SUYUN SİHİRLİ YAŞANTISI
GÖZLEME ÇAĞRI
1 — Milattan önce 624-546 yılları arasında yaşamış tanınmış bilim adamlarından ve filozoflarından olan Milet’li Tales, suyun evrenin ilk ve en önemli maddesi olduğunu iddia etmiştir. Sizlere göre Tales neye dayanarak bu teoriyi ortaya atmıştır?
2 — Çöl: Uçsuz bucaksız Sahra, bitkisiz ve kum çölüdür. Suyun bulunmadığı yerde hiçbir bitki yoktur. Neden?
3 — Kasvetli kum çölü yakınlarında topraktan fışkıran bir su kaynağı kupkuru araziyi bir cennete çevirmeye yeterlidir. İnsan, çölü nasıl yenebilir?
4 — Dağlarda, kırlarda gezinirken biçilmiş ve kurumaları için güneşe bırakılmış yeşil kümelerine rastlamışsınızdır. Beşte dördü su olan bu otlar kurudukları zaman çok hafif olurlar. Otlar kurumakla neyi kaybetmişlerdir?
5 — Dünyada üç ayrı halde bulunan tek madde sudur. Kutuplarda su, buz yani katı bir madde halinde yüzerken aynı bölgenin gökyüzünde bulut yani buhar halinde dolaştığı görülür. Denizdeyse bir sıvı olarak karşımıza çıkar. Neden?
SU ÖNEMLİDİR
İnsanların ve hayvanların dünya üzerinde yaşayabilmelerinde ve iklimler üzerinde etkenli olan ısı, nasıl en önemli faktörlerden biriyse su da aynı ölçüde önem taşıyan diğer bir unsurdur.
Suyun insanlar, hayvanlar ve bitkiler için taşıdığı hayatî önemi anlayabilmek için suyu az ve suyu bol iki bölgedeki bitki örtüsüyle hayvanların durumlarına bakmak yeterlidir.
Diğer taraftan hayvanların ve bitkilerin yapılarındaki ana maddede suyun büyük bir yer kapladığını hatırdan çıkarmamak gerekir.
İnsan vücudunu örnek olarak ele alacak olursak, ağırlığının üçte ikisinin su olduğunu görürüz. Yani 36 kilo ağırlığındaki bir kimsenin 24 kilosu sudur.
Diğer bütün canlı yaratıklarda da hemen hemen aynı durumu görmek mümkündür.
Kuru mantarların, taze olanlarına oranla ne kadar hafif oldukları, kurumakla kaybettikleri su miktarının çokluğu hakkında bize iyi bir fikir verir.
Su, yalnız hayvanlarda ve bitkilerde bulunmaz. Denizlerde, göllerde ve nehirlerde bulunduğu gibi havada da önemli bir miktarda vardır. Mevsim değişimleriyle devamlı olarak hareket halinde bulunan havadaki su, iklimlerin düzenlenmesinde en önemli faktördür.
Sonbaharda olduğumuz şu sıralarda suyun geçirdiği çeşitli değişiklikleri daha iyi görmek mümkündür. Genellikle yağmur olarak yağan ve sonra dolu olarak düşen su, daha ileride belki de kar halinde serpiştirmeye başlayacaktır.
Suyun sihirli yaşantısını en küçük özelliklerine kadar öğrenme merakı bizleri bazı sorular karşısında bırakmıştır.
Su, ısıyla birlikte yer küredeki yaşantının devamında nasıl ve ne dereceye kadar hükmeder?
Suyla ısı arasındaki ilişkilerin önemi nedir?
Suyun güneş enerjisinin büyük bir kısmını dünyanın her yerine taşımakla ve korumakla görevli olduğu doğru mudur?
Bu soruların doğru cevaplarını bulmak için suyun sihirli yaşantısını deneylerle ortaya çıkarmaya çalışacak ve özellikle ısının etkisiyle geçirdiği değişimlerini inceleyeceğiz.
Önce ergime ve katılaşmayı görelim:
DENEY (1) : Ergime
Bir kaba buz parçaları koyun. Sonra buna termometrenin hazne kısmını daldırın ve benmari (kabın daha büyük diğer bir kaptaki su içinde ısıtılması) yoluyla ısıtın. Gözleminiz nedir?
Buz, yavaşça su haline dönüşmüştür. Termometreye bakacak olursak santigrat derecesini göstermekte olduğunu görürüz. Kapta buz kaldığı sürece bu durum devam edecektir.
Düşünün ve cevaplandırın
■ Parçalanmış buzun sıcaklığı nedir?
■ Suyun buz halinde kaldığı sürece termometrenin gösterdiği sıcaklığın aynı derecede kaldığına dikkat ettiniz mi?
■ Bu olay esnasında buz «ısınıyor» demek neden yanlıştır? «ısınmak» ne demektir?
■ Bu olay süresince buz, dışarıdan aldığı ısıdan nasıl yararlanmıştır?
SONUÇ
Buz, normal şartlar içinde O santigrat derecesinde erir ve bu olay süresince sıcaklığı sabit kalır.
Buzun su haline dönüşmesine ergime denir.
Bu olayın meydana gelebilmesi için ısı sağlanması gereklidir. Bununla beraber ergime sırasında buzlu sudaki sıcaklık değişmez. Nedeni ise buzun ergimek için almış olduğu bütün ısıyı kullanmış olmasıdır.
DENEY (2) : Katılaşma
Ergimekte olan buzdan elde edilmiş suyun bulunduğu kabı buzdolabına veya sıcaklığın sıfır santigrat derecesinden düşük olduğu soğuk bir yere koyun ve arada bir termometreye bakın. Termometre 0 santigrat derecesine gelinceye kadar derece aralıklı bir şekilde düşer. Bu noktaya gelince su, buz haline dönüşmeye başlar ve su sıvı olarak kaldığı sürece derecenin göstereceği sıcaklık aynı olur. Yani sıfır santigrat derecesinde kalır (soldaki resim).
Düşünün ve cevaplandırın
■ İlk buz tabakasının meydana gelişinde termometre kaç dereceyi göstermektedir?
■ ilk buz tabakası nerede oluşur?
■ Bütün su buz haline dönüşünceye kadar, ısıyı azaltmaya devam etmemize rağmen, sıcaklığın aynı noktada sabit kalması olayını nasıl açıklarsınız?
SONUÇ
Normal şartlarda su sıfır santigrat derecesinde katılaşır ve bu olay süresince sıcaklık sabit kalır.
Suyun buz haline dönüşmesine «katılaşma» denir. Bu olayın meydana gelebilmesi için ısının azaltılması gerekmektedir. Katılaşma olayının tamamlanması süresince ergime olayında olduğu gibi sıcaklık aynı kalır. Su, tamamıyla katılaşıp buz haline dönüştükten sonra sıcaklık yine düşmeye başlar.
Şu halde buzun su haline dönüştüğü sıcaklık yani ergime ısısı ile suyun buz haline dönüştüğü sıcaklık yani katılaşma ısısı eşittir.
Bütün maddelerin hal değiştirmeleri suyunkine benzer şekilde olur.
BUHARLAŞMA
Su, bir sıvıdır. Bu nedenle «katı»lık özelliği yoktur. Özel bir şeklinin olmaması nedeniyle her yere yayılabilir. Yalnız sabit bir sıcaklıkta kaldığı sürece hacmi değişmez.
Ancak su, özellikle sıvı şeklindeyken bu durumda fazla kalmaz.
Suyun buz haline gelebileceğini görmüştük, fakat bütün değişim bu değildir.
Bazı basit gözlemlerle de ispatlanabileceği gibi su, katı ve sıvı durumundan ay-n bir hale gelebilme yeteneğine de sahip- tir.
İşte size güzel bir örnek: Anneniz, yıkadığı çamaşırları kurutmak üzere astığı zaman ne meydana gelmektedir?
Yıkandıktan sonra ıslak olan çamaşırlardaki su, bunlar kuruduktan sonra ne olmuştur? Acaba kayıp mı olmuştur? Hayır! Sadece gözden kaybolmuş ve yeni aldığı şekliyle bulunduğu ortama dağılarak görünmez bir duruma geçmiştir. Suyun böyle buhar haline dönüşmesi olayına buharlaşma denir.
Buharlaşma yüzeyde oluşur ve ısıya ihtiyaç gösterir. Bunun için ipe serilmiş çamaşır, leğende bırakılmış olan çamaşırdan daha çabuk kurur. Bu olayı anlatacak bir başka güzel örnek de güneşe bırakılacak ekmeklerin çok çabuk rutubetlerini kaybederek sertleşmeleridir.
Buharlaşma hızını etkileyen başka nedenler de vardır. Ancak bunları sizlerin özel araştırmalarınıza bırakıyor ve konumuza devam ediyoruz.
Araştırmalarınızda sudan başka buharlaşan öbür sıvıların da buharlaşma sırasına göre bir ayırımını yapmanız mümkündür. Fazla uçucu olanları üst sırada toplarken çok zor buharlaşanları (bunlara sabit sıvılar da denilmektedir) listenir altında sıralamanız doğru olur.
KAYNAMA
Deney, sıcaklığın bir sıvının buharlaşma hızını önemli derecede etkilediğini ispatlamaktadır. Bu özellikten yararlanarak bir sıvının buharlaşmasını hızlandırmak mümkündür.
Bir ocağın üzerine koyacağınız içi su dolu bir deney kabını ısıtın ve sıcaklığı da devamlı kontrol edin. Su, saf yani an ise ve deney deniz düzeyinde yapılıyorsa termometredeki cıvanın 100 santigrat derecesine kadar yükseldiği ve bundan sonra olduğu yerde kaldığı görülür
Bu noktada iri hava kabarcıklannm yüzeye çıktıkları ve patladıkları görülür.
Bu sıvı halden buhar haline geçişe kaynama denir. Kaynama, buharlaşmadan ayrı bir olaydır. Çünkü sabit bir sıcaklıkta meydana gelmektedir.
Her sıvının kendine özgü bir kaynama sıcaklığı (veya kaynama noktası) vardır.
Suyun kaynama sıcaklığı 100 santigrat derecesidir.
Deneyde arı su kullanılmamış ve işlem deniz düzeyinde yapılmamışsa kaynama olayı değişik bir sıcaklıkta meydana gelebilir. Bu nedenle bu gibi deneylerde kaynama noktasında termometredeki cıvanın 100 santigrat derecesinde olmaması mümkündür. Bu durumu bir örnekle açıklarsak İstanbul’da deniz kenarında su 100 santigrat derecesinde kaynarken Ankara’da 97, Uludağ’da 91, Ağrı Dağı’nın tepesinde 83 santigrat derecesinde kaynar deriz. Yani deniz düzeyinden yük-seklere çıktıkça kaynama sıcaklığı da 100 santigrat derecesinin altına düşer.
YOĞUNLAŞMA
Mademki su, görünmez hale gelebiliyor, yani buharlaşıyor. Acaba onu yine eski haline dönüştürmek mümkün müdür. Nasıl?
DENEY (3)
Avucunuzun içini nemlendirin, soğuk bir bardağı iyice kuruladıktan sonra ağzı elinizin ayasına yapışacak şekilde tutun. Ne görüyorsunuz?
Düşünün ve cevaplandırın
■ Bardağın içi neden buğulanmıştır?
■ Bardağın içini kaplayan nem nereden gelmiştir?
■ Eli nemlendiren suyun buharlaşmasındaki etken nedir?
■ Elde neden bir soğuma hissi duyulur?
■ Bu deneyde neden soğuk bardak kullanılması gereklidir?
SONUÇ
Su buharının yoğunlaşma sebebi soğumadır.
Su buharının bu halden sıvı durumuna dönmesine yoğunlaşma denir. Yoğunlaşmadan yararlanarak su ve diğer sıvıların «katıksız madde» (arı sıvı) haline gelmesi için yapılan işleme damıtma denir.
Damıtma, endüstrinin pek çok dalında kullanılır. Alkollü içkilerden olan likörler damıtma sonucu elde edilirler. Konyak üzüm fermentasyonu damıtığıdır.
Çiyin oluşumunu yoğunlaşmayla izah edebiliriz.
En küçüğünden en büyüğüne kadar, su birikintilerinden tutun da, okyanuslar da dahil olmak üzere her su yüzeyinde buharlaşma vardır. Bu nedenle havada büyük ölçüde su buharı bulunur.
Başka bir deyimle bitki ve hayvan organizmalarının solunum ve terleme fonksiyonları dışında (ki bu da hiç önem taşımamaktadır) her şeyden bir buharlaşma meydana gelir.
Yukarıda saymış olduğumuz kaynaklardan oluşan büyük miktardaki su buharı, soğuk bir yüzeyle temas eder etmez onun üzerinde yoğunlaşır. Aynı olayı bardağa çok soğuk su döküldüğünde de görürüz: Bardağın dışında bir buğulanma yani «çiy» oluşur. Toprağın soğumasıyla da meydana gelen çiy olayını hepiniz görmüşsünüzdür.
KIRAĞI NEDİR?
Bulutsuz gecelerde, ışımayla fazlaca soğuyan cisimlerin üzerinde yalnız çiy değil, kırağı da görülür. Kırağı ile çiy çoğunlukla karıştırılır ve hataya düşülür. Kırağı, katılaşmış çiy değildir. Zira kırağı, atmosferdeki su buharının havayı andıran durumundan katı duruma geçmesine denir. Kırağıyla çiy arasındaki farkı daha aç k bir şekilde anlatmak için şu açıklamayı yapmak mümkündür. Sıcaklık sıfır santigrat derecesinin üstündeyse, su buharı yoğunlaşarak çiy hasıl eder. Sıcaklık sıfır santigrat derecesinin altındaysa, su buharı, soğuk cisimlerin üzerinde buz iğneleri halinde donarak kırağı hasıl eder.
BULUT NEDİR?
Su buharının görünür hale gelmesine bulut denir.
Bir çaydanlığa su koyup bunu ateşe oturtun ve suyu kaynatın. Ağzından çıkan buharı dikkatle izleyin. Önceleri hafif ve az görünen buhar sonra çoğalır ve yayılınca yoğun ve görünür bir hal alır.
Su buharı acaba neyin etkisiyle görünür bir bulut haline gelmiştir?
Aslında görünmeyen buhar yayılınca soğur, soğuyunca da yoğunlaşır ve çok küçük su zerrecikleri halinde bulutu mey dana getirir. Artık bu, buhar olmayıp çok küçük damlacıklar halinde yoğunlaşmış sudur.
İşte tabiatta da bulutlar aynı şekilde oluşurlar. Nemli hava kuru havadan daha hafiftir ve yükselmeye yönelicidir. Yükseldikçe genişler. Biraz yayılmanın biraz da yükseklerde sıcaklığın daha az olması nedeniyle soğur. Soğuyan nemli hava, su tanecikleri halinde yoğunlaşır ve böylece bulut oluşur. Bu su zerrecikleri o derece hafiftir ki yukarıya doğru olan en küçük bir hava akımı bunları bulundukları yerde tutabilir.
Yoğunlaşmanın çoğalmasıyla su zerreciklerinin hacimleri büyüyüp ağırlaştıklarından su damlacıkları halinde düşmeye başlarlar. İşte yağmur dediğimiz şey de budur.
DOLU
Dolunun oluşum şekli yağmura oranla her ne kadar daha zor ise de tarifi kolaydır.
Bütün sorun bir atmosfer tabakasıyla diğeri arasındaki sıcaklık farkına dayanır.
Yukarıya doğru yükselen bir hava akımının taşıdığı toz, toprak ve kumdan in olanları tekrar yere düşerler. Küçük olanlarıysa yükselmeye devam ederler. Bunlar bir buluta rastlarlarsa toz yüzeylerine su tanecikleri yapışır ve yoğunlaşırlar. İşte bu durum, dolu tanelerinin oluşumu için atılan ilk adımdır. Bir araya gelen su taneciklerinden oluşan damlaların altlarında serin ve nemli bir hava tabakası bulunuyorsa damlalar normal yağmur olarak düşerler. Eğer altlarında sıcak bir hava tabakası varsa kısa bir düşüşten sonra buharlaşırlar ve tekrar yukarıya çıkmaya başlarlar. Eğer yükselen bir hava akımına rastlayacak olurlarsa o zaman çok yükseklere çıkar ve içleri toz, toprak olan, su tanecikleri bu yerlerin çok soğuk olması nedeniyle donarlar ve buz tanecikleri halini alırlar. Bu buz tanecikleri alçalıp yükseldikçe topladıkları nem ile daha büyür ve bulundukları yerde duramayacak ağırlığa erişince de yeryüzüne dolu olarak düşerler. Şu halde dolunun meydana gelişini şöyle özetleyebiliriz: Yağmur tanelerinin soğuk hava tabakalarına rast gelmesi suretiyle donmaları sonucu dolu meydana gelir.
SİS
İlkbahar ve sonbaharda sakin ve serin bir geceden sonra sabahleyin her tarafı sis içinde görmek hepimizi şaşırtır. Bu sis bazen öğleye kadar bazen de bütün gün sürer. Birçok bölgede yoğun sis yüzünden hava, kara ve deniz trafiğinin aksadığına sık sık rastlanır.
Acaba sis nedir ve nasıl oluşur?
Bazı berrak ve serin gecelerde toprak, gündüz topladığı ısıyı havaya vermesi nedeniyle soğur. Eğer yer çok soğumuşsa toprağa çok yaklaşmış ve ısınmış olan hava da soğur ve hava içindeki su buharı da sis şeklinde yoğunlaşır. Yani sis, toprağa çok yakın olan bulutlardan başka bir şey değildir. Bunu şöyle de tarif edebiliriz: Yere değen ve gayet küçük su damlacıklarından ibaret olan bulutlara sis adı verilir.
GÖZDEN GEÇİRME VE BİLGİYİ KONTROL
1 — Suyla birlikte ısı neden hayatın devamı için en önemli faktörler arasında sayılırlar?
2 — Su tabiatta nerede bulunur?
3 — Su yeryüzünde kaç şekilde bulunur? Bunları sayar mısınız?
4 — Ergime nedir? Hangi kurala bağlıdır? Buz hangi sıcaklıkta erir?
5 — Katılaşma nedir ve hangi kurallara tabidir? Su hangi sıcaklıkta katılaşır?
6 — Kurutulmak üzere asılmış ıslak bir çamaşırdaki su, hangi hale dönüşür?
7 — Suyun buhar haline dönüşümüne ne denir?
8 — Bir sıvıya ne zaman uçucu ne zaman kalıcı denir?
9 — Kaynama nedir? Buharlaşmayla aralarında ne fark vardır?
10 — Normal şartlar altında su, kaç derece sıcaklıkta kaynar?
11 — Buhar halinden sıvı haline geçişe ne denir?
12 — Yoğunlaşma olayından yararlanarak arı bir sıvı nasıl elde edilir?
13 — Çiy nasıl meydana gelir? Kırağı ise nasıl oluşur?
14 — Bulut, buhardan mı yoksa yoğunlaşmış çok küçük su zerreciklerinden mi meydana gelmiştir?
15 — Sis nasıl oluşur?
GÖZLEMLER (*) ARAŞTIRMALAR (**) PRATİK DENEYLER (*“)
1 (*) Islak çamaşırlar neden açık havada daha çabuk kurur?
2 (*) Mürekkebi henüz Kurumamış bir yazıya çabuk kuruması için neden üflenir?
3 (*) Şarabı veya likörü şişede muhafaza ederken neden mantarını açık bırakmamak gerekir?
4 (*) Kalabalık bir insan topluluğunun bulunduğu sıcak bir odaya soğuk bir yer-den gelen kimsenin gözlüklerinin camları oraya girince buğulanır; bunun nedeni:
a) Oda sıcaktır.
b) Gözlük camlarının sıcaklığı buhar yoğunlaşmasından daha düşüktür.
c) Gözlük camları şeffaftırlar.
d) Pek çok insan konuşmaktadır.
Doğru cevabı bir «x» işaretiyle belirtin.
