Su ve +4 C Derecenin Gizemi

Su ve +4^oC’nin gizemi. Bilindiği gibi denizler ve göller dipten yukarı doğru değil, yukarıdan aşağıya olacak şekilde donmaya başlar. Soğuk kış günlerinde deniz ve göllerde buz tabakası su yüzeyinde kalır. Çünkü buzun yoğunluğu suya göre daha azdır. Böylece donmuş denizlerde ve göllerde balıklar ve diğer canlılar suyun sıvı halde olduğu dip kısımlarda rahatlıkla yaşayabilir. Kış mevsiminde deniz ve göllerde canlılığın devamı bu şekilde devam eder. Bunun sebebi suyun kendine özgü karakteristik özelliğidir. Genel olarak maddede bulunan atomlar veya moleküller soğudukça birbirine yaklaşır ve yoğunlaşır. Su molekülleri de soğudukça birbirine yaklaşır. Ancak maksimum yoğunluğa +4°C’ ye geldiğinde ulaşır. Buradan da anlaşıldığı gibi diğer maddelerde olduğu gibi su moleküllerinin en yoğun olduğu hal katı hali (buz) değildir.

Suyun en yoğun hali, +4°C’de, normal koşullarda 1 atm basınç altındaki sıvı halidir. d=m/V formülünden Hacim (V) ve özkütlenin (d) ters orantılı olduğunu düşünürsek donan maddenin molekülleri birbirine yaklaşarak hacmi azalacak ve özkütlesi yani yoğunluğu artacaktır. Ancak su molekülleri tamamen farklı davranır. Su molekülleri donarken birbirinden uzaklaşarak hacmi artar. Yoğunluğu daha az olan katı haldeki su molekülleri yani buz, sıvısının üzerinde yüzer.

Su ve +4^oC Derecenin Gizemi

Suyun özkütlesi 1 atm basınç altında 1 gr/cm³ olarak bilinir. Dikkat edilmesi gereken husus normal şartlar altında suyun özkütlesi 0°C’den +4°C’ye kadar artar. +4 °C’de maksimum değeri olan 1 gr/cm³’e ulaşır. +4 °C’den +100 °C’ye kadar azalarak gider. +100 °C’de özkütlesi 0,0006 gr/cm³’e iner ve buharlaşır. Bilindiği üzere bu hesaplamalar saf su için geçerlidir. Özellikle içinde NaCl gibi çözünmüş maddeler bulunan suyun özkütlesi ve kaynama noktası her zaman daha yüksektir. Üstelik donma noktası saf suya göre daha düşüktür.

+4^oC sıcaklıkta iki önemli kuvvet dengededir. Bu kuvvetler termal genleşme ve hidrojen bağlarıdır. Bu sıcaklıkta hidrojen bağlanması sebebiyle suda kristal kafes yapıları oluşmaya başlar. Bu sıcaklığın altında baskın olan kuvvet hidrojen bağlarıdır. Kristal kafesleri oluştururlar. Bu kafeslerin arasındaki boşluk nedeniyle özkütle azalır. Su donduğunda boşluk daha da artar ve özkütle daha çok azalır. 0°C ile +4°C arasında hidrojen bağlanması baskındır. Ancak +4°C’den yukarısında ise termal kuvvetler baskındır. Tam +4 °C’de ise bu kuvvetler mükemmel bir denge içindedir. Böylece suyun özkütlesi +4°C’de en yüksek değerine ulaşır.

---