Adezyon ve Kohezyon kuvvetleri

 

Bir önceki yazımda sözünü ettiğim “Asemtotik özgürlük” kavramı Kuarklar için geçerlidir. Baryonları oluşturan Kuark adı verilmiş olan parçacıklar serbest halde görülmüyorlar. Bu durumu açıklamak için ileri sürülen “Asemtotik özgürlük” kavramına göre iki adet Kuark parçacığını birbirlerinden uzaklaştırmaya çalıştıkça aralarındaki çekim kuvveti artmaktadır. Yani hayali bir yay ile bağlı gibidirler. Eğer bir parçacığın içinde bulunuyorlarsa serbest parçacıklar gibi davranırlar. Ancak hayali yay onların serbest olarak gözlenmelerini önler.

 

Bu durumu klasik fizikte (makro düzeyde) gözlenen Adezyon ve Kohezyon kuvvetlerine benzetebiliriz. Adezyon, bir sıvının (örneğin suyun veya yoğun bir sıvının) cama yapışması durumunda etkin olan kuvvettir. Çay içerken bardağı kaldırdığınızda küçük çay tabağının da birlikte kalktığına çok kere şahit olmuşuzdur. İşte iki cam tabakayı birbirlerine yapıştıran, suyun özelliği olan Adezyon kuvvetidir.

 

Kohezyon kuvveti ise suyun veya yoğun bir sıvının moleküllerini bir arada tutan kuvvettir. Bir musluktan su damlarken önce küçük bir damla oluştuğunu, sonra damlanın büyüyüp aşağı doğru uzadığını ve nihayet musluktan kopup bağımsız halde, fakat yine de bir bütün olarak yere doğru düştüğünü gözlemişizdir. Yukarıdaki resimde bu üç ayrı durum görülüyor.

 

Yukarıdaki resimde, ortadaki görüntü üzerinde biraz duralım. Damlanın nasıl da musluktan ayrılmamak için direndiğini, nasıl da yerçekimi kuvvetine karşı koymaya çalıştığını görüyoruz. Uzamış olan boyun kısmında moleküller-arası uzaklık diğer bölgelere göre daha fazladır. Bu durum Alan kavramı başlıklı yazımdaki tepe görüntüsüne benzer.

 

Örgü-alan yaklaşımında ise aynı durumu düğümler-arası aralığın artışı olarak yorumlamak mümkündür. Asemtotik özgürlük sınırlaması çerçevesinde noktalar (düğümler) arası açıldıkça aralarındaki çekim kuvveti artar. Bu artış deneysel olarak da kanıtlanmış bir durumdur.

 

Adezyon veya eşdeğer olarak kohezyon kuvvetini deneysel olarak ölçmek için şöyle bir deney yapılmıştır. Yatay duran geniş bir cam yüzeyin altına değişik boyda küçük cam yüzeyler su ile tutturulmuştur. Suyun adezyon kuvveti sayesinde küçük cam levhalar düşmeden yüzeye yapışmışlardır. Daha sonra küçük cam levhalara belirli ağırlıklar yapıştırılmış ve hangi ağırlıkta büyük cam yüzeyden ayrılıp düştükleri saptanmıştır. Böylece yüzey alanı ile adezyon (kohezyon) kuvveti arasında bir ilişki bulunmuştur.

 

Aradaki sıvı tabakanın her örnekte aynı kalınlıkta olduğunu kabul edersek, sıvının hacımı camın yüzey alanı ile doğru orantılı, dolayısıyla, aynı zamanda, sıvıda bulunan molekül sayısı ile de doğru orantılıdır. Ne kadar fazla su molekülü varsa o kadar fazla adezyon kuvveti oluşmaktadır. Şu halde yer çekim kuvveti ölçüldüğünde adezyon kuvveti de ölçülmüş olur.

 

Bulunan sonuca göre adezyon kuvveti artan yüzeyle doğru orantılı olarak artmamakta, alanın karesini içeren kareli (çizgisel olmayan) bir yapı göstermektedir. Yani, molekül sayısı arttıkça moleküller-arası çekim kuvveti (kohezyon kuvveti) molekül sayısı ile doğru orantılı olarak artmamaktadır. Bulunan sonuca göre

 

Kuvvet = 0.0667 S2 + 7.7664 S denklemini sağlıyor. Burada S molekül sayısıdır. Yukarıdaki resimde görülen damlada molekül sayısı arttıkça, damlanın yerçekim kuvvetine karşı direnci doğrusal olarak değil, daha güçlü bir şekilde (kuadratik olarak) artmaktadır.

 

Yukarıdaki denklemde çekici kuvvet aynı zamanda bir “acayip çekici” gibidir. Damlanın ayrılıp düşmesine neden olan kuvvet çizgisel olmadığından karmaşık (belirsiz) bir zaman aralığı içinde düşer. Yani suyun damla halinde birikimi istediği kadar düzgün olsun, yine de bir sonraki damlanın ne zaman düşeceğini kestiremeyiz. Doğanın karmaşık yapısı bu basit örnekte ortaya açıkça çıkmakta, çizgisel ve sürekli fonksiyonların doğayı açıklamakta yetersiz kaldıkları görülmektedir.

 

Yorum Yaz
Arkadaşların Burada !
Arkadaşların Burada !