Dondurucu soğuklarda hayatta kalmak için tamamen kardan yapılmış bir yapının sizi sıcak tutabileceğine inanmak zor olabilir. Ancak iglolar, Arktik bölgelerde yüzyıllardır insanların soğuk hava koşullarında yaşamlarını sürdürebilmelerini sağlayan mühendislik harikalarıdır.
İglolar kardan yapılır. Görünüşte kırılgan ve soğuk bir malzeme olan kar, nasıl oluyor da dondurucu soğuklarda içindekileri sıcak tutabiliyor? Bu sorunun cevabını anlamak için önce neden üşüdüğümüzü ve ısının nasıl hareket ettiğini anlamamız gerekir.
Isı, bir nesneden diğerine aktarılabilen bir enerji türüdür. Isı enerjisi, iki bölgenin sıcaklıkları eşitlenene kadar yüksek sıcaklıktaki bölgeden düşük sıcaklıktaki bölgeye doğru hareket eder. Bu sürece termal denge denir. Isının bu hareketi üç temel şekilde gerçekleşir:
- İletim (Conduction): Isının bir madde içinde moleküllerin doğrudan temasıyla aktarılması
- Taşınım (Convection): Isının, bir sıvı veya gazın hareketiyle taşınması.
- Radyasyon (Radiation): Isının, elektromanyetik dalgalar yoluyla aktarılması.
İglo Nasıl Sıcak Tutar?
Soğuk bir sabahta üzerimize aldığımız küçük bir battaniyenin bizi sıcak ve rahat hissettirmesinin nedeni, vücudumuzdan ısının kaçmasını engellemesidir. Bir iglo da aynı prensiple çalışır. Vücut ısısını duvarlarının içinde hapsederek bir yalıtım sağlar.
Kompakt ve sertleşmiş kar, mükemmel bir ısı yalıtkanıdır. Bunun nedeni, karın yaklaşık %95’inin sıkışmış hava içeren yarı donmuş su kristallerinden oluşmasıdır. Bu kristallerin arasında hapsolmuş hava molekülleri, hava cepleri oluşturur. Bu cepler, konveksiyon nedeniyle ısı kaybını önleyerek mükemmel bir yalıtkan görevi görür. Vücuttan yayılan ısı, bu yalıtım sayesinde iglonun içindeki havayı bir miktar ısıtır.
Soğuk hava, sıcak havadan daha yoğun olduğu için iglonun alt kısmına çöker, sıcak hava ise yukarı doğru yükselir. Bu nedenle, iglolar genellikle basamaklı bir şekilde inşa edilmektedir.. İnsanlar bu basamaklarda oturarak veya uyuyarak yerden gelen soğuğun etkisinden korunur.
Bir İglonun Şekli İçinin Sıcaklığını Etkiler mi?
Bir iglonun içinin sıcak kalmasını sağlayan faktörlerden biri de şeklidir. Çoğu zaman igloları bir kubbe gibi düşünürüz, ancak gerçek şekli bir katenar eğrisidir. Katenar eğrisi, parabolik bir kemere benzeyen ama parabol olmayan, U benzeri bir şekildir. Bu eğrinin tam olarak ne olduğunu anlamak için şöyle düşünün.
Bir zinciri iki kancadan astığınızda ortaya çıkan eğriye zincir eğrisi denir. Bu şekil, zinciri yukarıda tutan kancalardan gelen gerilim kuvvetleri ile aşağı doğru çeken yerçekimi kuvvetinin dengelendiği noktada oluşur. Ters zincir eğrisi, bu şeklin ters çevrilmiş halidir.
Ters zincir eğrisi, bazı önemli avantajlara sahiptir. Öncelikle kendi ağırlığını kolayca taşır. Ayrıca, minimum malzeme ile maksimum sağlamlık sağlar. Bu özellikleri nedeniyle, katenar şekli sağlam ve dayanıklı yapılar inşa etmek için idealdir.
İgloların bu özel şekli, sıcaklığı koruma açısından doğrudan bir etkisi olmasa da, yapının çökmeden ayakta kalmasını sağlar. Kar bloklarının spiraller halinde istiflenmesiyle oluşturulan bu yapı, doğal olarak sağlamlık kazanır ve zor hava koşullarına dayanır.
Ayrıca iglonun dış duvarları örülürken, üst kısımda bir hava ve ışık giriş-çıkışını sağlayan bir ventilasyon açıklığı, dışarı gözetlemek için bir pencere açıklığı ve insan giriş-çıkışını mümkün kılacak biçimde bir kapı tüneli de açılır.
Tüm bu detaylar, iglonun yalnızca sıcak ve dayanıklı değil, aynı zamanda kullanışlı ve yaşamaya uygun bir barınak olmasını sağlar. Yapının bu işlevsel özellikleri, aşağıdaki görselde özetlenmektedir.
Sonuç Olarak
Bir iglo, yalnızca yapı malzemesi açısından değil, aynı zamanda tasarım ve işlevsellik bakımından tam bir mühendislik harikasıdır. Daha da etkileyici olan, Arktik bölgelerdeki yerli halkların, matematik veya fizik bilgisi olmadan, deneme-yanılma yoluyla sıcak, dayanıklı ve istikrarlı bir yapı inşa etmeyi başarmış olmalarıdır. Bu, insan zekâsının ve uyum yeteneğinin çarpıcı bir örneğidir.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- How Does An Igloo Keep You Warm? Yayınlanma tarihi: 16 Kasım 2021. Kaynak site: Science ABC. Bağlantı: How Does An Igloo Keep You Warm?
- Why Igloos Work: Catenoids, Crystal Structures, and the 61-Degree Melt Point. Yayınlanma tarihi: 11 Şubat 2016. Kaynak site: Inverse. Bağlantı: Why Igloos Work: Catenoids, Crystal Structures, and the 61-Degree Melt Point
- González-Espada, Wilson & Bryan, Lynn & Kang, Nam-Hwa. (2001). The intriguing physics inside an igloo. Physics Education. 36. 290-292. 10.1088/0031-9120/36/4/301.
- Handy, Richard. L.. “The Igloo and the Natural Bridge as Ultimate Structures.” Arctic 26 (1973): 276-281.
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
