Tabla de Contenidos
Gelelim baloncuklara, kaynar su dolu bir tencerede gördüğünüz o baloncukların tam olarak ne olduğunu biliyor musunuz? Bazı insanlar kendilerinin hava olduğunu düşünür, çünkü sabun köpüğü gibi bildiğimiz baloncukların çoğu aslında hava ile doludur. Diğerleri, suyun kaynadığı zaman yapısındaki kimyasal bir değişiklik sonucu kaçan hidrojen veya oksijen olduğunu düşünür.
Ancak bu varsayımların hiçbiri doğru değil. Tencereye su konulup ısınmaya başlayınca tencerenin kenarlarında kabarcıklar oluşur. Bu kabarcıklar aslında havadır. Suyun çoğu çözünmüş hava içerir. Suyu ısıtmaya başladığınızda, bu çözünmüş hava sudan dışarı çıkar. Ancak, bu kabarcıklar kaynar su ile ilişkili olanlar değildir.
Su kaynadığında ne olur
Su kaynadığında kimyasal değil fiziksel bir değişime uğrar. Su molekülleri hidrojen ve oksijene ayrılmaz, bunun yerine su molekülleri arasındaki kutupsal bağlar kırılarak kaynama noktasına ulaşmalarına ve fiziksel olarak sıvıdan gaza dönüşmelerine olanak tanır.
Muhtemelen suyun üç şekilde olduğunu zaten biliyorsunuzdur: katı, sıvı ve gaz. Katı halini buz olarak biliyoruz. Sıvı hali elbette içtiğimiz sudur. Gaz halindeki hali su buharıdır. Su buharı çevremizde, havada neredeyse her zaman bulunur. Sadece göremiyoruz.
Bir sıvıyı kaynatarak gaz haline getirmek için, sıvının buhar basıncı atmosfer basıncına eşit olana kadar ısıtılması gerekir. Su söz konusu olduğunda, bu yaklaşık 100°C’de gerçekleşir. Bu nedenle suyun kaynama noktası 100°C olarak kabul edilir. Bununla birlikte, suyun kaynama noktası, rakım, atmosferik basınç ve sudaki diğer kimyasalların varlığı gibi birkaç faktöre bağlı olarak aslında daha yüksek veya daha düşük olabilir.
Su kaynadığında, ısı enerjisi daha hızlı hareket etmeye başlayan su moleküllerine aktarılır. Sonunda, moleküller sıvı olarak birbirine yapışamayacak kadar fazla kinetik enerjiye sahiptir. Daha sonra, gaz halindeki su buharı molekülleri oluşur. Bunlar yüzeyde kabarcıklar şeklinde yüzer ve havada hareket eder.
Kaynar su dolu bir kaptaki kabarcıklar hava değil, sudan yapılmıştır, sadece gaz halindeki sudur. Su ve hava ile dolu bir çömlek gibi görünen şey aslında iki farklı fiziksel durumda da olsa sadece suyla dolu bir çömlektir.
Bir sıvı kabarcık yapmadan kaynayabilir mi?
Sıvıların kabarcıklar olmadan kaynamasını sağlamak için özel olarak tasarlanmış bir yüzey hayal edin. Kulağa çelişkili geliyor ve bir bakıma öyle. Ancak aşağıdakileri göz önünde bulundurun.
Çok sıcak bir tavaya küçük bir damla su koyduğumuzda dağılır ve buharlaşması bir dakika kadar sürer. İlk temasta, sıcak yüzey damlacığın bir kısmını buharlaştırarak damlacık ile sıcak yüzey arasında yalıtkan bir buhar tabakası oluşturur. Bu, çift camlı bir pencerenin hava odasında olana çok benzer. Bu buhar tabakası ancak sıcak yüzey sözde Leidenfrost noktasının üzerindeyse korunabilir.
Leidenfrost buhar tabakası ayrıca kaynatma ve soğutmada da önemli bir rol oynar. Sıcak bir tavada küçük su damlaları yerine suyla dolu sıcak bir çaydanlık varsa, çaydanlık Leidenfrost sıcaklığının altına soğuduğunda Leidenfrost buhar tabakası çöker. Bu, su (hala) sıcak yüzeyle doğrudan temas ettiğinde buhar kabarcıklarının patlamasıyla sonuçlanır.
Leidenfrost etkisinin kısa açıklaması
1756’da Johann Gottlob Leidenfrost, bir su buharı filminin havaya yükselmesi nedeniyle su damlalarının yeterince sıcak bir tavadan kaydığını gözlemledi. Bu filmler, yalnızca sıcak yüzey kritik bir sıcaklığın üzerinde olduğunda kararlıdır ve merkezi bir kaynama olgusudur.
Leidenfrost olarak adlandırılan bu rejimde, buhar tabakasının düşük termal iletkenliği, sıcak yüzey ile sıvı arasındaki ısı transferini engeller. Soğutma yüzeyi sıcaklığı kritik sıcaklığın altına düştüğünde buhar filmi çöker ve sistem çekirdek kaynama rejimine girer. Bu, nükleer santraller gibi bazı bağlamlarda özellikle zararlı buhar patlamalarına yol açabilir.
Öte yandan, bu buhar filmlerinin varlığı da sıvı-katı direncini azaltabilir.
kaynaklar
- Connor, N. (2019). Leidenfrost etkisi nedir ? Leidenfrost noktası: tanım.
- Dominguez, M. (sf). Fiziksel değişim ve kimyasal değişim .
- Kimya.dır (sf). kaynama noktası
- Sanchez, G. (2015). Maddenin kümelenme halleri .
- Valdivielso, A. (sf). Suyun buharlaşması nedir ?
