Site menu
Main » 2010 » Eylül » 17 » Cam katı mıdır?
9:30 PM
Cam katı mıdır?

Cam neden kati madde degildir? 

Burada da ayni açiklamaya veriyorum, belki biraz daha farkli kelimeler kullanarak. Camin hemen hemen bütün özellikleri kati gibi davrandigini gösteriyor. Peki neden bazilari cami sivi olarak düsünüyor? Önce bunu açiklamaya çalisalim.
Akiskanlik açisindan sivilarin çok çesitli oldugunu hatirlayalim. Örnegin elimizde bir bardak içinde bir sivi olsun ve biz bu bardagi ters çevirerek siviyi bosaltmaya çalisalim. Degisik sivilar, degisik sürelerde bosalir. Örnegin su 1 saniye içinde tamamen bardagi terk eder. Bal veya gliserin gibi daha kivamli sivilar için bu süre daha uzundur. Diyelim 1 dakika. Sivilarin akiskanlik özelliklerini belirleyen viskoside (agdalilik) diye adlandirdigimiz nicel bir özellikleri var. Degisik sivilarda bu nicelik çok farkli degerler aliyor. Bunun alabilecegi degerlerin bir en yüksek veya en düsük degeri de yok (kuramsal olarak böyle bir sinirlama yok). Dolayisiyla, baldan çok daha fazla agdali sivilar da olabilir. Örnegin daha agdali bir sivi bardagi 1 ayda bosaltir, çok daha agdali olan baska biri 1 yilda vs. Peki, eger bir sivi bardagi çok çok daha uzun bir süre, diyelim 10 trilyon yil (evrenin yasinin 1000 kati) içinde bosaltiyorsa, o zaman bu siviya gerçekten �sivi� diyebilir miyiz? Burada süre o kadar uzun ki, bu maddenin gerçekten akmaya basladigini degil gözlerimizle, hassas deney aletleriyle bile algilamamiz imkansiz.
Bu bilimsel bir soru olmaktan daha çok, kullandigimiz dille ilgili bir soru (veya felsefi bir soru). Aslinda bu maddenin bir sivi oldugunu bastan kabul ettik. Sivilar için kullandigimiz bir niceligi, viskositeyi, bu maddeyi tarif etmek için kullaniyoruz. Bunun bildigimiz sivilardan tek farki, sadece viskosite degerinin asiri derecede büyük olmasi. Büyük veya degil, böyle bir niceligin söz konusu olmasi ne kadar yavas olsa da akiskanlik anlamina geliyor, bu da o madde sividir demektir. Ama, pratik anlamda bakarsak, bardagin içine koydugumuz sey bizim zaman ölçeklerimize göre (1 yil, 10 yil veya 1000 yil içinde) fark edilebilir hiç bir akma belirtisi göstermiyorsa, o zaman bu seyin katilardan farkli oldugunu nasil iddia edebiliriz? Bazi bilim adamlari bu soruyu �pratik� anlamda cevaplamak için rasgele bir sinir koymuslar: Eger bir cisim 2 yil içinde herhangi bir akma belirtisi göstermiyorsa, o cisim pratik anlamda bir katidir. Buradaki �2 yil� süresi biraz rasgele bir sayi, ama bunun da savunulabilir bir yönü var. Iki yil, bir doktora ögrencisinin yapabilecegi en uzun deney süresi. Gerçi çok daha uzun süren deneyler de yapilmis geçmiste ama en azindan bir ögrencinin ögrenim süresi içinde yapabilecegi deney olarak 2 yil oldukça uzun bir süre. Cam, bu anlamda bir kati (yani pratik anlamda).
Peki, madem camin aktigini gözlemleyemiyoruz, o halde camin sivi oldugu iddiasi nereden kaynaklaniyor? Bu biraz camin yapilma süreciyle ilgili bir sey. Camin nasil yapildigi hakkinda baska kaynaklardan gerekli bilgileri alabilirsiniz. Ben burada sadece konumuz için gerekli olanlar üzerinde duracagim. Önce �asiri sogutma� dedigimiz bir olguyu açiklamaya çalisacagim. Asiri sogutma, bir siviyi donma noktasinin altindaki sicakliklara, herhangi bir donma belirtisi göstermeksizin sogutmaya deniyor. Örnegin saf su, bir atmosfer basinç altinda -10 dereceye kadar asiri sogutulabilir. Bu sartlar altinda suyun donma noktasi 0 derece. Ama bazi sartlar altinda, herhangi bir donma olmaksizin daha düsük sicakliklarda da su elde etmek mümkün. Böyle bir su oldukça kararsizdir. Örnegin, suyun içine bir kasik atarsaniz, su aniden donar. Dolayisiyla, asiri sogutma sartlarindan biri bu süreç içinde kabi fazla sallamamak. Bunun disinda da bazi baska sartlar var elbette.
Asiri sogumanin nedeni su. Normalde bir sivinin, örnegin suyun, donmaya baslamasi için sivi içinde bir kati çekirdegi olusmasi gerekir. Sonra, sividaki moleküller tek tek kati çekirdek üzerine eklenerek bu kati kütleyi yavas yavas büyütürler. Yani, donma her yerde ayni anda olmaz. Bir veya bir kaç yerde baslar ve bu noktalarin çevresinde büyür. Asiri sogutmayi gerçeklestirmek için yapilabilecek iki sey var. (1) Çekirdek olusmasini engellemek. Bu bir çoklarina garip gelebilir ama donma noktasinin altinda bile, sivinin herhangi bir yerinde bir çekirdek olusmasi oldukça zor. Bunun nedeni yüzey gerilimi kuvvetiyle ilgili bir sey ama ikisi arasindaki iliskiyi burada açiklamak gereksiz. Ama, çekirdekler sivi içinde bir düzensizlik oldugu zaman çok rahat olusabiliyor. Bu düzensizlik sivi içinde bir toz parçasi olabilir (kati, toz parçasinin çevresinde büyümeye baslar) veya kabin duvarlarinda çizik gibi seyler. Suyu asiri sogutabilmek için kullandiginiz kabin temiz ve çiziksiz, suyun da yeteri kadar temiz olmasi gerekiyor. (2) Çekirdegin büyüme hizini azaltmak da donma hizini azaltir. Eger sivinin akiskanligi düsükse (yüksek agdalilik), o zaman sivi molekülleri oldukça yavas hareket ettiklerinden, bir çekirdek olussa bile bu oldukça yavas büyür.
Camlar ikinci teknik kullanilarak olusturulmus asiri sogutulmus sivilardir. Camin yapiminda kullanilan karisim en basta normal sivi oldugu (donma noktasinin üzerinde) sicakliktadir. Sonra karisim hizla sogutulur (�hizla� derken bize göre degil de, donma hizina göre hizla demek istiyorum). Bu süreç içinde sivi içinde donmus çekirdekler olussa bile, büyüyecek zamanlari olmaz. Karisimi ne kadar sogutursaniz, viskosite (agdalilik) o kadar artar, dolayisiyla çekirdek büyüme hizi da o derece azalir. Cam, normal oda sicakligina geldiginde hala bu sivi özelliklerini korumaktadir ama akiskanligi o kadar düsmüstür ki, artik pratik olarak bunun bir sivi oldugu fark edilemez. Iste camin sivi oldugunu iddia edenlerin dayanak noktalari bu. Kisacasi, camin hala bir sivi oldugunu ve akmaya devam ettigini, sadece bizim bunu fark edemedigimizi söylerler.
Son olarak atomik yapi. Iki farkli tür yapidan bahsedebiliriz. Bunlardan birincisi atomlarin yan yana düzgün olarak dizildikleri yapilar ki biz bu yapilara kristal diyoruz. Çevremizde gördügümüz neredeyse tüm katilar kristal yapidadir. Kristal yapinin bir katinin girebilecegi en düsük enerjili yapi oldugunu da söyleyebiliriz. Bunun disinda, atomlarin düzensiz olarak yerlestirildigi �kati� yapilara da amorf diyoruz. Camlar amorf yapida. Gerçi amorf yapilarda kisa erimli bir düzen vardir ama bunlar kristaller kadar düzenli degildir. Örnegin, düzensiz yapilasmis bir kent düsünün. Daha önce yapilan evlerin yakinlarina yeni yapilan binalar bunlara uygun yapilmistir ve dolayisiyla bir takim sokaklar olusmustur, ama tüm kent düsünüldügünde sokaklar rasgele yönlerdedir. Tamamen düzenli bir kentteyse, kentteki bütün sokaklar ya dogu-bati veya kuzey-güney dogrultusundadir. Neyse, enerji açisindan düsünüldügünde amorf bir yapi, atomlarinin yerini degistirerek kristal bir yapiya girme egilimindedir. Camda da bu kuskusuz dogru. Fakat, bir kaç atomun yerlerinden ayrilarak baska yerlere gitmelerinin önünde enerji açisinda yüksek engeller var. Eger bu engeller asilirsa, kristal yapinin büyümesi söz konusu. Kisacasi, yukarida anlattigim seyler hala geçerli. Asiri donmus bir sivi, hala kati çekirdeklerin (kristal) büyümesi devam ediyor ama bu süreç çok yavas isliyor. Önemli bir nokta bu sürecin kristallesmeyle (gerçek anlamiyla katilasma, donma) bitmesi. Fakat, bu süreç devam ederken makro ölçekte sekil degisikligi olmasi da mümkün (akma). Demek istedigim, cam bir sivi olsa bile, bal veya su gibi akip giden bir sivi degildir. Hareketin sonu her zaman donmadir.
Son olarak, amorf yapida bile kati özelliklerinin gösterildigini belirtelim. Örnegin, esneklik. Bir pencere camini ortadan parmaginizla iterseniz, cam zorladiginiz yönde seklini degistirir. Fakat, parmaginiz çeker çekmez tekrar geri gelir. Hiç bir sivida görmediginiz bir özellik bu. Bunun anlami amorf yapidaki atomlarin deformasyon sirasinda ve parmak kalktiktan sonra birbirlerine göre konumlarini az çok korumalari. Bir sivida ise parmagimizi bastigimiz anda, atomlar büyük oranda yer degistirir, bazi atomlar komsularindan tamamen uzaklasir, yeni komsular kazanir vs. Parmagimizi çektikten sonra da, sivi bu yeni atomik yapiyi baslangiç alarak akmaya devam eder (esnek maddelerde oldugu gibi, ilk konuma dönemez).
Sonuç olarak, herkesin yaptigi gibi, son karari siz verin. Cam kati midir, sivi midir, yoksa kendine özgü bir madde midir, bu tamamen size kalmis. Ama pratik tanimlarin kullanisliligini da göz ardi etmeyin: Kafanizi bir cama çarparsaniz bu kuramsal tartismanin hiç bir önemi kalmaz.

Views: 1527 | Added by: sabri | Rating: 5.0/1
Total comments: 0
İsim *:
Email:
         Kod *:
Üye Girişi
Aradığını Bul
Özel Arama
İstatistik
Oyunlar

OYUNLAR
----
Click here to take survey
Search
 
 
Copyright By Sabri © 2017