Soru:
Aşağıdaki şekildeki 2. uygulamada balonun şişmesinin nedeni için aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
- Uygulama: Cam fanusun içine hafif şişirilmiş ve ağzı sıkıca bağlanmış bir balon yerleştiriliyor.
- Uygulama: Cam fanusun içindeki hava bir tulumba ile boşaltılıyor. Fanusun içindeki balonun şiştiği gözlemleniyor.
Şıklar:
A) Balondaki havanın basıncı artmıştır.
B) Balondaki havanın ağırlığı artmıştır.
C) Balondaki havanın basıncı azalmıştır.
D) Balondaki havanın hacmi azalmıştır.
Cevap ve Açıklama
Balonun içinde sıkışmış bulunan havanın miktarı (mol sayısı) sabit kalır. Ancak 2. uygulamada fanusun içindeki dış (çevre) basınç azalır. Dengelenme şartı şu şekildedir:
ΔP = P_iç – P_dış ⇒ bu fark balon yüzey gerilimi (elastik gerilim) ile dengelenir.
Fanusun içindeki dış basınç düştüğü için, balon içindeki gaz birim hacme uyguladığı basıncı biraz yükseltmeden daha fazla hacme yayılır. Sonuç:
- Balon hacmi artar,
- İç basınç – elastik gerilim farkı yeni dengede daha düşük kalır.
Dolayısıyla, içerideki gazın basıncı başlangıca göre azalmıştır, ama hacmi artmıştır.
Doğru Şık: C) Balondaki havanın basıncı azalmıştır.
Tabloyla özet:
| İncelenen Nicelik | İlk Durum | 2. Uygulama Sonrası |
|---|---|---|
| Dış (fanus içi) basınç | Atmosfer basıncı (yüksek) | Azaltılmış (vakum etkisi) |
| Balon hacmi | Küçük | Büyük |
| Balondaki P_iç | Yüksek (atk. + gerilim) | Daha düşük |
| Balondaki gaz ağırlığı | Sabit | Sabit |
Soru: 2. uygulamada balonun şişmesinin nedeni hangisidir?
Cevap: C) Ballondaki havanın basıncı azalmıştır.
Açıklama: Cam fanusun içindeki hava pompa ile boşaltıldığında fanus içindeki dış basınç azalır. Balonun içindeki hava miktarı sabit kaldığı için (n sabit) ve sıcaklık yaklaşık sabit kabul edilirse ideal gaz kanununa göre P\propto1/V olur. Fanus içi basınç çok düştüğü için balonun içi ve dışı arasındaki göreli basınç farkı dışa doğru net kuvvet oluşturur ve balon genleşir (hacmi artar). Genleşme sırasında balonun hacmi arttığı için balon içindeki mutlak basınç azalabilir, fakat dış basınçtaki düşüş daha büyük olduğundan balon şişer.
Not: Esas neden fanus içindeki havanın (dış basıncın) azalmasıdır; verilen seçenekler arasından fiziksel durumu doğru ifade eden seçenek C’dir. @ddsadasad