En Soğuk Su Sizce Ne Kadar Soğuk Olabilir? Cevap, Yeni Rekorda Gizli!

Her şeye "buz üzere soğuk" diyoruz fakat bu tarifin tam manası aslında sorgulanabilir. Suyun donma noktası, okulda bilim hakkında öğrendiğimiz birinci şeylerden biridir: 0°C. Tekrar de okulda öğrendiğimiz pek çok şey üzere, bu husus da başlangıçta bize öğretildiğinden daha karmaşık. Aslında suyun birçok donma noktası var ve donması için ekseriyetle 0°C'nin çok altında sıcaklıklar gerekir. Artık ise, sıvı kalırken suyun ne kadar soğuk olabileceği konusunda yeni bir rekor kırıldı. Bu araştırma sürecinde kazanılan bilgi, organ naklinden havacılığa kadar pek çok uygulama alanına sahip olabilir.

0°C'nin altında, suyun hala donabileceği bir çekirdeklenme alanına gereksinimi vardır. Çok saf, sakin su çekirdeklenme bölgelerinden mahrumdur ve 0°C altındaki sıcaklıklara donmadan soğutulabilir. Bu durum daha evvel de Dünya'nın karmaşık bir yer olduğunu kanıtlamak isteyenler için tanınan bir örnek olarak karşınıza çıkmış olabilir. Fakat, gereğince soğutursanız saflık bile suyun donmasını engelleyemez.

Houston Üniversitesi'nden Dr. Haydi Ghasemi, çok soğutulmuş suyun ne vakit donacağını belirleyen faktörleri araştırıyor. Bu süreçte, Ghasemi ve meslektaşları Nature Communications'da en soğuk sıvı su rekorunu kırdıklarını duyurdular. Bu sıcaklık, şaşırtan bir halde -44°C olarak kaydedildi. Yani, evvelki rekor kaydının 6°C altına ulaşıldı.

Gahsemi'nin yeni rekoru kırmak için kullandığı su damlaları görülemeyecek kadar küçüktü ve yalnızca birkaç nanometre çapındaydı. Gashemi, "birkaç nanometre boyutundaki su damlacığının donma sıcaklığının deneysel olarak araştırılması, çözülmemiş bir zorluk olmuştur. Burada, yeni geliştirilen metrolojiler sayesinde, su damlacıklarının mikron ölçeğinden 2 nanometre ölçeğine kadar donmasını araştırabildik" diyor. Makaleye nazaran sorun, küçük su damlacıklarının ya buharlaşacak ya da bir ortaya toplanacak olması, bu da onları farklı başka incelemeyi zorlaştırıyor.

Ghasemi, "Bir su damlası yumuşak bir arayüzle temas halindeyse, donma sıcaklığının sert yüzeylerden değerli ölçüde düşük olabileceğini bulduk" diyor.

Muharrirler, yağla çevrili alüminyum oksit membran gözeneklerine çeşitli boyutlarda damlacıklar koydular ve donma noktasında 10 ile 2 nanometre ortasında büyük farklılıklar olduğunu bildirdiler.

Yağ olmadan, zar duvarları çekirdeklenme bölgeleri üzere davrandı ve damlacıklar 0°C yahut buna yakın bir sıcaklıkta dondu. Lakin, yağdan gelen basıncın ve sert bir yüzeyin olmaması damlaları sıvı tuttu.

Evvelki araştırmalar, sıvı sudan kristal buz oluşturmak için en az 275 molekül gerektiğini gösteriyordu. Çapı 2 nanometreden kıymetli ölçüde daha küçük olan damlacıklar, buz kristalleri oluşturacak moleküllerden mahrumdur ve bu damlacıkların çekirdeklenmek için -183 ila -158°C sıcaklıklara gereksinim duydukları bulunmuştu, lakin bu kadar küçük bir şeyin sıvı olarak kabul edilmesinin tartışmalı olduğu da söylenebilir.

Başarılı bir taklit, hastanelerin vakit baskısı altında nakil yapmak yerine organları dondurmasına yahut uçak kanatlarındaki buz oluşumunu denetim etmeye imkan sağlayabilir. Kendimiz suyu bu kadar düşük sıcaklıklara soğutmasak bile, bunun nasıl oluştuğunu anlamak, bulut oluşumunun modellenmesini ve hasebiyle hava ve iklim iddialarını de güzelleştirebilir...