|
|
SUYUN
FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ Suyun
en önemli özelliği yapışkan olmasıdır. Bu basitçe su
moleküllerinin yüzeyinde oluşan hidrojen bağından dolayıdır.
Bunun sonucunda yüzey gerilimi kavramı ortaya çıkar. Bu olayı
hemen her gün gözleriz. Bunun nedeni küçük su damlacıklarının
bir arada bulunma ve küçük bilye taneleri gibi şekil alma eğiliminde
olmasındandır. Suyun bu polarite olayından dolayı yüzey
gerilimi o kadar büyüktür ki sudan 5 kere daha yoğun olduğu halde
bir iğne bile su yüzeyinde kalabilir. Su, yüksek bir yüzey gerilimine
sahip olduğu için bazı böcekler su üzerinde yürüyebilir. Su
iyi bilinen bir çözücü olmasından dolayı özel bir maddedir. Aslında
birçok madde su içinde, diğer sıvılar içinde çözündüğünden
daha iyi çözünür. Bu onun polar yapıda bir molekül olmasına bağlıdır.
Su içindeki madde kendi polaritesince tepki göstermeye başlar. Pozitif yüklü
molekül su molekülünün oksijen kısmı tarafından etkilenir.
Molekülün negatif yüklü kısmi ise su molekülünün hidrojen kısmı
tarafından etkilenir. Yani iyonik maddeler su içinde küçük parçalara
ayrılır. Halbuki non-polar moleküller su içinde kendiliğinden
çözünmezler. Yağlar ve benzeri non-polar maddeler polar bir çözücü
olan suda çözünmezler. Bu da yağ ve suyun neden karışmadığını
açıklar. SU
ve ISI Suyun
önemli bir özelliği de ısının su üzerine olan etkisi ile
ilgilidir. Örneğin su, doğal maddeler arasında en yüksek ısı
kapasitesine sahip moleküllerden oluşmuş bir maddedir. Isı
kapasitesi ölçülebilir bir miktarda her hangi bir cismi soğutmak için
çıkartılacak ısının miktarının ölçümüdür.
Suya uygulanan ısı ile su moleküllerinin kinetik enerjisini arttırmadan
önce ısının önemli bir miktarı ilk önce hidrojen bağlarını
kırmak için kullanılır. Bu yüksek ısı kapasitesinden
dolayı su iklim koşullarının dengelenmesinde en önemli
unsurdur. Bu aynı zamanda niçin aynı hacimdeki su ve aynı
hacimdeki havanın sıcaklık değişikliklerinin aynı
miktarda ısı uygulandığı zaman suda daha az olduğunu
açıklar. Diğer
sıvılarla karşılaştırıldığında.
su ısıtıldığı zaman diğer bilinen sıvılardan
daha yavaş buharlaşma eğilimi gösterir. Bu, yüksek buharlaşma
ısısı olarak bilinir. Bunun nedeni suyun kaynamadan önce ısının
önemli bir kısmını moleküller arasındaki hidrojen bağlarının
koparılmasında kullanılmasındandır. Benzer olarak
donması için geçmesi gereken süre de uzundur. Bunun anlamı. suyun
buz haline dönüşmesi için büyük miktarda ısı salması
gereğidir. Tersine, erimesi içinde fazlaca ısı buz tarafından
alınmalıdır. Suyun diğer önemli bir özelliği de yoğunluğu
ve sıcaklık arasındaki ilişkidir. Diğer bir çok sıvı
yoğunlukları artınca katı hale geçerler (moleküller
birbirlerine yaklaşır.). Bu olay suda olmaz. Su soğutulduğunda
daha yoğun bir hal alır. Fakat yoğunluk artışı
ancak ±4 C0’a kadardır. Bunun altındaki sıcaklıklarda
su hacimce genişlemeye başlar yoğunluğu azalır ve sonuçta
kristalize buz şekline döner. Buzun sudan daha az yoğunluğa
sahip olması nedeniyle buz batmak yerine yüzer Isı
ve su arasındaki ilişkiyi inceleyebilmek için ısı ve sıcaklık
arsındaki farkı bilmek önemlidir. Genelde sıcaklık ve
ısı kavramları aynı anlamlarda kullanılırlar.
Fakat aynı değildirler. Isı, belli bir kütledeki kinetik
enerjinin ölçüsüdür. Sıcaklık ise maddedeki kinetik enerjinin
ortalamasıdır. İki madde aynı sıcaklığa sahip
olabilir fakat bu iki maddenin ısı enerjisinin aynı olduğu
anlamına gelmez. Su
ve hava örneklerini vererek konuyu açıklamaya devam edelim. Farz edelim
birisi oda ısısında bir çaydanlığı hava ile
doldursun ve 100 C lık sobaya koysun. Çaydanlık ve hava çok çabuk
bir şekilde 100 C0’lık ısıya ulaşacaktır.
Bunun tersine çaydanlık su ile dolu olursa 100 C1’lık sıcaklığa
ulaşmak için daha fazla miktarda ısıya ihtiyaç duyar. Bu da
suyun hava ile aynı sıcaklığa ulaşmak için daha fazla
ısıya ihtiyacı olduğunu açıklar. Sıcaklık
ve ısının ölçme yolları da farklıdır. Sıcaklık
Fahrenheit, Celcius, Kelvin veya Rankine gibi derecelerle ölçülür. Isı
ise Calori ile ölçülür. 1 Calori, 1cm3 suyun sıcaklığını
1 C0 artırmak için gerekli olan ısı miktarıdır. Isı
ve sıcaklık arasındaki farkın bir başka göstergesi de
suyun ısıyı büyük miktarlarda ve hızlı absorbe etme
kapasitesinin olmasıdır. Farz edelim ki 2 eşit kütleli su ve
hava olsun. Her birinin eşit miktarda sıcaklığını
yükseltmek için suya uygulanan ısı miktarı havaya uygulananının
4 katı Yoğunluk
kütle miktarının hacime oranıdır.(d m/V). Suyun yoğunluğu
havadan yaklaşık 775 kez daha fazladır. Ayrıca ısının
dalgıç üzerindeki etkisini anlamak için ısının hangi
yollarla bir yerden başka bir yere nasıl nakledildiği de
bilinmelidir. Bu işlem üç yolla olur: Kondüksiyon
(iletim), Konveksiyon (yayılım) ve Radyasyon (ışıma).
İletim, ısının direk olarak temas yoluyla yayılmasıdır
(Çok sıcak bir çaydaki kaşıkta olduğu gibi.). Her ne kadar
kaşığın tutacak yeri ilk başta soğuksa da çayın
içinde, belli bir süre sonra ısının iletimi nedeniyle sıcaklığı
artacaktır. Bunun nedeni çaydaki son derece aktif moleküllerin
enerjilerinin bir kısmını kaşığın çay içinde
kalan kısmına iletmelerindendir.
Bundan
sonra çay içinde kalan kısmındaki aktif hale geçen moleküllerin
enerjisi tüm kaşık aynı sıcaklığa ulaşıncaya
kadar kaşığın tümü boyunca yayılır. Isının
bu yayılma yolundan dalgıçlar oldukça etkilenir. Hava
enerji iletmekten çok. iyi bir izole edicidir. Bunun nedeni havanın zayıf
iletim karakteristiğinde olmasıdır. Tam tersine, suyun ısı
kapasitesi havadan binlerce kez daha fazla olduğu için su, ısı için
mükemmel bir iletkendir (havadan 20 kez daha iyi). Suyun altındaki dalgıç
su sıcaklığı normal olsa bile sudan çok çabuk rahatsızlık
duyabilir. Öreğin, su sıcaklığı 21 C (70 F) olduğunda
(bu dalış için gayet iyi bir sıcaklıktır.) korunmasız
bir dalgıç hızla ısı kaybedecek ve sudan rahatsızlık
duymaya başlayacaktır. Isının naklindeki diğer bir yol
da yayılımdır. Yayılım ısıtılmış
sıvılar yoluyla olan iletimle karıştırılabilir. Akışkanlık
maddenin katı halinin bir davranış özelliği değildir.
0 halde sıvılar ve gazlar akışkandır. Akışkanlar
ısıtıldığında yoğunlukları azalır
ve yükselme ihtiyacı hissederler. Isınan akışkan yükselirken,
yeri daha soğuk akışkan tarafından doldurulur. Bu devinim sürekli
bir akış içindedir. Bu nedenle ısı bizi çevreleyen sıvı
tarafından sürekli kaybettirilir. Korunmasız bir dalgıcın
suya daldığını düşünelim. Onun vücudu suyla temas
ettiğinde su ısınacağı için daha düşük bir yoğunluğa
kavuşur ve yükselir. Daha soğuk su yükselen bu suyun yerini
SU
ve IŞIK İnsan
gözü nesnelerden yayılan ışığın toplanması
ile fonksiyon gösterir. Işık enerjisi elektriksel impulslara çevrilir
ve bu impulslar beyne optik sinir tarafından iletilir. Bu yüzden.
ışığın davranışı,
ışığın suyun içinden geçmesi ile değişirse,
kişi ışığı değiştiği şekli ile
görür.Bu şekilde değişen ışık, dalgıcı
oldukça fazla etkiler. Işık
su altında bulanıklık, yayılma, emilme ve
ışığın kırılması ile değişikliğe
uğrar. Bunlar da görüşü etkileyen faktörlerdir. Güneş
ışınlarının sadece %20’si 10 metre derinliğe ulaşmasına
rağmen, ışık ideal şartlar altında açık
denizde 100 metreden daha fazla derinliklere, (fotosentezi devam ettirmek için)
yayılabilir. Fakat, suda yüksek konsantrasyonda asılı parçacık
varsa ışığın bu yayılmasında kesinlikle
azalma meydana gelir. Bu, suda asılı duran parçacıkların
oluşturduğu birikime bulanıklık denir. Bu parçacıklar
organik yapıdaki plankton ile inorganik yapıdaki alüvyonlardan (balçık,
kum, çakıl) oluşur. Bu bulanıklık doğal olaylar sonucu
oluşan sağlıklı, yada insanlar tarafından oluşturulan
sağlıksız bir kirliliktir. Son
derece temiz sularda bile ışık saçılır ve sapar, bu
olaya difizyon denir. Su altındaki difizyonun sonuçları dalgıç
için olumlu yada olumsuzdur. Difizyon sonucunda ışığın
daha derinlere ulaşan toplam miktarında net bir azalma olur. Difizyon,
elverişli ışığı daha düzenli olarak yayma eğilimindedir.
Absorbsiyon kavramı, ilk olarak ışık enerjisinin doğal
bilgisini ve nasıl fark edilmesi gerektiğini içerir. Elektromanyetik
enerjinin görülebilir ışığı bir formdadır ve
elektromanyetik enerji belli dalga boylarında hareket Bu
emilme karakteristiğinden dolayı su altında görünürlüğü
belirleyen en önemli faktör, renk değil zıtlıktır (kontrast).
Bir objenin görüle bilirliğini arttırmak için, o maddenin rengi.
zemine en iyi kontrast oluşturacak şekilde Yapılan
birçok araştırma göstermiştir ki, suyun emici özelliği
sadece derinlikle değil ayrıca bulanıklık, tuzluluk, cismin
büyüklüğü ve Işık
değişik maddelerin içinde değişik hızlarda hareket
eder. Bir ortamdan diğer bir ortama geçen ışık hızındaki
değişme nedeniyle açısını da değiştirir.
Buna kırılma denir. Bundan dolayı çeşitli renkler birbiri ile zıtlık gösterir. Zıtlık. görüşe yardımcı olabilir. Floresan renkler bu amaçla kullanılır. Bu tür renklendirme su altında göze çarpar. çünkü bunların yayıldığı dalga boyu su altında genel olarak görülmez ve bunlar derinliklerde renklerini korurlar. İnsanın su altında ışığı görmesi için çeşitli adaptasyon faktörleri vardır. Bunlar: 1-Işığa
karşı gözler çok duyarlı hale gelir, 2-
İnsan görüşü gündüz veya renkli ortamdan gece ve renksiz ortama
değişir, ve Işık
seviyesi azalmaya başladıktan sonra bu adaptasyon mekanizmaları
10 dakikadan daha az sürede oluşmaya başlar. Halbuki aydınlık
bir ortamdan koyu karanlık bir ortama geçildiğinde bu mekanizmalar 30
dakikadan daha fazla zamana ihtiyaç duyarlar. Bu adaptasyon mekanizmalarına
yardım etmek için özellikle gece dalışlarında bazı
dalgıçlar kırmızı maske takar veya suya girmeden önce
10-20 metre arasına kırmızı işaret lambaları hazırlarlar. Dalgıçlarla
ilgili ışığın son özelliği de,
ışığın kırılmasıdır. Işığın
kırılma meyili bir ortamdan farklı bir ortama geçmesi sırasında
olmaktadır. Örneğin, havadan suya geçmesinde olduğu gibi. Işığın
kırılmasının nedeni, ışığın farklı
ortamlardan farklı hızlarla geçmesindendir. Örneğin,
ışık havanın içinde suda olduğundan çok daha hızlı
hareket edebilir. 0 halde ışığın bir ortamdan farklı
bir ortama geçmesi sırasında ışığın hızı
değişeceğinden açısı da değişecektir. Su
altında net görüş sağlayabilmek için dalgıçlar maske
kullanırlar. O halde ışık dalgıcın gözüne ulaşmak
için sudan camdan ve havadan geçmelidir. Işık her bir yüzeyden geçerken
kırılmaktadır. Çünkü her~ ortam farklı yoğunluğa
sahiptir Sonuçta nesneler gerçekte olduklarından 4:3 oranında daha
yakın görünürler. Örneğin,
gerçekte 4 metre uzakta olan bir cisim sadece 3 metre uzaktaymış gibi
görünecektir veya nesne 10 metre uzaklıkta ise sadece 7.5 metre uzaklıkta
görülecektir. Fakat
ilginç olan bir durumda yakın olduğu düşünülen bir uzaklığın
tahmin edilenden daha uzak olmasıdır. Bu durumda nesneler olduklarından
daha uzakta görülmektedir. Bu olay derinliğe bağlıdır. 0
halde bu olay kontrastın ve parlaklığın azalmasının
bir sonucu olmalıdır. Diğer bir faktör de karada alıştığımız
görüş ve mesafenin su altında olmayışı olabilir. Belki de görünüşte zıtlık olayındaki en önemli faktör suyun bulanıklılığı ile ilgilidir. İleri derecede bulanık suda nesneler arasındaki uzaklık ilişkileri fazla tahmin edilebilir. Mesafeleri tahmin etmede genel kural olarak yakındaki bir cisim gerçeğinden daha yakında görülecektir. Bulanık suda ise büyük bir ihtimalle gerçek uzaklıktan daha fazla tahmin edilir. 6.GAZ
KANUNLARI: Dalgıcın bilmesi gereken 3 temel gaz kanunu vardır. Bunlar; Boyle, Charles ve dalton kanunudur. a. Boyle Kanunu (Basınç - Hacim Bağlantısı)
Formülü : C = P x V P : Mutlak basınç V : Hacim C : Herhangi bir sabit sayı Örnek : Satıhta 1 kübik feet hacminde olan balonun 66 feet derindeki hacmi aşağıdaki gibi bulunur. C = P x V 1 = 2 x 0,5 ( 33 feet’ te ) C = P x V 1 = 3 x V V = 1/3 = 0,33 kübik feet. Boyle kanununu pratik bir örnekle açıklayalım. 33 feet derinde bulunan bir dalgıç tüpten derin bir nefes alıp bu nefesi tutarak hızla su yüzeyine geldiğini varsayalım; dalgıcın ciğerindeki hava 33 feet teki basınca eşittir. Dalgıç su yüzeyine çıktıkça dış basınç azalacak ve ciğerlerdeki hava genişleyecek ve basınç yapacaktır. Bu durumda satıhta 2 kat genişleyen hava akciğerlerin parçalanmasına neden olacaktır. b.Charles Kanunu (Isı - Hacim Bağlantısı) Basınç sabit kalmak koşuluyla; bir gaz kütlesinin mutlak ısısı basınç ve hacimle doğru orantıda değişir. Örneğin kapalı bir kaptaki gazın mutlak ısısı iki kat arttırılırsa hacmi veya basıncıda 2 kat artar. Formülü : P x V = R x T veya R = P x V T P : Mutlak basınç V : Hacim T : Mutlak Isı R : bütün gazlar için geçerli olan sabit sayı c.Genel Gaz Kanunu : Genel gaz kanunu Boyle ve Charles kanunlarının birleştirilerek formüle edilmesinden oluşur. Formül : P1 x V1 = P2 x V2
T1
T2 P1 : İlk Basınç ( Mutlak ) P2 : Son Basınç ( Mutlak ) V1 : İlk Hacim V2 : Son Hacim T1 : İlk Isı ( Mutlak ) T2 : Son Isı ( Mutlak ) Örnek : Batık bir gemiye 130 feet e bir dalış planlanıyor.kullanacağınız tüpün kapasitesi 1785 Psig ve tüpü bu basınçta doldurup, içindeki havanın ısısının 140 derece F’ a çıktığını gördünüz. Dalacağınız derinlikteki deniz suyu sıcaklığı 40 derece F olarak biliniyor. O derinliğe indiğinizde tüpünüzün basıncı kaç Psig. olacaktır. P1 : 1785 Psig. + 14,7 Psi ( 1 atmosfer hava basıncı ) = 1799,7 Psi V1 = V2 : tüpün hacmi değişmeyeceğinden dikkate alınmaz. Isı Fahrenhayt’ tan Renkin’ e çevrilir. T1 : 140 + 460 = 600 R. T2 : 40 + 460 = 500 R. P1 = P2 = 1799, 7 x 500 = 1499,75 Psi. T1 T2 600 Tüpteki gösterge basıncı ise : 1499,75 – 14,7 = 1485,05 Psig. olacaktır. d. Dalton Kanunu : Kapalı bir kaptaki bir gaz karışımının basıncı bu gaz karışımını oluşturan gazların basınçlarının toplamına eşittir. Diğer bir deyişle bir bütün, kendisini oluşturan parçaların toplamına eşittir. Karışımdaki bir gazın basıncı o gazın molekül sayısının toplam molekül sayısına oranıyla ilgilidir. Bu orana kısmi basınç ( PP ) denir. P Toplam = PPa + PPb + PPc + ............... Ppa
= P Toplam x %Va 100 Örnek : Atmosferi oluşturan hava moleküllerinin kısmi basınçlarını görelim. O2 Kısmi Basıncı PP O2 = %21 x 760 mmhg. = 160 mmhg. 100 Diğer gazların basınçları toplamı PP D = %79 x 760 = 600 mmhg. 100 CO2 Kısmi Basıncı PP CO2 = %0,03 x 760 = 0,23 mmhg. 100 130 feet’ e daldığımızda durum biraz daha farklıdır. Bu derinlikte 3800 mmhg. ( 760 x 5 ) kadar basınç vardır ve tüpün havasındaki karışım oranı aynı kalmakla birlikte basınç 5 kat artmıştır. Bu durumda; O2 Kısmi Basıncı PP O2 = %21 x 3800 = 800 mmhg. 100 Diğer Gazların Kısmi Basıncı PP D = %79 x 3800 = 3000 mmhg. 100 CO2 Kısmi Basıncı PP CO2 = %0,03 x 3800 = 1,14 mmhg. dir. 100 Buradan şu sonuç çıkarılmalıdır; 130 feet’ teki bir dalgıç satıhtakinden 5 katı fazla hava solumaktadır. e. Henry Kanunu : Bu kanuna göre sabit bir ısıda sıvı içinde eriyen gaz miktarı o gazın kısmi basıncı ile doğru orantılıdır. 1 atm. basınç altında 1 birim gaz eriyorsa, 2 atm’ de 2 birim ve 3 atm’ de 3 birim gaz eriyecektir. Sabit ısı ve basınç altında da sıvıda bir miktar eriyen gaz belli bir noktada sıvı tarafından kabul edilmez olur. Bu nokta sıvının gaz ile sature olduğu noktadır. Dalgıcın soluduğu gaz karışımının dokularda erimesi karışımdaki gazların erime özelliklerine, kısmi basınçlarına ve zamana bağlıdır. Örneğin dalgıcın soluduğu bir gazla sature olması için 2 – 24 saat arasında bir süreye ihtiyaç vardır. Gazlar dalgıcın vücudunda hangi derinlikte erimiş olursa olsun vücudu terk etmeleri için basıncın kalkması gerekir. Dalgıç yüzeye çıkarken üzerindeki basıncı kontrollü ( dekomprasyon tablolarına uygun olarak ) azaltırsa, vücudunda erimiş olan gazlar akciğerler tarafından atılırlar. Dalgıç yüzeye dekomprasyon cetvelinde gösterilenden daha hızlı çıkarsa akciğerlerin dışarı atabileceğinden daha fazla gaz karışımları dokulardan çözülerek organizmada birikir. Kabarcıklar oluşturarak vücudu terk etmeye çalışan gaz karışımları dolaşım yollarını tıkayarak dekomprasyon hastalığına sebep olurlar. Gaz Difüzyonu :
Kapalı bir kap, geçirgen bir zarla ikiye bölünüp her iki kısma değişik basınçlarda hava doldurulursa, basıncı fazla olan kısımdan az olan kısma doğru bir gaz geçişi olur. Bu geçiş her iki gazın basıncı eşitlenene kadar devam eder. Vücut dokuları da geçirgendir ve dalış sırasında dış ve iç basınçları dengelemek için tüm dokular gaz difüzyonuna maruz kalırlar. Bu nedenle gaz difüzyonu. Dekomprasyon tablolarının hazırlanmasında dikkate alınması gereken en önemli faktördür. Nemlilik : Su buharı, diğer gazlar gibi, gaz kanunlarına uygun davranır. Havadaki su buharı oranına nemlilik denir. Normal orandaki nem dalgıç için gerekli ve faydalıdır, ancak aşırı oranda olursa cihazlarda donmalara ve maske camının buğulanmasına neden olur.
|