Bir gaz, bulunduğu kaba basınç uygular; çünkü gaz molekülleri sürekli hareket eder ve kapın duvarlarına çarpar. Bu çarpışmalar sırasında gaz molekülleri kapın duvarlarına bir kuvvet uygular. Bu kuvvetin kabın yüzeyine dik olarak birim alana düşen miktarı basınçtır. Dolayısıyla bir gaz, bulunduğu kabın her noktasına eşit olarak basınç uygular.
Gaz basıncı, genellikle paskal (Pa) birimiyle ölçülür. Paskal, bir metrekarelik bir alan üzerine bir newtonluk kuvvetin uygulandığında oluşan basınç birimidir. Gaz basıncı ölçmek için kullanılan cihazlardan biri manometre olarak adlandırılır
2- Gazlar neden katılardan daha fazla sıkıştırılabilir?
Gazlar, katılardan daha fazla sıkıştırılabilir; çünkü gaz molekülleri arasında çok fazla boşluk vardır. Gaz molekülleri birbirine çok yakın değildir ve birbirleriyle çok az etkileşim içindedir. Bu nedenle gaz molekülleri üzerine uygulanan bir kuvvetle birbirlerine yaklaştırılabilir ve aralarındaki boşluklar azaltılabilir. Böylece gazın hacmi küçültülebilir ve basıncı arttırılabilir.
Katılarda ise moleküller arasında çok az boşluk vardır. Katı molekülleri birbirine çok yakındır ve birbirleriyle güçlü etkileşim içindedir. Bu nedenle katı molekülleri üzerine uygulanan bir kuvvetle birbirlerine yaklaştıramaz ve aralarındaki boşluklar azaltılamaz. Böylece katının hacmi küçültülemez ve basıncı arttırılamaz.
3- Otomobil, kamyon gibi araç üreticileri, araç lastik basınçlarının yol ve yük durumuna göre ne kadar olması gerektiğini, araçların kullanma kılavuzlarında belirtirler. Bir otomobilde 4 kişi bagajlarıyla beraber yolculuk etmek isterse üretici, lastik basıncının artırılmasını mı yoksa azaltılmasını mı belirtir? Neden?
Bir otomobilde 4 kişi bagajlarıyla beraber yolculuk etmek isterse üretici, lastik basıncının artırılmasını belirtir. Çünkü araçta taşınan yük arttıkça lastiklerin yere bastığı alan azalır ve lastiklerin aşınması artar. Ayrıca yük arttıkça lastiklerin içindeki hava sıkışır ve ısınır. Bu da lastiklerin patlama riskini arttırır. Bu nedenle yüksek yük taşıyan araçlarda lastik basıncının biraz daha fazla olması gerekir.
Lastik basıncını ayarlamak için araç üreticilerinin belirttiği değerlere uyulmalıdır. Bu değerler aracın kullanım kılavuzunda, torpido gözünün iç kapağında veya benzin deposunun iç kapağında bulunabilir. Lastik basıncı ayarlama işlemi cihazlar yardımıyla yapılabilir. Lastik basıncını kontrol etmek ve ayarlamak için lastikler soğukken hareket etmeden önce yapılmalıdır.
4- Gazların sıcaklığını ölçmede genelde Kelvin ölçeği kullanılır. Neden?
Gazların sıcaklığını ölçmede genelde Kelvin ölçeği kullanılır; çünkü Kelvin ölçeği, negatif sayı barındırmaması nedeniyle bilimsel uygulamalarda oldukça yaygın kullanılır. Kelvin ölçeği, mutlak sıfır noktasına dayanan bir sıcaklık ölçeği olarak bilinir ve diğer sıcaklık ölçeklerine göre farklı bir ölçüm yöntemi kullanır. Kelvin’in tanımı, belirli bir moleküler hareketliği ifade eden mutlak sıfır noktasından başlayan sıcaklık ölçeğine dayanır.
Kelvin ölçeği, sıvı helyum ve sıvı azot gibi çok düşük sıcaklıklı maddelerin ölçümü için uygundur. Negatif sayı olmamasının iyi yanlarından biri de sıcaklıklar arası fark hesabını kolaylaştırmasıdır. Örneğin, 100 K ile 200 K arasındaki fark 100 K iken, 100 °C ile 200 °C arasındaki fark 373 K’dir. Bu da gazların termodinamik hesaplamalarında ve denklemlerinde kolaylık sağlar
5- Uçağın icat edildiği yıllarda pilotun üzerinde bir kabin yoktu. Bu uçaklarla çok yüksekte uçmak, pilotun sağlığı için uygun değildi. Bu durumun atmosfer basıncı ile ilgisini açıklayınız. Günümüzde uçaklarda “kabin basıncı”ndan söz edilir. Bu ne anlama gelmektedir?
Uçağın icat edildiği yıllarda pilotun üzerinde bir kabin yoktu. Bu uçaklarla çok yüksekte uçmak, pilotun sağlığı için uygun değildi. Çünkü yüksek irtifalarda atmosfer basıncı düşer ve havadaki oksijen seviyesi azalır. Bu da pilotun nefes almasını zorlaştırır ve oksijen yetmezliği yaşamasına neden olur. Bu durumun atmosfer basıncı ile ilgisi budur.
Günümüzde uçaklarda “kabin basıncı”ndan söz edilir. Bu, uçak içindeki havanın basınçlandırılarak yüksek irtifalarda bile rahat nefes alınmasını sağlayan bir sistemdir. Uçaklar gökyüzünde uçarken zorlu hava koşulları alçak irtifalarda meydana gelir. Bu yüzden yakıt tasarrufu sağlamak ve emniyetli yolculuk yapmak için uçaklar yüksek irtifalarda uçarlar. Fakat uçaklar yüksek irtifalara tırmandıkça oksijen seviyesi düştüğü için uçak kabini basınçlandırılarak içerideki hava sıkışır ve oksijen seviyesi artarak uçaktayken rahat nefes almamız sağlanır.
Uçuş esnasındaki kabin içindeki hava 8000 ft (yaklaşık 2400 metre) irtifadaki havaya eşdeğer şekilde basınçlandırılıyor. Bu da insan sağlığının uyum göstermekte zorlanmadığı bir atmosfer basıncına karşılık gelir. Kabindeki basınç arttıkça hava molekülleri sıkışacak ve her nefeste daha fazla oksijen elde edilecektir.
Kabine sürekli taze hava göndererek kabindeki basıncın artması sağlanır. Fazla hava da uçağın arka kısmında bulunan out flow valve denilen valften dışarıya atılır. Kabin içi basıncını arttırmak istendiğinde valfi kısılır, kabin basıncı azaltılmak istendiğinde ise valfi açılır.
6- Bir gazın hacimini nasıl ölçersiniz ve ölçüm sonucunu hangi birimle ifade edersiniz?
Bir gazın hacmini ölçmenin birkaç yolu vardır. Bunlardan biri, kapalı bir kabın içindeki havayı sıkıştırarak su seviyesindeki değişimi ölçmektir. Bu yöntemde, kabın içindeki hava hacmi, su seviyesinin başlangıç ve son durumları arasındaki farka eşittir. Bu yöntemle ölçülen gaz hacmi mililitre (mL) veya santimetreküp (cm3) olarak ifade edilebilir.
Başka bir yöntem ise, gazın basıncını ve sıcaklığını ölçerek ideal gaz kanununu kullanmaktır. Bu yöntemde, gazın hacmi, gaz sabiti, basınç ve sıcaklık arasındaki ilişkiye göre hesaplanır. Bu yöntemle ölçülen gaz hacmi litre (L) veya metreküp (m3) olarak ifade edilebilir.
7- Havası inmiş bir bisiklet lastiği ya da top şişirilir. Şişirme işleminde lastikteki ya da toptaki havanın (gazın) basınç, hacim, sıcaklık ve miktar özelliklerinden hangilerinde değişme olur? Neden?
Havası inmiş bir bisiklet lastiği ya da top şişirilirken, lastikteki ya da toptaki havanın (gazın) basınç, hacim ve miktar özelliklerinde değişme olur. Sıcaklık ise sabit kalır.
Bunun nedeni şudur:
-
Şişirme işleminde lastiğe ya da topa daha fazla hava (gaz) pompalanır. Bu da gazın miktarını artırır.
-
Lastiğin ya da topun hacmi belirli bir sınıra kadar genişleyebilir. Bu sınır aşıldığında lastik ya da top patlar. Bu yüzden şişirme işleminde gazın hacmi de artar ama belli bir noktadan sonra sabit kalır.
-
Gazın basıncı ise, gaz moleküllerinin lastik ya da top duvarına çarpmasıyla oluşur. Gazın miktarı ve hacmi arttıkça, moleküllerin çarpışma sayısı ve kuvveti de artar. Bu da gazın basıncını artırır.
Sıcaklık ise, gaz moleküllerinin ortalama kinetik enerjisini ifade eder. Şişirme işleminde lastiğe ya da topa ısı verilmediği için, moleküllerin kinetik enerjisi değişmez. Bu yüzden sıcaklık sabit kalır.
