Skip to content Skip to navigation

Su Donarken Neden Genleşir?

Dr. Mahir E. Ocak
03/03/2015 - 09:12

Çevremizdeki maddelerin neredeyse tamamı sıcaklıkları arttığı zaman genleşir ve hacimleri artar. Bu durumu maddelerin sıcaklıklarıyla birlikte enerjilerinin de artmasıyla açıklayabiliriz. Katı ya da sıvı haldeki bir maddenin taneciklerini bir arada tutan ana kuvvet elektromanyetik etkileşimdir. Maddelerin yoğun fazlar (katı, sıvı) oluşturmalarından da anlaşılabileceği gibi, tanecikler arasındaki çekme kuvvetleri itme kuvvetlerine baskın gelir. Isıtma sırasında maddeye verilen enerji, taneciklerin maddeyi bir arada tutan kuvvetleri kısmen de olsa yenmesini ve taneciklerin birbirinden uzaklaşmasını sağlar. Bu nedenle, genel olarak sıcaklığı artan maddelerin hacimleri de artar.

Su ise yukarıda anlatılan duruma bir istisna oluşturur. Soğutulan sıvı suyun hacmi 4ºC’ye kadar beklendiği gibi azalırken, 4ºC’den sonra artmaya başar. Hacimde soğumayla beraber yaşanan bu artış donma sırasında da devam eder. Bu olguyu açıklayabilmek için su moleküllerinin katı haldeki kristal yapısına bakmak gerekir. Sudaki hidrojen ve oksijen atomları arasında oluşan hidrojen bağları, su katı haldeyken hidrojen atomlarının farklı iki su molekülünün oksijen atomlarını birleştiren doğrusal çizgiye yakın bir nokta etrafında konumlanmasını sağlar. Oluşan bu hidrojen bağları katı halde hayli boşluklu bir yapı oluşmasına neden olur. Sıcaklık artışıyla moleküllerin enerjisi arttığı zaman ise, hidrojen bağları sebebiyle oluşan boşluklu yapı bozulur ve hacim azalır.

İlgili İçerikler

Fizik

James Watt’ın buhar motorunu keşfetmesi Sanayi Devrimi’nin başlangıcı olarak kabul edilir. James Watt, buhar motorunu madenlerde ortaya çıkan suyun dışarı pompalanması için etkili bir yöntem ararken geliştirdi. İlk yazımızda Arşimet, 12. yüzyılda yaşayan el-Cezeri ve 16. yüzyılda yaşayan Takiyüddin’in suyun yukarı taşınması için geliştirdikleri düzenekleri anlatmıştık.

Fizik

Uluslararası bir araştırma grubu, araçların arka kısımlarına hava püskürten cihazlar yerleştirerek hava sürtünmesini azaltmayı başardı. Dr. Ruiying Li ve arkadaşları tarafından yapılan araştırmanın sonuçları Physical Review Fluids’te yayımlandı.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemelerden güneş enerjisi ile çalışan bir yel değirmeni düzeneği tasarlayarak enerji dönüşümünü gözlemleyeceğiz.

Fizik

Zürih Federal Teknoloji Enstitüsü ve Zürih Üniversitesinde çalışan bir grup araştırmacı, aşırı derecede düşük sıcaklıklara soğutulduğunda bile suyun donmasını engelleyen bir yöntem geliştirdi. 

Fizik

Nano ölçekteki malzemelerin özelliklerinin anlaşılması için gerçekleştirdiği uluslararası düzeyde üstün nitelikli çalışmalarıyla 2018 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’ne layık görülen Doç. Dr. Hasan Şahin ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Gözümüz karanlık veya aydınlık ortamlarda, nesnelerin çok uzakta ya da çok yakında olduğu durumlarda net görüntüler oluşturabiliyor. Etkileyici fotoğraflar çekebilmek içinse fotoğraf makinesinde doğru ayarların yapılması gerekiyor. Gelin, görüntü oluşturma özelliğine sahip olan insan gözü ile fotoğraf makinesini karşılaştıralım.

Fizik

İletken, yüksüz iki levhanın birbirine paralel biçimde boşlukta konumlandırıldığını düşünelim. Klasik elektromanyetik kuram levhalara net bir elektriksel kuvvet etki etmeyeceğini söyler. Ancak gerçekte durum çok daha farklıdır. 

Fizik

Günümüzde sıcaklığı ölçmek hayli kolay. Peki, geçmişte insanlar sıcaklığı nasıl tanımlamıştı ve sıcaklığı nasıl ölçmüşlerdi? Gelin, termometrenin tarihî yolculuğuna birlikte göz atalım.

Fizik

Deneyler köşesinin yeni etkinliğinde, nişasta ve su kullanarak hazırladığımız oobleck ile üzerine kuvvet uygulandığında akışkanlığı değişen yani bazen sıvı bazen de katı gibi davranan maddelerin özelliklerini inceliyoruz.

Fizik

Bir önceki yazımızda kuantum bilgisayarlardan bahsetmiştik. Bu yazımızda ise kuatum bilgisayarlarda bilginin kodlandığı ve işlendiği temel birimler olan kübitlere değineceğiz.