bildirgec.org

…Bir bardağı su ile doldururken, dudak payına kadar değil de yanlışlıkla ağzına kadar doldurduğunuzda ve su bardaktan taştı taşacak gibi durup yine de masaya bir damla dökülmediğinde, biri gelse de size ufak bir mutfak madalyası taksa diye düşünür müsünüz? Bu durumdan kendinize “Vay be bardağı da nasıl ağzına kadar doldurdum ve üstelik bir gram su bile taşırmadım” diyerek bir başarı payı çıkarır mısınız?Öte yandan, bir haftasonu gezintisinde sakin görünümlü bir gölün su yüzeyi üzerinde duran kanatlı bir canlı görürseniz, nasıl da suya batmadığına hayret edip, hayvanata tebrikler yağdırır mısınız?Hadi, diyelim ki, gezileriniz sırasında böyle bir görüntü ile de karşılaşmadınız. Fasulye, nohut gibi kurubaklagilleri veyahut pirinci pişirmeden önce yıkama ve ıslatma aşamasında aralarından bazılarının batmaması ve su yüzünde kalması da mı hiç sinirinizi bozmamıştır?Hiç heveslenmeyin. Bu durumların ne ilki sizin marifetiniz, ne ikincisi kanatlı yaratığın, ne de üçüncüsü çoktan kurutulmuş bir yiyecek olan pirincin!Bu görsellerin hepsi aslında suyun moleküler marifeti! Örnek verilen her üç durumda, aslen yüzey gerilimi diye tabir edilen olay gerçekleşmekte; yani su kütlesinin çeperlerinde yer alan moleküller birbirlerine hidrojen bağı sayesinde tutunarak; aynı zamanda da su kütlesinin derinlerindeki moleküllerce de yaratılan bir çekime ve tutunmaya iştirak ederek dağılmaktan kurtulmakta ve bir nevi elastik sayılabilecek deri benzeri bir oluşumu meydana getirmektedirler.”Buraya kadarki bilgiler bana yeter!” diyenleri şöyle ve şöyle alalım ki ikisi de suyun yüzey gerilimini fotoğraflama konusunda inatçı davranmış iki kişinin çalışmaları: Birincisi bir kağıt atacını su yüzünde fotoğraflamayı başarırken bir diğeri de madeni paranın çeperlerinden üzerindeki suyun yüzey gerilimi sayesinde taşmadan, akmadan, dağılmadan kalabildiğini ispatlamaya çalışmış.Detay bilgi ile devam etmek isteyenlere biraz, suyun oksijen ve hidrojen atomları arasındaki elektriksel çekimden bahsedelim. Oksijen atomları elektronları hidrojen atomlarından daha yoğun çekebilmeleri sayesinde hidrojen atomlarında net bir artı yük oluşur. Aynı anda oksijen atomlarındaki net eksi yük sayesinde ortaya çıkan çekim ve bağlanma durumuna ise hidrojen bağı diyoruz. Bu arada “Neden mesela oksijen değil de hidrojen bağı?” diye bir soru geliyorsa aklınıza; bu sorunun cevabını şöyle verebiliriz; bağın içindeki hidrojen atomu oksijen dışında daha başka birkaç atom çeşidi ile de bu bağı oluşturma kabiliyetine sahiptir. Konumuza bu ek bilgiyi de verdikten sonra devam edecek olursak; elektronların etkileşimleri ve yüklerin varlığı sayesinde ortaya çıkan bu kovalent bağ moleküller arasında da dipol adı verilen çift kutuplu bir durum yaratır. Bu sistematik sayesinde moleküler çekim varolur ve şurada Nasa’nın yerçekimsiz ortamda yaptığı bir deneyde görüldüğü gibi suyun moleküler yapısının nasıl elastik bir şekle dönüştüğü gözlemlenebilir. Buraya kadar öğrendikleriniz, henüz hidrojen bağ sayesinde su moleküllerinin tetrahedral konfigürasyonda birbirlerine ve başka yüzeylere nasıl tutunabildiklerini açıklamaya yeter ki; bu moleküllerin birbirlerine tutunma kabiliyetine de yeri gelmişken kohezyon adı verildiğini belirtelim. Su molekülleri başta da belirttiğimiz gibi polar moleküler yapıları sayesinde bunu başarabilmektedirler. Bu çekim öylesine kuvvetlidir ki; su damlası dediğimiz yapının o görüntüsünün oluşmasına ve tıpkı dünyanın yerçekimi kuvvetine benzeyen bir kuvvetle moleküllerin etkileşim halinde bulunmalarına sebep olur. Su molekülleri arasındaki çekimin bir su damlasının yüzeyinden merkezine doğru daha kuvvetli olduğunu yine Nasa’nın yerçekimsiz ortamda yapmış olduğu şu deneyde gözlemleyebiliyoruz. Bir su kütlesine yüzeyinden zerk edilen minik bir damla su, kütlenin merkezine doğru hızlı bir şekilde çekilmektedir. Başka bir deyişle, yüzeyden merkeze bütün moleküller etkileşime katkıda bulunmaktadırlar. Oysaki kütlenin merkezine şırınga ile girildiğinde ve bir damla su tam merkezde zerk edildiğinde o damlacığın hareketinin son derece yavaş olduğu açıkça görülmektedir.”Peki su damlalarının yuvarlak görüntüsünü oluşturan kuvvet nedir?” diye bir soru geliyor ise aklınıza, işte o kuvvetin sebebi yazımızın asıl konusu olan yüzey gerilimidir diyeceğim. bu bir pilli patisözüdür! Suyun yüzeyinde bulunan bütün birbirine komşu moleküller, birbirlerini her yöne doğru ve birbirleri arasında net sıfır bileşke kuvvet yaratacak şekilde çekerler. Yani başka bir deyişle, çekim tek bir yöne olsa idi su moleküllerinin birbirlerini tek yöne çekmeleri sebebiyle, suyun devamlı hareket etmesi gerekecekti. Tabii demin bahsettiğimiz su damlasının merkezine doğru olan vakum etki de hesaba katılacak olursa suyun dışarı doğru bir akışma hareketi moleküler bazda mümkün olmamaktadır. Fakat suyun yüzeyinde oluşan bu elastik gerilim yapısı da ancak bir yere kadar mümkün olabilmektedir. Su sıvı halinde iken kendisini moleküler kohezyon ile öylesine sıkıştırır ki; suyun bir başka harika özelliği olan adhezyon sayesinde tutunduğu diğer başka moleküler yüzeylerde iken, o tutunduğu düzlemden ayrılmamak adına ama kendi kohezyonundan da ödün vermemeye gayret ederek yabancı madde molekülleri ile etkileşimini mümkün olan minimum düzeyde tutar. Çünkü o düzleme yayılacak ve düzlem ile etkileşimi arttıracak olsa kendi dış/yüzey molekülleri arasındaki çekim kuvvetini zayıflatmış olacaktır. Su moleküllerinin yüzeydekileri sadece bir yanlarındaki komşu moleküllerden kuvvet bulurlar. Diğer temas içinde oldukları hava ya da başka maddelerin moleküllerinden edindikleri kuvvet kendi benzerlerinden edindikleri kuvvetten tabii ki azdır ve suyun yüzey molekülleri daha az enerji harcamak adına yüzeyi daraltma yoluna giderler. Çünkü başka bir deyişle, merkezdeki etrafı su molekülleri ile çevrili komşuları kadar şanslı değillerdir. Her bir su molekülü kendi etrafını bulabildiği en fazla komşu su molekülü ile çevrelemek ve bu kuvvetli etkileşim halinde iken harcadığı enerjiyi minimuma indirgemek ister. Suyun bu moleküler enerji tasarrufu Euler–Lagrange denklemi ile ispatlanmıştır. İşte bu yüzden su genellikle bir yere asılı dururken damlacık şeklini alır. Bunu görüntü halinde şöyle ve şöyle ifade edebilmişler. Her iki fotoğrafta da suyun kohezyon yapısı sebebiyle damlacık halinde durabiliyor oluşu ve adhezyon özelliği sebebiyle de bir yere asılı kalma özelliği açıkça görülebilmektedir.Şurada yapılmış bir deney sonuçlarına göre; iyi bir haber gibi görünmemekle birlikte bilgi bilgidir; suyun ısınan hava ile teması arttıkça suyun yüzey gerilimi azalmaktadır. Artık muhasebesini ve doğabilecek sonuçları siz tahmin edin! “Küresel Isınma Tehlikesi” diyorum ve topu size atıyorum.Sözlerime son vermeden, suyun yüzey geriliminin aslında başka nasıl faydaları olduğunu da belirtmeliyim. Eğer yüzey gerilimi olmasaydı, dalgalar oluşamayacağından, rüzgar suyu harekete geçiremeyecek ve nisbeten durgun sulardaki organizmaların ihtiyaç duydukları oksijen suya nüfuz edemeyeceğinden dolayı su altı organizmalarının yaşam sürekliliği de dolayısıyla oluşmayacaktı. …Ve biliyorsunuz ki; aslında yaşam suda başladı ve suyun derisinin oluşuma katkısıyla da gelişti!