Dağa tırmanan Semih, dağın zirvesinde iken çantasındaki su dolu cam ve plastik şişeleri çıkarıp her ikisinin de yarısına kadar suları içiyor ve metal olan kapaklarını kapatıyor. Arkasından zirveden inerek dağın eteğine geldiğinde iki şişeyi de çantasından çıkarıyor.
Buna göre Semih
I. Cam şişenin kapağını açtığında şişenin içine hava girişi olmuştur.
II. Plastik şişenin kapağını açmadan önce şişenin buruşmuş olduğunu görmüştür.
yargılarından hangileri doğrudur?
(Sıcaklık değişimi yoktur, plastik şişe oldukça esnektir.)
A) Yalnız I
B) Yalnız III
C) I ve II
D) II ve III
E) I, II ve III
Açık Hava Basıncının Yükseklikle Değişimi ve Gaz Basıncı
KULLANILAN FORMÜL / KURAL: Açık hava basıncı (P_{\text{dış}}) deniz seviyesinden yukarılara çıkıldıkça azalır, dağın eteğine inildikçe artar (P_{\text{etek}} > P_{\text{zirve}}). Sabit sıcaklıkta rijit (esnek olmayan) kaplarda gaz basıncı P \cdot V = n \cdot R \cdot T bağıntısına göre hacim ve madde miktarı değişmediği sürece sabit kalırken; esnek kaplar iç ve dış basınç eşitlenene kadar hacim değiştirir.
ÇÖZÜM VE SEÇENEK ANALİZİ
Dağın zirvesinde şişeler kapatıldığında, her iki şişenin içindeki havanın basıncı o andaki açık hava basıncına eşittir (P_{\text{iç}} = P_{\text{zirve}}). Dağın eteğine inildiğinde dış ortamdaki açık hava basıncı artmıştır (P_{\text{etek}} > P_{\text{zirve}}).
- I. Öncül: Cam şişe esnek olmayan (rijit) bir maddedir. Dağın eteğinde şişenin içindeki havanın basıncı zirvedeki düşük değerde (P_{\text{zirve}}) kalırken, dış ortam basıncı daha yüksektir (P_{\text{etek}} > P_{\text{iç}}). Kapak açıldığında yüksek basınçtan alçak basınca doğru akış gerçekleşir ve şişenin içine hava girer. (Doğru)
- II. Öncül: Plastik şişe oldukça esnek olduğundan, dış basıncın (P_{\text{etek}}) iç basınçtan büyük olması sebebiyle dışarıdan içeriye doğru bir kuvvet etki eder. Şişe, iç basıncı dış basınca eşitlenene kadar büzülür ve buruşur. (Doğru)
- III. Öncül: Cam şişenin hacmi esnemediği için sabittir (V = \text{sabit}), sıcaklık değişmemiştir (T = \text{sabit}) ve içeriye madde girişi olmamıştır (n = \text{sabit}). Bu nedenle kapak açılmadan önce cam şişenin içindeki havanın basıncı zirvedeki basınçla tamamen aynı kalmıştır, büyümemiştir. (Yanlış)
CEVAP: C) I ve II
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI: Cam kaplar “sabit hacimli”, esnek plastik kaplar ise “iç basıncı dış basınca eşitleyen hareketli piston” gibi davranır. Sıcaklık sabitken cam şişedeki gazın basıncı dış ortam değişse bile kapak açılana kadar kesinlikle değişmez.