suyu yüksek katlara çıkarmaya yetecek bir kuvvetle borulara doğru iter. Zemin katlarda yaşayanların suyu üst katlardakilere oranla daha basınçlı akar. Atık su ise evden yer çekimine dayalı tamamen ayrı bir sistemle çıkar. Bütün borulara suyun aşağı akabileceği şekilde açı verilir.
Yaygın tesisat sistemleri içinde herhalde en ayrıntılı olanı gösterişsiz tuvalettir. Bir sifonun çalışmasıyla suyunu boşaltır. Sifon kolunu çektiğinizde kola bağlı bir zincir tuvalet tankının içindeki kapağı açarak suyu klozete boşaltır. Su bağlantı noktasında önce yukarı sonra aşağı kıvrılan tahliye borusundan akıp gitmesine yetecek bir hızla klozete dolar.
ARTEZYEN KUYUSU
Bir zamanlar yaygın oldukları Fransız kırsalının adıyla anılan Artezyen kuyuları pompaya ihtiyaç duyulmadan basınç yaratmak için, derinlikten yararlandıkları için su kulelerinden çok farklı sayılmazlar. Mühendisler kuyuyu, geçirimsiz kaya katmanlarının arasına sıkışmış derin bir akiferin içine açarlar. Akiferi besleyen su, daha yüksekteki bir kaynaktan geliyor olmalıdır. Bu su sütununun, hapsolmuş akifer üzerinde uyguladığı basınç suyun kuyudan yukarı itilmesini sağlar.
HİDROLİK KEPÇE
Günümüzde kepçelerin daha çok mazotlu motorları vardır. Bu motor sıvı gücüne dayalı bir mekanik sisteme güç sağlar. Motorun çalıştırdığı hidrolik pompalar bir tanktan yağ çeker ve bu yağa basınç uygulayarak, birbirine bağlı olarak çalışan dişlilere yönlendirir. Hidrolik yağ, vinç operatörünün kontrol ettiği valflerden geçirilir ve hem basınçlı yağın kuvvetini kullanarak kepçenin tırtıllı paletlerini çevirip aleti kendi etrafında döndüren hidrolik motorlara, hem de kol ve kepçedeki pistonlara açılan borulara itilir.
Bunların hepsi Pascal yasasına dayanır. Pompadaki yağa uygulanan basınç süratle çeşitli güç gerektiren mekanik işleri tamamlamak üzere hiç eksilmeden belli bir mesafe kat ederek ince borulardan aktarılır.
SİFON
Depodan sifon yapılarak çekilen benzin, depodan önce yukarı hortuma doğru yükselir sonra da hortumun diğer ucundaki bir kaba, aşağı doğru akar. Bu durumun gerçekleşmesi için öncelikle bazı koşulların var olması gerekir. Benzin deposunun ağzı açık ve havayla temas halinde olmalıdır. Boşaltma kabı depodan daha alçakta durmalıdır. Emme güzüyle yada başka bir yöntemle hortumdan akış başlatılmalıdır. İşlem, benzinin yer çekimi kuvvetle hortumdan kaba akmasıyla başlar. Hortumun kıvrılan tepe noktasında bir düşük basınç alanı oluşur. Bu arada deponun dibinde bulunan benzin, hava ve gazın birleşik basıncı altındadır. Bu yüksek basınç benzini hortumun tepe noktasındaki düşük basınçlı alana iter. Sifon yöntemi antik çağdan beri kullanılır.
PETROL KUYUSU
Petrol şirketleri petrolü nereden çıkaracaklarsa oraya itmek amacıyla basınçtan yararlanırlar. Birinci yöntem kuyunun üstüne bir atbaşı pompa yerleştirmektir. Motorla çalışan bir kol dalgıç pompa benzeri bir çubuğu, kuyunun ağzından aşağı yukarı hareket ettirir. Pompa yukarı çıkarken hareket anındaki hava moleküllerini yukarı iterek petrolü yüzeye yönlendirecek bir düşük basınç alanı yaratır. Bazı durumlarda, petrol işçileri ana kuyunun yanına ikinci bir kuyu açar. Bu kuyudan içeri su verildiğinde kayalardaki çatlaklara basınç uygulanır ve suyun petrolü ana kuyuya yönlendirmesi sağlanır. Yada yine ikinci kuyuya yüksek basınçlı buhar verilir ve buharın genleşmesi aynı şekilde petrolü iter. Buharın ısısı petrolü inceltir, böylece akış çok daha rahat olur.
