Süper Havalı Bilim: Evde Anında Buz Yapma

İnternette gezinirken bir su şişesinin içindeki suyun bir anda buza dönüşmesini gösteren videolara rastlamış olabilirsiniz. Eğer henüz denk gelmediyseniz, bu videoda bu durumu siz de gözlemleyebilirsiniz. Videoyu izlemek eğlenceli olsa da arka planda neler olup bittiğini, bu sihrin nasıl yapıldığını merak etmiş olabilirsiniz? Size ilk önce bunun bir sihir değil, bilim ile yapılan basit bir numara olduğunu söylemekle başlayalım. Ve evet, bunu evde deneyebilirsiniz. Sıcak yaz günlerinde ani buz yapmak zorunda kalırsanız da işe yarayabilir.

Bir molekül çekirdekte bir buz kristali oluşturur, bu da daha fazla buzlu yüzey alanı yaratır,. Bu da daha yakındaki moleküllerin buza dönüşmesine neden olur. Bu da daha fazla buzlu yüzey alanı yaratır, bu da daha yakındaki moleküllerin buza dönüşmesine neden olur ve süreç bu biçimde devam eder.

Çekirdeklenme

Herhangi bir madde hal değiştirdiğinde – sıvı suyun katı buza dönüşmesi gibi – süreç çekirdeklenmeyi içerir. Faz dönüşümleri, bir faz içinde başka bir fazın tomurcuklanıp büyümesi ile gerçekleşir. Oluşmaya başlayan yeni fazın özelliklerini taşıyan bu tomurcuğa malzeme biliminde çekirdek (İngilizce: nucleus), çekirdeğin oluşma sürecine de çekirdeklenme (İngilizce: nucleation) denir.

Herhangi bir madde faz değiştirdiğinde (Suyun buza dönüşmesi gibi) bir molekülün çekirdeğinde buz kristali oluşur. Sonrasında ona yakın diğer moleküller de buzlanmaya başlar. Su normalde saf değildir. İçinde çok sayıda küçük toz ve organik madde parçacıkları bulundurur. Bunlar süreci başlatan “tohumlar” olarak düşünülebilir ve buz ilk olarak bu maddelerin etrafında oluşur. Bu duruma da heterojen çekirdeklenme denir.

Ancak homojen çekirdeklenme oluşturmak da mümkündür. Ancak bunun için saf su gereklidir. Bir şişe saf suyu soğuttuğunuz zaman videolarda gözlemlediğiniz sonucu elde edebilirsiniz. Su normalde 0 santigrat derecede donar. Ama saf suyun içinde su molekülleri dışında başka bir şey yoktur. Yani bu yüzden normal heterojen çekirdeklenme süreci başlatacak bir şey yoktur. Bu durumda başlangıç, şişeye çarptığınızda oluşan şok dalgası ile başlar.

Saf suyun tam olarak donması için gereken zaman, su şişelerinizin ve dondurucunuzun boyutuna bağlı olacaktır, ancak 
suyu bu aşırı soğutulmuş duruma getirmek yaklaşık iki buçuk ila üç saat sürecektir .

Anında Buz Yapma

Eğer evinizde bir şişe saf su varsa onu dondurucuya atın. Suyun donması için gereken zamanlama, su şişelerinizin ve dondurucunuzun boyutuna bağlı olsa da yaklaşık iki buçuk ila üç saat sürecektir. Su bu sürenin sonunda hala sıvı olacaktır çünkü saf su -42 santigrat derecede donar. Böylece artık elinizde aşırı soğutulmuş bir sıvı bulunur. Bu sıvının sıcaklığı normal donma noktasının altındadır, ancak sıvı hala katı hale gelmemiştir. Bundan sonra süper hızlı buz yapma süreci bir anda gerçekleşecektir. Ama harcadığınız emeğe kesinlikle değecektir.

Dikkatlice şişeyi dondurucudan çıkartın. Ve sonra bir anda sallayın veya masaya hafifçe vurun. Şişede oluşan hafif bir değişiklik homojen çekirdeklenme sürecini başlatmak için yeterli olacaktır. Bu değişiklik bir kez oluştuğunda şişedeki su molekülleri sanki sihirli bir biçimde bir anda buza dönüşecektir. ( Eğer donma süreci başlamaz ise şişenizi dolaba geri koyun. Bunun anlamı elinizdeki suyun yeterince soğumamış olmasıdır.)

Bu buz kulesinin nasıl yapıldığını izlemek istiyorsanız kaynakların arasındaki videoya da göz atabilirsiniz.

Sallama yöntemine bir alternatif, suyu bir buz küpünün üzerine dökmektir. Küp çekirdek görevi görecek ve siz dökerken küçük bir buz kulesi yaratabileceksiniz. Bilimin ne kadar eğlenceli olduğunu çocuklara göstermek için bu deneyin okullarda ya da evlerde de denenmesini öneririz. Bilim ile kalalım…


Göz Atmak İsterseniz


Kaynaklar ve İleri Okumalar:

Matematiksel

Batuhan Erdik

Grafik tasarımcısı ve bilgisayar meraklısı...

Bu Yazılarımıza da Bakmanızı Öneririz

Bir Yorum

  1. Bugüne kadar hiç düşünmediğim bir konu fakat çok ilginç ve harika bir anlatımla yazılmış.
    İlk fırsatta denemek istiyorum.
    Aydınlatma içün çok teşekkür ederim.
    Sevgiler