Fizik-Kimya-Matematik
Pınar Dündar
27/09/2015 - 17:58

Bu Renkli Damlalar Nasıl Hareket Ediyor?

Bu soru Stanford Üniversitesi lisans öğrencisi Nate Cira’nın laboratuvarda geçirdiği herhangi bir günde, oradan oraya hareket eden renkli damlalar karşısında kendi kendine sorduğu bir soru.

O an cevabını bulamasa da merak etmekten vazgeçmemiş olacak ki mezun olduktan sonra aynı soruyu danışmanı olan biyomühendislik profesörü Manu Prakash’a da yöneltmiş. Sizce Prakash soruyu anında cevaplayabilmiş mi? Hayır. Bu merakın giderilmesi ancak üç yıllık bir çalışma sonucunda gerçekleşmiş.

Nature dergisinin Mart sayısında yayımlanan araştırmada su ve propilen glikol damlalarının nasıl birbirlerinin varlığının farkındaymışçasına hareket ettikleri konusu ele alınmış. Araştırmacılara göre bu damlaların canlı bir hücre gibi oradan oraya hareket etmesinin altında temel fizik ilkeleri yatıyor. Bu hareketin temelinde gıda boyalarında da kullanılan propilen glikol ile suyun oluşturduğu bir çözeltide, farklı sıvıların neden olduğu iki etken yatıyor.

Bunlardan ilki sıvı molekülleri bir arada tutan yüzey gerilimi. En üstte yer alan moleküllere en fazla etki eden yüzey gerilimi, damlanın içinde bir yuvarlanma hareketine neden oluyor.

Diğer bir etken ise bir anlamda bu durumun tersine işlemesine neden olan buharlaşma. Buharlaşma yüzeydeki moleküllerin gaz haline geçmesi için birbirinden ayrılmasına neden olan bir durum. Bu da moleküllerin ne yöne hareket edeceğini belirliyor.

Gelelim hareket halindeki duruma. İki renkli su damlası birbirine çok yakın olacak şekilde konumlandığında, buharlaşma, aralarında bulunan az miktardaki havanın nemini artırır. Nemin artması ise iki damla arasında yer alan bu bölgede buharlaşmayı azaltır. Damlaların birbirine bakmayan dış kenarlarında ise bu bölgeye göre daha fazla buharlaşma olduğundan bir dengesizlik oluşur. Bu dengesizlik de damlaların birbirine doğru hareket etmesine yol açar. Damlalar aynı renkteyse -bu da propilen glikol derişiminin bir yansımasıdır- bu hareket sonucunda birleşerek daha büyük bir damla oluştururlar. Ancak damlalar farklı renkteyse yüzey gerilimleri farklı olduğundan birleşmezler. Bu durumda bir damla diğerini takip eder gibi itmeye başlar.

Araştırmacılar sıvılar hakkında edinilen bu tür bilgiler arttıkça kendi kendini temizleyen güneş panelleri gibi yeni teknolojilerin geliştirilmesinin de önünün açılacağını belirtiyor. Ancak onlar için işin en tatmin edici yanı doğayla ilgili bir gizemi daha çözmüş olmak.

Renkli damlaların nasıl hareket ettiğini izlemek için tıklayın

Kaynak:

Fizik-Kimya-Matematik

Ayın Matematik Sorusu köşesinde Şubat 2021 sorusunu doğru çözenler belli oldu.

Ayın Matematik Sorusu köşesinde Mart 2021 sorusu yayında!