Özdeş iki kılcal borudan birine su, diğerine cıva konulmuştur. Buna göre aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A) Her iki boruda da sıvı yükselmesi gözlemlenir
B) Her iki boruda da sıvı alçalması gözlemlenir
C) Suyun bulunduğu boruda yükselme, cıvanın bulunduğu boruda alçalma gözlemlenir
D) Cıvanın bulunduğu boruda yükselme, suyun bulunduğu boruda alçalma gözlemlenir
Sevgili öğrenciler, bu soruda kılcallık (kapilarite) olayını ve sıvıların kılcal borulardaki davranışını inceleyeceğiz. Bu olayı anlamak için adezyon ve kohezyon kuvvetlerini iyi bilmemiz gerekiyor.
- Adezyon (Yapışma): Farklı türdeki moleküller (örneğin, sıvı molekülleri ile boru yüzeyi molekülleri) arasındaki çekim kuvvetidir. Örneğin, suyun cama yapışması.
- Kohezyon (Birbirini Tutma): Aynı türdeki moleküller (örneğin, su moleküllerinin kendi aralarında) arasındaki çekim kuvvetidir. Örneğin, su damlasının küresel şeklini koruması.
Kılcal borularda sıvıların yükselmesi veya alçalması, bu iki kuvvetin birbirine göre büyüklüğüne bağlıdır. Şimdi su ve cıva için bu durumu ayrı ayrı inceleyelim:
- Su ve Kılcal Boru Durumu: Su molekülleri ile cam borunun molekülleri arasındaki adezyon kuvveti, su moleküllerinin kendi aralarındaki kohezyon kuvvetinden daha büyüktür ($F_{adezyon} > F_{kohezyon}$). Bu durumda, su molekülleri borunun iç yüzeyine tutunarak yukarı doğru tırmanma eğilimi gösterir. Sonuç olarak, suyun bulunduğu kılcal boruda sıvı yükselmesi gözlemlenir ve su yüzeyi iç bükey (konkav) bir şekil alır (menisküs).
- Cıva ve Kılcal Boru Durumu: Cıva moleküllerinin kendi aralarındaki kohezyon kuvveti, cıva molekülleri ile cam borunun molekülleri arasındaki adezyon kuvvetinden daha büyüktür ($F_{kohezyon} > F_{adezyon}$). Bu durumda, cıva molekülleri borunun yüzeyine yapışmak yerine kendi aralarında daha sıkı tutunma eğilimi gösterir. Bu da boru içindeki cıvanın aşağı doğru itilmesine neden olur. Sonuç olarak, cıvanın bulunduğu kılcal boruda sıvı alçalması gözlemlenir ve cıva yüzeyi dış bükey (konveks) bir şekil alır (menisküs).
Şimdi bu bilgileri seçeneklerle karşılaştıralım:
- A) Her iki boruda da sıvı yükselmesi gözlemlenir. (Yanlış, cıva alçalır.)
- B) Her iki boruda da sıvı alçalması gözlemlenir. (Yanlış, su yükselir.)
- C) Suyun bulunduğu boruda yükselme, cıvanın bulunduğu boruda alçalma gözlemlenir. (Doğru, yukarıdaki açıklamalarımızla uyumlu.)
- D) Cıvanın bulunduğu boruda yükselme, suyun bulunduğu boruda alçalma gözlemlenir. (Yanlış, tam tersi.)
Bu durumda, suyun adezyon kuvvetinin kohezyon kuvvetinden büyük olması nedeniyle yükseldiğini, cıvanın ise kohezyon kuvvetinin adezyon kuvvetinden büyük olması nedeniyle alçaldığını görmüş oluyoruz.
Cevap C seçeneğidir.
