Pascal'ın sıvılar ve gazlar yasası, bir maddede yayılan basıncın gücünü değiştirmediğini ve her yöne eşit olarak iletildiğini söyler. Sıvı ve gaz halindeki maddeler basınç altında bazı farklılıklarla davranırlar. Fark, parçacıkların davranışından ve gazların ve sıvıların ağırlığından kaynaklanmaktadır. Yazıda tüm bunları görsel deneyler yardımıyla detaylı olarak ele alacağız.
Sıvı basıncı iletiliyor mu
Yukarıdan bir pistonla hava geçirmez şekilde kapatılmış silindirik bir kabı ele alalım. İçinde bir sıvı var ve pistonun üzerinde bir ağırlık var. Ağırlığına eşit bir kuvvetle basınç uygular. Bu basınç sıvıya aktarılır. Molekülleri, katı bir cismin parçacıklarının aksine, birbirlerine göre serbestçe hareket edebilir. Düzenlemelerinde kesin bir düzen yoktur, rastgele dağılırlar.
Özellikler hakkında bilgigelecekte farklı maddelerin parçacıklarının hareketi Pascal'ın sıvılar ve gazlar yasasını anlamamıza yardımcı olacaktır. Ağırlığın basınç kuvvetiyle üzerlerine etki edersek sıvı moleküller nasıl davranır? Tecrübe bu soruyu cevaplamamıza yardımcı olacaktır.
Akışkan basınç altında nasıl davranır
Sıvının modeli cam boncuk olacak ve kabın modeli kapaksız bir kutu olacak. Toplar ve sıvı bir maddenin parçacıkları kaplarda serbestçe hareket eder. Kutunun genişliğiyle aynı genişlikte olan herhangi bir öğeyi alın. Bir pistonu taklit edecek.
Pistonu sıvının üzerine bastırın. Molekülleri nasıl davranır? Hem kabın dibine hem de duvarlarına bastırdıklarını görüyoruz. Birbirlerini iterler ve kutudan düşmeye çalışırlar. Gerçek bir sıvı olsaydı, kaptan dışarı sıçrama eğiliminde olurdu. Daha sonra sıvılar ve gazlar için Pascal yasasını incelerken bunu pratikte göreceğiz. Moleküllerin serbestçe hareket etmesi nedeniyle ağırlığın uyguladığı basınç hem yanlara hem de aşağı doğru iletilir. Peki sıvıyı gazla değiştirirseniz ne olur?
Hava basınç altında nasıl davranır
Diyelim ki pistonu havayla dolu bir silindirimiz var. Pistonun üzerine bir ağırlık koyun. Gaza uygulanan basınç nasıl iletiliyor? Piston aşağı doğru hareket ettikçe, gazın tepesindeki moleküller arasındaki mesafe azalır, ancak bu uzun sürmez. Gaz moleküllerinin hızı saniyede yüzlerce metredir. Aralarındaki mesafe, boyutlarından çok daha fazladır. Rastgele yönlerde hareket ederler ve birbirleriyle çarpışırlar.
Piston ne zamandüşerse, parçacıklar basitçe daha küçük bir hacimde kilitlenir. Sonuç olarak, kabın duvarlarına daha sık çarparlar ve gazın hacmi azaldıkça basıncı artar. Bu varsayım hatırlanmalıdır, böylece daha sonra Pascal'ın sıvılar ve gazlar yasasını anlamak daha kolay olacaktır. Santimetre kare başına saniyedeki vuruş sayısı neredeyse aynıdır. Bu, pistonun ürettiği basıncın değişmeden her yöne iletildiği anlamına gelir.
Farklı yönlerde basınç transferi
Pascal kanunu, sıvılar ve gazlar tarafından basıncın transferi bir tuhaflık anlaşılmadan anlaşılamaz: Nasıl oluyor da aşağı bastırıyoruz ve basınç hem aşağı hem de yanlara aktarılıyor? Ama ya silindire bir tüp takılırsa, basınç bunun içinden yukarıya doğru iletilir mi? Deneyelim.
Su dolu iki şırınga alın ve bunları bir tüple bağlayın. Şırıngaların içindeki sıvının basıncı nasıl ileteceğini görelim. Bir şırınganın pistonuna basın. Piston ve dolayısıyla sıvı üzerindeki basınç kuvveti aşağıya doğru yönlendirilir. Ancak ikinci şırınganın pistonunun yükseldiğini görüyoruz. Tüpten iletilen basıncın kuvvetin yönünü değiştirdiği ortaya çıktı. İlginç bir şekilde, şırıngalar sadece dikey olarak değil, aynı zamanda birbirine dik açılarda da yerleştirilebilir. Sonuç aynı olacak.
Suyu boş altın, şırıngalarda hava olacaktır. Deneyimi tekrar edelim. Deney sırasında gazın da basıncı her yöne ilettiğini göreceğiz. Sıvı ile sadece bir fark vardır. birinin pistonunu indirirsenizşırıngayı aşağı indirin ve parmağınızla sabitleyin, ardından başka bir şırınganın pistonuna bastığınızda gaz sıkışacaktır. Hacmi yaklaşık iki kat azalacak ve piston yukarı zıplamaya çalışacaktır. Hacmini artırmaya çalışan bu gaz, pistonun yukarı doğru hareket etmesine neden olur. Bir sıvıyla farklı olurdu, bu kadar kolay sıkıştırmak mümkün olmazdı.
Pascal Yasası
Sıvıların ve gazların basınç transferini deneyim yardımıyla inceleyeceğiz. Fransız fizikçi Blaise Pascal tarafından icat edildi. Cam bir tüpün bağlı olduğu içi boş bir küre alın. Topun farklı yerlerinde (üst, yan, alt) küçük delikler vardır. Tüpün içine bir piston yerleştirilmiştir. Bu Pascal yasasını göstermek için özel bir cihazdır.
Nasıl davrandığını görmek için balonu tüpün içinden suyla doldurun. Yerçekimi topun üzerinde yukarıdan aşağıya doğru etki etmesine rağmen, su damlacıkları topun deliklerinden açılı olarak, yana ve hatta yukarı doğru akar. Tabii ki, orijinal yönlerinden biraz saparlar, çünkü yerçekimi onlara etki eder. Suya uygulanan basıncın her yöne iletildiğini görüyoruz.
Su yerine duman alırsak ve bu deneyi yaparsak, bir gazdaki basınç transferini kendi gözlerimizle gözlemleyeceğiz, çünkü duman, küçük kurum veya katran parçacıklarıyla renklendirilmiş bir gazdır. Çok hafif olduğu için yerçekiminden fazla etkilenmez, su akıntıları kadar orijinal konumundan sapmaz. Şu sonuca varabiliriz: uygulanan baskıbir sıvı veya gaz üzerinde, kuvvet değişmeden, sıvı ve gazın herhangi bir noktasına her yönde iletilir. Bu Pascal'ın sıvılar ve gazlar için yasasıdır. Formül: P=F/S, burada P basınçtır. F kuvvetinin, dik olarak etki ettiği S alanına oranına eşittir.
