ÖRNEK FİZİK PROJE RAPORU

FİZİK
ÖRNEK FİZİK PROJE RAPORU:
Projenin Adı:
Gaz Basıncının Sıfır Olduğu Sıcaklığın Bulunması.
Projenin Amacı:
Projenin amacı basit bir yolla gaz basıncının sıfır olduğu sıcaklığın bulunmasıdır.
Doğrudan ölçülemeyen bir fziksel büyüklüğün dolaylı olarak ölçülebileceğini göstermek
projenin bir başka amacıdır.
Giriş:
Gazın  hacminin  sabit  tutulduğu  bir  durumda  basıncın  sıcaklıkla  doğru  orantılı
olduğu Guillaume Amonton tarafından bulunmuştur ve basınç ile sıcaklık arasındaki
bu  ilişki  Amonton  Yasası  olarak  bilinmektedir.  Bu  yasanın  bir  uygulaması  olarak
sıcaklık  ölçümünde  kullanmak  üzere  1703  yılında  Amonton  hava  kullanarak  bir
“gaz termometresi” yapmıştır. Bu çalışmada gaz termometresi kullanılarak bir gazın
basıncının hangi sıcaklıkta sıfır olacağı dolaylı şekilde deneysel olarak bulunmuştur.
Yöntem:
Cam bir kap içine kuru hava dolduruldu. Cam kap buz-su karışımı dolu olan başka
bir  kabın  içine Şekil 1’de gösterildiği gibi  yerleştirildi. Sıcaklık ölçümünde bir  civalı
termometre  (-10 °C  ile + 110 °C arası ölçebilen) kullanıldı. Gazın basıncını ölçmek
üzere bir Bourdon  tipi basınçölçer aletinden yararlanıldı. Bourdon basınçölçeri oda
sıcaklığında (18 °C) ve açık durumda atmosfer basıncını ölçecek şekilde ayarlandı.
Basınç değerleri doğrudan pascal (simgesi Pa dır; 1 Pa=1 N/m2) olarak okundu.

Önce  buz-su  karışımı  karıştırılarak  sıcaklığın  sabit  kalması  sağlandıktan  sonra
basınç değeri ölçüldü. Daha sonra su yavaş yavaş ısıtıldı ve sıcaklık yaklaşık olarak
15°C arttıkça ısıtıcı kabın altından çekildi ve su karıştırılarak sıcaklığın sabitleşmesi
sağlandıktan  sonra  basınç  değerleri  okundu.  Bu  işlem  su  kaynayıncaya  kadar
sürdürüldü. Elde edilen sıcaklık ve basınç verileri Çizelge 1 de verilmektedir.

Sıcaklık  okumalarında  ±0.1°C,  basınç  okumalarında  ±0.1Pa  hata  yapıldığı sonucuna varıldı.

Çizelge 1: Sıcaklık ve basınç değerleri

                             Sıcaklık (°C)             Basınç (Pa)

                                    1.0                       9.7 
                                   17,8                     0,4                                                                                                          
                                   32.0                      10,9                                                                   
                                   43,0                      11,2                                      
                                   66,5                      12,0                                          
                                   80,0                      12,5                                          
                                   100,5                    13,2      

Elde edilen veriler kullanılarak basınç-sıcaklık grafği Şekil 2’deki gibi çizildi. Grafğin
eğimi hesaplandı ve 0.035 N/m2/C değeri bulundu. Grafğin düşey eksenini 9,8 N/m2
 noktasında kestiği görüldü.
  

Bu değer ile eğim değerinden yararlanarak grafğin sıcaklık eksenini kestiği noktanın
-280  °C olduğu bulundu. Bir başka deyişle, gazın sıcaklığı  -280  °C ye düşürülürse
basıncının sıfır olması gerekir. Sıcaklık ve basınç ölçümlerindeki hataların hesaplanan
sonuçtaki hataya katkıları hesaplandığında bunun yaklaşık ±12 °C olduğu bulundu.

Sonuçlar ve Tartışma
Gazların basınçlarının sıfır olduğu sıcaklığın  teorik değeri  -273 °C bu çalışmada
bulunan  -280  °C ±12  °C  lik değerin hata sınırları  içine düşmektedir. Bu çalışmada
bir  grafk  analizinin  çok  dikkatli  yapılması  gerektiği  ortaya  çıkmaktadır.  Eğimin  ve
düşey ekseni grafk doğrusunu kestiği noktanın bulunmasında yapılacak çok ufak bir
hata sonuç üzerinde büyük etkiler doğurmaktadır. Hesaplamalarda en büyük hatanın
(yaklaşık %3) grafğin eğiminin bulunmasında yapıldığı görülmektedir.
Basınç değerlerinin okunmasından önce sıcaklığın sabitleştirilmiş olması gereklidir.
Bu  yapılmadığı  zaman  okunan  basınç  değerinin  okunan  sıcaklık  değerine  karşı
geldiğini söylemek zordur.
Gazların basınçlarının sınıf olduğu sıcaklığı doğrudan ölçmek normal laboratuvar
şartlarında  mümkün  olmamakla  birlikte,  kolayca  bulunabilecek  alet  ve  cihazlar
yardımıyla  dolaylı  yoldan  ölçülebilmektedir.  İyi  tasarlanmış  benzer  deneyler  ile
doğrudan  ölçülmesi  çok  zor  veya  olanaksız  olan  başka  fziksel  büyüklükler  de
ölçülebilir.
Kaynaklar:
Becket. L., (1982), Advanced Practival Physics, (John Murray, Londra).
Özbakan, M., (1988), General Physics Laboratory, ODTÜ, Ankara.