Bu olayı basınç, moleküler yapı ve faz göz önünde bulundurarak nasıl yorumlarız ?

Sorunuzun basit cevabı; basınç altında iken donma derecesi geçtiği halde donamamış biranın basınç kalktıktan sonra aniden katılaşmasıdır. Bu durum ani bir genleşme yaratır. Çoğu durumda şişe patlar (basıncın şiddetine bağlı) Sıvı halden katı hale geçmek açısından bir faz değişimi olarak nitelendirilir. Moleküler yapı hakkında bir fikrim yok. Ama mümkün olan en küçük birimler halinde katılaşır sanırım. Bu soruyu büyük patlama öncesini açıklayan teorilerden biri olduğu için açtıysanız eğer, (çünkü olayı bu şekilde açıklayan teoriler var) o durumu da bildiğim kadar açıklayabilirim. Bir alttaki soruya da yanıt olur belki.

Atomların ya da moleküllerin durumunu gözlemlerken bilimciler çok ilginç bazı durumlarla karşılaştılar. Örneğin bir maddenin aşırı derece soğutulmuş ve ısıtılmış hallerinin moleküler düzeyde fiziksel özelliklerinin birbirine çok benzer olduğu saptanıyor. Olayın özünde, moleküller arasındaki homojenlik ve denge var. Örneğin: Bir bardak saf suyu mikrodalgada ısıtıp, suyun kaynama derecesini aşabilirsiniz. (Buradaki ana şart, suyun aşırı derece dingin-sakin -beklemiş olması ve hiç hareket olmaması) Bu durumda su molekülleri o kadar enerji yükleniyorlar ki, bu enerjiyi atmak için titreşmeye çalışıyorlar. Ancak su en baştan durgun ise ve herhangi bir etki yok ise, moleküllerin titreşimi, diğer moleküllerin titreşimi ile kesiliyor. Yani su molekülleri aşırı enerji yüklemesinden dolayı, homojen enerji birikimi ile birbirlerini engelliyorlar. Bu durumda su kaynamıyor. Hatta buharlaşma bile olmuyor. Ancak bu kısa bir süre geçerli, eninde sonunda entropi işe giriyor ve bir -iki molekülün durumu değiştirince, zincirleme olarak tüm moleküllerin pozisyonları bozuluyor. Bardaktaki su bir anda kaynamaya başlıyor. Ya da aynı suya ufak bir tını, kabına bir vuruş ile moleküller arası dengeyi bozuyor. Veya suya düşen bir kum tanesi, yüksek sesli bir radyodan çıkan bir ses dalgası da aynı işi görebiliyor. Soğutulan sıvılarda da benzer durum var. Örneğini verdiğiniz, bira, kola, gazoz gibi şişelerde zaman zaman hepimizin başına geliyor. Tabii burada koşullar biraz farklı. İlk önce, kapalı bir ortam. Bunun anlamı ortamdaki enerji koşullarını belirleyen etmenleri saptayabiliriz. İkincisi ısı kaybı ile tüm moleküllerde, enerji talebi var. Etmenlerimiz: a) Eğer cam şişe ise, hacim sınırlı, esneme payı çok az. b) Pet şişe ise hacim değişken ama hacimdeki değişim aynı zamanda pet şişenin pvc malzemesinin esnemesinden dolayı çeperden içeri doğru bir basınç uygulaması var. c) Buzlukta bekleyen içeçecek uzun bir süre orada kalıyor. d) Basınç altındaki sıvıların donma ve kaynama sıcaklıkları daha da düşer-artar. Sıvıyı kapalı kapta soğtutuğumuzda, ilk önce içindeki su +4 \'nin altına indikçe genişlemeye başlıyor. Buz olabilemesi için 1/10 hacim artışı gerektiği için, bu hacim artışı için gerekli alan engellenirken bu basınç olarak sıvıya aktarılıyor. Ayrıca içine köpürtücü olarak basılmış karbondioksitten kaynaklanan bir ekstra iç basıncı da var. Bu durumda bu soğtulumuş sıvının, normalde daha yüksek basınç altında olduğunu söyleyebiliriz. Ki bu da donma sıcaklığını da düşürüyor. Bu basınç, içeçeğin moleküllerine eşit olarak dağılmış durumda, Eğer şişe çalkalanmazsa, basınç ve dış çeper dayanklılığı birbirini karşılayacak düzeyde ise içindeki içeçek sıvı halde kalır. Hatta şişe kırılmaz (pet) ise, sıvı bir miktar çalkantı durumunda bile akışkan durumunu korur. Ancak şişeyi açtığımız anda, koşullar değişmiş oluyor. Basınç kalkınca, içeçecek molekülleri arasındaki denge bozuluyor. Dengesi bozulan moleküller, basınçtan kaynaklanan enerjiyi kaybettikleri için, (dışarıya daha fazla ısı vermeden-soğumak demek dışarıya ısı vermektir.) hızla katı hale dönüşüyorlar. (Tabii donma ısısı sırasına göre, önce su başlıyor. Diğer akışkanlarda donma derecelerine göre takip ediyor.) Mikrodalga ile ısıtma yerine benzer bir teknoloji ve şartlarda soğutma imkanı olsaydı, bir bardak saf suya da yukarıdaki gibi etkiler (ses, darbe, toz) yapıldığında, suyun aynı zincirleme reaksiyon ile donduğunu görürdük. Aslında doğa da bunu benzeri, sanırım kutuplarda, deniz altında oluyor. Bazen bir buz nüvesi, kutup buzlarının altından deniz zeminine inip, kendisine aşırı hızlı donma ile bir donmuş sudan yol açabiliyor. (You tube\'da videoları vardı) Not: Eğer benzer deneyi pet şişe ve su ile yaparsanız, pet şişedeki su buza dönüşürken (bu arada genişliyor ve pet şişeye basınç uyguluyor , o da direnç) gece karanlıkta, donan buz bölgeleri arasındaki minik elektron atlamalarını, şimşekler olarak görebilirsiniz. Yalnız şimdiye kadar defalarca (özellikle yazın, difrize su koyduğumda) denememe rağmen, bu görüntüyle 2 defa karşılaşabildim. Tam olarak gerekli olan tüm koşulları bilmiyorum. (Zaman, ısı, pet şişe büyüklüğü, doluluk oranı, bekleme süresi, vs.)

Atomların ya da moleküllerin durumunu gözlemlerken bilimciler çok ilginç bazı durumlarla karşılaştılar. Örneğin bir maddenin aşırı derece soğutulmuş ve ısıtılmış hallerinin moleküler düzeyde fiziksel özelliklerinin birbirine çok benzer olduğu saptanıyor. Olayın özünde, moleküller arasındaki homojenlik ve denge var. Örneğin: Bir bardak saf suyu mikrodalgada ısıtıp, suyun kaynama derecesini aşabilirsiniz. (Buradaki ana şart, suyun aşırı derece dingin-sakin -beklemiş olması ve hiç hareket olmaması) Bu durumda su molekülleri o kadar enerji yükleniyorlar ki, bu enerjiyi atmak için titreşmeye çalışıyorlar. Ancak su en baştan durgun ise ve herhangi bir etki yok ise, moleküllerin titreşimi, diğer moleküllerin titreşimi ile kesiliyor. Yani su molekülleri aşırı enerji yüklemesinden dolayı, homojen enerji birikimi ile birbirlerini engelliyorlar. Bu durumda su kaynamıyor. Hatta buharlaşma bile olmuyor. Ancak bu kısa bir süre geçerli, eninde sonunda entropi işe giriyor ve bir -iki molekülün durumu değiştirince, zincirleme olarak tüm moleküllerin pozisyonları bozuluyor. Bardaktaki su bir anda kaynamaya başlıyor. Ya da aynı suya ufak bir tını, kabına bir vuruş ile moleküller arası dengeyi bozuyor. Veya suya düşen bir kum tanesi, yüksek sesli bir radyodan çıkan bir ses dalgası da aynı işi görebiliyor. Soğutulan sıvılarda da benzer durum var. Örneğini verdiğiniz, bira, kola, gazoz gibi şişelerde zaman zaman hepimizin başına geliyor. Tabii burada koşullar biraz farklı. İlk önce, kapalı bir ortam. Bunun anlamı ortamdaki enerji koşullarını belirleyen etmenleri saptayabiliriz. İkincisi ısı kaybı ile tüm moleküllerde, enerji talebi var. Etmenlerimiz: a) Eğer cam şişe ise, hacim sınırlı, esneme payı çok az. b) Pet şişe ise hacim değişken ama hacimdeki değişim aynı zamanda pet şişenin pvc malzemesinin esnemesinden dolayı çeperden içeri doğru bir basınç uygulaması var. c) Buzlukta bekleyen içecek uzun bir süre orada kalıyor. d) Basınç altındaki sıvıların donma ve kaynama sıcaklıkları daha da düşer-artar. Sıvıyı kapalı kapta soğuttuğumuzda, ilk önce içindeki su +4 \'nin altına indikçe genişlemeye başlıyor. Buz olabilemesi için 1/10 hacim artışı gerektiği için, bu hacim artışı için gerekli alan engellenirken bu basınç olarak sıvıya aktarılıyor. Ayrıca içine köpürtücü olarak basılmış karbondioksitten kaynaklanan bir ekstra iç basıncı da var. Bu durumda bu soğutulmuş sıvının, normalde daha yüksek basınç altında olduğunu söyleyebiliriz. Ki bu da donma sıcaklığını da düşürüyor. Bu basınç, içeceğin moleküllerine eşit olarak dağılmış durumda, Eğer şişe çalkalanmazsa, basınç ve dış çeper dayanaklılığı birbirini karşılayacak düzeyde ise içindeki içecek sıvı halde kalır. Hatta şişe kırılmaz (pet) ise, sıvı bir miktar çalkantı durumunda bile akışkan durumunu korur. Ancak şişeyi açtığımız anda, koşullar değişmiş oluyor. Basınç kalkınca, içecek molekülleri arasındaki denge bozuluyor. Dengesi bozulan moleküller, basınçtan kaynaklanan enerjiyi kaybettikleri için, (dışarıya daha fazla ısı vermeden-soğumak demek dışarıya ısı vermektir.) hızla katı hale dönüşüyorlar. (Tabii donma ısısı sırasına göre, önce su başlıyor. Diğer akışkanlarda donma derecelerine göre takip ediyor.) Mikrodalga ile ısıtma yerine benzer bir teknoloji ve şartlarda soğutma imkanı olsaydı, bir bardak saf suya da yukarıdaki gibi etkiler (ses, darbe, toz) yapıldığında, suyun aynı zincirleme reaksiyon ile donduğunu görürdük. Aslında doğa da bunu benzeri, sanırım kutuplarda, deniz altında oluyor. Bazen bir buz nüvesi, kutup buzlarının altından deniz zeminine inip, kendisine aşırı hızlı donma ile bir donmuş sudan yol açabiliyor. (You tube\'da videoları vardı) Not: Eğer benzer deneyi pet şişe ve su ile yaparsanız, pet şişedeki su buza dönüşürken (bu arada genişliyor ve pet şişeye basınç uyguluyor , o da direnç) gece karanlıkta, donan buz bölgeleri arasındaki minik elektron atlamalarını, şimşekler olarak görebilirsiniz. Yalnız şimdiye kadar defalarca (özellikle yazın, dipfrize su koyduğumda) denememe rağmen, bu görüntüyle 2 defa karşılaşabildim. Tam olarak gerekli olan tüm koşulları bilmiyorum. (Zaman, ısı, pet şişe büyüklüğü, doluluk oranı, bekleme süresi, vs.)

Burtay Bey, merhaba. Benim ilgi alanıma girmediği için ilgilenip okumadığım bir konuda verdiğiniz değerli bilgi için teşekkür ederim. Sanırım eksik kalan bir şey oldu. Benim hafızamdaki bilgilere göre bir kabın içindeki sıvı ısıtıldığında veya soğutulduğunda basınç altında donamaz veya kaynayamaz iken, bulunduğu kabın tamamını doldurur diye hatırlıyorum. Bu doğru mu acaba? Sanırım bu konuda epeyi deney yapmışsınız. Yani deneyimlediyseniz bizimle paylaşırsanız sevinirim.

Evet bu soruyu sormamın nedenlerinden biri büyük patlama sonrası bir aşamada evrenin yeteri kadar soğumasına rağmen bir süre daha faz değiştirmeden genişlemeye devam ettiği ve bunun evren genelinde etkili olan bir vakuma sebep olduğu düşünülüyor(okuduğum bir populer bilim kitabında fazla ayrıntıya girmeden değiniliyor). Bu konuyu kafamda oturtmak açısından olayı Burtay Bey\'in verdiği bilgiler oldukça yararlı gözüküyor. Necmi Bey sanırım dediğiniz üzere sizde evrenin başına gelmiş olabileceği düşünülen bu olay hakkında bir şeyler biliyorsunuz paylaşırsanız çok sevinirim.

Necmi Bey, Merhaba... :-) Net bir cevap vermem doğru olmaz. Çünkü gözleme dayalı ve eksik olabilir. Ama cam şişede tam dolulukta, şişe genellikle sıvının genişleme baskısından dolayı kırılıyor. Ancak çok ince denge durumuna denk gelirse ve şişe sağlam ise gerçekleşiyor. Diğer yandan, Pet şişelerin esneme imkanı sayesinde tamamen doldurmak mümkün oluyor. Soğuya su ile artan hacime basıncına rağmen karşı koyabiliyor ve yırtılmıyor. Eğer çok az hava boşluğu olacak şekilde doldurulursa şişeler, genellikle hava moleküllerinin bir kısmı su içinde çözünüyor, kalan boşuğa su bir miktar genişliyor. Ancak çözünmüş hava aynı zamanda basınç kaynaklarından oluyor. Ancak su özel bir madde. Bildiğim kadar ile +4 derece haricinde, ısınırken de soğurken de genişleme özelliği gösteren tek sıvı. Diğer sıvılar soğudukça hacim kaybediyor diye biliyorum. Bu sanırım soğuyan diğer sıvılarda parçacıkların titreşimlerinin azalması ile kapsanan hacimin azalmasına karşılık, kristal hale geçecek olan su moleküllerinin, altıgen kristaller yapısı için pozisyon alması ile ilgil ama ayrıntısını bilmiyorum. Tamamen kabın tamamını doldurması için genleşme katsayıları değerlendirilmeli sanırım. Ama gazlar için homojenleşme eğiliminde olmalarından dolayı , kabın tamamını doldurmaları zaten bilinen bir durum. Sıvılar içinde benzer durum hangi koşullar altında geçerli olur bilemiyorum.

Evet Origin, ne hikmetse pek ayrıntıya girmezler, denklemleri ya hatalı verirler, ya eksik verirler. Belki kitapları basım aşamasında iken bizim gibi taşra baskıları bilerek farklı basılabiliyor. Neyse... Şimdi, örnek verdiğiniz şişede iki tür basınç var. Birisi şişeyi açınca dışa doğru genleşme, patlama eğilimi... Buna \"inflaton\" basıncı deniyor. Enflasyon kelimesinden türetilmiş. Bir diğer basınç alanı \"potansiyel enerji basıncı\" Şarap şişesini açarken mantar bir türlü çıkmaz. Sanki bir kuvvet onu şişenin içine doğru çeker. İşte onun gibi... Evrenin enerjisi kuantum dalgalanmalarıyla birikirken, bu iki basınç alanı okuduğum kitaplarda tam anlaşılmayan şekillerde anlatılıyor. Okuduysanız bilirsiniz. Şimdi ben olayı kendi yorumumla anlatayım. Çünkü ben böyle daha iyi anlıyorum. Biriken enerji madde halinde değildir. Aynı fotonun enerjisi gibi potansiyel durumdadır. Sıkıştığı, yoğunlaştığı için çok yüksek ısıya çıkar. Bu ısı inflaton enerjisi olarak genleşmek, patlamak istemektedir. Öte yandan, biriken potansiyel enerji karadelik sınırlarını falan çoktan aşmıştır, koca bir evrenin enerjisini temsil etmektedir ama potansiyel durumda olduğu ve ısı yüzünden baskı altında olduğu için çöküp karadelik olamaz. Fakat enerjisi içe doğru çekme durumundadır. Bu iki güç arasındaki bilek güreşi sonunda ısının galibiyetiyle sonuçlanır. Sanırım bu güçlerin boşalması için belirli bir limit durum olmalıdır. Evrenimiz bu kadar düzenli olduğuna göre büyük patlamanın sanki belirlenmiş bir enerji düzeyinde gerçekleşmesi bana daha uygun geliyor. Evrenin şişe kapağı açıldığında dışa doğru müthiş bir genleşme olacaktır. genleşme o kadar hızlı olmalıdır ki, madde çöküp karadelik olmadan karadelik sınırının altına düşmelidir. Şişme olayı bu yüzden gereklidir. Bundan sonrası \"ilk üç dakika\" içinde şekillenecektir. Ben kendim senaryo haline getirdiğimde daha iyi anlıyorum. Bilmem size da anlatabildim mi? Ama yine de bu benim yorumum. Tamamen yanlış bile olabilir. Bana mantıklı gelen başkalarına mantıksız gelebilir.

Yooo! Bence çok mantıklı ...

Bu arada not: Mikrodalga deneyi yapmadan önce, evin hanımından izin alın. Dönüş motorunu devredışı bıraktığınız için bir kaç deneyden sonra, mikrodalga jeneratörünün bir daha çalışmama ve yanmış olma ihtimali var. :-(

Kitaptan aynen alıntı yapıyorum \'\'Faz geçişi sırasında, enerji boşalabilir, çünkü bir fazdaki en düşük enerji halinin enerjisi, diğer fazdaki en düşük enerji halinin enerjisinden daha düşük olabilir. Salınan bu enerjiye \'\'gizil ısı\'\' denir.\'\' sonra kabaca faz değişmesi gerektiği ama değişmediği süre boyunca bu salınması gereken ama salınmayan enerjinin evrenin genişlemesini hızlandıran bir kozmolojik sabit gibi davranmış olabileceğinden bahsediliyor. Anladığım kadarıyla bu olayı şişede donmak için genişlemeye çalışan sıvının şişeleme sırasında içeri basılan gazın basıncını yenemeyen bir basınç olarak gözlemliyoruz. Şişedeki olayda madde genleşmeye çalışırken evrende söz konusu olayda büzüşmeye çalışıyor olsa gerek(kesinlikle emin değilim). Kabaca şişe ve evren örneğini birbirinin tersi olarak değerlendirebilir miyiz? Yani şişeleme sırasında içeri basılan gaz olmadığını ve suyun donacak kadar yeri olmadığını düşünelim sıvı genleşmek için sistemi küçültmeye zorlayacak? Evren tam tersi şekilde büzüşmeye çalışırken genişledi? Suyun 4 derece en yoğun halde olması beni yanıltmış olabilirmi? Aklımda deli sorular Burtay Mutlu, Necmi Tüfek siz beni bu işin içinden çıkartırsınız diye umut ediyorum ilginiz ve sabrınız için teşekkürler.

Kitaptan aynen alıntı yapıyorum \'\'Faz geçişi sırasında, enerji boşalabilir, çünkü bir fazdaki en düşük enerji halinin enerjisi, diğer fazdaki en düşük enerji halinin enerjisinden daha düşük olabilir. Salınan bu enerjiye \'\'gizil ısı\'\' denir.\'\' sonra kabaca faz değişmesi gerektiği ama değişmediği süre boyunca bu salınması gereken ama salınmayan enerjinin evrenin genişlemesini hızlandıran bir kozmolojik sabit gibi davranmış olabileceğinden bahsediliyor. Anladığım kadarıyla bu olayı şişede donmak için genişlemeye çalışan sıvının şişeleme sırasında içeri basılan gazın basıncını yenemeyen bir basınç olarak gözlemliyoruz. Şişedeki olayda madde genleşmeye çalışırken evrende söz konusu olayda büzüşmeye çalışıyor olsa gerek(kesinlikle emin değilim). Kabaca şişe ve evren örneğini birbirinin tersi olarak değerlendirebilir miyiz? Yani şişeleme sırasında içeri basılan gaz olmadığını ve suyun donacak kadar yeri olmadığını düşünelim sıvı genleşmek için sistemi küçültmeye zorlayacak? Evren tam tersi şekilde büzüşmeye çalışırken genişledi? Suyun 4 derece en yoğun halde olması beni yanıltmış olabilirmi? Kafam biraz karışık diyebilirim Burtay Mutlu, Necmi Tüfek siz beni bu işin içinden çıkartırsınız diye umut ediyorum ilginiz ve sabrınız için teşekkür ederim.

Kitaptan aynen alıntı yapıyorum \'\'Faz geçişi sırasında, enerji boşalabilir, çünkü bir fazdaki en düşük enerji halinin enerjisi, diğer fazdaki en düşük enerji halinin enerjisinden daha düşük olabilir. Salınan bu enerjiye \'\'gizil ısı\'\' denir.\'\' sonra kabaca faz değişmesi gerektiği ama değişmediği süre boyunca bu salınması gereken ama salınmayan enerjinin evrenin genişlemesini hızlandıran bir kozmolojik sabit gibi davranmış olabileceğinden bahsediliyor. Anladığım kadarıyla bu olayı şişede donmak için genişlemeye çalışan sıvının uyguladığı şişeleme sırasında içeri basılan gazın basıncını yenemeyen bir basınç olarak gözlemliyoruz. Şişedeki olayda madde genleşmeye çalışırken evrende söz konusu olayda büzüşmeye çalışıyor olsa gerek(kesinlikle emin değilim). Kabaca şişe ve evren örneğini birbirinin tersi olarak değerlendirebilir miyiz? Yani şişeleme sırasında içeri basılan gaz olmadığını ve suyun donacak kadar yeri olmadığını düşünelim sıvı genleşmek için sistemi küçültmeye zorlayacak? Evren tam tersi şekilde büzüşmeye çalışırken genişledi? Suyun 4 derece en yoğun halde olması beni yanıltmış olabilirmi? Kafam biraz karışık diyebilirim Burtay Mutlu, Necmi Tüfek siz beni bu işin içinden çıkartırsınız diye umut ediyorum ilginiz ve sabrınız için teşekkür ederim.

Kitaptan aynen alıntı yapıyorum \'\'Faz geçişi sırasında, enerji boşalabilir, çünkü bir fazdaki en düşük enerji halinin enerjisi, diğer fazdaki en düşük enerji halinin enerjisinden daha düşük olabilir. Salınan bu enerjiye \'\'gizil ısı\'\' denir.\'\' sonra kabaca faz değişmesi gerektiği ama değişmediği süre boyunca bu salınması gereken ama salınmayan enerjinin evrenin genişlemesini hızlandıran bir kozmolojik sabit gibi davranmış olabileceğinden bahsediliyor. Anladığım kadarıyla bu olayı şişede donmak için genişlemeye çalışan sıvının uyguladığı şişeleme sırasında içeri basılan gazın basıncını yenemeyen bir basınç olarak gözlemliyoruz. Şişedeki olayda madde genleşmeye çalışırken evrende söz konusu olayda büzüşmeye çalışıyor olsa gerek(kesinlikle emin değilim). Kabaca şişe ve evren örneğini birbirinin tersi olarak değerlendirebilir miyiz? Yani şişeleme sırasında içeri basılan gaz olmadığını ve suyun donacak kadar yeri olmadığını düşünelim sıvı genleşmek için sistemi küçültmeye zorlayacak(cam ne yönde zorlanacak)? Evren tam tersi şekilde büzüşmeye çalışırken genişledi? Suyun 4 derece en yoğun halde olması beni yanıltmış olabilirmi? Kafam biraz karışık diyebilirim Burtay Mutlu, Necmi Tüfek siz beni bu işin içinden çıkartırsınız diye umut ediyorum ilginiz ve sabrınız için teşekkür ederim.