Haber Detayı
Kaynayan suda neden baloncuklar oluşuyor?
Uzmanlar, suyun aslında tam 100°C'de kaynamadığını, bazen çok daha yüksek sıcaklıklara ulaştığını ortaya koydu. Kaynamanın, yüzey gerilimi ve enerji maliyeti arasındaki bir denge olduğunu belirten bilim insanları, mikrodalgada su ısıtmanın gizli bir tehlike yarattığını da belirtiyor.
Mutfakta bir tencere suyun kaynamasını beklerken, suyun yüzeyinde beliren minik baloncuklar, suyun 100°C'ye ulaştığını ve kaynamaya hazır olduğunu gösterir.
Ya da öyle sanılır.
Mikrodalgada su ısıtanlar ise bu baloncukların oluşmadığını fark etmiştir.
Peki, ocakta kaynayan suda neden baloncuk oluşuyor da mikrodalgada oluşmuyor?
Basit cevap şu: Akışkan dinamikleri uzmanlarına göre, suyun kaynama noktası sandığımızdan daha karmaşık bir süreç içeriyor.Virginia Tech’ten akışkan dinamik uzmanı Jonathan Boreyko, kaynama noktasının bir molekülün sıvı yerine gaz olmayı tercih ettiği sıcaklık olduğunu açıklıyor.
Yani 100°C'nin üzerinde, su molekülleri için gaz hali, sıvı hale göre daha kararlı oluyor.
Ancak Boreyko, "Kaynamanın gerçekten gerçekleşmesi için bir baloncuğun oluşması gerekir ki, bunun bir enerji maliyeti var" diyor.
Yani moleküller gaz olmayı daha çok istese bile, başarılı bir şekilde kaynamak için bu enerji maliyetini aşmak gerekiyor.
Bu nedenle suyun fiilen kaynadığı sıcaklık, gaz haline geçerek kazanılan kimyasal potansiyel enerji ile bir baloncuğun oluşması için harcanan enerji arasındaki bir dengeye dayanıyor.Bir baloncuk, sadece bir gaz hacmi değil; aynı zamanda gaz ve sıvı fazları arasındaki bir arayüzdür.
Ve tüm sıvı arayüzleri gibi, bu yüzey de yüzey gerilimine tabidir.
Yüzey gerilimi, baloncukların boyutunu sürekli olarak küçültmeye çalışan, onları yeniden sıvıya dönmeye zorlayan bir kuvvettir.
Stabil bir baloncuğun oluşabilmesi için, kimyasal potansiyel enerjiden sağlanan kazancın, bu yüzey gerilimi maliyetini aşması gerekiyor.
Boreyko, küçük baloncukların yüzey alanı / hacim oranının çok büyük olduğunu, bu yüzden yüzey gerilimi maliyetinin daha ağır bastığını belirtiyor.
Baloncuk büyüdükçe hacim, yüzey gerilimi maliyetine baskın çıkmaya başlıyor ve baloncuk kararlı hale geliyor.
Sonuç olarak, su genellikle 100°C'den biraz daha yüksek bir sıcaklığa ulaşana kadar kaynamıyor.
Bu duruma aşırı ısınma deniyor.
Kaynama noktası, gaz halinin daha kararlı hale geldiği sıcaklığı işaret ederken, ekstra birkaç derece, yeterince büyük bir baloncuk yaratmak için gereken aktivasyon enerjisine karşılık geliyor.Peki, baloncukların oluşumunu ne kolaylaştırıyor?
Roma Sapienza Üniversitesi'nden Mirko Gallo, suyun içindeki çözünmüş gazlar, yabancı maddeler ve hatta kabın yüzeyinin bile baloncuk oluşumu için gereken enerji bariyerini düşürdüğünü söylüyor.
Bu düzensizlikler, baloncukların etrafında şekilleneceği çekirdeklenme noktaları sağlıyor ve mükemmel bir küre oluşturmanın yüzey gerilimi cezasını azaltıyor.
Gallo, "Bir baloncuğu bir kenarda oluşturursanız, bu sadece yarım küre olur, bu nedenle daha küçük bir yüzeyiniz olur ve daha az enerjiye ihtiyaç duyarsınız" diye ekliyor.
İşte bu yüzden ilk baloncuklar her zaman tencerenin kenarlarında belirmeye başlıyor.
Mikrodalgada ise durum tamamen farklı.
Boreyko’ya göre, mikrodalga fırınlar suyu çok hızlı ve homojen bir şekilde ısıtıyor, oysa ocakta sadece tencerenin alt yüzeyi ısınıyor.
Ayrıca mikrodalgada genellikle cam gibi pürüzsüz kaplar kullanılıyor.
Bu pürüzsüz yüzeyler, baloncuğun oluşmasına yardımcı olan lokal sıcak noktaların veya kusurların oluşmasını engelliyor.
Bu olağandışı ısıtma koşulları, baloncuk oluşumunu o kadar etkili bir şekilde baskılıyor ki, suyun kaynama noktasından 20°C daha fazla aşırı ısınması mümkün oluyor.
Mikrodalgada ısıtılan suyun tehlikeli olmasının nedeni de bu: Aşırı ısınmış sıvıdaki devasa kimyasal potansiyel enerji, kabı hareket ettirir etmez aniden ve patlayıcı bir şekilde büyük bir baloncuk formunda serbest kalıyor.
