Fizik-Kimya-Matematik
Dr. Mahir E. Ocak
10/12/2019 - 08:30

Buz Neden Çok Kaygandır?

Bir katıyı başka bir katının üzerinde kaydırmak kolay değildir. Çok yüksek sürtünme kuvvetiyle baş etmeniz gerekir. Bu durumun bir istisnası ise buzdur. Buz o kadar kaygandır ki buz patencileri neredeyse hiçbir dirençle karşılaşmadan buzun üzerinde kayabilirler.

Geçmişte buzun kayganlığı, yüzeyde bir sıvı katmanın oluşmasıyla açıklanıyordu. Bu hipoteze göre sürtünme kuvvetinin sebep olduğu ısı yüzeydeki buzun sıvılaşmasına sebep oluyor ve böylece malzeme kayganlaşıyordu. Ancak bu açıklamanın doğruluğu ve hatta böyle bir sıvı katmanın gerçekten de var olup olmadığı geçmişte tartışma konusuydu. Üstelik bu açıklama ile ilgili önemli bir sorun, sıvı suyun iyi bir “kayganlaştırıcı” olmamasıydı: Eğer bir yüzeyi kaygan hâle getirmek istiyorsanız üzerine su değil yağ dökersiniz. Peki, öyleyse buzun aşırı kayganlığı, kötü bir kayganlaştırıcı olan sıvı suyun varlığıyla nasıl açıklanabilirdi?

Buzun neden aşırı derecede kaygan olduğunu anlamak isteyen bir grup araştırmacı, önce nanometre (metrenin milyarda biri) ölçeğindeki sürtünme kuvvetlerini tespit edebilen bir cihaz geliştirmiş. Daha sonra da bu cihazı kullanarak sürtünme kuvvetleri sebebiyle buzun yapısının nasıl değiştiğini incelemişler. Elde edilen sonuçlar, geçmişte doğru olduğu varsayılan açıklamayla uygun biçimde, yüzeyde sıvılaşma meydana geldiğini gösteriyor. Ancak ortaya çıkan ince film, geçmişte yapılan kuramsal tahminlere göre beklenenden çok daha ince. Üstelik kalınlığı birkaç yüz nanometre ile bir mikrometre arasında değişen bu katmanın sadece sıvı sudan oluşması da mümkün görünmüyor. Çünkü ince filmin viskozitesi (akışkanların akmaya karşı gösterdiği direnç) sıvı suyunkinden çok yağlarınkine benziyor. Araştırmacılar, ortaya çıkan ince filmin buzlu su ile ezilmiş buzun bir karışımı olduğunu öne sürüyor. Bu yapı, yaz günlerinin popüler gıdalarından kar konisinin yapısına benzetiliyor.

Kar konisi

Araştırma ile ilgili detaylı bilgiye, Dr. L. Canale ve arkadaşlarının Physical Review X’te yayımladıkları makaleden ulaşabilirsiniz.

Fizik-Kimya-Matematik

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde evde kolayca bulabileceğiniz malzemeleri kullanarak konveksiyonla ısı yayılımını gözlemleyeceğiz.

Prof. Dr. Levent Kurnaz, Bilim Genç sesli yayınının yeni bölümünde maddenin dördüncü hâli olarak bilinen plazmanın özelliklerini ve nerelerde bulunduğunu açıklıyor.