Çok sayıda köprü veya üst geçidin olduğu bir bölgede yaşıyorsanız, köprülerin yollardan önce donduğunu gösteren işaretler görmüş olabilirsiniz. Böyle bir işaret görmemiş olsanız bile bunu birinci elden deneyimlemiş olmanız da olasıdır. Köprüler ve üst geçitler soğuk bir havada gerçekten de yollardan önce donar ve bunun elbette bilimsel bir açıklaması vardır.
Köprülerin Buz Tutmasının İki Nedeni
Soğuk ve yağmurlu bir günde köprü ve üst geçitlerde buz temel olarak iki nedenden dolayı daha hızlı oluşur. Öncelikle yollar, aşağıdaki topraktan gelen yalıtım ve sıcaklıktan yararlanabilecekleri için o kadar çabuk donmazlar. Öte yandan köprüler, viyadükler ve üst geçitler havada asılı olduklarından hem yüzeyleri hem de diğer kısımları havayla temas halindedir. Yani, köprünün altında, herhangi bir ısıyı tutacak bir yol gibi bir yüzey yoktur.
Köprünün her tarafı soğuk hava ile çevrili olduğundan, ısıyı tutma kabiliyeti daha azdır. Sonucunda hava sıcaklığındaki değişimlerden daha kolay etkilenirler. Bu nedenle de kışın yollara göre daha hızlı ısı kaybederler.
Bir diğer neden de yapıldıkları malzemeler arasındaki farklılıklardır. Yolların yüzeyleri asfalttır. Asfalt ham petrolün ayrıştırılması sonucu elde edilen bir petrol ürünüdür ve zayıf bir ısı iletkenidir. Asfalt, yol yüzeyinin altında hapsolan ısıyla birleştiğinde ısıyı hapseder. Köprülerin üst kısmı da asfalttan oluşur, ancak köprüler tipik olarak iyi ısı iletkenleri olan çelik ve betondan yapılır. Çelik ve beton ısıyı iyi ilettiğinden, bu malzemelerin içinde hapsolan ısı yüzeye daha hızlı hareket eder. Daha sonra çevredeki havaya karışır.
Sonuç olarak, bir köprü hava sıcaklığını çok yakından takip edecektir. Hava sıcaklığı donma noktasının altına düşerse, bir köprünün yüzeyi çok hızlı bir şekilde donma noktasının altına düşecektir. Bu nedenle yağmur veya kar donacak ve köprüye yapışacaktır. Bu konuda alınan ilk önlem yollara tuz serpilmesidir. Ancak bu da akla başka bir soruyu getirecektir.
Tuz Buzu Nasıl Eritir?
Saf suyun donma noktası, yani buza dönüştüğü sıcaklık 0 derece civarındadır. Dolayısıyla kar, sulu kar veya dondurucu yağmur varsa ve zemin 0 derece veya daha soğuksa önce köprülerde sonra da yollarda buz oluşacaktır. Tuz aslında buzu eritmez, ancak buzun erime sıcaklığının düşmesine sebep olur. Kimyanın temel yasalarından biri, saflığı bozulan sıvıların donma sıcaklığının düşeceğini söyler. Buzlu yolların tuzlanmasındaki amaç da bu durumdan yararlanmaktır.
Tuz, su moleküllerinin katı buz kristalleri oluşturma yeteneğini engeller. Donma noktası düşüşünün derecesi, çözeltinin ne kadar tuzlu olduğuna bağlıdır. Buzun üzerine dökülen tuz, güneşe veya üzerinden geçen araba lastiklerinin sürtünmesine dayanarak buzu başlangıçta tuzla karışabilen ve daha sonra tekrar donmayacak bir sulu sulu kar haline getirir.
Ancak donma noktası düşmesinin işe yaraması için yolda en azından bir miktar su olması gerekiyor. Bu nedenle, buzlanma ve kar olacağı tahmin edildiğinde kamyonların yollara tuzlu su çözeltisi (tuz ve su karışımı) ile ön uygulama yaptığını sık sık görürsünüz.
Yola Tuz Serpilse Bile Bu Güvende Olduğunuz Anlamına Gelmez
Buzların erimesi ancak çözeltinin donma sıcaklığı ortam sıcaklığına eşit olana kadar devam edecektir. Bu noktadan sonra bir taraftan buzlar erirken bir taraftan da çözeltideki su donmaya başlar. Bir süre sonra da yeni bir denge kurulur.
Yani yola tuz serpilse bile bu kesin güvende olduğunuz anlamına gelmez. Düşük sıcaklıklarda kullanılan alternatif bir strateji, buza kum serpmektir. Kum erime sıcaklığını değiştirmez, ancak lastiklerinizin kaymasını pürüzlü bir yüzey sağlayarak engeller.
Tam da bu nedenlerle soğuk havalarda köprü ve üst geçitlere yaklaşırken yavaşlamalısınız. Genellikle yoldaki buzu göremezsiniz. Sonucunda buz ince bir kar örtüsünün altına gizlenmiş olacaktır. Bu nedenle, bir köprüden geçerken arabanız yüzüyormuş gibi hissediyorsanız, frene basmayın. Bunun yerine ayağınızı gaz pedalından çekin ve kademeli olarak yavaşlamaya çalışın. Yazının devamında göz atınız: Uygun Adım Yürüyen Askerler Köprülerin Çökmesine Neden Olabilir mi?
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- Why Do Bridges Ice Before the Rest of the Highway? Yayınlanma tarihi: 20 Ocak 2020; Bağlantı: https://science.howstuffworks.com
- Bridges Freeze Before Roads: A road sign you’ve seen before. Yayınlanma tarihi: 9 Ocak 2021; Bağlantı: https://spectrumlocalnews.com/
- Salt Doesn’t Melt Ice—Here’s How It Makes Winter Streets Safer. Yayınlanma tarihi: 12 Şubat 2019; Bağlantı: https://www.scientificamerican.com/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de 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 veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
