U Manometre Soruları

Soru 1- Dikey konumda olan, sürtünmesiz bir piston-silindir düzeneği ele alınsın. Pistonun kütlesi 4 kg
ve kesit alanı 35 cm2 dir. Pistona etki eden sıkıştırılmış bir yay ile piston üzerinde 60 N değerinde bir
kuvvet uygulanmaktadır. Atmosfer basıncı 95kPa olduğuna göre silindir içindeki gazın basıncını
hesaplayınız.

Cevap 1-

Soru 2- Bir kaptaki gazın basıncı hem bir basınç göstergesi hem de bir manometre ile ölçülmektedir.
Göstergeden okunan değer 80kPa olduğuna göre manometre akışkanının sütunları arasındaki yükseklik
farkını akışkanın (a) Civa (= 13600 kg/m3), (b) su (=1000 kg/m3) olması durumlarına göre hesaplayınız.

Şekil 1
Cevap 2-

1
not. Pgage, Pgösterge anlamına gelmektedir.

Soru 3- Her iki ucu atmosfere açık olan U şeklinde bir manometre düşünün. Manometrenin bir ucunda
su diğer ucundan hafif yağ (= 790 kg/m3) dökülmektedir. manometrenin bir tarafı 70 cm su seviyesini
gösterirken diğer tarafında yağ-su yükseklik oranı 4 olan her iki akışkanda bulunmaktadır. mnometrenin
bu tarafındaki her bir akışkanın yüksekliğini hesaplayınız. Yağ (= 790 kg/m3) su (=1000 kg/m3) alınız. 1
psi= 6.895 kPa

Şekil 3

Cevap 3-

2
Soru 4- Bir şehrin üzerinde uçan bir uçağın pilotu göstergelerden yerel basıncı 58kPa ve yüksekliği 3000
m olarak okumaktadır. bu bölgedeki atmosfer basıncını kPa ve mmHg olarak hesaplayınız. hava ve
civanın yoğunluklarını sırasıyla 1.15 kg/m3 ve 13600 kg/m3 olarak alınız.

Cevap 4-

Soru 5- Ağır egzersizlerden sonra bir insanın vücut sıcaklığında yaklaşık olarak 2 C artış olmaktadır.
Vücut sıcaklığındaki bu artışı (a) K, (b) F ve (c) R için hesaplayınız.

Cevap 5-

3
Soru 6- Kayak pistinde çalışan bir teleferik tek yönde 1 km uzunluğunda olup 200 metre yükselmektedir.
kabinlerinin arasında 20 m bulunan teleferiğin her kabini 3 kişi almaktadır. kabinler dolu iken her
birinin kütlesi 250 kg olmaktadır. Teleferiğin çalışma hızı 10 km/ saat ise, sürtünmeyi ve hava direncini
ihmal ederek teleferiği çalıştırmak için gerekli gücü hesaplayın. Ayrıca teleferiği durma konumundan
çalışma hızına 5 s içinde getirmek için gerekli gücü bulunuz.

Cevap 6-

4
Soru 7- 1200 kg kütlesi olan hasarlı bir araba bir kamyon tarafından çekilmektedir. Sürtünme ve hava
direncini ihmal ederek aracı çekmek için fazladan gerekecek gücü, (a) düz yolda sabit hızda giderken, (b)
30 eğimli yokuş yukarı bir yolda 50km/saat hızla giderken (c) düz yolda durma konumundan 90
km/saat hıza 12 s de ulaşırken hesaplayınız.

Cevap 7-

Soru 8- Su, üstü kapalı bir tencerede bir taraftan ısıtılırken bir taraftan da karıştırılmaktadır. hal
değişimi sırasında ocaktan suya 30 kJ, sudan çevreye ise 5 kJ ısı geçmektedir. karıştırma yolu ile yapılan
iş 500 Nm dir. Sistemin başlangıçtaki enerjisi 10 kJ olduğuna göre son haldeki enerjisi ne olur?

Şekil 8

5
Cevap 8-

Soru 9- Sürtünmesiz bir piston silindir düzeneğinde, başlangıçta doymuş sıvı halinde 200 L soğutucu
akışkan-134a bulunmaktadır. Piston serbest hareket edebilmektedir ve kütlesi soğutucu akışkan
üzerinde 900 kPa basınç olmasını sağlayacak büyüklüktedir. Soğutucu akışkan daha sonra 70 C sıcaklığa
ısıtılmaktadır. Hal değişimi sırasında yapılan işi hesaplayın.

Şekil 9

Cevap 9-

6
Soru 10-Güneş enerjisi ile çalışan iki gerçek güç santrali düşünün. Santrallerden biri 80 C sıcaklıktaki
güneş havuzundan diğeri ise yoğunlaştırıcılı toplayıcılarla 600 C sıcaklığa ısıtılan sudan ısı almaktadır.
bu güç santrallerinden hangisinin verimi daha yüksek olacaktır? Açıklayın.

Cevap 10-

The one that has a source temperature of 600°C. This is true because the higher the temperature at
which heat is supplied to the working fluid of a heat engine, the higher the thermal efficiency.

Soru 11- Bir Carnot ısı makinası 1000 K sıcaklığındaki bir ısıl enerji deposundan dakikada 800 kJ ısı
almakta, 300 K sıcaklıktaki bir ısıl enerji deposuna da ısı vermektedir. Bu ısı makinasının (a) ısıl verimini,
(b) gücünü hesaplayınız.

Cevap 11-

Soru 12- Tropikal bölgelerde okyanus yüzeyine yakın tabakalardaki su, güneşten aldığı enerji ile yıl boyu
ılık kalır. Güneş ışınları üst tabakalarda yutulduğu için okyanusun daha derin tabakalarında su sıcaklığı
göreceli olarak düşüktür. Bu sıcaklık farkından yaralanarak güç üretmek için bir santral yapımı
tasarlanmaktadır. santral yukarıdaki ılık sudan ısı alarak ve birkaç yüz metre aşağıdaki soğuk suya ısı
verecektir. su sıcaklıkları üst ve alt tabakalarda sırasıyla 24 C ve 3 C ise, böyle bir santralin sahip
olabileceği en yüksek ısıl verimi belirleyin.

Şekil 12

7
Cevap 12-

Soru 13- Bir otomobil motoru 28L/h yakıt tüketerek 60 kW güç üretmektedir. Yakıtın asıl değeri
44000kJ/kg ve yoğunluğu 0.8g/cm3olduğuna göre, motorun verimini hesaplayın.

Cevap 13-

Soru 14- Bir evi ısıtmak amacıyla kullanılan bir ısı pompası 2.5 COP değerine sahiptir. Başka bir deyişle
ısı pompası tükettiği her 1 kWh elektrik enerjisi için odaya 2.5 kWh ısı enerjisi vermektedir. Bu durum
birinci yasaya aykırı mıdır?

Cevap 14- No. The heat pump captures energy from a cold medium and carries it to a warm medium. It
does not create it.

Soru 15- Elektrik dirençli ısıtma sisteminin kullanıldığı bir ev bir kış ayı süresince 1200 kWh elektrik
enerjisi tüketmiştir. Eğer bu ev COP değeri 2.4 olan bir ısı pompasıyla ısıtılsaydı ev sahibi bir ayda ne
kadar para arttırabilirdi? elektriğin fiyatını 0.085$/kWh olarak alın.

Cevap 15-

8
Soru 16- Bir Carnot buzdolabı 22 C'deki bir odada çalışırken 2kW güç tüketmektedir. Buzdolabının
yiyecek bölümü 3 C sıcaklıkta tutulduğuna göre, yiyecek bölümünden birim zamanda çekilen ısı
miktarını bulunuz.

Cevap 16-

Gaz basıncı ölçerken sıvıların basınç formülünden yararlanılır (sıvılar için bu basın formülü P_sıvı= h*d*g ‘dir, yani sıvının yüksekliğine sıvının yoğunluğuna ve yer çekimi ivmesine bağlıdır). Gazların basıncı ölçülürken kullanılan sıvı ne kadar yoğunsa o kadar kolay bir ölçüm yapılır. Bu yüzden hesaplama yapılırken genellikle civa kullanılır. Gaz basıncını ölçmemizi kolaylaştıran iki ölçüm aleti bulunmaktadır. Bunlar sırasıyla barometre ve manometredir. 

Basınç Sorularının Genel Çözümü

Genel olarak herhangi bir basınç sorusunu çözerken yapmanız gereken şey “iki maddenin temas noktasından geçecek şekilde bir doğru çizerek; bu doğrunun üzerindeki basınçları birbirine eşitlemektir”.

Barometre Soruları

Barometre açık hava basıncını ölçmek için tasarlanmış bir ölçüm aletidir. Bu yüzden barometre ile ilgili en sık karşılaştığımız sorular sıvı yüksekliğinin nelere bağlı olduğu yönündeki sorulardır. Barometredeki sıvı yüksekliği;

• Açık hava basıncına bağlıdır
• Kullanılan sıvının yoğunluğuna bağlıdır
• Kılcal borunun kesitine, genişliğine, darlığına bağlı değildir.
• Kaptaki sıvı miktarına bağlı değildir.

Manometre Ölçüm Soruları

Manometre sorularında dikkat etmeniz gereken ilk şey; manometrenin cinsine karar vermektir. Bildiğiniz gibi manometreler, açık ve kapalı olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Açık manometrelerde denkleme eklemeniz gereken ortam basıncı verisi de bulunmaktadır. Bunun dışında kalan çözüm yöntemleri her iki tip manometre için de geçerlidir.

• I numaralı kapalı manometrede; sıvı ile gazın temas ettiği noktadan çizgi çekerek basınçları hesaplarsak;
  • sol koldan P_(gaz) gelecektir.
  • sağ koldan ise h_(cm)*d_sıvı*g gelecektir.
  • Sol kol basıncı ile sağ kol basıncı birbirine eşit olmak zorunda olduğu için; P_(gaz) = 25*d_sıvı*g olacaktır.
• II numaralı açık manometrede; sıvı ile gazın temas ettiği noktadan çizgi çekerek basınçları hesaplarsak;
  • sol koldan P_(gaz) gelecektir.
  • sağ koldan ise “sıvı basıncı (h_(cm)*d_sıvı*g) + P_o” gelecektir.
  • Sol kol basıncı ile sağ kol basıncı birbirine eşit olmak zorunda olduğu için; P_(gaz) = h_(cm)*d_sıvı*g + P_o olacaktır.
• III numaralı açık manometrede; sağ koldaki sıvı ile gazın temas ettiği noktadan çizgi çekerek basınçları hesaplarsak;
  • sol koldan “sıvı basıncı (h_(cm)*d_sıvı*g) + P_(gaz)” gelecektir.
  • sağ koldan ise P_o gelecektir.
  • Sol kol ile sağ kol birbirine eşit olmak zorunda olduğu için; 
    P_(gaz) + h_(cm)*d_sıvı*g = P_o olacaktır.
• IV numaralı çift kollu manometrede; ortadaki gazın (SO2) sıvılarla temas ettiği noktadan çekilen bir çizgi üzerinde hesaplama yaparsak;
  • soldaki koldan (kapalı uca sahip olduğuna dikkat edin); sıvı basıncı gelecektir.
  • ortadaki kaptan; gaz basıncı gelecektir.
  • sağdaki koldan (açık uçlu); Ortam basıncı ve 12 cm’lik sıvı basıncı gelecektir.
  • Çizgimizin üzerindeki her temas noktasında basınçlar eşit olmak zorunda olduğu için ana denklemimiz; sol kol = kap = sağ kol olacaktır. Yani, h₂*d_sıvı*g = P_(gaz) = h₁*d_sıvı*g + P_o

Diğer Durumlar

Bazı sorularda manometre veya barometre kullanmak yerine, tüp veya piston kullanılarak bir basınç dengesi yaratılmaya çalışılmaktadır. Bu tip sorularda genellikle yer çekimi ihmal edilerek hesaplanır. Eğer yer çekimi varsa gazın ve sıvının ağırlıkları da denklemlere eklenmelidir.

Tüpün İçindeki Gazın Basınç Ölçümü

Pistonlu Silindirdeki Gazın Basınç Ölçümü

İlginizi Çekebilecek Diğer İçerikler

Benzer belgeler