Su damlaları neden yuvarlağımsıdır?

Su molekülleri arasında güçlü bir çekim kuvveti bulunur, bu nedenle de suyun yüzey gerilimi yüksektir. Bu kuvvet, suyun yüzeyini küçültme eğilimindedir. Bu nedenle, su damlaları her zaman içe doğru yönelmeye ve yüzey alanlarını küçük tutmaya çalışırlar (her bir su molekülünün, diğer su moleküllerince güçlü bir şekilde çekildiğini düşünün). Eşit hacimli geometrik şekiller arasında yüzey alanı en düşük olanı da küredir.

Dünya üzerinde su moleküllerine yerçekimi kuvveti gibi başka kuvvetler de etki ediyor. Bu nedenle, su damlaları mükemmel küre şeklini alamıyorlar, yalnızca küreye yakın şekillere girebiliyorlar. Ancak, bu kuvvetlerin bulunmadığı bir ortamda, su damlalarından mükemmel küreler elde edebilirsiniz.

Su ıslak mıdır?

“Buyurun buradan yakın” demeden önce, bilim “ıslaklık” kavramını nasıl açıklıyor bir bakalım...

Moleküller arasında çekim kuvvetleri olduğunu biliyoruz. Bilmeyeni zaten ne kimya dersinden geçiriyorlar ne de fizik. Maddenin kendi molekülleri arasında çekim kuvveti olduğu gibi (ki buna adezyon deniyor), birbiriyle temas halinde maddelerin molekülleri arasında da çekim kuvvetleri bulunuyor (buna da kohezyon deniyor). Bilim, “ıslak” olma koşulunu bu kuvvetlerin birbiriyle ilişkisine göre belirlemiş. Buna göre:

adezyon > kohezyon ise ıslak olma koşulu karşılanıyor
kohezyon > adezyon ise ıslaklık koşuluna elveda deniyor.

Su için ilk durum geçerli. Su molekülleri birbirini çılgınlar gibi kuvvetli çekiyor, temas ettikleri diğer maddelerleyse daha az ilgileniyorlar. Bu kadar uzun lafın kısası, evet, içimiz rahat olsun ki su ıslak.

Denizler neden üstten donar?

Çünkü suyun katı halinin yoğunluğu, sıvı halinin yoğunluğundan daha düşüktür. Problemlerde suyun yoğunluğu hep 1 gr/cm³ olarak geçer. Ama işin gerçeği şöyledir: Sıvı haldeki suyun yoğunluğu 0,9998 gr/cm³, katı haldeki suyun -yani buzun- yoğunluğu da 0,919 gr/cm³’tür. Şimdi, bir bardakta zeytinyağı ve su karışımını düşünün. Yoğunluğu düşük olan zeytinyağı suyun üzerine çıkar, değil mi? Bu duruma benzer şekilde, donan su da sürekli olarak sıvı suyun üzerine çıkma eğilimindedir. Bunun çok küçük bir örneğini, su bardağımıza buz attığımızda da gözleyebiliriz. Buzlar dibe çökmek yerine yüzeye çıkar. Elimiz değmişken, suyun en yoğun halinin gözlendiği sıcaklığın +4°C olduğunu da hatırlatalım.

Su şişesi buzlukta neden patlar?

Suyun katı halinin daha az yoğun olduğunu söyledik. Su donarken, birim hacimdeki yoğunluğu azalırken hacmi de %8-9 oranında artar. Yani su donarken genleşir. Bu, doğanın fizik ve kimya kanunlarına göre biraz anormal bir özellik. Nedeniyse, suyun kimyasal yapısında saklı. Sıvı haldeki suda, oksijen atomuna bağlı olan 2 hidrojen atomu arasında 104,5 derecelik bir açı bulunuyor. Donma sırasındaysa, buz kristallerini oluşturmak üzere, suyun yapısındaki hidrojen bağlarının sayısı artıyor ve hidrojen atomları arasındaki açı değeri de artarak 108 dereceye ulaşıyor.

Merak edenler için ekleyelim, bu şekilde anormal davranan başka maddeler de var. Bizmut, germanyum, galyum ve silisyum elementleri de donunca hacmi artan maddeler arasında.

Suyun 3 halini aynı anda görebilir miyiz?

Evet görebiliriz. Yalnızca suyun değil, her maddenin 3 halinin aynı anda gözlenebileceği bir koşul bulunur. Maddelerin katı-sıvı-gaz halleri arasındaki değişimleri, ortamdaki sıcaklık ve basınç değişkenlerine bağımlıdır. Dolayısıyla da, belli bir sıcaklık-basınç değerinde, maddelerin her 3 hali bir arada bulunabilir. Kimya bilimciler bu değeri “üçlü nokta” olarak adlandırıyorlar. Su için bu nokta, 0.01 ºC ve 0.00603 atmosfer basınç.

Su dolu bardağa kalem soktuğumuzda neden kırık gibi görünür?

Su havadan daha yoğun olduğu için, ışık suda daha yavaş ilerler ve havada olduğundan daha farklı bir kırılmaya uğrar. Bu nedenle de, içi su dolu bardağa soktuğumuz kalem ya da cetvel, suya girdiği noktada kırık gibi görünür.

Sesin su içindeki hızı nedir?

Sesin sudaki hızı, suyun sıcaklık derecesi, tuzluluk oranı ve basıncı gibi değişkenlerden etkilenir. Ancak, sudaki ses iletimi kesinlikle havadaki iletimden daha hızlıdır. Su, 25°C sıcaklıkta normal suda 1497 m/s ve deniz suyunda da 1533 m/s hızla yayılır.

Suda neden batmayız?

Akciğerlerimiz ve vücut boşluklarımız havayla dolu olduğu sürece, havanın yoğunluğu sudan daha düşük olduğu için, suyun üzerine çıkarız. Dalgıçların sürekli olarak suyun yüzeyine çıkmalarını engellemek için bellerine ağırlık bağlamalarının nedeni de budur. Bu şekilde suyun kaldırma kuvvetinin yerçekimi kuvvetine üstün gelmesini engellerler.

Kriminalistik meraklıları için ekleme: Ölüm sonrasında nefes alıp-verme durmuş olsa bile akciğerlerin ve vücut boşluklarının içinde bir miktar hava bulunur. Bu nedenle de, öldükten sonra suya atılan bir ceset su üzerinde yüzecektir. Suda batmasının koşulu, akciğerlerdeki havanın bir nedenle tamamen boşalması ya da akciğerlerin suyla dolmasıdır. Bu da, genellikle, ölümün su içinde gerçekleştiğini gösterir.

Bazı böcekler nasıl suda yürür?

Bunun yanıtı da yine suyun birbirini çok seven molekülleri sayesinde yüzey geriliminin çok yüksek oluşu. Su yüzeyinde çok ince bir zar olduğunu düşünün. Bu zarı delebilecek kadar güçlü bir kuvvet uygularsanız batarsınız. Eğer su yüzeyine uyguladığınız kuvvet bu zarı delebilecek kadar güçlü değilse de, paşa paşa su üzerinde yürürsünüz. İşte size su böceklerinin sırrı: Suyun yüzey gerilim kuvvetini yeterince zorlayacak kadar ağır değiller.

Uzun süre suda kalan parmaklar neden büzüşür?

Deri hücrelerimiz, içerdikleri organeller ve maddeler nedeniyle çeşme suyundan daha yoğundur. Bu nedenle, uzun süre suda kalındığında, deri hücrelerimiz içlerine su alırlar ve şişerler. Çünkü su, miktarca yoğun olarak bulunduğu ortamdan daha az yoğun olduğu ortama geçme eğilimi gösterir. Parmaklarımızın uç kısımları, parmak izlerini oluşturan deri kıvrımları nedeniyle, vücudumuzun diğer yerlerinden daha yüksek sayıda deri hücresine sahiptir. Derinin alt tabakası değişmeden kalırken, hücreleri su alan üst tabaka hücreleri şişer. Bu da, deride kıvrılmalara ve büzüşmelere neden olur.