cam katı maddemidir

cam katı maddemidir
Camın hemen hemen bütün özellikleri katı gibi davrandığını gösteriyor. Peki neden bazıları camı sıvı olarak düşünüyor? Önce bunu açıklamaya çalışalım.
Akışkanlık açısından sıvıların çok çeşitli olduğunu hatırlayalım. Örneğin elimizde bir bardak içinde bir sıvı olsun ve biz bu bardağı ters çevirerek sıvıyı boşaltmaya çalışalım. Değişik sıvılar[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] değişik sürelerde boşalır. Örneğin su 1 saniye içinde tamamen bardağı terk eder. Bal veya gliserin gibi daha kıvamlı sıvılar için bu süre daha uzundur. Diyelim 1 dakika. Sıvıların akışkanlık özelliklerini belirleyen viskoside (ağdalılık) diye adlandırdığımız nicel bir özellikleri var. Değişik sıvılarda bu nicelik çok farklı değerler alıyor. Bunun alabileceği değerlerin bir en yüksek veya en düşük değeri de yok (kuramsal olarak böyle bir sınırlama yok). Dolayısıyla[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] baldan çok daha fazla ağdalı sıvılar da olabilir. Örneğin daha ağdalı bir sıvı bardağı 1 ayda boşaltır[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] çok daha ağdalı olan başka biri 1 yılda vs. Peki[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] eğer bir sıvı bardağı çok çok daha uzun bir süre[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] diyelim 10 trilyon yıl (evrenin yaşının 1000 katı) içinde boşaltıyorsa[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] o zaman bu sıvıya gerçekten �sıvı� diyebilir miyiz? Burada süre o kadar uzun ki[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bu maddenin gerçekten akmaya başladığını değil gözlerimizle[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] hassas deney aletleriyle bile algılamamız imkansız.
Bu bilimsel bir soru olmaktan daha çok[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] kullandığımız dille ilgili bir soru (veya felsefi bir soru). Aslında bu maddenin bir sıvı olduğunu baştan kabul ettik. Sıvılar için kullandığımız bir niceliği[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] viskositeyi[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bu maddeyi tarif etmek için kullanıyoruz. Bunun bildiğimiz sıvılardan tek farkı[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] sadece viskosite değerinin aşırı derecede büyük olması. Büyük veya değil[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] böyle bir niceliğin söz konusu olması ne kadar yavaş olsa da akışkanlık anlamına geliyor[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bu da o madde sıvıdır demektir. Ama[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] pratik anlamda bakarsak[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bardağın içine koyduğumuz şey bizim zaman ölçeklerimize göre (1 yıl[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] 10 yıl veya 1000 yıl içinde) fark edilebilir hiç bir akma belirtisi göstermiyorsa[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] o zaman bu şeyin katılardan farklı olduğunu nasıl iddia edebiliriz? Bazı bilim adamları bu soruyu �pratik� anlamda cevaplamak için rasgele bir sınır koymuşlar: Eğer bir cisim 2 yıl içinde herhangi bir akma belirtisi göstermiyorsa[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] o cisim pratik anlamda bir katıdır. Buradaki �2 yıl� süresi biraz rasgele bir sayı[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] ama bunun da savunulabilir bir yönü var. İki yıl[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bir doktora öğrencisinin yapabileceği en uzun deney süresi. Gerçi çok daha uzun süren deneyler de yapılmış geçmişte ama en azından bir öğrencinin öğrenim süresi içinde yapabileceği deney olarak 2 yıl oldukça uzun bir süre. Cam[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bu anlamda bir katı (yani pratik anlamda).
Peki[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] madem camın aktığını gözlemleyemiyoruz[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] o halde camın sıvı olduğu iddiası nereden kaynaklanıyor? Bu biraz camın yapılma süreciyle ilgili bir şey. Camın nasıl yapıldığı hakkında başka kaynaklardan gerekli bilgileri alabilirsiniz. Ben burada sadece konumuz için gerekli olanlar üzerinde duracağım. Önce �aşırı soğutma� dediğimiz bir olguyu açıklamaya çalışacağım. Aşırı soğutma[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bir sıvıyı donma noktasının altındaki sıcaklıklara[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] herhangi bir donma belirtisi göstermeksizin soğutmaya deniyor. Örneğin saf su[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bir atmosfer basınç altında -10 dereceye kadar aşırı soğutulabilir. Bu şartlar altında suyun donma noktası 0 derece. Ama bazı şartlar altında[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] herhangi bir donma olmaksızın daha düşük sıcaklıklarda da su elde etmek mümkün. Böyle bir su oldukça kararsızdır. Örneğin[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] suyun içine bir kaşık atarsanız[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] su aniden donar. Dolayısıyla[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] aşırı soğutma şartlarından biri bu süreç içinde kabı fazla sallamamak. Bunun dışında da bazı başka şartlar var elbette.
Aşırı soğumanın nedeni şu. Normalde bir sıvının[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] örneğin suyun[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] donmaya başlaması için sıvı içinde bir katı çekirdeği oluşması gerekir. Sonra[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] sıvıdaki moleküller tek tek katı çekirdek üzerine eklenerek bu katı kütleyi yavaş yavaş büyütürler. Yani[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] donma her yerde aynı anda olmaz. Bir veya bir kaç yerde başlar ve bu noktaların çevresinde büyür. Aşırı soğutmayı gerçekleştirmek için yapılabilecek iki şey var. (1) Çekirdek oluşmasını engellemek. Bu bir çoklarına garip gelebilir ama donma noktasının altında bile[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] sıvının herhangi bir yerinde bir çekirdek oluşması oldukça zor. Bunun nedeni yüzey gerilimi kuvvetiyle ilgili bir şey ama ikisi arasındaki ilişkiyi burada açıklamak gereksiz. Ama[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] çekirdekler sıvı içinde bir düzensizlik olduğu zaman çok rahat oluşabiliyor. Bu düzensizlik sıvı içinde bir toz parçası olabilir (katı[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] toz parçasının çevresinde büyümeye başlar) veya kabın duvarlarında çizik gibi şeyler. Suyu aşırı soğutabilmek için kullandığınız kabın temiz ve çiziksiz[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] suyun da yeteri kadar temiz olması gerekiyor. (2) Çekirdeğin büyüme hızını azaltmak da donma hızını azaltır. Eğer sıvının akışkanlığı düşükse (yüksek ağdalılık)[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] o zaman sıvı molekülleri oldukça yavaş hareket ettiklerinden[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bir çekirdek oluşsa bile bu oldukça yavaş büyür.
Camlar ikinci teknik kullanılarak oluşturulmuş aşırı soğutulmuş sıvılardır. Camın yapımında kullanılan karışım en başta normal sıvı olduğu (donma noktasının üzerinde) sıcaklıktadır. Sonra karışım hızla soğutulur (�hızla� derken bize göre değil de[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] donma hızına göre hızla demek istiyorum). Bu süreç içinde sıvı içinde donmuş çekirdekler oluşsa bile[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] büyüyecek zamanları olmaz. Karışımı ne kadar soğutursanız[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] viskosite (ağdalılık) o kadar artar[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] dolayısıyla çekirdek büyüme hızı da o derece azalır. Cam[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] normal oda sıcaklığına geldiğinde hala bu sıvı özelliklerini korumaktadır ama akışkanlığı o kadar düşmüştür ki[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] artık pratik olarak bunun bir sıvı olduğu fark edilemez. İşte camın sıvı olduğunu iddia edenlerin dayanak noktaları bu. Kısacası[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] camın hala bir sıvı olduğunu ve akmaya devam ettiğini[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] sadece bizim bunu fark edemediğimizi söylerler.
Son olarak atomik yapı. İki farklı tür yapıdan bahsedebiliriz. Bunlardan birincisi atomların yan yana düzgün olarak dizildikleri yapılar ki biz bu yapılara kristal diyoruz. Çevremizde gördüğümüz neredeyse tüm katılar kristal yapıdadır. Kristal yapının bir katının girebileceği en düşük enerjili yapı olduğunu da söyleyebiliriz. Bunun dışında[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] atomların düzensiz olarak yerleştirildiği �katı� yapılara da amorf diyoruz. Camlar amorf yapıda. Gerçi amorf yapılarda kısa erimli bir düzen vardır ama bunlar kristaller kadar düzenli değildir. Örneğin[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] düzensiz yapılaşmış bir kent düşünün. Daha önce yapılan evlerin yakınlarına yeni yapılan binalar bunlara uygun yapılmıştır ve dolayısıyla bir takım sokaklar oluşmuştur[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] ama tüm kent düşünüldüğünde sokaklar rasgele yönlerdedir. Tamamen düzenli bir kentteyse[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] kentteki bütün sokaklar ya doğu-batı veya kuzey-güney doğrultusundadır. Neyse[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] enerji açısından düşünüldüğünde amorf bir yapı[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] atomlarının yerini değiştirerek kristal bir yapıya girme eğilimindedir. Camda da bu kuşkusuz doğru. Fakat[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bir kaç atomun yerlerinden ayrılarak başka yerlere gitmelerinin önünde enerji açısında yüksek engeller var. Eğer bu engeller aşılırsa[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] kristal yapının büyümesi söz konusu. Kısacası[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] yukarıda anlattığım şeyler hala geçerli. Aşırı donmuş bir sıvı[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] hala katı çekirdeklerin (kristal) büyümesi devam ediyor ama bu süreç çok yavaş işliyor. Önemli bir nokta bu sürecin kristalleşmeyle (gerçek anlamıyla katılaşma[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] donma) bitmesi. Fakat[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bu süreç devam ederken makro ölçekte şekil değişikliği olması da mümkün (akma). Demek istediğim[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] cam bir sıvı olsa bile[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bal veya su gibi akıp giden bir sıvı değildir. Hareketin sonu her zaman donmadır.
Son olarak[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] amorf yapıda bile katı özelliklerinin gösterildiğini belirtelim. Örneğin[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] esneklik. Bir pencere camını ortadan parmağınızla iterseniz[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] cam zorladığınız yönde şeklini değiştirir. Fakat[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] parmağınız çeker çekmez tekrar geri gelir. Hiç bir sıvıda görmediğiniz bir özellik bu. Bunun anlamı amorf yapıdaki atomların deformasyon sırasında ve parmak kalktıktan sonra birbirlerine göre konumlarını az çok korumaları. Bir sıvıda ise parmağımızı bastığımız anda[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] atomlar büyük oranda yer değiştirir[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bazı atomlar komşularından tamamen uzaklaşır[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] yeni komşular kazanır vs. Parmağımızı çektikten sonra da[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] sıvı bu yeni atomik yapıyı başlangıç alarak akmaya devam eder (esnek maddelerde olduğu gibi[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] ilk konuma dönemez).
Sonuç olarak[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] herkesin yaptığı gibi[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] son kararı siz verin. Cam katı mıdır[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] sıvı mıdır[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] yoksa kendine özgü bir madde midir[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] bu tamamen size kalmış. Ama pratik tanımların kullanışlılığını da göz ardı etmeyin: Kafanızı bir cama çarparsanız bu kuramsal tartışmanın hiç bir önemi kalmaz.