MANOMETRELER

11. Sınıflar ve lys kimya dersi, gazlar konusu. Kapalı kaptaki gazların ölçülmesi ve manometreler. Manometre çeşitleri ve örnek sorular.

Manometreler

Kapalı kaptaki gazların basıncını ölçmeye yarayan düzeneklere manometre adı verilir. Manometrelerin çalışma ilkesi, barometrelerin çalışma ilkesi ile benzerlik gösterir.

İki türlü manometre vardır.

A) Kapalı Uçlu Manometre

Kapalı uçlu manometrelerde sıvı yüksekliği sadece gazın basıncını gösterir.

Manometrenin sağ kolundaki sıvı yüksekliğinin sıvının özkütlesiyle çarpımı gazın basıncını verir.

Şekilde üst ucu kapalı manometre görülmektedir. Bu manometrede bulunan gazın yaptığı basınç;

P_gaz = h.d_sıvı formülüyle bulunur.

Örnek:

Yukarıdaki manometrede sıvı olarak civa bulunmaktadır. Civa kolundaki yükseklik 25 cm olduğuna göre gaz basıncı kaç Pascaldır?

(d_civa = 13,6 g/cm³ , g = 10 m/s²)

Çözüm:

1 Pascal 1 m² lik yüzeye etki eden 1 Newtonluk kuvvettir. Birimleri metre ve kg cinsine çevirelim.

d_civa = 13,6 . 10³ kg/m³

h_civa = 0,25 m

g = 10 m/s² 

P = h.d.g

P = 0,25 . 13,6 . 10³ . 10

P = 34000 Pa olarak bulunur.

B) Açık Uçlu Manometre

Bir ucu gazın bulunduğu kaba bağlı, diğer ucu açık olan manometreye açık uçlu manometre denir. Bu manometrede su seviyesini atmosfer basıncı ile kapta bulunan gaz basıncı arasındaki fark belirler.

Yukarıdaki manometre de gaz basıncı açık hava basıncından büyüktür.

P_gaz > P_hava

Bu gaz basıncı hesaplanırken P₀ hava basıncına h yüksekliğinin civa karşılığı eklenir.

Örneğin yukarıdaki sistemde manometrede sıvı olarak civa bulunuyorsa ve P₀ = 72 cm – Hg, h = 10 cm ise gaz basıncı;

P_gaz = P₀ + h

P_gaz = 72 + 10 = 82 cm – Hg olur.

Açık Uçlu Manometrelerde Gaz Basıncı Açık Hava Basıncından Küçük İse

Açık uçlu manometrelerde gaz basıncının hava basıncından küçük olması durumunda borudaki sıvı manometrenin sol kısmında yükselir. Yani sıvı yüksekliği sağ kolda daha düşük olur.

Yukarıdaki manometrede gazın basıncı açık hava basıncından küçüktür. P_gaz< P₀

Bu manometrede gaz basıncını bulmak için açık hava basıncından h yüksekliğinin civa cinsinden değeri çıkarılır.

Örneğin;

Yukarıdaki manometre kendisine bağlı kapta bulunan H₂ gazı ve borusundaki civa ile şekildeki gibi dengede olsun.

P₀ = 70 cm – Hg

h = 14 cm olsun.

Bu durumda gaz basıncı;

P_gaz = P₀ – h

P_gaz = 70 – 14

P_gaz = 56 cm – Hg olarak bulunur.

Açık Uçlu Manometrelerdeki Gazın Açık Hava Basıncına Eşit Olması Durumu

Açık uçlu manometrenin bağlı olduğu kaptaki gaz basıncı açık hava basıncına eşit ise manometrenin kollarındaki sıvı seviyeleri arasında bir fark olmaz.

Bu manometrede kaptaki gazın basıncı o anki açık hava basıncına eşittir. Gaz veya açık hava basıncından birinin değeri, değerininkinin değerini de verir.

Örnek:

Şekildeki manometre kendisinin kapladığı alan dışındaki hacmi 44,8 litre olan bir kapta bulunmaktadır. Ortam sıcaklığı 0 °C dir. Kapta 1 mol SO₂ gazı bulunmaktadır.

Manometrenin sağ kolunda özkütlesi 13,6 g/cm³  olan civa, sol kolunda özkütlesi 10 g/cm³ olan X sıvısı bulunmaktadır. Sağ koldaki sıvı yüksekliği h₁ = 12 cm dir.

Buna göre h₂ yüksekliği kaç cm olur?

Çözüm:

SO₂ gazının yaptığı basıncı bulalım.

n = 1 mol

T = 0 + 273 = 273 K

V = 44,8 L

P.V = n.R.T

P.2 = 1

P = 0,5 atm

0,5 atmosfer basınç 38 cm civa yüksekliğine eşittir.

Manometrenin sağ kolundaki yükseklik 12 cm olduğuna göre H₂ gazının basıncı 

P_H2 = 38 + 12 = 50 cm – Hg dır.

P_H2 = 50.13,6 = 680 olur.

Manometrenin sol kolundaki sıvı basıncı 50 cm – Hg basıncına eşit olmalıdır.

10.h = 680

h = 68 cm olur.

II.Yol

Manometredeki basınç 50 cm – Hg basınca eşittir. Bu durumda aşağıdaki denklemi kurabiliriz.

h₁.d₁ = h₂.d₂

50 . 13,6 = 10 . h₂

680 = 10h₂

h₂ = 68 cm

SANATSAL BİLGİ

15/05/2017