Şüphesiz hiç yağmura baktınız, yağmur damlalarının üzerine düştüğü şekilde şaşırmış ve şaşırmışsınızdır. Her zaman dairesel veya oval şekillere benzeyen ve şahsen iğnelermiş gibi düştüğünü gören damlalar. Su damlalarının oluşumunun ardındaki gizem nedir? Küçük su damlacıklarının yüzeyinin altında ne gizli ve neden su damlacıkları oluşur?
Tüm bu bilmeceleri ve şüpheleri çözmek istiyorsanız okumaya devam edin
Bir damla su
Su, Dünya yüzeyindeki en bol elementtir. Su sayesinde, bildiğimiz anlamda yaşam var olabilir. Su olmasaydı, nehirler, göller, denizler veya okyanuslar olmazdı. Dahası, biz de yaklaşık %70 oranında sudan oluştuğumuz için, onsuz yaşayamazdık.
Su üç halde bulunur: katı (buz), sıvı (su) ve gaz (su buharı). Hal değişimi tamamen sıcaklık ve basınca bağlıdır. Buza ısı uygulandığında, enerjisi içindeki su moleküllerinin titreşimlerini artırır ve erimeye başlar. Bu ısı devam ederse, parçacıklar o kadar çok ayrılır ki gaz haline gelirler. Su buharı, suyun minik damlacıklarından başka bir şey değildir. Ama…
Neden su damlaları oluşur?
Suyu oluşturan moleküllere baktığımızda, onları titreşim ve dönme hareketiyle bir arada tutulan yuvarlak, toplar gibi hayal ederiz. Eğer durum böyleyse, su döküldüğünde neden tek bir molekül kalınlığına kadar yayılmaz? Bunun nedeni yüzey gerilimi denilen bir şeydir. Moleküller arasındaki yüzey gerilimi sayesinde, bir iğneyi bardağın üzerinde yüzdürebiliriz veya su böcekleri su üzerinde yürüyebilir.
Bunu anlamak için sıvının içinde neler olup bittiğini bilmeniz gerekir. Su moleküllerden oluşur ve bunlar da atomlardır. Her atom, pozitif yüklere (protonlar) ve negatif yüklere (elektronlar) sahiptir ve oluşturdukları molekül türüne bağlı olarak bir veya diğer biçime sahiptirler. Bazen elektron kabuğu birbirine daha çok çekilir ve diğer zamanlarda protonlar ve elektronlar. Bu nedenle, çekim ve itme güçlerinin olduğunu biliyoruz.
Bir sıvının içindeki bir molekülü gözlemlediğimizde, diğer moleküller tarafından tamamen nasıl çevrelendiğini ve tüm moleküller arası kuvvetlerin birbirini nasıl dengelediğini görebiliriz. Bir molekül sola doğru çekiyorsa, diğeri aynı şiddette sağa doğru çeker, böylece birbirlerini dengelerler. Bu, moleküllerin daha az enerjiye sahip olmasını ve daha kararlı olmasını sağlar . Her zaman en az enerji gerektiren durum aranır; sıcak olan soğur, yüksek olan düşer ve benzeri.
Suyun yüzey katmanındaki moleküllere baktığımızda işler karmaşıklaşıyor. Bu moleküller tamamen diğer moleküllerle çevrili değiller. Sadece bir taraftan gelen kuvvetlere maruz kalıyorlar, diğer taraftan değil. Bu sorunun üstesinden gelmek için moleküller kendilerini yeniden düzenleyerek, kapladıkları yüzey alanını en aza indiren bir şekil bulmaya çalışırlar. Belirli bir hacim için, en küçük yüzey alanına sahip geometrik şekil küredir.
Tüm bu nedenlerden dolayı, su döküldüğünde su damlacıkları oluşur ve dairesel veya küresel bir şekil alır. Bu aynı zamanda, su yüzeyinin yabancı bir cismin girmesine izin verecek şekilde kırılma eğiliminde olmaması nedeniyle, kütlesi az ve sudan daha yoğun olan nesnelerin (örneğin su böcekleri) yüzebilmesinin de nedenidir. Suyun davranışı hakkında daha fazla bilgi edinmek için su buharı bölümüne bakabilir veya yağmur damlalarının şekli hakkında okumaya devam edebilirsiniz.
Sudaki yüzey gerilimi, moleküllerinin geometrisi köşeli olduğundan ve daha fazla kuvvetin var olmasına neden olduğundan diğer sıvılara göre daha yüksektir.
Yağmur damlaları neden bir gözyaşı damlası şeklindedir?
Su damlalarının neden oluştuğunu açıkladıktan sonra, bu damlaların yağmur sırasında gökten düştüklerinde neden gözyaşı şeklini aldıklarını açıklama zamanı gelmiştir.
Yağ damlaları genellikle gözyaşı damlası şeklinde tasvir edilir. Ancak, bir pencereye düşmedikleri sürece gözyaşı damlası şeklinde olmazlar. Küçük yağ damlalarının yarıçapı bir milimetreden azdır ve küreseldir. Daha büyük yağ damlaları, yarıçapları 4,5 mm'yi aştığında hamburger ekmeği şeklini alır. Bu durumda, damlalar bozulur, tabanında bir su tüpü bulunan bir paraşüt oluşturur ve daha sonra daha küçük damlacıklara dağılır.
Su damlacıklarının şeklindeki bu değişim, aynı anda etki eden iki kuvvetin etkileşiminden kaynaklanır. Birincisi daha önce bahsedilen yüzey gerilimi, ikincisi ise düşerken damlacığın tabanını yukarı doğru iten hava basıncıdır. Su damlacığı daha küçük olduğunda, yüzey gerilimi hava basıncından daha büyük bir kuvvet uygular, bu nedenle damlacık küresel bir şekil alır. Su damlacığının boyutu arttıkça, düşme hızı da artar, ayrıca üzerine etki eden hava basıncı da artar. Bu durum, damlacığın düzleşmesine ve içinde bir çöküntü oluşmasına neden olur.
Damlanın yarıçapı 4 mm'yi aştığında, damlanın merkezindeki çukur, üstünde bir su halkası bulunan bir cep oluşturacak şekilde artar ve bu büyük damladan birkaç küçük damla oluşur.
Bu bilgilerle su damlalarını ve farklı yerlerde bulunduklarında neden bu şekle sahip olduklarını biraz daha öğrenebileceksiniz. Artık bize hayat veren unsur hakkında daha fazla bilgi sahibi olarak pencereden bakabilirsiniz.
