Yaz aylarının sıcak günlerinde buz gibi su içmek isteriz ve buzdolabından çıkardığımız buzları bardağımıza koyduğumuzda onların farklı şekillerde eridiğini bazı zamanlar gözlemlemişizdir. Peki farklı sularda farklı buz erime şekillerinin oluşma sebebi nedir, hiç düşündünüz mü? Yapılan yeni bir araştırma eriyen buzun şeklinin, buzun eridiği su sıcaklığıyla ilişkili olabileceğini söylemektedir. Yapılan araştırmaya birlikte bakalım.

New York Üniversitesindeki (NYU) araştırmacıların yaptığı bir çalışmaya göre eriyen buz, sıcaklık gibi çevre şartlarına göre farklı şekiller alabilir. Ancak merak edilen soru bu şekil farklılıklarına neyin, nasıl sebep olduğuydu. Bunun için NYU Uygulamalı Matematik Laboratuvarı ve Yumuşak Madde Araştırmaları Merkezinde deneyler uygulanmıştır.

Deneylerde kullanılmak üzere yabancı maddeler içermeyen saf buzlar oluşturulmuştur ve bu buzlar sıcaklığı kontrol edilebilen odalarda bulunan su tanklarına batırılmıştır. Oda sıcaklığı genellikle 0-10 derece olarak seçilmiştir çünkü doğal sularda bulunan buzlar genellikle bu aralıkta erimekteydi. İlerleyen zamana göre eriyen buzların şekilleri analiz edilmiştir.

Deney sonunda farklı su sıcaklıklarında eriyen buzların şekilleri şaşırtıcıydı. 5 derecenin altındaki sıcaklıklarda buzların aşağıyı gösteren sivri bir ucu olan pürüzsüz bir şekil aldığı görülmüştür. 7 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda ise buzların yukarıyı gösteren sivri bir ucu olan pürüzsüz bir şekil aldığı görülmüştür. 5-7 derece arasındaki sıcaklıklarda da buzların yüzeyinde dalgalı desenlerin olduğu bir şekil aldığı görülmüştür. Peki ya bu şekil farklılıklarına sebep olan kuvvet neydi?

Buzlardaki şekil farklılıklarının sıcaklıklar tarafından oluşan akış değişimlerinden kaynaklandığı anlaşılmıştır. Buzun erimesi, yakındaki suyun sıcaklığında aşamalı değişimlere sebep olur ve yer çekimi nedeniyle bir akış meydana gelir. Bileşiklerin atomları soğudukça birbirine yaklaşır ve yoğunlaşır, böylece farklı yerlerdeki su farklı yoğunluklara sebep olduğundan daha yoğun olan su batarken, daha az yoğun olan su yükselmektedir. Sürekli devam eden bu akışlar, buzun farklı bölgelerinde farklı oranlarda erimeye sebep olmaktadır. Bu durum farklı şekillerde buz erimesinin nedenini açıklamaktadır.

Sonuç olarak, su sıcaklıklarının oluşturduğu akış değişimleri buzlardaki şekil farklılığının sebebidir. Bu durum buzul bölgelerdeki iklim değişimlerinin ve çevresel diğer faktörlerin yorumlanmasını sağlayacak önemli bir bilgi olabilir. Böylece buzulların şekillerine bakılarak eridiği çevresel koşullar ve ortamdaki su sıcaklığı tahmin edilebilmektedir.

Kaynakça Scott Weady, Joshua Tong, Alexandra Zidovska, Leif Ristroph. Anomalous Convective Flows Carve Pinnacles and Scallops in Melting Ice. Physical Review Letters, 2022; 128 (4) DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.044502

New York University. (2022, January 31). Scientists uncover how the shape of melting ice depends on water temperature. ScienceDaily. Retrieved February 19, 2022 from www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220131083848.htm

Brini, E., Fennell, C. J., Fernandez-Serra, M., Hribar-Lee, B., Lukšič, M., & Dill, K. A. (2017). How Water's Properties Are Encoded in Its Molecular Structure and Energies. Chemical reviews, 117(19), 12385–12414. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00259