KILCALIK VE DAYANIKLIK

KILCALLIK Bir sıvı içine batırılan ince borudan sıvıların yükseldiği veya tam tersi olarak sıvı seviyesinin azaldığı görülür. Bu olayda kohezyon ve adezyon kuvvetlerinin etkisiyle gerçekleşir. Örneğin cam ile su arasındaki adezyon kuvveti, suyun kohezyon kuvvetinden büyüktür. Bu nedenle yeteri kadar ince bir cam boru su içine batırıldığında cam boru içindeki su seviyesi yükselir metrelerce yükseklikteki ağaçların en üst dallarının ucundaki yapraklara suyun ulaşması bu şekilde gerçekleşir. Cam ile sıvı arasındaki adezyon kuvveti, sıvın kohezyon kuvvetinde küçüktür. Bir cam boru sıvı içine batırıldığında ise boru içindeki cıva seviyesi azalır.   Sıvıların bu şekilde ince borular içinde yükselmesi ya da alçalması olayına kılcallık denir.

Silindirik bir boruda bir sıvının ne kadar yükseleceği ya da alçalacağı sıvının yüzey gerilim kat sayısı ile doğru orantılı: sıvının yoğunluğu, yerçekimi ivmesi ve borunun yarıçapı ile ters orantılıdır. Bir kağıt parçasını bir kesme şekerin ya da pamuklu bir kumaş parçasının bir ucu su içerisine batırıldığında suyun bu ortamlarda yükseleceği görülür. Kağıt peçetelerde de aynı durum gözlenebilir bu durum kılcallık etkisi sonucu gerçekleşir.   Bir cam kaba konulan suyun kohezyonu kabın uyguladığı adezyon dan küçük kalır. Böylece su cama yapışır ve camı ıslatır ince bir boru içerisindeki su ise boru çeperleri tarafında çekilerek adezyon un sıvı ağırlığı ile dengelendiği noktaya kadar yükselir. Bu olaya kapilarite (kılcallık) tesirsi denir. Bu kılcallık kanunu sayesinde topraktan emilen su ağaçların çok ince taşıma borularında kökten en yüksekteki yaprağa kadar yükselir

(!)Boruların kalınlığı arttıkca su seviyesi azalır (!)

Günlük hayatımızda kullandığımız birçok madde civa tarafından ıslatılmazken su tarafından ıslatılır. Eğer suyun kohezyonu civa gibi yüksek olsaydı vücudumuzu ve elbiselerimizi ıslatmazdı: böylece sudan istifademiz imkansız olurdu. Teknolojik uygulamalarda çeşitli katkı maddeleri ile sıvın veya katının özelliklerini değiştirerek kohezyon ve adezyon kuvvelerinin büyüklüğünü değiştirmemiz mümkündür.

Eski dönemlerde yaygın olarak kullanılan gaz lambalarında kılcallık Etkisi görülür. Gaz lambası, yakıtı gaz yağı olan bir aydınlatma aracıdır. Lambanın alt kısmında gaz yağının bulunduğu bir hazne vardır. Genellikle pamuktan veya lifli bir malzemeden yapılan fitilin bir ucu gaz yağının içindedir. Diğer ucu ise yanmanın gerçekleşeceği üst kısımdadır. Baca görevi gören cam muhafaza ise aynı zamanda tutuşturulan fitil ucunun kolayca sönmesini engeller. Gaz fitilin yapısındaki kılcal kanallardan kılcallık etkisi ile yükselerek fitilin ucuna ulaşır. Burada yakılan gaz etrafa ışık verir.   Mum yanarken, alevden çıkan ısı, fiilin dibindeki katı mumu sıvılaştırır. Bu eriyik, kılcal hareket sonucu fitilden yukarı doğru çıkar sonrada ısı nedeniyle buharlaşır. Bu mumun fitili pamuk ipliği olmak zorundadır. Mum buharının yanmasıyla da alev oluşur. Bu böyle bir döngü halında mum bitene kadar devam eder.

Laboratuarımızda kullandığımız ispirto ocakları da kılcallık etkisiyle iş gören bir araçtır. Pamuk ipliklerinden yapılmış fitilde kılcallık etkisi ile ispirto yükselir. Ucu tutuşturulan fitilde ispirto yanmaya başlar ve ısı verilir.

MADDENİN KATI HALİ Maddenin katı hali belirli bir şekle ve hacme sahiptir. Atom ve moleküller arasında bir düzenlilik vardır.Atomlar titreşim hareketi yaparlar. Maddenin en düzenli halidir. Genel olarak katı halde bulunan cisimler dış etkilere karşı dayanıklıdırlar. Biçimlerini değiştirmek ya da parçalamak için, bunlara dışarıdan belli bir kuvvet uygulamak gerekir. Cismin bu dış kuvvete karşı gösterdiği direnç onun sağlamlığını belirtir. Her cisim için ayrı olan ve bu sağlamlığı veren katsayılar vardır. Bu katsayılar cismin, çekmeye, basmaya, eğmeye, vurmaya karşı dayanma derecelerini bildirirler. Çapı belli olan bir demir çubuğun kopmadan kaç kilogramlık bir ağırlık taşıyabileceği ya da betonun ne kadar basma kuvvetini karşılayabileceği bu katsayılar yardımıyla önceden hesaplanabilir.

DAYANIKLIK Dayanıklılık, fiziksel anlamda en basit haliyle cisme ait sabit ile cismin kesit alanının hacmine oranınına denir. Dayanıklılık cismin ebatlarıyla ters orantılıdır. Yani cismin ebatları arttıkça dayanıklılık azalır. Aynı hacimlerde cisimler düşünüldüğünde en az dayanıklılığı küre gösterir. Karıncanın kendinden çok daha ağır cisimleri kaldırabilmesi, küp şekerin zor kırılması, bilyelerin kolay kolay kırılmaması dayanıklılık ilkesinden ileri gelir.

Galileo'nun dayanıklılıkla ilgili çalışmaları Galileo mekanik üzerine yazdığı kitabında  çeşitli cisimlerin dayanıklılığını  da inceledi ve bu bilim dalını kurdu. Bir cismin dayanıklılığının her yönde artmasının, genel dayanıklılığını azaltacağını gösterdi. Ulaştığı bu sonuç bugün “küpkök yasası” olarak bilinmektedir. Bir cismin doğrusal  uzayan boyutlarına karşılık hacmin onların küpü kadar büyür, fakat dayanıklılık artışı ancak kareleri kadardır. Cüsseli hayvanların, küçük vücutların ayaklarına oranla daha büyük ayaklı olmaları bu yasanın gereğidir. Örneğin, bir geyiğin vücudu filin kadar olsa, fakat ayakları  da aynı oranda büyüse, hayvan ayakta  duramayıp  yere yıkılacaktır. Ayakları daha büyük  bir oranda olmalıdır.