5.1: Basınç ve Basınç Ölçümü
Gaz basıncı, nesnelerin yüzeyleri ile çarpışan gaz molekülleri tarafından uygulanan kuvvetten kaynaklanır. Her çarpışmanın kuvveti çok küçük olmasına rağmen, kayda değer bir alanın herhangi bir yüzeyi kısa sürede çok sayıda çarpışma yaşar ve bu da yüksek basınca neden olabilir.
Genel olarak basınç, belirli bir alana uygulanan kuvvet olarak tanımlanır:
Basınç, kuvvet ile doğru orantılıdır ve alanla ters orantılıdır. Böylece basınç, ya kuvvet miktarını artırarak ya da uygulandığı alanı azaltarak arttırılabilir; basınç, kuvveti azaltarak ya da alanı artırarak azaltılabilir.
SI basınç birimi, 1 Pa = 1 N/m2 olan pascal'dır (Pa), burada N, 1 kg·m/s2 olarak tanımlanan kuvvet birimi olan newton'dur. Bir pascal küçük bir basınçtır; birçok durumda, kilopaskal (1 kPa = 1000 Pa) veya bar (1 bar = 100.000 Pa) birimlerini kullanmak daha uygundur. Basınç, birim atmosfer (atm) kullanılarak da ölçülebilir.
Basınç Ölçümü
Atmosferik basınç, atmosferin dünya yüzeyine uyguladığı kuvvet, bir barometre ile ölçülür. Barometre, bir ucunda kapalı, cıva gibi uçucu olmayan bir sıvı ile doldurulmuş ve daha sonra ters çevrilmiş ve bir sıvı dolu kaba daldırılmış cam tüptür. Atmosfer, tüpün dışındaki sıvıya basınç uygular, sıvı sütunu tüpün içine basınç uygular ve sıvı yüzeyindeki basınç tüpün içinde ve dışında aynıdır. Bu nedenle, tüp içindeki sıvının yüksekliği, atmosfer tarafından uygulanan basınçla orantılıdır.
Barometrede, 13,5 kat daha yoğun olduğu için su yerine cıva tercih edilir. Atmosferik basınç, sadece yaklaşık 0,760 m yüksekliğinde bir cıva sütununu destekleyebilirken, bir su sütununun 10,3 m yüksekliğinde olması gerekir. Bu yüzden basıncı ölçmek için bir cıva sütununun kullanılması daha uygun olacaktır.
Deniz seviyesinde 1 atm (101.325 Pa) standart atmosferik basınç, yaklaşık 760 mm (29,92 inç) yüksekliğinde olan bir cıva sütununa karşılık gelir. Yerçekimi nedeniyle bir sıvı tarafından uygulanan basınç hidrostatik basınç (p) olarak bilinir:
burada h sıvının yüksekliği, ρ sıvının yoğunluğu ve g ise yerçekimi ivmesidir.
Manometre, bir kapta sıkışan gazın basıncını ölçmek için kullanılan cihazdır. Kapalı uçlu bir manometre, bir kapalı kol, ölçülecek gaza bağlanan bir kol ve aralarında cıva bulunan U şeklinde bir tüpten oluşur. Tüpün iki kolundaki sıvı seviyeleri arasındaki mesafe, H, kaptaki gazın basıncı ile orantılıdır. Açık uçlu bir manometrede, tüpün bir kolu atmosfere açıktır. Bu durumda sıvı seviyeleri arasındaki mesafe, kaptaki gaz ile atmosfer arasındaki basınç farkına karşılık gelir.
Bu metin bu kaynaktan uyurlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 9.1: Gas Pressure.