Barometre

Barometre Nedir? (Barometre Ne Demek?)

Atmosfer (açık hava) basıncını ölçmeye yarayan aletlerdir. Basınçölçer olarak da bilinirler. Atmosfer basıncındaki değişiklikler hava koşullarında değişmelere neden olduğu için hava tahminlerinin yapılmasında barometreler önemli bir rol oynar. Cıvalı (sıvılı) ve aneroid (havalı) olmak üzere ikiye ayrılır.

Açık Hava Basıncı (Atmosfer Basıncı)

Barometreyi 1643 yılında, İtalyan bilim insanı Evangelista Torricelli (1608-1647) bulmuştur. Atmosferin, sahip olduğu ağırlığından dolayı yeryüzünde bulunan her şey üzerinde bir basınç oluşturduğunu düşünen ve bunu kanıtlamak için çeşitli deneyler yapmaya başlayan Torricelli, 1643'te 90 cm uzunluğundaki bir tüpü (bir ucu kapalı) tamamen cıva ile (sudan on üç kat daha yoğun) doldurdu ve tüpü ters çevirerek açık ucunu civa dolu bir kaba daldırdı. Tüpteki cıvanın kaptaki cıva seviyesinden 76 cm'ye kadar alçaldığını ve bu yükseklikte kalarak yukarıda bir vakum (boşluk) meydana getirdiğini gördü. Bu deneyi ile Torricelli aynı zamanda ilk defa kalıcı bir vakum oluşturmuş oluyordu. Tüpteki cıva sütununu yukarıda tutarak aşağıya inmesini engelleyen kuvvet, atmosferin (açık havanın) kaptaki cıvanın yüzeyine yaptığı basınçtı (sıvılar üzerlerine etki eden basıncı anında temas ettikleri yüzeylerin her noktasına aynı şekilde iletir). Atmosfer basıncı arttığı zaman tüpteki cıva seviyesi yükseliyor, azaldığı zaman ise düşüyordu. Böylelikle Torricelli hem açık havanın bir basıncı olduğunu ispatlamış, hem de ilk cıvalı barometreyi icat etmiş oldu. Aynı dönemde Alman bilim insanı Otto von Guericke, Torricelli'nin cıva ile yaptığı deneyi su kullanarak yaptı. Suyun özkütlesi cıvanınkinin yaklaşık 1/13'üne eşit olduğundan Guericke, deneyini gerçekleştirebilmek için 12 metre uzunluğunda bir tüp kullanmak zorunda kaldı.

P (Cıva) = h . d . g

p: Basınç (Pascal)

d: Sıvının Yoğunluğu (kilogram/metre³)

h: Sıvının Yüksekliği (metre)

g: Yer Çekimi İvmesi (metre/saniye²)

Ölçüm deniz seviyesinde, Paris enlemlerinde ve 0 °C sıcaklıkta yapılırsa; bu şartlar altında cıvanın yoğunluğu 13596 kg/m³, yer çekimi ivmesi 9,806 m/s² ve cıvanın yüksekliği 0,76 m'dir.

P (Atmosfer) = P (Cıva)

P (Atmosfer) = h . d . g

P (Atmosfer) = 0,76 m . 13596 kg/m³ . 9,806 m/s²

P (Atmosfer) = 0,76 m . 13596 kg/m³ . 9,806 m/s²

P (Atmosfer) = 101325 kg/m.s² = 101325 Pascal = 101,325 Kilopascal

1 Pascal, 1 m² büyüklüğündeki bir yüzeye etki eden net kuvvetin 1 N olduğu anlamına gelmektedir. 9,8 Newton Dünya için yaklaşık olarak 1 kg'lık bir kütleye karşılık gelmektedir.

101,325 kPa = 101,325 N/m² = 101,325 kg.m/s² / m² = 101,325 kg/m.s² = 101,325 kg/10²cm.s² = 1,0133 kg/cm.s² ≈ 1 kg/cm.s² olur.

Yukarıdaki eşitlikten şöyle bir sonuç çıkarabiliriz. Açık hava basıncına maruz kalmış bir kişinin vücudunun 1 cm²'sine 1 saniye boyunca 1 kg ağırlığında bir kuvvet etki eder. Peki, biz bu kuvveti neden hissetmeyiz? çünkü; vücudumuzun oluşturduğu iç basınç hemen hemen atmosfer basıncına eşit olduğu için onu dengeler. Eğer atmosfer basıncı vücut iç basınçından büyük olmuş olsaydı vücudumuz büzülerek organlarımız birbirine içine girecek ve kaburgalarımız ile kemiklerimiz de kırılacaktı. Tam tersine vücut iç basıncı atmosfer basıncından büyük olsaydı bu sefer de vücudumuz parçalanıp bütün iç organlarımız da sağa sola dağılacaktı. Ay'da atmosfer olmadığı için Ay'a giden astronotlar vücut iç basınçlarını dengelemek ve parçalanmamak için özel bir kıyafet giyerler.

Barometre Ne Ölçer? (Barometre Ne İşe Yarar?)

Torricelli bulunduğu bölgedeki atmosfer basıncındaki değişim ile hava koşullarının değişmesi arasında sıkı bir ilişki olduğunu fark ederek bunun ile ilgili deneyler ve çalışmalar yapmaya başladı. Barometre'nin gösterdiği basınç değeri düştüğü zaman, bir süre sonra basıncın düştüğü bölgeye bir hava akımı gerçekleşiyor ve bu durum da rüzgar, yağmur gibi hava olaylarına neden oluyordu. Barometrenin gösterdiği basınç değeri yükseldiği zaman ise hava güneşli ve iyi oluyordu.

Daha sonraki yıllarda ünlü Fransız matematikçi ve fizikçi Blaise Pascal (1623-1662), barometre ile dağa çıkarken barometredeki cıva seviyesinin düşmeye başladığını, dağdan aşağıya doğru inerken ise yükselmeye başladığını gördü. Çünkü atmosfer basıncı deniz seviyesinden yukarıya doğru çıkıldıkça azalıyor, yaklaştıkça ise artıyordu. Bunun sebebi yukarı doğru çıkıldıkça yer çekimi kuvvetini azalması nedeni ile havanın ağırlığının azalmasıdır. Böylelikle barometrenin iki önemli kullanım alanı ortaya çıkmış oluyordu. Bugün meteoroloji uzmanları ve denizciler barometreyi hava tahmininde bulunmak, dağcılar ve havacılar ise bulundukları yerin deniz seviyesiyesine olan yüksekliğini ölçmek için kullanmaktadır.