Atmosfer
atm — SI dışı birim · büyüklük: basınç · tam olarak 101 325 Pa
Floransalı kuyucular hiçbir tulumbanın suyu on buçuk metreden yukarı çıkaramadığından yakınıyordu, ne kadar uğraşılırsa uğraşılsın. Galileo, doğanın boşluk korkusunun anlaşılan tükenmekte olduğu esprisini yaptı. Öğrencisi Torricelli işi ciddiye alıp suyu cıvayla değiştirdi — cıva on dört kat ağırdır, dolayısıyla sütun daha kısa çıkar ve bir masaya sığar. Ağzı kapatılmış borudaki cıva yetmiş altı santimetrede durdu, üstünde ise olmaması gereken bir boşluk kaldı. Demek ki tulumba hiçbir şey emmiyor: suyu boruya hava itiyor ve tam da bu sütunun dengeleyebileceği kuvvetle itiyor. Bir hava okyanusunun dibine batmış halde yaşıyoruz, diye yazdı Torricelli.
01 · Tanım
Atmosfer, tam olarak 101 325 paskala eşit, SI dışı bir basınç birimidir. Sayı ölçülmüş değil, belirlenmiştir: sıfır derecede ve standart yerçekimi ivmesinde 760 mm yüksekliğindeki bir cıva sütununun basıncıdır; bir kez hesaplanmış ve 1954'ten beri tanım olarak sabitlenmiştir.
Mantığa ne olduğuna dikkat edin. Önce birim bir nesneydi: dökülebilen, cetvelle ölçülebilen ve gözle görülebilen bir cıva sütunu. Sonra bu nesne cıvanın yoğunluğu ve yerçekimi üzerinden hesaplandı, beş basamaklı bir sayı çıktı — ve birim olarak sayının kendisi ilan edildi. Cıvaya artık gerek kalmadı: yarın yoğunluğunun biraz daha kesin bilindiği ortaya çıksa bile atmosfer kımıldamaz, çünkü artık cıvayla ilgili değildir.
Bu birimde yanıltıcı olan yalnızca adın ikinci yarısıdır. «Standart» atmosfer, pencerenin dışında ne olup bittiği hakkında hiçbir şey söylemez: yeryüzündeki gerçek basınç, tayfunun gözündeki 870 hektopaskaldan kışın Sibirya üzerindeki 1085'e kadar gezinir ve tam olarak bir atmosfer, kesin konuşmak gerekirse, rastlantıyla denk gelir. O bir başvuru noktasıdır, ölçüm değil: gazların hacimleri ona indirgenir, kaynama sıcaklıkları ondan sayılır, manometreler onunla ayarlanır — ve alışkanlıkla ona «normal basınç» denir, oysa doğada normal basınç diye bir şey yoktur.
Sabitlenen sayıdan bu sayfanın bütün aritmetiği çıkar: atmosfer, milimetre cıvanın tam 760 katı, barın 1,013 25 katı ve teknik atmosferin 1,033 katıdır — santimetrekare başına kilogram-kuvvet olan o «at», bugün hâlâ gerçeğiyle karıştırılır. Aradaki fark yüzde üçtür: bir hesabı bozmaya yeter, manometrede hatayı fark etmeye ise yetmez.
Bir atmosfer, her metrekarenin üzerinde duran on ton üç yüz otuz kilogram havadır: bir yetişkinin omuzlarında yaklaşık altı yüz kilogram, avucunda yüz elli. Bizi ezmemesinin nedeni hem dışarıdan hem içeriden basmasıdır — ama bir taraftan yarısını alın, fark gayet hissedilir bir kuvvete dönüşür. Vantuz, pipet, cam için vakumlu kaldıraç ve nefes alırken göğüs kafesi hep aynı ilkeyle çalışır: bir taraftaki basıncı biraz düşürmek ve işi atmosferin kendisine bırakmak.
02 · Dönüşüm
Bir değer girin — sayfa onu diğer birimlere çevirsin
Üç aile: basınç ölçeğinin kendisi, bu basınç altındaki tanıdık nesneler ve atmosferin belirlediği standart koşullar.
Asıl tuzak katsayılarda değil, neye göre sayıldığındadır. Ev tipi bir manometre — lastik için, kompresör için, ibreli olan herhangi biri — aşırı basıncı gösterir, yani çevredeki havayla farkı; «lastikte iki buçuk» demek, mutlak olarak üç buçuk demektir. Gaz yasalarının formülleri, kaynama sıcaklıkları ve çözünürlükler mutlak basıncı ister. İngilizce kataloglardaki iki harf, psig ve psia, buradan gelir; bozulan hesapların yarısı da buradan gelir: bunları karıştırmak tam bir atmosfer yanılmak demektir ki düşük basınçlarda bu, ölçülen büyüklüğün kendisinden bile fazladır.
| Yazım | Ne anlama gelir | Değer | Nerede karşılaşılır |
|---|---|---|---|
| atm | standart atmosfer | 1,0000 | kimya, dalgıçlık |
| Pa | paskal, SI birimi | 101325 Pa | standartlar ve hesaplar |
| kPa | kilopaskal | 101,325 | lastikler, SI tekniği |
| bar | bar | 1,01325 | hidrolik, dalış |
| hPa | hektopaskal, yani milibar | 1013,3 | hava raporları |
| mmHg | torr | 760,00 | tıp, vakum tekniği |
| at | teknik, kgf/cm² | 1,0332 | eski belgeler |
| psi | inç kare başına libre | 14,696 | Anglosakson tekniği |
| mmHg | Kan basıncı | 101325 Pa | 120 mm — sağlıklı bir yetişkinde büyük tansiyon |
| bar | Binek araç lastiği | 101325 Pa | manometrede 2,5 bar |
| atm | Dalış tüpü | 101325 Pa | çelik tüpte 200 atmosfer |
| hPa | Hava raporu | 101325 Pa | yeryüzünde 1013 hPa |
| atm | IUPAC standart koşulları | 101325 Pa | 1982'den beri 1 bar, öncesinde atmosfer |
| kPa | Normal koşullar | 101325 Pa | 101,325 kPa ve 0 °C |
| mmHg | Barometrik kalibrasyon | 101325 Pa | 0 °C ve g₀ altında 760 mm |
Dönüşümler kesindir: bütün bu birimler paskal üzerinden tam katsayılarla tanımlanmıştır ve hiçbiri deneyle düzeltilmez. Tablodaki tek canlı sayı hektopaskaldır: milibarla çakışır, bu yüzden meteoroloji gözlemcileri yeniden eğitmeden ve haritaları yeniden çizmeden birim değiştirebilmiştir.
03 · Büyüklük mertebeleri
basıncın onluk logaritması, atmosferYaşanabilir aralık ve gündelik teknik
04 · Ölçüm aletleri
Atmosfer neyle ölçülür
Bir ucu eritilerek kapatılmış, cıvayla doldurulup bir kaba ters çevrilmiş bir metrelik cam boru: cıva denge yüksekliğinde durana dek iner, üstünde ise Torricelli boşluğu kalır — elle yapılmış ilk vakum. Alet kusursuz derecede kesin ve tümüyle kullanışsızdır: ağırdır, eğilmeye gelmez, cıvanın sıcaklığı ve yerel yerçekimi için düzeltme ister. Buna karşılık ayarlamaya ihtiyaç duymaz — cetvelin kendisi ölçektir.
Aynı ilkenin metrolojiye taşınmış hali: kabın altı deri bir keseyle kapatılmıştır ve bir vidayla seviyesi her seferinde ölçeğin sıfırına getirilir — fildişi bir uca, ki bu ucun cıvadaki kendi yansımasına ancak değmesi gerekir. Ancak bundan sonra sütunun tepesi verniyeyle, milimetrenin onda biri duyarlıkla okunur. Böyle barometrelerle 20. yüzyılın ortasına dek kalibrasyon tezgâhlarında basınç verilirdi ve tam da onların sıfır dereceye ve standart yerçekimine indirgenmiş okumalarından 101 325 sayısı doğdu.
Cıva yerine, havası boşaltılmış yassı ve oluklu bir kutucuk: basınç artınca hafifçe yassılır, düşünce doğrulur. Duvarının hareketi milimetrenin onda birleri kadardır ve aletin bütün hüneri, bu hareketi ibrenin salınımına kadar büyüten kollardadır. Aneroid taşınabilir, düşürülebilir ve antrede asılabilir, ama zamanla yalan söyler: yay yorulur ve onu cıvalı barometreyle karşılaştırmak gerekir. Böylece aynı büyüklük hem «doğru» hem «kullanışlı» bir alet edindi.
Telefonun içinde bir kum tanesi büyüklüğünde silikon zar yaşar: basınç altında bükülür ve bükülmeyle birlikte kenarındaki gerinim ölçerlerin sığası ya da direnci değişir. Duyarlık on paskal dolayındadır, yani bir metre yükseklikten azdır; bu yüzden navigasyon birinci katı üçüncüden ayırt edebilir. Dünyada artık barometre sayısı termometreden fazladır ve milyonlarca telefondan toplanan okumaları hava tahmini modellerine girmektedir.
05 · Yazım kuralları
Üç küçük harf ve bir çekince
Birim bir kişinin adını taşımadığından simgesi küçük harfle yazılır; ön ekler ona eklenmez.
Büyük «A», ithal ekipman kataloglarında görülür ve her zaman özensizliği gösterir, başka bir birimi değil. Bar, atmosferden yüzde 1,3 farklıdır ve tam da yuvarlak sayıda paskal versin diye getirilmiştir; meteoroloji daha otuzlu yıllarda atmosferi onun lehine bıraktı ve raporlar sayıca milibara eşit olan hektopaskal cinsinden verilir. Teknik «at», santimetrekare başına kilogram-kuvvettir, gerçeğinden yüzde üç küçüktür ve eski belgelerde atm'den daha sık geçer. Sağdaki son satır eksik olanı anlatır: «mutlak» ya da «aşırı» kaydı olmadan bir basınç değeri eksiktir ve bu, atlanmaması gereken tek çekincedir.
07 · Tarihsel bölüm
Boşluk nasıl birim oldu
Deney bir dakika sürdü, tartışması yirmi yıl: borudaki cıvanın üstünde, genel kanıya göre var olamayacak bir boşluk çıkmıştı. Torricelli hepsini bir çırpıda açıkladı: sütunu havanın ağırlığı tutar ve yüksekliği sabit değildir — günden güne değişiyordu. Felsefi bir tartışma için tasarlanan alet, hemen bir hava kâhini olduğunu gösterdi; meteorolojinin boşluktan doğduğu tek durum budur.
Blaise Pascal şöyle düşündü: sütunu hava tutuyorsa, dağda hava daha azdır ve sütun düşmek zorundadır. Kendisi sağlıkça çok zayıftı, bu yüzden Puy de Dôme'a eniştesi Florin Périer iki boruyla çıktı: birini bir keşişin gözetiminde eteklerde bıraktı, ötekini yukarı taşıdı. Zirvede cıva üç parmak ve bir çizgi düştü. Tartışma bitti: hava ağırlık taşır ve yükseldikçe daha az ağırlık taşır.
Magdeburg belediye başkanı Otto von Guericke iki bakır yarım küreyi birleştirdi, kendi tulumbasıyla havasını boşalttı ve koşumlara onları ayırmayı önerdi. Her iki yandaki sekizer at başaramadı; yarım metre çapta atmosfer küreyi yaklaşık iki tonluk bir kuvvetle bir arada tutuyordu. Hesap, alanı basınçla çarpmayı bilen herkes için açıktır, ama gösteri bunu her türlü türetmeden daha iyi anlattı — ve dört yüzyıl boyunca ders kitaplarına girdi.
20. yüzyılın ortasına gelindiğinde rahatsız edici bir durum ortaya çıktı: 760 milimetre cıva üzerinden yapılan tanım, cıvanın yoğunluğunu ve yerel yerçekimini de peşinden sürüklüyordu, iki büyüklük de sürekli daha kesin ölçülüyordu. Onuncu Genel Ağırlıklar ve Ölçüler Konferansı düğümü kesti ve atmosferi tanım gereği 101 325 paskala eşit ilan etti. Birim maddeyle bağını yitirdi ve yalnızca bir çarpan hâline geldi — daha sonra önce metrenin, ardından kilogramın nesnelerinden koparıldığı aynı yöntemle.
Kaldırılan ama bir türlü yok edilemeyen birim
Atmosfer SI'ye dahil değildir ve kullanımı önerilmez: basıncın paskalı, büyük değerler içinse onun ön ekleri vardır. Yine de birim, sayının değil pencerenin dışındaki havayla karşılaştırmanın önemli olduğu yerlerde tutunur. Kimyager «3 atm'de tepkime» yazar, çünkü onun için önemli olan hava basıncının kaç katı olduğudur; dalgıç derinliği atmosfer cinsinden sayar, çünkü her on metre su tam olarak bir atmosfer ekler ve bu, mesleğinin en kullanışlı hesabıdır; lastik manometresi bar ve atm ile bölümlenmiştir, çünkü ikisi arasındaki fark aletin hatasından küçüktür. Metrolojik çelişki şuradadır: 1954'ten sonra atmosfer bir ölçüm olmaktan çıkıp kesin bir çarpana dönüştü — yani tam da kullanması elverişli olana ve tam da deneyle sınanamayana. Sınanabilecek olan barometredir, birim değil; paskalla ayarlanmış bir barometre ise ancak nadir bir rastlantıyla bir atmosfer gösterir. Akrabalarının kaderi de benzerdir: milimetre cıva da paskal üzerinden tanımlıdır ve o da yaşamaktadır — tıpta, kan basıncının onunla ölçüldüğü yerde; hiçbir tavsiye bunu değiştirmedi.
Katalog · ölçü birimleri
Her büyüklük için bir sayfa
SI'nin yedi temel birimi, kendi adı olan yirmi iki türetilmiş birim ve ne tekniğin ne de günlük yaşamın onlarsız yapabildiği SI dışı birimler. Her birinin ayrı sayfası var: tanım, dönüşüm, ölçü aletleri, yazım kuralları. 36 dilde.
Basınç: birimler ve gerekçeleri
tek büyüklük, onlarca ölçekSI temel birimleri
kilogram, metre, saniyeSayfanın dili
36 dil. atm simgesi uluslararasıdır, alışılmış ölçekler ise değil: çeviride tablolar yerel uygulamaya uyarlanır.