Soru

Zorluk: ZorKılcallık Olayı

Özdeş kaplarda bulunan aynı sıcaklıktaki saf su içerisine, kesit alanları farklı ve farklı malzemelerden yapılmış iki kılcal boru daldırılıyor. Bu düzenekte borulardaki sıvı seviyelerinin farklı olmasının sadece boruların kesit alanlarının farklı olmasından kaynaklandığı ve boruların yap��ldığı malzemenin su ile oluşturduğu adhezyon kuvvetinin bu seviye farkı üzerinde hiçbir etkisinin olmadığı iddiası doğru bir fiziksel yargı mıdır?

Cevap: Cevap

Cevap

Verilen iddia fiziksel olarak yanlıştır. Kılcal borulardaki sıvı seviyelerinin farkında hem boruların kesit alanı hem de borunun yapıldığı malzemenin cinsi (adhezyon kuvveti) etkilidir.
Kılcallık olayı adhezyon ve kohezyon kuvvetlerinin bir sonucudur. Sıvının yükselme miktarı borunun kesit alanı ile ters orantılı olsa da borunun yapıldığı malzemenin türüne de doğrudan bağlıdır; çünkü malzemenin değişmesi sıvı ile boru arasındaki adhezyon kuvvetini değiştirir.

Adım Adım Çözüm

1
Kılcallık olayını etkileyen fiziksel değişkenleri belirlemek
Kılcal boruda sıvının yükselme veya alçalma miktarı; sıvının yüzey gerilim katsayısına, boru malzemesi ile sıvı arasındaki ıslatma açısına (adhezyon kuvvetine), borunun yarıçapına, sıvının özkütlesine ve yer çekimi ivmesine bağlıdır.
Kılcallığın sadece geometrik bir özellik olan kesit alanına bağlı olup olmadığını analiz etmek için teorik altyapıyı kurmak gerekir.
2
Boru malzemesinin (adhezyon kuvvetinin) rolünü değerlendirmek
Farklı katı malzemelerin su molekülleriyle oluşturacağı adhezyon kuvvetleri farklı büyüklüktedir. Adhezyon kuvveti ne kadar büyükse, su boru çeperi tarafından o kadar güçlü çekilir ve yükselme miktarı artar.
Borunun yapıldığı malzemenin değişmesinin sıvı seviyesine olan doğrudan etkisini açıklamak gerekir.
3
İddianın geçerliliğini test etmek
Boruların yapıldığı malzemelerin su ile oluşturduğu adhezyon kuvvetlerinin seviye farkı üzerinde etkili olduğu görüldüğünden, malzemenin etkisiz olduğunu belirten iddia yanlıştır.
Elde edilen fiziksel ilkeler ışığında soruda sunulan hipotezin doğruluğu hakkında nihai karara varmak amaçlanmıştır.

Anahtar Kavram

Kılcallık olayında boru kesit alanının yanı sıra boru malzemesinin (adhezyon kuvvetinin) de sıvı yükselme yüksekliğine etkisi
Bu soruyu puanla