Gücüne Güvenen Gelsin: Sıvılar Sıkıştırılabilir mi?

Ortaokuldaki fen bilgisi dersini hatırlayın. Öğretmen sınıfa elinde erimeye yüz tutmuş bir buzla geldi ve bunun, suyun katı hali olduğunu söyledi. Daha sonra elindeki buzu bir kaba koyarak ısıttı ve bunun, suyun sıvı hali olduğunu söyledi. Suyu biraz daha ısıttı ve çıkan buharı göstererek bunun, suyun gaz hali olduğunu söyledi. Yani maddeler doğada katı, sıvı ve gaz halinde bulunurlar. Bir de plazma var ama konumuz o değil.

Maddenin en bilinen üç hali olan katı, sıvı ve gaz arasından katının ve gazın belirli bir güç uygulanarak sıkıştırıldığını biliyoruz. Peki, sıvılar sıkıştırılabilir mi? Bu sorunun yanıtı için ortaokul fen bilgisi dersinden biraz daha fazlasına ihtiyacımız var çünkü bu sorunun yanıtı maddenin en küçük parçası olan atom ve moleküllerde gizli. Gelin sıvılar sıkıştırılabilir mi sorusunu biraz yakından inceleyelim.

Maddenin katı, sıvı ve gaz halinin farkları nelerdir?

Her şey maddedir ve maddeler atomlardan oluşur. Atomların oluşturduğu küçük gruplar ise molekül olarak adlandırılır. Bu tanımları biraz daha anlaşılır hale getirmek için lego bloklarını düşünebilirsiniz. Bir lego setinin önünüzde birleştirilmemiş halde açık olduğunu düşünün. Her bir lego parçasını atom, lego parçalarından oluşturduğunuz blokları ise moleküller olarak düşünebilirsiniz.

İşte molekül dediğimiz atom grupları tam olarak maddenin katı, sıvı ya da gaz halinde olmasının nedenidir. Eğer bu gruptaki atomlar sıkı sıkıya birbirine bağlıysa madde katı halde, atomlar biraz daha gevşekse madde sıvı halde, atomlar baya baya gevşekse madde gaz halde demektir.

Katı, sıvı ve gaz halin en bilinen örneği sudur. Bir kaptan bir kaba kolayca akan ve konulduğu kabın şeklini alan sıvı haldeki suyu soğutursanız atomlar yakınlaşır katı haldeki buza dönüşür ama sıvı haldeki suyu ısıtırsanız atomlar birbirinden uzaklaşır ve gaz halindeki buhara dönüşür.

Katılar ve gazlar nasıl sıkıştırılıyor?

Katı haldeki maddelerin atom grupları zaten birbirine epey yakın konumdadır. Bu nedenle katı maddeler üzerinde uygulayacağınız bir kuvvet, maddenin tepki sınırını aşarsa fiziksel bütünlük yok olur. İçi dolu plastik bir topu yere atarsanız kuvvetin etkisine tepki olarak sekerken, aynı topa ayağınızla basarsanız parçalanır. Yani sıkıştırmanın her madde için ayrı bir sınırı var.

Gaz halindeki maddeler ise sıkıştırmaya en uygun durumdaki maddelerdir. Biraz detaylandırmak gerekirse; 3 litrelik kapalı bir kaba yalnızca 3 litre sıvı koyabilirsiniz ancak 3 litrelik kapalı bir kaba tam 600 litre gaz sıkıştırılabilir. Bunun pek çok örneğini günlük hayatta görüyoruz. Bu noktada önemli olan gazın dışarı çıkacağı bir boşluk yaratmadan bu sıkıştırma işlemini gerçekleştirmektir.

Sıvılar sıkıştırılabilir mi?

Evet, sıvı dahil maddenin her halini sıkıştırmak mümkün. Ancak bu noktada önemli olan sıkıştırma işlemi için gereken kuvvettir. Bazen sıvı haldeki bir maddeyi sıkıştırmak için o kadar büyük bir kuvvet gerekir ki sıvılar sıkıştırılabilir mi sorusunun yanıtına ‘Yok artık!’ yanıtı vermek doğru görünebilir.

Sıvıların sıkıştırılabildiğinin en büyük kanıtını doğada görüyoruz. Okyanusların dibinde bulunan su kütlesi, üzerinde bulunan su kütlesi tarafından sıkıştırılır. Bu nedenle okyanusların dibinde bulunan su çok daha yoğundur. Okyanusun, dibine yaptığı baskının kuvvetini düşündüğümüz zaman neden bu durumun imkansız gibi göründüğünü anlayacaksınız.

Sıvıları sıkıştırabiliyoruz ancak bu işlem sırasında karşımıza viskotize olarak adlandırılan bir sonuç çıkıyor. Bunun anlamı, sıvının sıkıştırıldıkça akış direncinin ve yoğunluğunun artmasıdır. Yani atmosfer basıncı altında sıkıştırılan bir sıvı maddenin atomları daha az kayma eğilimi gösterir ve suyun akışkanlık oranı azalır.

Sonuç: bırakın dağınık kalsın

Başlıkta sorduğumuz sıvılar sıkıştırılabilir mi sorusunun yanıtı, evet sıkıştırılabilir. Ancak bu noktada hesaplanması gereken bir fayda – zarar hesabı var. Bu hesaba göre sıvıları sıkıştırmak için gereken kuvvetin büyüklüğü ile sıvıyı sıkıştırdığımız zaman aldığımız verim birbirini tutmuyor. Zaten sıkıştırıldığı zaman sıvının sıvılıktan çıktığını da düşünürsek bunun üzerine çalışmak pek de verimli bir iş değil.

600 litre gazın 3 litrelik yer kaplaması gibi bir verimlilik sistemi yaratılana kadar sıvıların olduğu haliyle daha işlevsel olduğunu söylemek mümkün. Eğer bir gün, su buharını bu şekilde hapsedersek ve vanayı açtığımız zaman hızlı bir soğutma ile kayıpsız oranda sıvı elde edersek neler olabileceğini hayal etmek bile insanı mutlu ediyor.

Maddenin katı, sıvı ve gaz hali üzerinden sıvılar sıkıştırılabilir mi sorusunu yanıtladık ve maddenin en küçük halleri olan atom ve moleküllerden bahsettik. Anlattıklarımızın hepsi bugüne kadar yapılmış olan bilimsel çalışmaların sonuçlarıdır. Yarın belki de tüm bu dediklerimiz yalanlanır ve karşımıza kimbilir nasıl buluşlar çıkar.

Kaynak: Webtekno