Atmosferik basınç, havanın Dünya'ya, insana ve onu çevreleyen her şeye baskı yaptığı kuvvettir. Makale size XVII yüzyılda nasıl olduğunu anlatacak. deney yardımıyla ilk kez hava basıncının kuvveti gösterildi. Çok ilginç! Atmosfer basıncının nasıl belirtildiğini ve nasıl ölçüldüğünü öğreneceğiz.
Otto von Guericke'i Deneyimleyin
Atmosfer basıncının ne kadar büyük olduğunu dünya 1654'te öğrendi. Bu, Magdeburg (Almanya) şehrinin belediye başkanı Otto von Guericke sayesinde oldu. Magdeburg yarım küreleriyle ilgili deneyimlerini kanıtladı. Daha sonra hava basıncının nasıl gösterildiği hakkında hiçbir konuşma yapılmadı, çünkü hala nasıl ölçüleceğini bilmiyorlardı. Magdeburg Müzesi'ndeki fotoğrafta yarım kürelerin nasıl göründüğü görülebilir.
Bunlar iki bronz yarım küre, biri sağlam, ikincisinde delik var. Sızdırmazlık için yarım küreler arasına yağlı deri conta yerleştirildi ve bağlandı. Hava yarım kürelerdeki delikten dışarı pompalandı. İlginçtir ki, Guericke dört yıl önce, 1650'devakum pompasını icat etti. O da resmedilmiştir. Hava dışarı pompalandığında, yarım küreler atmosferik basınçla sıkıştırıldı. Onları birbirinden ayırmak için atların çekiş gücünü kullandılar.
Magdeburg yarım küreleriyle deney yapın
Atmosferik basıncın nasıl belirtildiğini öğrenmeden önce bir deney yapalım. Bunun için Magdeburg yarım küre modelini kullanacağız. Bir lastik hortumla yarım kürenin deliğine bir vakum pompası takın. Açın, yarım kürelerden birindeki musluğu açın. Aralarındaki boşluktaki basınç azalacaktır. Sonuç olarak, hemisferlere içeriden etki eden kuvvet azalır ve dışarıdan gelen kuvvet artar.
Havanın dışarı pompalanması sırasında, birbirine tam oturdukları için yarım küreleri ayırmak imkansızdır. Pompayı kapatın, lastik hortumu ayırın. Hava yarım küreler arasındaki boşluğa girmeye başlayacaktır. O zaman kolayca ayrılacaklar.
Hangi harf hava basıncını temsil eder
Yarım küreleri sıkıştıran kuvveti hesaplamaya çalışalım. Havayı dışarı pompaladığımızda, yarım kürelere yalnızca atmosferik basıncın kuvveti etki eder. Yarım küreleri sıkıştırır ve içi boş kürelerin iç duvarlarından aralarındaki boşluğun merkezine yönlendirilir. Guericke'de yarım kürelerin (d) çapı 35.5 cm idi.
Yarım küreleri ayıramadığımız gerçeğinden yola çıkarak, basınç kuvvetinin çok büyük olduğu ortaya çıkıyor. Her iki taraftaki sekiz at bile bu yarım küreleri kıramadı. İşte Otto von Guericke'nin deneyimini gösteren bir gravür.
Hangi harf basıncı temsil eder? P harfi. Normal atmosfer basıncı (Patm) 100 kilopaskaldır (kPa). Böyle bir kuvvet, yarım kürenin her bir parçasına etki eder. Basınç kuvveti F, atmosferik basıncın ürününe ve yarım kürelerin S kesit alanına eşittir.
S=πd2/4. F=100103 Pa3, 14(0.355 m)2/4≈10 kN (kilonewton). Bu, bir tonluk yükün ağırlığıdır, dolayısıyla atlar bu yarım küreleri kıramadılar.
Barometre
Atmosferik basınç nasıl gösterilir, biliyoruz ama nasıl ölçülür? 17. yüzyılın ilk yarısında İtalyan Torricelli tarafından icat edilen barometrenin kusurları vardı. Kolayca kırılabilirdi, zehirli cıva ile doluydu ve gerçekten hava durumunu tahmin etmek için onu farklı yerlere götürmek istediniz.
Cam tüpü olmayan yani sıvı içermeyen bir cihaz ortaya çıkarmak gerekiyordu. Böyle bir barometre sadece iki yüz yıl sonra icat edildi ve buna aneroid adı verildi. Rusçaya çevrilen bu kelime sıvısız anlamına gelmektedir. Bir aneroid barometrenin ne olduğunu düşünün.
Bu küçük bir cihaz. Bir metre yüksekliğindeki Torricelli cıva tüpünün aksine gittiğiniz her yere yanınızda kolayca taşınabilir. İçinde ne var? Barometrenin patlamasına bir göz atalım.
İçindeki basınç nasıl gösterilir? Cihaz, saat kadranına benzer bir ölçeğe sahiptir. Kilopaskal cinsinden basınç bir okla gösterilir. Kadranın arkasında üç adet düzleştirilmiş kutu görüyoruz. Hava onlardan dışarı pompalanır ve içinde bir yay vardır. O olmasaydı atmosferezilmiş kutular. Yaydan daha uzakta, kol uzaklaşır, kutuların hareketlerini iletir. Neden hareket ediyorlar? Kutular kalınlıklarını değiştirebilir. Atmosferik basınç daha yüksek olduğunda, hava kutuları sıkıştırır, kalınlıkları azalır. Basınç azaldığında yay düzleşir ve kutular kalınlaşır. Kolların mekanizması sayesinde hareket oka iletilir.
Sıvısız barometre cihazı
Sıvısız bir barometrede basıncın nasıl gösterildiğini öğrendik ve şimdi diyagramını çizeceğiz.
Üç kutu cihaza daha fazla doğruluk sağlar, ancak prensipte bir tane yeterlidir. Kalınlığını değiştirebilme özelliğine sahip olması için özel olarak oluklu yapılır. Oluklu ve dolayısıyla esnek elektrikli süpürge hortumlarını unutmayın. Kutunun alt kısmı tabana takılıdır. Kutunun tepesine bir yay takılmıştır, bu yay bükülürse bir alüminyum cetvelin düzleştirmeye çalışması gibi kutuyu düzeltmeye çalışır. Atmosferik basınç ise tam tersine kutuyu sıkıştırmaya çalışır.
Basınç arttığında kutunun kalınlığı azalır, bu da kolun dingili döndürdüğü anlamına gelir. Eksene bir ok eklerseniz, kalınlık azaldığında sağa, kalınlık arttığında sola dönecektir.
