Dinamik Basınçlar

Basınç

BASINÇIN TANIMI
  Yerçekimine maruz kalan gazların(atmosferde yer alan gazlar) yaptığı ağırlığa basınç denir. 

NORMAL BASINÇ

  Okyanus kıyısında (0 metre), 45° paralellerinde ve 15 °C sıcaklıkta,1 cm² lik yüzeye atmosferin yaptığı basınç(ağırlık) normal basınçtır. Bu basıncın kuvvet değeri mb, ağırlık değeri ise gramdır. mb ve üzerindeki basınçlara yüksek basınç, mb ve altındaki basınçlara da alçak basınç denir.
  Atmosfer basıncı yere ve zamana bağlı olarak değişmektedir. Atmosfer tarafından normal bir insanın 1,5 m² lik  ( cm²) yüzeyine yaklaşık 14 tonluk basınç uygulanır. İnsan vücudu böyle bir kuvvete, vücuttaki boşlukların  havayla dolu olması ve kan basıncıyla karşı koyar. Ortam değiştirildiğinde atmosfer basıncı değiştiği için vücudun  basınç dengesi de değişir. Yükseklere çıkıldığı zaman dışarıdaki hava basıncı düştüğü için vücudun iç basıncı yükselmektedir. Bu da kalp çarpıntısına, kulak, burun vb. organlarda kanamalara; önlem alınmadığı  takdirde hayatın sonlanmasına bile neden olabilmektedir. Dağcılar bu tür sorunlarla sık sık karşılaşmaktadırlar

YÜKSEK BASINÇ NEDİR, NASIL ÖLÇÜLÜR, NERELERDEGÖZLEMLENİR, NASIL OLUŞUR?

    Atmosferin yere yaptığı basıncın(ağırlığın) mb ve üzerine çıkması durumu yüksek basınç durumudur. Baromerte ile ölçülür.
    Alçalıcı hava hareketlerinin(sübsidans) görüldüğü yerlerde görünür. Havanın alçalması ısı kazanmasına yanı ısınmasına neden olacağı için hava bulutsuz, açık, güneşli ve az rüzgarlıdır.
   Yüksek basınç olması için havanın alçalması gerekmektedir.
   Hava nasıl alçalır? Bunun iki etmeni var. Termik etken yanı sıcaklık ve dinamik etken yani Dünya'nın hareketi,ekseni etrafındaki dönüşü, sıkıştırma
Termik Yüksek Basınç, havanın ısı kaybından dolayı soğuması ve alçalması. Bu basınç her daim düşük sıcaklıkların olduğu kutup bölgelerinde oluşur. 
Dinamik Yüksek Basınç, ekvator bölgesinde ısınmada kaynaklanan yükselici hava hareketleri atmosferde kuzey-güney yönünde yol alır ve 30⁰ enlemlerine sıkışmaya başlar.Dünya'nın dönüşüne ve sıkışmaya bağlı olarak hava alçalmaya başlar, bu alçalma yüksek basınç oluşturur.       Alçalanan hava ısınır, yağış getirmez ve bu alanlar yağışı az olan alanlara örnek olur.
ALÇAK BASINÇ NEDİR, NASIL ÖLÇÜLÜR, NERELERDE GÖZLEMLENİR, NASIL OLUŞUR?

  Atmosferin yere yaptığı basıncın(ağırlığın)  mb ve altına düşmesi alçak basınç durumudur. Barometre ile ölçülür.
Yükselici hava hareketlerinin(konveksiyonel hareketler) görüldüğü yerlerde görünür. Havanın yükselmes ısı kaybına yanı soğumasına neden olacağı için yağış ihtimali çok yüksektir.
   Alçak basınç olması için havanın yükselmesi gerekmektedir. 
   Hava nasıl yükselir? Bunun iki etmeni var. Termik etken yanı sıcaklık ve dinamik etken yani batı rüzgarları ile kutup rüzgarlarını 60⁰ enlemlerinde karşılaşması, 
Termik Alçak Basınç, ekvatoral bölgede havanın ısınmasından dolayı yükselmesi. Bu basınç her daim yüksek sıcaklıkların olduğu ekvatoral bölgede oluşur. 
Dinamik Alçak Basınç,  60⁰ enlemlerinde karşılaşan kutup rüzgarlar ile batı
rüzgarlarının çarpışarak yükselmesi sonucu oluşur.


BASINCIN OLUŞUMUNA, BASINCIN DEĞİŞİMİNE(DÜŞMESİNE-ARTMASINA) NELER ETKİ EDER?

Sıcaklık, yükselti, havanın yoğunluğu, yerçekimi, dinamik etkenler, rüzgarlar
BASINÇ-SICAKLIK İLİŞKİSİ(basınca sıcaklığın etkisi)
Basınç ile sıcaklık arasında ters orantı vardır. Sıcaklık arttıkça basınç azalır.

Hava gaz moleküllerinden oluşan bir maddedir. Fizik yasası olarak ısıya maruz kalan cisimlerde genleşme olur. Bu nedenle sıcaklığın fazla olduğu yerlerde ısınan hava kütlesinde genleşme  ve dolaysıyla yükselme olur. Bu yükselme hareketi zemine uygulanan basıncın düşmesine neden olur. Böylece ısınan yerlerde havanın zemine yapyığı az basınçtan dolayı alçak basınç olur.

Havanın soğuduğu yerlerde yine fizik yasası gereği havada yoğuşma olur,ağırlaşmaya başlar ve aşağıya doğru bir harekete yönelir. Bu da havanın zemine yaptığı basıncın artmasına dolayısıla ve bu alanlarda yüksek basınç olur.

Örneğin Ekvator’da yıl boyunca sıcaklık yüksek olduğu için sürekli alçak basınç koşulları, kutuplarda ise yıl boyunca sıcaklık düşük olduğu için sürekli yüksek basınç koşulları etkilidir.

BASINÇ-YÜKSELTİ İLİŞKİSİ(basınca yükseltinin etkisi)

Basınç ile yükselti arasında, sıcaklıkta olduğu gibi, ters orantı vardır. Yükseldikçe basınç azalır.

Dağlarda ve ovalarda basınç ile deniz kenarlarındaki basınç değerleri aynı mıdır?Basınç değerleri yükseltinin artmasına bağlı olarak azalır. Bu şekildeki azalmanın temel sebebi, gazların yükseklerde yoğunluğunun azalmasıdır.
Genel olarak her 11 metrede 1 mb basıncın azaldığı kabul edilir.

BASINÇ-YOĞUNLUK İLİŞKİSİ(basınca yoğunluğun etkisi) Basınç ile yoğunluk arasında doğru orantı vardır. Yoğunluk arttıkça basınç ta artar.

Havanın yoğun veya seyrek olması hava basıncını doğrudan etkiliyor. Atmosferde bulunan gazların yoğunluğu artarsa basınç da artar yani basınç ile yoğunluk arasında parelellik vardır. Hava hangi durumlarda yoğunlaşır?

BASINÇ-YER ÇEKİMİ İLİŞKİSİ(basınca yer çekiminin etkisi) Basınç ile yer çekimi arasında doğru orantı vardır. Yer çekimi arttıkça  basınç ta artar.

Fizik yasası gereği atmosferde var olan her cisim yer çekimine maruz kalır. Atmosferi oluşturan gazların da yer çekimine maruz kaldığı bir gerçek. Dünya'nın geoid yapısı gereği kutuplarda yer çekimi fazla, Ekvatorda nispeten daha azdır. Dolayısıyla Ekvator’dan kutuplara ve yüksek yerlerden alçak yerlere gidildikçe yer çekimi artacağı için basınç da artar.
BASINÇ-DÜNYA'NIN HAREKETLERİ ARASINDAKİ İLİŞKİ(basınca dinamik etkenlerin etkisi)

Dinamik Alçak Basınç ve Dinamik Yüksek Basınç kuşaklarının oluşumunu sağlayan etkiler(yukarıda açıklanmıştır).
Dünya’nın hareketlerine bağlı olarak rüzgârlar yön değiştirir. Yön değiştiren rüzgârların 30° enlemlerinde yığılmasıyla buralarda basınç artar. Farklı özellikteki hava kütlelerinin 60° enlemlerinde karşılaşmasıyla sıcak hava, soğuk havanın üzerinde yükselir ve alçak basınç meydana gelir. Bu şekilde Dünya’nın günlük hareketinin etkisiyle 30° ve 60° enlemlerinde dinamik basınç kuşakları oluşmuştur.

BASINÇ-RÜZGAR İLİŞKİSİ(basınca rüzgarın etkisi)

Rüzgarların havanın yoğunluğunu ve sıcaklığını etkilemek suretiyle basınca etki etki etmektedir.

BASINCIN DÜNYA ÜZERİNDEKİ DAĞILIŞI(YARIM KÜRELERE GÖRE-MEVSİME GÖRE)

Yeryüzünde basınç merkezleri coğunlukla "sürekli" basınç merkezleri" özelliğinde olmasına rağmen "yarı sürekli basınç merkezleri" de vardır. Kara ve denizlerin farklı ısınma-soğuma  özelliğine bağlı olarak yaz aylarında denizler, kış döneminde ise karalar "yüksek basınç alanı" oluştururlar.
Yeryüzünde ki "sürekli basınç merkezleri" ise Dünya’nın şeklinden dolayı Ekvator ve kutup noktalarında sürekli termik basınç kuşakları, Dünya’nın günlük hareketinden dolayı ise 30° ve 60° enlemlerinde sürekli dinamik basınç kuşaklarıdır.

İzlanda Dinamik Alçak Basıncı: sürekli dinamik alçak basınç merkezidir ve      kuzeybatıdan gelen bu basınç, ülkemizde kış  vsiminin daha yağışlı  ve ılık geçmesine etki eder.

Sibirya Termik Yüksek Basıncı: yarı sürekli ve termik kökenli bir basınç merkezidir.Özellikle kuzey yarımkürede kış yaşanırken oluşur. Ülkemize kuzeydoğudan gelen bu basınç kış aylarında sıcaklığı   düşürmek koşuluyla, kışların sert ve ayazlı geçmesine neden olur. 
Aluet Dinamik Alçak Basıncı: sürekli dinamik kökenli alçak basınç merkezidir.
Havai Dinamik Yüksek Basıncı:sürekli dinamik kökenli yüksek basınç merkezidir. Kuzey yarımkürede özellikle Kuzey Amerika kıtasının batı kısımlarında kuraklığa neden olur(Arizona çölü)
Asor Dinamik Yüksek Basıncı: sürekli dinamik kökenli yüksek basınç merkezidir.Büyük Sahra'nın çöl olmasına neden olan kuraklığın, ülkemize  özellikle Akdeniz bölgesi ve diğer güney böllerimizde  görülen yaz kuraklığının nedeni genellikle bu basınç merkezidir. 
Basra Termik Alçak Basıncı: yarı sürekli ve termik kökenli alçak basınç funduszeue.info yarımkürede yaz mevsimi yaşanırken oluşur.Güneydoğu yönünde etkili olan bu basınç ülkemizdeki sıcaklıkları arttırmak suretiyle üklemiz iklimine etki eder. Genellikle sıcaklığı arttırır ve nem açığı oluşturur. Özellikle ülkemizdeki güneydoğu bölgesindeki yaz kuraklığına etki eder.
Basınç Harita
funduszeue.info
BASINÇ MERKEZİNE ESEN HAVA AKIMLARI VE AKIM ŞEKLİ

YARIM KÜRELERE GÖRE DEĞİŞEN HAVA AKIM ŞEKŞLLERİ

İZOBAR HARİTALARI

konu videosu izle funduszeue.info

Online test funduszeue.info

Öz değerlendirme:Konu sınavını yaparak kendizi test ediniz

Anasayfaya dön

Basınç-Hız ve Pompa-Basınç İlişkisi

1.    Basınç-Hız İlişkisi:

            Bu yazıda basınçla ilgili daha geniş açıklamalara, pompa-basınç ilişkisine ve bazı basınç birimlerinin dönüşümüne göz atacağız. Basınç statik ve dinamik olarak ikiye ayrılır. Bir boru içerisinden akan bir akışkanın borunun her yönüne yaptığı basınç statik basınçtır ve akışkanın hızı arttıkça azalır. Statik basınç yönsüzdür. Dinamik basınç ise akışkanın hareketi yönünde önünde var olan bir engele uyguladığı basınçtır, yönlüdür ve yönü hareketi yönündedir. Akışkanın hızı arttıkça dinamik basınç artar. Bizim bu konu dahilinde işleyeceğimiz basınç türü statik basınçtır. Dinamik basıncın akışkan hızını ölçmek gibi birkaç uygulama dışında pompalarla ilgisi yoktur. Akışkan hızı ise debi hesabında kullanılır. Ancak bu tür debi hesaplamalarını doğru yapmak zordur ve elektronik temelli debimetreler düzgün kurulduğu takdirde debi ölçme işini hassas bir şekilde yerine getirebilmektedir. Yine de basınç-hız ilişkisini bu açıdan inceleyelim:

Şekilde görülen bir ventüri borusunu ele alalım. Şekil üzerinde statik ve dinamik basınçlar görülmektedir. Görüldüğü gibi statik basınçlar tüp içerisinde her yöne etki uygularken dinamik basınç sadece akış yönünde etki uygulamaktadır. h₁ diferansiyel yüksekliğe sahip civalı manometre dinamik basıncı ölçerken, h₂ diferansiyel yüksekliğe sahip manometre ise statik basıncı ölçmektedir. Şekilde görüleceği üzere 1 noktasında statik basınç daha fazladır, 2 noktasında ise dinamik basınç daha fazla olmaktadır. Bunun sebebi hız artan akışkanın statik basıncı düşerken dinamik basıncının artmasıdır. Buradaki statik basınç düşümünü hesaplarken yine Bernoulli denkleminden yararlanılır. Şimdi Bernoulli denklemini yazalım:

            1 ve 2 noktası arasında herhangi bir kayıp olmadığını düşünürsek kayıp bileşenini denklemden çıkartabiliriz. Ayrıca Şekil 1’den görüleceği üzere 1 ve 2 noktası arasında herhangi bir yükselti farkı olmadığından z₁=z₂ olur ve bu ifadelerde denklemden silinir. Denklem aşağıdaki hale gelir;

Denklemdeki  ve  ifadeleri sırasıyla 1 ve 2 noktalarındaki statik basıncı,  ve  ifadeleri ise yine sırasıyla 1 ve 2 noktalarındaki dinamik basıncı verir. Aslında daha önce hız enerjisi olarak ifade ettiğimiz bu bileşenler burada basınca neden dönüşmektedir? Bunun sebebi dinamik basıncı ölçen manometre ağzına gelen akışkanın bu noktada akış devam etmediği için hızının sıfıra inmesi ve sahip olduğu tüm hız enerjisinin basınç enerjisine dönüşmesidir. Bu ifade ise akışkanın dinamik basıncıdır. Denklem üzerinde biraz daha işlem yaparak şu ifadeyi elde edebiliriz;

            Bu denklem ise farklı kesit alanlarına sahip iki akış bölgesi içerisinde statik basınç farklarını ve kesit alanlarını biliyorsak hız için bir değer bulabileceğimizi ve buradan yine kesit alanlarını kullanarak debiyi elde edebileceğimizi gösterir.

            Örnek 1:Bir ventüri borusunda 1 noktasında boru çapı mm ve 2 noktasında boru çapı 80 mm olsun. h₂ yükseklik farkına sahip civalı manometrede h₂= 10 mm ise kayıpları da ihmal ederek akışkanın 4 ⁰C sıcaklığında su olduğu durumda hacimsel debiyi bulunuz.

            İlk önce P₁ - P₂ büyüklüğünü bularak hızlar arasında bir ilişki kurabiliriz. P₁ - P₂ büyüklüğü civalı manometrede ölçülen h₂ değeri kullanılarak bulunabilir. h yüksekliğine sahip bir akışkan kolonunun altındaki yüzeye yaptığı basınç  çarpımı ile bulunmaktaydı. Burada r değeri olarak civa yoğunluğu ve h değeri olarak da h₂ değerini kullanırsak denklem şu hale gelir ve bu denklemle P₁ - P₂  büyüklüğünü bulabiliriz.

Şimdi hacimsel debi ve alan oranlarını kullanarak V₁ ve V₂ hızları arasında bir ilişki kurabiliriz.

Şimdi bulduğumuz değerleri aşağıdaki denklemde yerine yazalım.

Şimdi A₂ alanını hesaplayarak hacimsel debiyi bulabiliriz.

Bulduğumuz bu değerleri hacimsel debi bağıntısında yerine koyarsak;

Elde ederiz.

2.    Pompa-Basınç İlişkisi:

           Şekilde görülen A deposundan aldığımız akışkanı B pompası aracılığıyla C borusuna pompalıyor olalım. C borusunun ucu atmosfere açık ve boru üzerinde kayıp olmasın. D manometresi ise mutlak basıncı değil fark basıncı ölçsün. Bu durumda manometreden okunacak değer sıfırdır.

Not: Mutlak basınç manometreleri kurulduğu hat üzerindeki statik basıncı ve ona ilaveten atmosfer basıncını ölçerler. Yani ölçülen basınç statik basınç+atmosfer basıncıdır. Fark basınç manometreleri ise sadece hattaki statik basıncı gösterirler.

Bu ölçümden anladığımız aslında pompaların basınç üretmediğidir. Pompalar sadece karşı basınca karşı akış üretirler. Pompa eğrilerinde okuduğumuz basma yüksekliği pompanın üretebildiği basıncın ölçüsü değildir. Bu değer o basınçta (karşı basınç) pompanın üretebildiği debiyi gösterirler. Önünde karşı basınç olmayan bir pompa akışkana sadece hız verir. Bunu örnek bir pompa eğrisi üzerinde tekrar açıklayalım.

            Şekilde sanal bir pompanın Q-H_m eğrisi görülmektedir. Bu eğri bir pompanın debi (akışkan hızı) ve basınç arasındaki ilişkisini tanımlar. Eğri üzerindeki her nokta bir debi ve basınç ikilisi tanımlar. Mesela bu eğri üzerinde debinin 4 m³/h olduğu noktayı ele alalım. Bu noktada pompanın Hm değeri yaklaşık 50 mSS olarak verilmiştir. Bu bazıları tarafından yanlış anlaşılan bir değerdir. Bunun pompa 4 m³/h debi verirken 50 mSS basınç üretebildiği anlamı çıkartılmaktadır. Oysa pompalar basınç üretmezler, basınca karşı debi üretirler. Bu noktanın doğru tanımı şudur: Bu pompa 50 mSS basınç olan bir hatta 4 m³/h debide akışkan verebilir. Bu pompa Şekil 2’de görülen C borusuna (Basıncın 0 olduğu) akışkan aktarırken 6 m³/h debi verir ve bu esnada da pompa tarafından herhangi bir basınç üretilmez. Bu noktada pompa tarafından verilen bütün enerji ve yükseklik farkı kinetik enerjiye (hız yüksekliğine) dönüşür. Bunu daha iyi anlamak için 1 ve 2 noktaları arasında Bernoulli denklemini yazalım.

1 noktasındaki akışkan hızı depo geniş olduğundan çok azdır ve ihmal edilebilir. Sistemde kayıp olmadığını varsayarsak kayıp büyüklüğünü denklemden çıkartabiliriz. ve olur. Ayrıca  eşitliği geçerlidir. Bu faktörleri denklemimize uygularsak;

Bu denklemden anlaşılan pompa tarafından verilen bütün enerjinin ve kot farkından kaynaklanan potansiyel enerjinin tamamının hız yüksekliğine yani debiye dönüştüğüdür.

            Şekilde görülen bir sistemde A deposundan B deposuna su pompalamak isteyelim ve bunun için yanlış pompa seçmiş olalım. A ve B deposu arasındaki kot farkı C pompasının kapalı vana yüksekliğinden daha fazla ve C pompasının Q-Hm eğrisi yukarıdaki gibi olsun. D manometresinden okuyacağımız etkin basınç h yükseklikteki akışkanın manometre bağlantı noktasına uyguladığı basınçtır. Pompanın kapalı vana basma yüksekliği m ise su boruda m + z₁ yüksekliği kadar yükselir. Bu durumda manometrede okunan etkin basınç yükü z₁ = 5 m kabul edersek mSS olur;

Bu durumda P₂ mutlak basıncı;

Olur.

            Eğer bir sistemde kot farkı, pompanın kapalı vana basma yüksekliğinden fazla ise o sistemde akışkan geçişi olmaz. Akışkan basma hattında pompanın kapalı vana basma yüksekliği kadar yükselir ve orada durur ve akışkan ısınır. Sistemde akışkan geçişi olmadığı için V₂ ve V₁ sıfır olur. 2 noktası referans kotu ile aynı seviyede olduğundan z₂ sıfırdır. Ayrıca Sistemde kayıp olmadığını da varsayarsak denklemi şu hale getirebiliriz:

ve

Bu durumda pompanın sisteme verdiği yük ile ile 1 noktasının potansiyel enerjisi 2 noktasında tamamen basınca dönüşmüş olur.

Bu iki örnek sistem pompanın iki uç çalışma noktasını tanımlamaktadır. İlk örnekte pompanın sisteme verdiği enerjinin tamamı hız yüksekliğine yani debiye dönüşmektedir. İkinci örnekte ise pompanın sisteme verdiği enerji tamamen basınca dönüşmektedir. Buradan anlaşılan ilk şey pompanın debi veya basınç üretmesinin kendisine ait bir karakteristik olmadığı tamamen bağlı olduğu sistemle alakalı olduğudur. Sistemde pompa basma flanşında basınç oluşturan şartlar varsa pompa enerjisinin tamamı veya bir kısmı basınç enerjisine dönüşmekte, hiç basınç yoksa pompa enerjisinin tamamı akışa dönüşmektedir. Pompa bu iki uç noktanın arasında bir yerlerde çalışır. Sistemde oluşan karşı basınca göre akış veya basınç üretir.

&#; Bu sitede yer alan çizim, yazı vb. materyalin tüm hakları Pompa Akademisi'ne aittir. İzinsiz kullanılması yasaktır.

Yüksek basınç, mb üzeri basınçları ifade etmek için kullanılan bir terimdir. Yüksek basıncın oluşumunda ise 2 neden vardır :

• Dinamik Nedenler : Dünya&#;nın kendi ekseni etrafında dönüşü neticesinde çeşitli nedenler sonucu hava alçalır ve yüksek basınç merkezleri oluşur.
• Termik Nedenler : Soğuk bir coğrafyada havanın soğuması neticesinde hava ağırlaşarak alçalır ve yüksek basınç oluşur.

Oluşumları nedeniyle ve karakteristik özellikleri nedeniyle yüksek basınç alanları ikiye ayrılır :

• Dinamik Yüksek Basınç : Ters alizelerin 30° enlemlerde sapmaya uğraması sonucu oluşur. Basınç genellikle çok yüksek değildir. Bu basıncın görüldüğü 30° enlemler en büyük çöl alanlarına sahiptir. Sıcak çekirdeklidir ve ısıtıcı etki yapar. Dinamik yüksek basıncın kalınlığı çok fazladır ve atmosferin üst seviyelerine kadar etkilidir.

Termik Yüksek Basınç : Havanın soğuması ve ağırlaşması neticesinde oluşan basınçtır. Dünya&#;da kutuplara yakın bölgelerde sıcaklığa göre görülmektedir. Soğuk çekirdekli oluştuğundan dolayı etkisi altına aldığı yerleri soğutur. Çok yüksek basınç değerlerine ulaşabilir. Termik yüksek basınca örnek olan Sibirya Yüksek Basıncı Dünya üzerinde 2 rekora imza atmıştır. Sibirya yüksek basıncı neticesinde 15 Ocak yılında Verhoyansk kasabasında derece görülmüştür ve yine Sibirya yüksek basıncı 31 Aralık &#;de mbar seviyesine ulaşarak rekor kırmıştır. Termik yüksek basınç, kalınlığı az sığ bir yüksek basınçtır. Atmosferde 4 km&#;dan sonra etkisini kaybetmeye başlar.

Farklı 2 karakteristiğe sahip termik ve dinamik yüksek basıncın ülkemizde de örnekleri bulunmaktadır. Ülkemizi etkileyen Azor yüksek basıncı dinamik bir yüksek basınçtır, ülkemize sıcak ve durgun havalar getirmektedir. Ülkemizi etkileyen bir başka yüksek basınçta Sibirya termik yüksek basıncıdır.

Termik yüksek basınçlar bazı yerlerde yarı zamanlı yüksek basınçlar olarak nitelendirilir. Bunun nedeni soğuk neticesinde oluştuğu için kutuplarda kış mevsimlerinde görülmeleridir. Örneğin Sibirya yüksek basıncı soğuğa bağlı olarak Ağustos ayı itibariyle oluşmaya başlar ve Nisan ayına dek etkisini sürdürür.

Post Views

Bu Habere İfade Gönderebilirsin !