Kızgın Metalin Üzerine Damlatılan Suyun Hemen Buharlaşmamasını Açıklayan Leidenfrost Etkisi
bu etkiyi anlatmak için basit bir örnekle başlayalım. su nasıl kaynar?
su ısıtılmaya başladığında içindeki erimiş oksijen yoğunlaşır ve içine koyulduğu kabın dibindeki yarıklarda küçük balonlar oluşturup yüzeye yükselmeye başlar bu aşamada yüzeye baloncuklar yükselse de bunun kaynamayla pek ilgisi yoktur. asıl kaynama kabın dibinde buharlaşan su yarıklarda birikip yüzeye yaklaştığında nşa da 100 derece civarındayken oluşan baloncuklarla belirlenir.
normal bir tencerede genelde olay bu noktada son bulur. ama laboratuvar koşullarında suyun 100 derecenin üstüne çıkarıldığını farzedelim su önce sütünlar şeklinde buharlaşmaya ve kabın yüzeyine yükselmeye başlar sıcaklık daha da artıtılırsa kabın dibindeki su bir katman halinde buharlaşır. buna film kaynama denir. yani su tabaksının altında tamamen buhardan oluşmuş bir tabaka daha meydana gelir. ve bu tabaka sıvı haldeki suyla ısı kaynağının arasındaki direk ısı transferini keser ısı transferi sadece radyasyon yoluyla gerçekleşir işte bu sıcaklık noktası leidenfrost noktasıdır. bu film kaynama etkisi de leidenfrost etkisi olarak adlandırılır.
peki bu bilgi gerçek hayatta nerde karşımıza çıkmış olabilir?
herkes en azından bir kere çok kızgın bir metalin üstüne damlamış bir su damlası görmüştür su damlası hemen buharlaşmaz ve 200 derecenin üstünde neredeyse 1 dakikayı aşkın buharlaşmadan kalabilir.
işte ütünün sıcaklığına bakmak için parmağımızı ıslatmamızın sebebi budur.
ateş üstünde yürüyenlerin ayaklarının yanmamasıda öyle sihir, büyü meditasyon falan değil sadece bu etki yüzündendir. (ayaklarınız terlemiyorsa denemeniz pek önerilmez tabi)
bu etkinin adını ilk defa gündelik bilmeceler isimli tübitak kitabında duymuştum
ama bu etki beni şubat 2005 bilim ve teknik dergisinde gördüğüm manyak fizikçi jearl walker'ın http://www.wiley.com/…005/pdf/leidenfrost_essay.pdf adresinde bulabileceğiniz makalesinin özeti sayesinde etkiledi. jearl hocam bir öğrencinin dikkatini çekmek için bir profesörün yapabileceği en etkili hareketin kendini sakatlama riski olan bir hareket yapmak olduğunu düşünerek ve leidenfrost etkisine güvenerek bir takım deneylere girişmiş.
bu deneyler 400 derece santigradda kaynayan cıvaya ıslak elini sokmaktan ağzına -200 derece santigradda sıvı nitrojen almaya ve hatta pek bir klişe olan kor üstünde yürümeye kadar değişiyor. gerçi kendisi bir kere dişlerini kaybetme tehlikesi geçirip, bir kere de ayaklarını yakıp bu işlerden elini eteğini çekse de, bunlara zamanında cesaret etmiş olması yeterince etkileyici.
aslına bakarsanız kendisi ayağını yaktığı gösteride sorumluluğu biraz da önceki deneylerinde göğsünde taşıdığı ama bu kazalı deney sırasında unuttuğu fiziğin temelleri kitabına bağlayarak; mezuniyet programlarının sonunda fizik öğrencilerinin bilime güvenlerini kanıtlamaları için kor kömür üzerine yürütülmelerini şaka yollu tavsiye etmiş. gerçi ben düşünüyorum da tam tersine "ulan şimdi yanlış çıkacak, ayaklarım yanacak" diye korkanların ayakları terleyip bu sınavı aşarlar.
bu arada bu etkinin adını, öncelikle 1932'de hermann boerhaave fark ettiği halde derinlemesine araştırıp bir makale yazan johann gottlob leidenfrost'tan aldığını da söylemeden geçmeyelim. bir de ütünün ya da tavanın sıcaklığa bakacağım diye biraz acele ederseniz(yani yüzey sıcaklığı 200 derece santigrat civarlarına gelmemişse) parmağınızı çok feci yakacağınızı da küçüklüğünde iki defa ütü bir defa da soba ellemiş biri olarak söylemeliyim.
mythbusters ekibi 2009 sezon finali mini myth mayhem isimli bölümde, erimiş kurşunun içine parmaklarını sokarak leidenfrost etkisinin doğruluğunu test edip onaylamıştır
bir dönem buharlı ütü üreticilerini zor durumda bırakmış bir etkidir
buharlı ütülerde şu tankından steam chamber'a (buhar haznesi) pompa edilen su anlık olarak ortalama 190 derece santigrad sıcak yüzeyle karşılaştığında sözü geçen etki ile zıpırdamaya başlar (sizzling).
buhar filmi üzerinde buharlaşmadan kalan şu damlacıkları, annemizin steam shot (buhar fısı) atması ile şu zerreleri halinde dışarıya zerk olunur.
kaliteli bir ütülemede ütümüzün alt kısmındaki buhar attırgaçlarından (vents) sadece ama sadece buhar çıkması istenir. leidenfrost etkisi sebebi ile çıkan şu zerrecikleri ütüleme kalitesini azaltacak, zavallı anneciklerimizin ter kan içinde kalmasına sebebiyet verecek ve yer yer sinirler gerilecek, bazı acele durumlarda kalbler kırılacaktır.
bu etkinin giderilmesi için annelerimizi düşünen joachim alexander ludox (-ludox harici kısım tamamen götüm kaynaklıdır) yoksa johann gottlob leidenfrost beyzade metal yüzeyi için ludox kaplama fikrini geliştirip paranın amına koymuştur.
sadece ludox değil, silisyum bazlı tüm kaplamalar yüzeyde bir izole tabaka oluşturup max sıcaklığın 180 c altında kalmasını sağlarlar. dolayısı ile homojen bir buharlaşma ile kaliteli ütüleme sağlanır.
öyle söylenegelir ki şu mısralar son ütücülerin ağızlarından hiç eksik olmazmış, adeta bir son ütücü marşı gibi yankılanırmış bir dönem.
long live benjamin junior ludox!
hacı osman leidenfrost sucks!