Fıskiye Yapalım

Bilmekte fayda var!

Gaz molekülleri sürekli hareket halindedir ve bu yüzden kabın büyüklüğüne bağlı olmaksızın içine konulduğu kabı tamamen doldururlar. Yani belirli şekilleri ve hacimleri yoktur. Gaz molekülleri, birbirleri ve kabın çeperleriyle yaptıkları esnek çarpışmalar sayesinde bulundukları kabın iç yüzeyine kuvvet uygularlar. Bu çarpışmalar gaz basıncını oluşturur. Örneğin bir balon, gaz moleküllerinin balonun iç çeperleriyle çarpışmasının sebep olduğu basınç sayesinde şişirilir.

Dünyamız atmosfer dediğimiz bir hava katmanı ile çevrelenmiştir. Bu katmanı oluşturan gazlar da yeryüzüne doğru bir basınç uygular. Bu basınca açık hava basıncı (atmosfer basıncı) denir. Aslında gözle göremediğimiz, sürekli bize çarpan ve vücudumuzda kuvvet oluşturan bir molekül fırtınası içindeyiz. Dünya’nın her yerinde aynı olmayan açık hava basıncı yeryüzüne yakın yerlerde artarken, deniz seviyesinden yukarılara doğru çıkıldıkça azalır. Aniden gerçekleşen basınç farkının da burun kanamaları gibi etkileri görülebilir.

Normalde çok fazla hissedilmeyen açık hava basıncının etkisini bir deneyle gözlemleyelim.

 

Nelere ihtiyacımız var?

• 2 adet 500 ml’lik cam balon
• Kırmızı toz gıda boyası (suyu renklendirecek başka bir madde de kullanılabilir)
• 2 adet 100 ml’lik küçük beher
• Tek delikli lastik tıpa
• 1 adet cam pipet (cam pipet deneyin etkisini daha rahat gözlemlemek için kullanılmıştır, plastik pipet de kullanılabilir)
• Kıskaç
• Su ısıtıcısı

 

Ne yapıyoruz?

Cam pipeti tek delikli lastikli tıpaya geçirelim.

Toz gıda boyasını 100 ml’lik beher içinde, oda sıcaklığındaki suya dökelim ve karıştıralım.

Diğer beherde bulunan oda sıcaklığındaki suyu kaynatıp 500 ml’lik cam balonlardan birine koyalım. (Deneyin etkisini daha hızlı gözlemlemek için cam balonu ağzına kadar kaynar su ile de doldurabilirsiniz.)

Kaynar su ile cam balon arasında ısı alışverişi olabilmesi için 30 saniye bekletelim.

Güvenlik uyarısı: Kaynar su ile çalışırken çok dikkatli olunmalıdır. 

Kırmızı gıda boyalı suyu boş olan cam balona boşaltalım, kaynar su ile dolu cam balondaki suyu yeterince bekledikten sonra boşaltalım ve ağzına cam pipetli tıpayı sıkıca geçirelim.

Kırmızı gıda boyalı suyu yerinden hiç kaldırmadan diğer kaba toplayabilecek miyiz?

 

 

 

 

Ne oldu?

Cam balona kaynar su konulduktan sonra kap ve su arasında ısı alışverişi olur; su soğumaya, cam balon ise ısınmaya başlar. Kaynar su, cam balonun içinde yeterince bekletildiğinde cam balonun sıcaklığı da artar.

Su boşaltıldıktan sonra sıcak cam balonun içindeki hava moleküllerinin sıcaklığı arttığı için moleküller daha hızlı hareket etmeye başlar. Cam balonun içindeki hava genleşir ve hava molekülleri kabın dışına çıkar, yani cam balonun içindeki hava moleküllerinin sayısı azalır.

Bu sırada sıcak olan cam balona lastik tıpa geçirilip diğer cam balonun içine batırıldığında, balonun içindeki hava soğudukça basıncı azalır ve balonun içindeki hava basıncı, kırmızı gıda boyalı suyun yüzeyine etki eden açık hava basıncından daha düşük olduğundan kırmızı gıda boyalı su, cam pipetten -yerçekimine zıt yönde- yukarıya doğru hareket etmeye başlar.

Sonuç olarak başlangıçta sıcak ve soğuk cam balonlardaki gaz basınçları eşittir. Sıcak cam balon soğudukça içindeki gaz basıncı azalır. Bu nedenle yüksek basınçlı soğuk cam balondan düşük basınçlı cam balona madde akışı olur. Denge kurulduğunda birbirine bağlı cam balonların içindeki gaz basıncı eşitlenir.

Pipetle meyve suyu içerken, damlalıklara sıvı çekerken ya da duvara yapıştırılan vantuzların durmasında, elektrikli süpürgelerin çalışmasında açık hava basıncının ve basınç farkının etkileri gözlemlenir.

Daha yüksek irtifalara doğru çıkarken kulaklarda hissedilen tıkanmışlık-uğultu hissi de açık hava basıncı ve basınç farkından kaynaklanır. Yükseklik arttıkça açık hava basıncı düşer ve bu etkiyi dengelemek için ağzımızı açarız veya yutkunuruz. Çünkü kulağımızın içindeki östaki borusu yutakla beraber ağız boşluğuna açılır. Bu nedenle ağzımızı açtığımızda kulak içindeki atmosfer basıncı ile açık hava basıncı dengelenir.

 

Teşekkür

Deneylerde yardımları için Dokuz Eylül Üniversitesi Buca Eğitim Fakültesi Fizik Eğitimi Öğretmenliği Öğrencisi Mehmet Seymen’e çok teşekkür ederim.

 

Kaynaklar:

Carson, M. K., Weather projects for young scientists: Experiments and science fair ideas, Chicago: Chicago Review Press, 2007.

Winston, R., How it works: Book of science experiments, Imagine Publishing, 2011.