Günlük hayatta karşılaştığımız birçok sıvı birbiri içinde çözünmez. Örneğin, su ve yağ bir araya geldiğinde iki ayrı faz oluşturur. Bu tür sistemlerde sıvıların yoğunluk farkı, hangisinin üstte hangisinin altta kalacağını belirler. Bu ders notunda, birbiri içinde çözünmeyen sıvıların yoğunluk ilişkilerini, bunun pratik sonuçlarını ve hesaplama yöntemlerini inceleyeceğiz.
Yoğunluk (veya özkütle), bir maddenin birim hacminin kütlesidir. Formülü:
\( \rho = \frac{m}{V} \)
Burada \( \rho \) (ro) yoğunluk (kg/m³ veya g/cm³), \( m \) kütle, \( V \) ise hacimdir.
İki çözünmeyen sıvı bir kap içine konduğunda:
Bu, yerçekimi ve kaldırma kuvveti ile ilgili temel bir fiziksel olaydır.
Su yoğunluğu: ~1 g/cm³. Zeytinyağı yoğunluğu: ~0.92 g/cm³. Karıştırıldığında yağ daima suyun üzerinde kalır.
Cıva yoğunluğu (~13.6 g/cm³) sudan çok büyük olduğu için, su cıvanın üzerinde yüzer.
Farklı yoğunluktaki likörlerin kat kat dizilmesiyle renkli kokteyller hazırlanır. Bu, yoğunluk farkının kontrollü uygulamasıdır.
İçinde 10 cm yüksekliğinde su (\( \rho_{su} = 1 \text{ g/cm³} \)) bulunan bir silindirik kaba, 8 cm yüksekliğinde yağ (\( \rho_{yağ} = 0.8 \text{ g/cm³} \)) ekleniyor. Kabın tabanındaki toplam basınç nedir? (g = 10 m/s², atmosfer basıncı ihmal)
1. Sıvı basıncı formülü: \( P = \rho \cdot g \cdot h \)
2. Taban basıncı = Yağ basıncı + Su basıncı
\( P_{toplam} = (\rho_{yağ} \cdot g \cdot h_{yağ}) + (\rho_{su} \cdot g \cdot h_{su}) \)
\( P_{toplam} = (800 \cdot 10 \cdot 0.08) + (1000 \cdot 10 \cdot 0.10) \)
\( P_{toplam} = 640 + 1000 = 1640 \text{ Pa} \)
Sonuç: Birbiri içinde çözünmeyen sıvıların davranışı, yoğunluk kavramının en net gözlemlenebildiği olaylardan biridir. Bu ilişkiyi anlamak, hem günlük hayattaki gözlemleri açıklar hem de mühendislik uygulamalarında kritik öneme sahiptir.
