• 0

    Sıvı basıncında sıcaklığın etkisi var mı? Madde ısındıkça sıvının basıncı artar mı? Artarsa neden? Bulunduğu kapla ilgisi nedir? Artmazsa neden?

    Naz Yılmaz 03 Aralık 2017
  • +2
    Burada kabın açık yada kapalı olduğu, sıvının taşma payının olup olmadığı gibi bazı gerekli koşullar belirtilmemiş.
    Bu bir kaç farklı cevap getiriyor.

    İlki açık kap için; Eğer kapta taşma pay, ek boşluk var ise, Emirhan Bey'in sonucu ile neredeyse aynı ...
    Sadece yol farklı.
    Isınan sıvının molekül titreşimi artar. Daha geniş bir alan işgal eder. Böylece birim hacim başına düşen molekül sayısı azalır. Yani öz kütle (d)-yoğunluk azalır. Normalde bunun taban birim basıncı azalması lazım. Diğer yandan (kabın ısı ile genleşmediğini varsayarak), kabın artan hacim sıvıyı taşırmadığını düşünürsek, bu sefer yükseklik (h) artacak.
    Formülde bu iki değişkeni yerine koyduğumuzda. ilk ölçüm ile benzer sonucu vermesi lazım. Bir şey değişmeyecek.

    Eğer yükseklik artmaz ise, sıvı taşarsa, taban basıncı doğal olarak azalacaktır.

    İkinci durum ise, kabın kapalı olması ile gerçekleşen durum. Kap kapalı olduğu için moleküller ne kadar enerji alırsa alsın, fazla kıpraşamayacak. Bu durumda moleküller ve atomları üzerine biriken enerji artacak. (Hatta bir kısmını, foton olarak ısı şeklinde atmak isteyecek.)
    Moleküller fazla kıpırdayamadığı için potansiyel olarak yüklenebilecekleri enerji artacak. Yani sıvının kaynama noktası yükselecek. Ancak bunun bir üst sınırı var. Bunu da kabın sağlamlığı belirler.
    Artan enerjileri ile titreşmeye çalışan moleküllerin, kaba uygulayacağı toplam basınç büyük oranda artacak. Basınç artıkça moleküller daha zor titreyecek, daha fazla enerji yüklenebilecek. Ama toplam basınçları da kaba uyguladıkları artacak. Kabın dayanma noktasına kadar bu böyle gider. Ondan sonra en ufak hatada kabı patlatır.


    Örnekle anlatırsak: Su deniz kıyısı (0 rakım) 20 santigrat derece sıcaklığında ve 1 atmosfer basıncı altında 100 derecede kaynar. *
    Eğer daha yükseklere çıkarsanız atmosfer basıncı düşeceği için, moleküller arası basınçta azalır ve su daha düşük sıcaklıklarda kaynar (kaynamak için gene aynı oranda kalori gerekecek, o değişmez). Atıyorum, Ağrı dağının zirvesinde 95 derecede kaynar gibi…

    Ama suyu bir düdüklü tencereye koyarsak, tencere içi basınç artıkça su moleküllerini bir arada tutan kuvvet de artacak. Bu şekilde düdüklü içi tenceredeki su 140-150 derecelere kadar suyun ısınmasını sağlayabilir. Tencerenin kalitesine göre bu sıcaklık artırılabiliyor ama bu sefer açma esnasında güvenlik riskleri artıyor.
    Önemli olan su kaynamadan onu basınç altında ısıtabilmek. Bu şekilde özellikle endüstriyel tesislerde suyu 300-400 derecelere kadar ısıtabiliyorlar.
    Ama çok riskli çünkü bir kere kaynayıp, buhara-gaza dönüştü mü, molekül o buharlaşma için gerekli olan o 80 kat fazla kalorinin enerjisi ile serbest kalıyor ve bu kinetik enerji ile kabı dağıtabiliyor.
    (O yüzden ısı transferi ya da saklanması için, ısıyla eritilmiş sofra tuzu kullanıyorlar daha çok.)


    *(Bu arada 100 derece suyun, 100 derece buhar olması için gram başına artık 1 değil 80 kalori ek enerji alması gerektiğini de düşünün. 99 dereceden 100 dereceye çıkarmak için (10 gr su) 10 kalori gerekirken, 100 derece buhar eldesi için 800 kalori gerekecek. Buhar molekülü tüm bu kinetik enerji ile serbest kalacak.)
  • +1
    Basınç ile sıcaklık sorunuzun ayrıntıları ve değişkenlerinden bağımsız olarak en temel seviyede alakalıdırlar. Isı, maddeyi oluşturan moleküllerin ortalama kinetik enerjilerinin değeridir. Yani parçacıkların titreşme miktarları artarsa biz bu durumu maddenin sıcaklığının yükselmesi olarak algılarız. Bunun kaçınılmaz sonucu da çarpışmaların daha şiddetli gerçekleşmesinden dolayı maddeyi oluşturan parçacıkların görece daha büyük bir alana yayılma isteğidir (basınç) . Eğer dışarıdan bir kuvvet bu bahsettiğim genleşme basıncına karşı koyarsa maddenin basıncı da yükselmiş olur. Eğer bir kuvvet yoksa ya da kuvvet hep sabit ise basınç da sabit kalacaktır. Burtay Beyin açıkladığı gibi kapalı kapta kaynayan bir miktar su normal şartlara göre daha yüksek bir sıcaklıkta kaynayacaktır. Dışarıdan gelen fazladan basınç moleküllerin bağlarını koparmadan daha az alanda fakat daha şiddetli şekilde titreşmelerine neden olmaktadır.

    Örneğin 1 c derecedeki su, 4 c dereceye kadar kapalı bir kapta ısıtılırsa basıncın azaldığı gözlenir çünkü hidrojen bağları ve termal basıncın aralarındaki dengesi suya kendine has bu özelliğini katmaktadır. Ya da suyun üzerinde anlık uugulanan yüksek basınç (50000-120000 atm) deneylerinde buz fazının sıvı fazdan daha az hacim kaplayan farklı kristal yapılarına dönüşebildiği bilinmektedir. Konuyu daha çok dağıtmak isterdim fakat bir faydası olacaksa temel olarak ısının ne olduğu, nasıl aktarıldığı ve maddelerin bu enerji karşısında nasıl davrandıklarını kısaca araştırırsanız sizin için çok daha faydalı olacağını düşünüyorum.
    Vide supra 07 Aralık 2017
  • 0
    İlginiz ve aydınlatıcı cevaplarınız için çok teşekkür ederim.
    Naz Yılmaz 15 Aralık 2017
Yorum yazabilmek için üye girişi yapmanız gerekmektedir.

Giriş Yap