Sıvı Gökkuşağı Yapalım

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde yoğunluk kavramından faydalanarak kendi gökkuşağımızı oluşturacağız.

Bilmekte fayda var!

“Gökkuşağı nasıl oluşur?” sorusunu Soru-Cevap köşemizde daha önce cevaplamıştık. Gökkuşakları ışık ışınlarının su damlaları içinden geçerken kırılmasıyla ve yansımasıyla oluşur. Işık ışınları su damlalarının içine girerken ve su damlalarının içinden çıkarken birer kez kırılmaya uğrar. Ayrıca damlaların içindeyken birkaç kez yansıyabilirler. Işınlar damlaların içinden çıkmadan önce bir kez yansıdıkları zaman renklerin dıştan içe doğru kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert, mor olarak sıralandığı gökkuşakları oluşur. Işınlar iki kez yansıdığı zamansa renklerin sıralanışı tersine döner.

Bu, gökkuşağının doğal oluşum mekanizmasıdır. Bu etkinlikte ise sıvıların yoğunluk farkından yararlanarak bir sıvı gökkuşağı oluşturuyoruz.

Yoğunluk (özkütle) belli bir hacimdeki maddenin miktarını ifade eder. Simgesi “d”dir ve Uluslararası Birim Sistemi’ndeki (SI) birimi kilogram/metreküptür (kg/m³). Yoğunluk birimi olarak gram/santimetreküp (g/cm³) de kullanılabilir. Suyun 4°C sıcaklıktaki yoğunluğu 1 g/cm³'tür, yani 1 cm³ suyun kütlesi 1 g’dır.

Kütle ve hacim maddenin ölçülebilir özelliklerindendir. Kütle maddenin miktarını ifade eder. SI sisteminde kütle birimi kg’dır. Hacim ise maddenin uzayda kapladığı boşluğun ölçüsüdür. SI sisteminde hacim birimi m³’tür.

Aynı büyüklükteki tahta ve demir parçasını ele alalım. Aynı büyüklükte olmalarına rağmen demir parça tahtadan daha ağırdır yani kütlesi tahtanınkinden fazladır. Bu durumun nedeni demirin yoğunluğunun tahtanın yoğunluğundan fazla olmasıdır.

Yoğunluk maddenin ayırt edici özelliklerindendir. Ayrıca birbiriyle karışmış halde bulunan maddeler yoğunluk farkından yararlanılarak ayrılabilir. Örneğin kaymağın sütün üzerinde birikmesinin nedeni kaymakta büyük oranda bulunan yağın yoğunluğunun, sütte büyük oranda bulunan suyun yoğunluğundan düşük olmasıdır.

Nelere ihtiyacımız var?

• 6 adet bardak
• 1 litre su
• Gıda boyası (kırmızı, turuncu, mavi, mor, yeşil ve sarı renklerde)
• Şırınga (şırınganın iğnesi kullanılmayacaktır)
• İnce, uzun bir cam kap
• Tatlı kaşığı
• Tahta çubuk

Ne yapıyoruz?

Ne oldu?

Tüm bardaklara eşit miktarlarda su koyduk. Her bir bardaktaki suya farklı bir renkte gıda boyası ekledik. Ardından bardaklara farklı miktarlarda şeker ekledik. Böylece farklı yoğunluklarda şekerli su karışımları elde ettik. Farklı yoğunluklardaki şekerli su karışımlarını farklı renklerdeki gıda boyaları ile renklendirerek birbirlerinden ayırt edilebilmelerini sağladık (gıda boyalarının yoğunlukları yaklaşık olarak aynıdır).

Bardaklardaki su miktarları eşit olduğundan, en fazla şeker eklediğimiz bardaktaki şekerli su karışımının yoğunluğu en yüksek, içine şeker eklemediğimiz kırmızı renkli suyun yoğunluğu ise en düşüktür. Diğer renklerdeki şekerli su karışımlarının yoğunlukları içlerindeki şeker miktarıyla orantılı olarak artar.

Bu etkinlikte gökkuşağını oluşturan renklerde hazırladığımız yoğunlukları farklı sıvıları aynı kaba koyduk. Yoğunluğu en fazla olan renk en altta kaldı. Diğer renklerdeki şekerli su karışımları ise yoğunluğu yüksek olandan düşük olana doğru alttan üste sıralandı. Böylece farklı renklerdeki sıvılardan oluşan bir gökkuşağı elde ettik.

Gökkuşağımızın oluşma mekanizması doğada gördüğümüz gökkuşaklarının oluşma mekanizmasından farklıdır. İçindeki maddeler (şeker ve su) aynı olmasına rağmen karışımların deney tüpünün içinde karışmamasının temel nedeni yoğunluklarının farklı olmasıdır.

Düşünelim!

. Cam kaba koyduğumuz farklı yoğunluklardaki renkli şekerli su karışımlarının miktarları aynı olmasaydı, cam kabın içinde renklerin sıralanışı değişir miydi?

. Günlük hayatta bazı sıvıların örneğin zeytinyağı ile suyun birbiriyle karışmadığını fark etmişsinizdir. Bu durumun sebebi ne olabilir?