Fizik / Astrofizik Tüm Yazılar

Yanma Nedir, Ateş Nasıl “Yanar”?

Hazırlayan: Alperen Erol
Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedintumblrmail

‘’Evrenin herhangi bir kısmını yöneten öyle bir kanun yoktur ki; şu mum yanmasına dokunmasın ya da bir parçası olmasın.’’
Michael Faraday

19. yüzyılda yaşamış biri için bu kadar ileri görüşlü konuşmak ancak Michael Faraday gibi bir dehanın bileceği bir iştir. Bu sözlere baktığımızda gerçekten Faraday’ın hakkını vermek gerekiyor. Bir mumun yanması, kimyasal tepkimelerden tutun da saçtığı ışığa kadar bilim kokuyor. Faraday öldüğünde daha çocuk olan Max Planck, bu fikirlerle kuantum fiziğinin temelini atacaktı.

Şimdi burada sayfalarca kuantum fiziği anlatıp herkesin aklını karıştıracağımıza gelin ilk çağlara, Homo Erektus’ların ateşi ilk bulduğu vakitlere gidelim. Sahiden, bir ateşi yakmak için ne gerekli?

İlk olarak yakıt ve oksijen gerekiyor. Ağaçlar ve atmosferden bunları karşılamak mümkün. Bu ikisini birleştirip, bir de başlangıç için gerekli enerjiyi verdiğimizde ortaya ateş çıkıyor ve her ikisini sağlamaya devam ettiğimizde yanma olayı devam ediyor. Ağaç gibi şeylerin yanmasının altında yatan sebep ise, bolca hidrokarbon bulundurmaları. Bugün kullandığımız fosil yakıtlar da binlerce yıl önceki ağaçların ya da hayvanların toprakta çok büyük basınç altında kalmasıyla oluştu.

Mum-isigi-257841

Olayın temelinde karbon ve oksijen elementlerinin birbiriyle tepkimesiyle ortaya karbondioksit gazı, su ve ısı çıkarması yatmaktadır. Bu ısı ile atalarımız yemeklerini pişirmiş ve yüzyıllar sürecek medeniyetler kurabilmişlerdir.

Bir hidrokarbon olan metan (CH4) ile oksijenin (O2) tepkimesi şu şekilde gerçekleşebilir.

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Hepimiz biliyoruz ki, yanma olayının devam edebilmesi için oksijen çok kritiktir. Elimizde tonlarca yakıt olsun eğer gerekli oksijeni sağlayamıyorsak, yanma olayı devam etmeyecektir. Arabalarımızın motorundan tutun da, uzaya çıkan roketlere kadar herşeyde, kullanılacak oksijen ince ince hesaplanarak en etkili biçimde çalışması sağlanır.

Oksijen, yalnız başına rahat duramayan hiperaktif bir elementtir. Fırsatını bulduğu her ortamda başka bir elementle birleşme ihtiyacı duyar. Her element böyle bir özelliğe sahip değildir. Sadece Oksijen ve Flor gibi birkaç element bu şekilde aşırı reaktif yapıdadır. Hal böyle olunca bir takım riskler ve alınması gereken önlemler ortaya çıkıyor. Durup dururken ortalığı alevlendirecek oksijen, hayatınızda isteyeceğiniz en son şey olabilir.

uzay-mekigi-kalkis

Kozmonot Valentin Bondarenko’nun korkunç ölümü

Bildiğiniz üzere kozmonot yada astronot olmak fiziki olarak dayanıklılık gerektiren bir iştir. Bir gün Kozmonot Valentin, zorlu düşük atmosfer basınçlı fiziksel dayanaklılık testinden geçerken, içinde bulunduğu odanın yüzde 50’den fazladan oksijen barındırmasından dolayı tüm vücudu oksijenle kaplanmıştı. Test bittikten sonra Valentin vücudunu temizlemek için alkollü bir bezle vücudunu silmiş ve bezi yanlışlıkla çay ısıtmak için kullandığı ısıtıcıya atmıştı. Alkolle kaplı bez alev alınca, odanın da yüksek seviyede oksijen bulundurmasından dolayı, yanma olayı çok hızlı bir şekilde gerçekleşmiş, Valentin’den geriye üçüncü derece yanıklar kalmıştı.

Özetle, “yanma” dediğimiz olgu, çeşitli elementlerin oksijen gibi fazlasıyla reaktif bir elementle reaksiyona girip birleşmesinden ibarettir. Bu kimyasal birleşme sırasında ortalığa ısı verilir. Eğer verilen ısı, reaksiyona giren elementleri, fark edilebilecek biçimde ışık saçacak kadar ısıtabilecek seviyede ise, “ateş” ortaya çıkar.

İşte, yürürken yolda düştüğünde bile kafasını yere vurup ölecek, yemek yerken boğazına kaçan küçük bir lokmada boğulabilecek kadar narin ve zayıf yaratıklar olan biz insanların, çok daha güçlü diğer canlılar karşısında açık ara üstün olmamızı sağlayan şey de ateş yakmayı ve kullanmayı bilmemizdir.

Ateş; kendine özgü bir yapı, bir oluşum değildir. Alev olarak gördüğünüz şey, yanan cisimden yayılan partiküllerin ısının da etkisiyle havada yükselmesi, bu yükseliş sırasında yanmaya ve ışık saçmaya devam etmeleridir. Yani bir odunu yakarken gördüğünüz ateş aslında havaya saçılan mikroskobik odun parçacıklarından ibarettir.

Bizim için artık günlük hayatımızda fazla yer tutmuyor olabilir. Ancak, ateş yakmayı öğrenememiş olsaydık, bugün maymunlardan farkımız da olmayacaktı.

Bizim için artık günlük hayatımızda fazla yer tutmuyor olabilir. Ancak, ateş yakmayı öğrenememiş olsaydık, bugün maymunlardan farkımız da olmayacaktı.

 

Ancak geçmişte insanlar bunu bilmediklerinden, ateşi de evreni oluşturan dört temel elementten biri sanmışlardır. Gerçi, var saydıkları diğer üç element de yanlıştır ama, o günlerin bilgi birikimiyle ellerinden gelenin en iyisini düşünmeye çalıştıklarını kabul edelim.

Yanmanın maddelerin oksijenle birleşmesi ve bu sırada ortalığa ısı saçılması olduğunu söylemiştik. Evet, oksijenle birleşen her element, aslında teorik anlamda yanıyor diyebiliriz.

Örneğin “demir”… Demir niçin paslanır? Demir’in paslanma nedeni oksijenle birleşmesidir. Ama karbona nazaran bu çok çok yavaş geçekleştiği için demirin yandığını görmeyiz. Sadece, günler, aylar içinde dış kısmının kızarıp paslandığını görürüz. Paslanma sırasında da ortalığa ısı yayılır elbette. Ancak, çok yavaş gerçekleşen bir reaksiyon olduğu için paslanan demirin çok az da olsa ısındığını farketmeyiz.

Son olarak şunu söyleyelim; evrende yıldızların ısı yaymasına neden olan şey burada anlattığımız “yanma” olayı değildir. Yıldızlar bu şekilde kimyasal reaksiyonlarla enerji üretmezler. Çekirdeklerinde nükleer reaksiyonlar meydana gelir ve ortalığa enerji yayarlar. O konuyla ilgili sitemizde 18 bölümlük “yıldız astrofiziği” yazı dizimiz var, bol bol okuyabilirsiniz…

Güneş, yaklaşık 5 milyar yıldır nükleer reaksiyonlar sonucu parlıyor ve 5 milyar yıl daha buna devam edecek. Ancak, Güneş eğer tümüyle kömürden oluşan bir gökcismi olsaydı ve yanarak enerji üretseydi, sadece birkaç yüz bin yıl içinde tamamen yanıp tükenirdi… Yani, “yanma” bizim için yeterli olmasına rağmen, evrensel yapılar için son derece verimsiz bir enerji üretim biçimidir.

Yazan: Alperen Erol
Geliştiren: Zafer Emecan

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yorum

Yazar Hakkında

Alperen Erol

Avustralya'nın Monash Üniversitesi'nde makine mühendisliği öğrencisiyim. Astronomiye küçüklüğümden beri hayranlık duysam da ilk resmi tanışmamız Stephen Hawking' in kitaplarını okumakla başladı. Ve bildiklerimi burada sizlere aktarmaya çalışıyorum.