Mesela toriçelli deneyinde borunun içinde bir miktar cıva yükseliyor, o yükselen kısmın sıvının geri kalanına uyguladığı basınç neden iletilmiyor? Neden o sıvının basıncı yüzeydekiyle aynı yani açık hava basıncına eşit oluyor? Başka bir soru daha, sıvı basıncı neden kabın şekline bağlı değil?
Sorunuzda "sıvının geri kalanına" kısmını tam anlayamadım o kısmı daha açık bir şekilde yazarsanız, açıklamaya çalışırım.
Sıvının belirli bir seviyede uyguladığı basınç, o seviyenin üstünde kalan sıvının ağırlığından dolayı oluşur. Basınç birim alana düşen kuvvet miktarını gösterdiği için alandan bağımsızdır, ya da bir başka deyişle kabın şekline bağlı değildir. Çok detaylara girmeden ufak bir hesap yapalım:
Rastgele şekle sahip bir kabımız olsun ve biz yine rastgele seçtiğimiz bir seviyedeki basıncı bulmaya çalışalım. Bu seviyenin üstünde kalan sıvının hacmi olsun. Bu hacme sahip sıvının kütlesini ( , hacmi sıvının yoğunluğu ( ) ile çarparak bulabiliriz, yani :
Biz seçtiğimiz bir seviyenin üstünde kalan sıvıyun ağırlığını arıyoruz, o zaman sıvının ağırlığını ( ) kütleyi yer çekimi ivmesi ( ) ile çarparak bulabiliriz:
Hacim dediğimiz şey basitçe alan ( ) ve yüksekliğin ( ) çarpımıdır: , burada yükseklik aslında sıvının en üst yüzeyinden ne kadar aşağıda olduğumuzu gösteriyor yani seçtiğimiz o rastgele yüzey ne kadar derinlikte bulunuyor.
Ağırlık bir kuvvettir ve biz bu kuvvetin birim alana düşen miktarını arıyoruz yani basıncı ( ), o zaman ağırlığı alana bölelim :
Görüldüğü gibi alanlar birbirini götürüyor ve:
Yani belirli bir seviyedeki basınç,
Buraya kadar hep basıncı oluşturan maddeyi hep sıvı olarak düşündük fakat aynı şeyler gazlar içinde geçerlidir ve bunun sonucunda da açık hava basıncı veya atmosfer basıncı dediğimiz olgu var.
Benzer şekilde, Toricelli deneyinde sıvıyı yükselten şey atmosferin birim alana uyguladığı kuvvettir ve bu kuvvet etkisi ile tüpte yükselen sıvı altında kalan noktalara basınç uygular. Sıvı yükseldikçe az önce çektiğimiz ilişki yüzünden tüpün en altına ( sıvı yüzeyi seviyesinde bulunan noktalara) uyguladığı basınç artmaya başlar. Ta ki atmosfer artık daha fazla sıvıyı kaldıramayıncaya kadar yani tüpte yükselen sıvının ağırlığı atmosferin sıvıya uyguladığı kuvvet eşitlenene kadar. Tüpte yükselen sıvının ağırlığı yani basıncı bu yüzden atmosferik basınca eşittir.
