Karpuz Güneşe Konulunca Soğur mu?
karpuzu güneşe koyunca soğutmak tamamen bilimsel bir metottur. tam olarak nasıl yapıldığını anlatmak gerekirse
1. esas eylem güneşin altına koymak değil, karpuz yüzeyine mümkün olduğunca geniş bir alanda temas eden ıslak bir alan temin etmektir. bu iki şekilde yapılabilir; ya karpuzun üzerine ıslak bir bez konulur ya da karpuzu keserek kendi ıslak yüzeyi ortaya çıkarılır.
2. güneşe koymaktan maksat, karpuzun güneş ışığına değil, açıklık bir yerde mümkün olduğunca hava akımına maruz kalması olmalıdır. hava akımı birazdan detaylarını anlatacağımız soğutma mekanizmasının etkisini artırır.
3. bu metot ancak havası kuru olan bölgelerde etkili olur. havadaki bağıl nem oranının yüzde doksanı geçtiği tropik bölgelerde pek işe yaramazken, diyarbakır’da pratik olarak etkili bir yöntemdir.
4. soğutmak dediğimizde, 5-6 santigrat derece(bilimsel değil ama kolay anlaşılsın diye bundan sonra derece diyeceğiz) gibi ancak bir buzdolabının erişeceği seviyelere değil, ortam sıcaklığının 6-7 derece aşağısı gibi daha mütevazı değerlere inmek anlaşılmalıdır.
önce karpuzun nasıl bu kadar sıcak hale geldiğini anlamalıyız
gölgede sıcaklığın 35 derece olduğu hafif esintili bir yerde güneşin altına bırakılmış bir karpuzu ele alalım. güneş ışığı karpuza ısı vererek sıcaklığının yükselmesine sebep olacaktır. karpuzla çevresi arasında sıcaklık farkı oluşmaya başlayınca, daha sıcak olan karpuzdan çevresine ısı transfer olmaya başlar. bu transfer üç şekilde olur;
1. iletim ( temas ettiği cisimlere temas ettiği alan üzerinden)
2. taşınım (çevresindeki gaz ve/veya sıvı akımlarının, cismin üzerinden ısıyı alıp götürmesiyle)
3. ışınım (örnek olarak güneşin ısısı dünyaya ışıma yoluyla gelir, arada ısının transferini sağlayacak bir materyal yoktur. başka bir örnek de ampulden yayılan ışığın transfer ettiği ısıdır. arada ampulün camı olmasına rağmen, elimizi ampule yaklaştırdığımızda aslında bir ısı kaynağı olan flamanın ışımayla yaydığı ısıyı hemen hissederiz. isının bu yolla yayılması için ışığın görünür olması şart değildir. evimizdeki soba ve radyatörler araya cam bir levha koysanız bile sizi ısıtmaya devam ederler. halbuki karanlıkta bile ışıklarını göremezsiniz. radyoaktif maddelerin yaydığı radyasyonla karıştırılmaması gerekir. radyasyon genel bir terimdir, yukarıda anlatılan ısı transferi tipini de içerir, radyoaktif ışımayı da.).
bu üç ısı transferi de, ısı transferinin gerçekleştiği cisimler arasındaki sıcaklık farkının fonksiyonudur. yani cisimlerin arasındaki sıcaklık farkı ne kadar çoksa, birim sürede transfer olan ısı miktarı da o kadar artar. bizim durumumuzda cisimlerden biri karpuzdur ve güneşten gelen ısı transferi nedeniyle sıcaklığı sürekli artmaktadır. diğer cisim ise karpuzun çevresindeki her şey; yani hava, toprak, civardaki ağaçlar filan. bu cismin yani çevrenin/ortamın sıcaklığının sabit olduğunu varsayabiliriz. sıcaklığı gittikçe artan karpuzun birim zamanda çevreye yaydığı ısı da gittikçe artmaktadır. en sonunda karpuzun birim zamanda güneşten aldığı ısı miktarı ile çevreye yaydığı ısı miktarı eşitlenir. bu anda karpuzun sıcaklığı dengeye kavuşur. mesela 43 derecede. bu sıcaklıktaki bir karpuz da ancak susuzluktan kıvranan birisine cazip gelir.
şimdi soğutma mekanizması nasıl çalışır ona geçelim
karpuzun üzerine ıslak bir havlu koyduğumuzda(havludaki su miktarına 90 gr. diyelim), havlu hemen kurumaya başlayacaktır. kuruma dediğimiz şey aslında suyun buharlaşmasıdır ancak kaynama değildir. 100 derece sıcaklığa gerek yoktur. atmosferde nem oranının düşük olduğu durumlarda, su yüzeyindeki moleküller buharlaşarak havaya karışma eğilimi gösterir(bu konu "kısmi buhar basıncı", "negatif potansiyel enerji" gibi çok kapsamlı konuları da içerdiğinden kısaca anlatılacaktır). ancak bu moleküllerin havaya karışması yani buharlaşması için enerjiye ihtiyaçları vardır. buna buharlaşma enerjisi denilir. bunu da şöyle anlatalım. ocağın üzerine konulan çaydanlıktaki suyun kaynaması için 100 dereceye ulaşması yetmez. eğer öyle olsaydı çaydanlığın içinde 100 dereceye ulaşan suyun tamamı bir anda buharlaşırdı. halbuki su 100 dereceye ulaştığında hemen buharlaşmaz, ocaktan ısı almaya devam eder, gerekli buharlaşma enerjisini aldıkça bu enerjinin karşılığı olan su miktarı buharlaşır. bu enerji miktarı 100 derece sıcaklığa ulaşmış her gram su için yaklaşık 540 kaloridir. bu değer düşük sıcaklıklardaki buharlaşmalarda 580 kaloridir. tekrar karpuzun üzerindeki ıslak beze dönersek, elimizde buharlaşıp havaya karışmak için can atan 90 gram suyumuz var. ancak her bir gramının buharlaşmak için 580 kaloriye ihtiyacı var. su, bu enerjiyi en yakın cisimlerden toplar. bu durumda ıslak beze en yakın cisim karpuz olduğundan, karpuzdan ıslak beze bir enerji transferi-ısı transferi olur. bunun neticesinde ısı kaybeden karpuz soğur ve sıcaklığı düşer. “karpuzun soğuması bir sıcaklık dengesizliği yaratacağına göre neden karpuzdaki ısılar(bu terimde bir halt ettiğimin farkındayım) başka bir yere transfer olmayı kabul etsinler ki?” sorusuna “bu karpuzdaki ısının tercihi değildir” diye cevap veriyoruz. buharlaşma şartları oluştuğunda oluşan buharlaşma eğilimi öyle güçlüdür ki civar sistemler ona uyum gösterirler. bir örnekle açıklayalım. merminin içindeki barut ateş aldığında, mermi içindeki gaz basıncı binlerce kat artar, halbuki mermi çekirdeğinin öteki tarafında normal atmosfer basıncı vardır(ıslak bezde su molekülleri üst üste yığılmışken, hemen üzerindeki kupkuru havada hiç su buharı molekülü olmaması gibi bir dengesizlik). gaz genişleyerek mermi çekirdeğin öbür tarafındaki basınçla eşit olmak eğilimindedir. ancak bunun için konuyla ilgisi olmayan bir cismin yani mermi çekirdeğinin yer değiştirmesi gerekir(aynı bizim örneğimizde civardan ısı talep edilmesi gibi). sonuçta mermi çekirdeği bu baskı karşısında direnemeyip ileri fırlar, diğer bir deyişle sıkışan gazlar çekirdeği önüne katıp sürükler(buharlaşan su moleküllerinin karpuz içindeki ısıyı sürükleyerek beraberlerinde götürmeleri gibi).
evet elimizde 90 gram buharlaşma arzusunda olan su var, ve her bir gramı 580 kalori (bu arada kilokalori ile kalori çok karıştırılır. kalori cetvellerinde kalori olarak verilen değer aslında kilokaloridir) talep ediyor. bu durumda 90 x 580=52,200 kaloriye ihtiyacımız var demektir. bu enerjinin tamamı karpuzdan çıksaydı karpuzun sıcaklığı kaç dereceye düşerdi bir bakalım. bir gram suyu bir derece ısıtmak için gereken kalori 1 kaloridir. aynı şekilde aynı miktarda suyun bir derece soğurken verdiği enerji de 1 kaloridir(her maddenin kendine özgü katsayısı vardır. bu değer su için 1 kalori iken, mesela altın için 0.03 kaloridir). karpuzumuz da 3 kg olsun.
formül gelsin:
enerji=kütle x özgül ısı değeri x sıcaklık farkı
enerji belliydi: 52,200 kalori
kütlemiz: 3 kg3,000 gr
özgül ısı değeri: 1.0 kalori/gr-derece (karpuzun özgül ısı değerinin suyunkine eşit olduğunu varsayıyoruz)
sıcaklık farkı52,200/(1.0 x 3,000)=17.4 derece
karpuzumuzu en son bıraktığımızda 43 dereceydi. 17.4 derece soğutunca 25.6 dereceye düştü. yani 35 derece olan çevre sıcaklığından 9.4 derece daha soğuk. hiç fena değil.
tabii ki bu olay bir saniye içinde olup bitmiyor. 90 gr suyun kuruması diyelim ki 10 dakika sürsün. bu süre zarfında güneş ısıtmaya devam edeceğinden 10 dakikanın sonunda 28.6 değil de mesela 30 derece sıcaklıkta bir karpuzumuz olacaktır. ayrıca buharlaşma için gereken ısının tamamının karpuzdan alınacağını varsaydık. bu da bizim sonucumuzu biraz iyimser kıldı. buna karşılık ıslak bezin güneşle karpuz arasına girmesi de karpuzun daha az güneş enerjisi alması, diğer bir deyişle hesapladığımızdan daha fazla soğuması demektir. sayısı bir hayli çok olan bu tür etkenlerin kimi karpuzun daha çok kimi daha az soğumasına neden olurlar. fakat hepsinin toplamı buharlaşma için gereken enerjiden fazla olamazlar.
sonuç olarak ıslak bez karpuzu soğutur ama bu soğutmanın yeterli olması için aşağıdaki önlemlerin alınması gerekir
1. daha kuru ortamlarda yaşayın. yani soğuk karpuz meraklısı istanbul ve antalyalılar diyarbakır ya da siirt’e taşınsın.
2. esinti önemli. rüzgar yoksa karpuzun önüne bir vantilatör koyun. su buharlaşınca ortamdan hemen uzaklaştırılmazsa buharlaşmak için sırada bekleyen su ile kuru atmosfer arasında bir tabaka oluşturarak buharlaşmayı önler.
3. karpuzun soğurken bir yandan da güneşten enerji almasını önleyin. mesela bir şemsiye iş görür. daha iyisi, bezin beyaz renkli olmasıdır. en iyisi karpuzun hiç güneş almayan bir yere konulmasıdır. kapaklı bir dolap, mesela buzdolabı, bu iş için idealdir. yalnız buzdolabının içinde esinti olmaz, bu da iyi değil tabii.
4. ıslak bezde yeterli su olmasına dikkat edilmeli.
5. ıslak bez mümkün olduğunca geniş olsun. böylece hem buharlaşma yüzeyini artırmış oluruz hem de karpuzla temas yüzeyini.
6. hem buharlaşma enerji ihtiyacı hem de buharlaşma eğilimi yüksek bir sıvı kullanın. su iyidir ama alkol daha da iyidir. buharlaşma için enerji ihtiyacı sudan çok daha azdır ama buharlaşma eğilimi çok yüksektir. hangi alkol türü derseniz, kolay bulunduğu için etil alkol derim ama aslında dichlorotrimethylsulphoniophenylinpropionatyle alkol daha iyi sonuç verir.
7. örgü kumaş (tshirt kumaşı) dokuma kumaştan(gömlek kumaşı) daha iyi sonuç verir. daha tüylü olduğu için ıslak yüzey alanı daha fazladır ve buharlaşma hızlı olur.
8. kumaş yoksa soğutma karpuz ikiye kesilip ve açıklık yerde bekletilerek de yapılabilir. ancak hem soğutma işlemi daha verimsizdir hem de buharlaşma karpuzun kendi suyundan olacağı için en güzel dilimlerde lezzet kaybı oluşur.
bu teknolojinin diğer uygulamalarını da anlatarak yazının dolgun görünmesini sağlayalım
1. terleme ile beden üzerinde ıslak bir tabaka oluşturulur. bu tabakanın, kuruması sırasında ihtiyacı olan ısıyı vücuttan çekmesi ile bedenin soğutulması gerçekleşir. özellikle rüzgar bu ısı kaybını artırdığından “terli terli cereyanda oturma” der büyüklerimiz. nemli havalarda ise buharlaşma daha zor olduğundan, hava daha bir bunaltıcı gelir.
2. köpekler terlemezler, ancak bir karış dışarı sarkmış ıslak dilleri aynı işe yarar.
3. bedenimize sıktığımız deodorantın(veya kolonyanın) içindeki alkol çok hızla buharlaşarak ani bir serinlik sağlar. hatta kolonyayı 40 dereceye kadar ısıtıp da dökünseniz bile işe yarar.
4. kapalı mekanlardaki fıskiyeli havuzlar, buharlaşacak su yüzeyi daha fazla olduğundan, mekanı fıskiyesiz havuzlardan daha fazla serinletir.
5. sıcak ve kuru havalarda yaz yağmurlarının doluya dönüşmesinin nedeni de budur(aslında bundan çok emin değilim). yağmur damlaları düşerken kendi rüzgarlarının ve kuru havanın etkisiyle hızla buharlaşır, buharlaşma nedeniyle ısı kaybettiklerinden soğuyup donarlar.