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 deşifre etmek istiyorsanız, okumaya devam edin 🙂
Bir damla su
Su, dünya yüzeyinde bulunan en yaygın elementtir. Su sayesinde bildiğimiz hayat gelişebilir. Onun için olmasaydı, nehirler, göller, denizler veya okyanuslar olmazdı. Dahası yaşayamadık % 70 sudan oluştuğumuz için.
Su üç durumda da bulunabilir: katı (buz formunda), sıvı (su) ve gaz (su buharı). Durum değişikliği tamamen sıcaklığa ve basınca bağlıdır. Buza ısı uygulandığında enerjisi, içindeki su moleküllerinin titreşimlerini arttırır ve erimeye başlar. Bu ısı devam ederse parçacıklar o kadar ayrışacak ki gaza dönüşecek. Su buharı onlar sadece küçük su damlacıklarıdır. Ama ...
Neden su damlaları oluşur?
Suyu oluşturan molekülleri işaret ettiğimizde, onu titreşerek ve dönerek bir arada tutulan toplara benzer dairesel bir şekil haline getiriyoruz. Eğer öyleyse, su döküldüğünde neden tek bir molekül kalınlığına kadar yayılmıyor? Bu, adı verilen şey yüzünden oluşur yüzey gerilimi. Moleküller arasında var olan yüzey gerilimi sayesinde, bir bardağın üzerinde bir iğne yüzdürülebilir ya da ayakkabıcı böcekler suyun içinde 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.
Sıvının içindeki bir moleküle baktığımızda, onun nasıl tamamen daha fazla molekülle çevrelendiğini ve var olan tüm moleküller arası kuvvetlerin nerede birbirini götürdüğünü görebiliriz. Biri sola ateş edecek olsaydı, diğeri sağa aynı yoğunlukta ateş ederdi, böylece birbirlerini iptal ederlerdi. Bu, moleküllerin sahip olmasını sağlar daha az enerji ve daha kararlı. Her zaman sürdürmek için en az enerjiye mal olan durumu, sıcak soğumayı, çok yüksek düşüşleri vb.
Suyun yüzeysel katmanında bulunan molekülleri gözlemlerken durum karmaşıktır. Bu moleküller tamamen diğer moleküller tarafından çevrelenmemişlerdir. Sadece bir taraftan güç alırlar, diğer taraftan değil. Bu sorunu çözmek için moleküller, kapladıkları yüzey alanını en aza indirecek bir şekil bulmaya çalışırken kendilerini yeniden konumlandırırlar. Aynı hacim için en küçük yüzey alanına sahip geometrik gövde küredir.
Tüm bu nedenlerden dolayı, su dairesel veya küre şeklinde döküldüğünde su damlacıkları oluşur. Bu aynı zamanda, az kütleye sahip olan ve sudan daha yoğun olan nesnelerin (ayakkabıcı böcekler gibi) yüzebilme nedenidir, çünkü su yüzeyi yabancı bir cismin girmesine izin vermek için kırılmaması.
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.
Genellikle gözyaşı damlası şeklinde bir su damlası tasvir edilir. Ancak bu damlalar bir pencereye düşmedikçe benzer bir şekle sahip değildir. Küçük yağmur damlalarının bir milimetreden daha küçük bir yarıçap ve küresel bir şekle sahiptir. En büyükleri 4,5 mm'den büyük yarıçap değerlerine ulaştığında hamburger ekmeği şeklini alır. Bu olduğunda, damlacıklar, tabanın etrafında bir su tüpü bulunan bir paraşüte dönüşür ve daha küçük damlacıklar halinde yayılır.
Su damlacıklarının şeklindeki bu değişiklik, aynı anda hareket eden iki kuvvetin gerilmesinden kaynaklanmaktadır. İlk olarak daha önce görülen yüzey gerilimi ve ikincisi hava basıncıdır, düşerken düşüşün tabanını yukarı itmek için katman. Su damlası daha küçük olduğunda, yüzey gerilimi hava basıncınınkinden daha büyük bir kuvvet uygular, böylece damla bir küre şeklini alır. Su damlasının boyutu arttıkça, düşme hızı o kadar artar ki, hava basıncının su damlasına etki ettiği kuvvet de artar. Bu, damlanın daha düzleşmesine ve içinde bir çöküntü oluşmasına neden olur.
Damla yarıçapı 4 mm'yi aştığında, damlanın merkezindeki çöküntü oluşacak şekilde artar üstünde su halkası olan bir çanta ve bu büyük damladan birkaç küçük tane 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.