Sıcak bir içeceği soğutmak için bekleyebilirsiniz, ama çoğumuz o kadar sabırlı değiliz. Bir parça buz atabilirsiniz, ama bu içeceği sulandırır. Ya da elbette sıcak bir içeceğe üfleyebilirsiniz. Bu yöntem, içeceği sulandırmadan, serin nefesinizle ısıyı azaltarak daha hızlı soğutmanızı sağlar.
Hepimiz neredeyse refleks olarak bu son seçeneği kullanırız. Nefesinizin sıcaklığı yaklaşık vücut sıcaklığındadır (37 °C), oysa sıcak yiyecekler genellikle çok daha yüksek sıcaklıktadır. Bu fark önemlidir çünkü ısı transferi, iki cisim arasındaki sıcaklık farkıyla doğru orantılıdır.
Isı, moleküllerin hareketiyle taşınır. Bir molekülden diğerine aktarıldığında, ilk molekülün hareketi azalırken, ikinci molekülün hareketi artar. Bu süreç, moleküllerin enerjileri eşitlenene kadar devam eder. Eğer yiyeceğinize üflemezseniz, enerji çevresindeki hava ve kaplara iletilir. Yiyecek soğurken, çevresi ısınır.
Yiyeceğe üflediğinizde bu durumu değiştirirsiniz. Isınmış havayı uzaklaştırır, yerine daha serin nefesinizi getirirsiniz. Bu da ısı farkını artırır ve yiyeceğin daha hızlı soğumasını sağlar. Ancak sıcak içeceğe üflemek çok da bilinmeyen bir başka nedenden dolayı da işe yarar.
Sıcak İçeceğe Üflemek Gerçekte Ne İşe Yarar?
Bir sıvının sıcaklığını, içindeki moleküllerin ne kadar hızlı hareket ettiği belirler. Moleküllerin kinetik enerjisi, sıvının ısısını gösterir. Bu yüzden, sıcak suya damlatılan gıda boyası soğuk sudakine göre çok daha hızlı yayılır. Çünkü sıcak sudaki moleküller daha hızlı hareket eder ve gıda boyası da kısa sürede aynı sıcaklığa ulaşır.
Molekülleri tek tek gözlemleyebilseydiniz, aralarındaki farkları daha net görürdünüz. Moleküller zamanla çarpışarak enerji alışverişi yapar. Bu süreçte her molekül ortalama enerjiye yaklaşır, ama hepsi aynı hızda hareket etmez. Bazıları daha yavaş, bazıları çok daha hızlı olur. Bu farklılık, Maxwell-Boltzmann dağılımı olarak bilinen bir hız dağılımı oluşturur.
Fizikte, özellikle istatistiksel mekanikte, Maxwell–Boltzmann dağılımı ya da Maxwell dağılımı, James Clerk Maxwell ve Ludwig Boltzmann’ın adını taşıyan özel bir olasılık dağılımıdır. Bu dağılım, bir gaz içindeki parçacıkların belirli bir sıcaklıkta sahip oldukları hızların nasıl dağıldığını tanımlar. Bu dağılım genellikle grafikle gösterilir; x ekseninde parçacık hızı, y ekseninde ise bu hıza sahip parçacıkların göreli sayısı yer alır.
İçerideki moleküllerin çoğu, ortalama sıcaklığa karşılık gelen bir hızla hareket eder. Ancak tüm moleküller aynı hızda değildir; bazıları daha yavaş, bazıları ise çok daha hızlıdır. Bu bir aralık oluşturur. Bu aralık içinde, sıcaklığa bağlı olarak bazı moleküller gaz fazına geçmek için gereken enerji eşiğinin üzerine çıkar. Sıcaklık arttıkça bu eşiği aşan molekül sayısı artar; sıcaklık düştükçe azalır. Bu yüzden, buharlaşma her zaman bir miktar olur, ama sıcak sıvılarda çok daha belirgindir.
Buharlaşma Yolu İle Soğutma
Sıcak bir içeceğin üzerinden yükselen buharı hiç gözlemlediyseniz, aslında sıvının içindeki en hızlı ve enerjik moleküllerin gaz fazına geçerek dışarı çıktığını görmüşsünüzdür. Bu moleküller, yukarıdaki serin hava ile karşılaştıklarında yoğunlaşır ve yeniden sıvı damlacıklarına dönüşerek yukarı doğru yükselir. Bu nedenle, buhar çıkan bir fincan kahvenin üzerine burnunuzu tuttuğunuzda sadece sıcak değil, aynı zamanda nemli bir hisle karşılaşırsınız.
Sıcak bir sıvıya üflediğinizde, elbette temas ettirdiğiniz hava sıvıdan daha soğuktur ve bu ısı farkı, içeceğin daha hızlı soğumasını sağlar. Ancak asıl etkili olan başka bir süreçtir: Üflediğinizde, sıvının yüzeyinde hava ile temas eden moleküllerin sayısını artırırsınız. Bu da, en enerjik yani en sıcak moleküllerin buharlaşarak gaz fazına geçme oranını yükseltir. Bu moleküller sıvıdan ayrılırken, sahip oldukları ısıyı da beraberlerinde götürür. Bu nedenle, sistemin genel sıcaklığı düşer ve içeceğiniz daha hızlı soğur.
Sonuç olarak
Bir dahaki sefere sıcak içeceğinize biraz fazla üflediğinizde sizi uyaranlara, bilimin arkanızda olduğunu söyleyebilirsiniz. Çünkü güçlü bir üfleme, en sıcak moleküllerin daha çabuk uzaklaşmasını sağlar — ve siz içeceğinizi keyifle içecek sıcaklığa daha çabuk ulaşırsınız.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. “Does Blowing on Hot Food Really Make It Cooler?” ThoughtCo, Apr. 5, 2023, thoughtco.com/blowing-on-hot-food-make-it-cooler-603913.
- Why Does Blowing On Your Hot Drink Cool It Down? Yayınlanma tarihi: 9 Şubat 2016. Kaynak site: Big Think. Bağlantı: Why Does Blowing On Your Hot Drink Cool It Down?
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
