Kaportanın altı: Arabaların kimyası - Cynthia Chubbuck

Tüm dersi görüntüleyin: http://ed.ted.com/lessons/under-the-hood-the-chemistry-of-cars-cynthia-chubbuck

Bugün dünyada insanları A noktasından B noktasına götüren bir milyardan fazla araba var. Ancak arabalar yalnızca bir ulaşım seçeneği değil, kimya alanında harika bir ders de veriyorlar. Cynthia Chubbuck arabalarımızın motorlarındaki onları fazla soğuk ya da sıcaktan koruyan karmaşık kimyayı
açıklıyor.

Ders: Cynthia Chubbuck
Animasyon: FOX Animation Domination High-Def

Günümüzde, dünyada insanları
gitmeleri gereken yere götüren

bir milyardan fazla araba mevcut

ancak arabalar yalnızca
bir ulaşım yolu değil,

aynı zamanda öğretilmeyi
bekleyen bir kimya dersi.

Aracınızı çalıştırma işlemi
motor silindirlerinde başlar.

Yakıt enjektöründen püsküren yakıt

ve emme valfinden gelen hava

bir kıvılcımla tutuşmadan önce
burada birbirine karışır.

Böylece, genişleyerek
pistonu iten bir gaz oluşur.

Ancak yanma, ekzotermik bir tepkimedir;
bu, ısı yaydığı anlamına gelir.

Çok fazla ısı.

Bu ısının çoğu egzozdan çıksa da

motor blokunda kalan ısının soğurulması,
taşınması ve yok edilmesi gerekir.

Yoksa metal parçalar bozulabilir,
hatta eriyebilir.

Soğutma sistemi burada devreye girer.

Bir sıvının motor boyunca
devridaimi sağlanır

ama ne tür bir sıvı
tüm bu ısıyı soğurabilir ki?

Su, bariz bir ilk seçenek
gibi görünebilir.

Sonuçta suyun öz ısısı,

birim miktarının sıcaklığını

bir santigrat derece
yükseltmek için gereken ısı,

diğer tüm yaygın maddelerden yüksek.

Ve soğurmamız gereken
bayağı ısı enerjisi var.

Ancak su kullanmak,
bizi derin sorunlara boğabilir.

Bir kere, suyun donma noktası
sıfır derece.

Su donarken genleştiği için

soğuk bir kış gecesi,

çatlak bir radyatör ve hasarlı bir
motor bloku anlamına gelebilir.

Ürpertici bir ihtimal.

Araba motorlarının
ne kadar ısınabildiğini düşününce

100 derecelik nispeten
düşük kaynama noktası

herkesi sinirden fokurdatacak
bir duruma yol açabilir.

Bu yüzden, su yerine

çözünen ve çözücüden oluşan
homojen bir karışım kullanıyoruz.

Çözeltinin bazı özellikleri, içerdiği
çözünen miktarına göre değişebilir.

Bunlara koligatif özellikler denir

ve şansa bakın ki donma noktası düşüşü

ve kaynama noktası
yükselmesi bunlara dahil.

Yani çözeltiler, saf çözücüye kıyasla

düşük donma noktası ve yüksek
kaynama noktasına sahiptir.

Ne kadar çok çözünen varsa
fark o kadar büyük olur.

Peki bu özellikler neden değişiyor?

İlk olarak sıcaklığın,

parçacıkların ortalama kinetik enerjisinin
ölçüsü olduğunu anlamamız gerek.

Ne kadar soğuk sıvı,
o kadar az mevcut enerji

ve bir o kadar da yavaş
hareket eden moleküller demektir.

Bir sıvı donarken,

moleküller, çekim kuvvetleri
birbirlerini etkileyecek kadar yavaşlar

böylece kristal bir yapı oluştururlar.

Ancak çözünen maddelerin varlığı
bu kuvvetlerin arasına girer,

yapı oluşmadan önce bir çözeltinin
daha da soğutulmasını gerekli kılar.

Kaynama noktasına gelirsek,

sıvı kaynarken kendi buharıyla dolu
baloncuklar oluşturur

ama baloncukların oluşması için

buhar basıncının,
sıvıyı yüzeyinden sıkıştıran

atmosfer basıncı kadar
güçlü olması gerekir.

Sıvı ısındıkça buhar basıncı artar

ve atmosfer basıncına eşitlendiğinde

baloncuklar oluşur ve kaynama gerçekleşir.

Bir çözeltinin buhar basıncı
saf çözücünün basıncından daha düşüktür,

bu yüzden atmosferin gücüne yetişene kadar

daha da yüksek bir sıcaklığa
ısıtılması gerekir.

Dahası, radyatördeki basınç

atmosfer basıncından yüksek tutulur,

böylece kaynama noktası
25 derece daha yükselir.

Bir arabanın soğutma sisteminde
yaygın olarak kullanılan çözüm

50/50 etilen glikol ve su karışımıdır,

bu karışım -37 derecede donup
106 derecede kaynar.

Önerilen en yüksek oranda olan
70'e 30'luk bir karışımın

donma noktası -55 dereceden bile düşüktür

ve kaynama noktası 113 dereceye yükselir.

Gördüğünüz üzere
ne kadar etilen glikol eklerseniz

o kadar koruma sağlıyorsunuz,
o zaman neden daha ileriye gitmeyelim?

Görünen o ki
iyi bir şeyin de fazlası zarar

çünkü yüksek oranlarda

donma noktası tekrar yükselmeye başlıyor.

Çözeltinin özellikleri,
etilen glikolun özelliklerine kayıyor

ve -12.9 derecede donmaya başlıyor,

bu, karışımla elde ettiğimizden
daha yüksek bir nokta.

Çözelti, yolu boyunca ısı soğurup
motor boyunca akar.

Radyatöre vardığında,
sıcak motora dönmeden

aracın önünden giren hava akımıyla beraber

bir fan yardımıyla soğutulur.

Yani etkili ve güvenli bir
motor soğutucusu; yüksek bir öz ısıya,

düşük donma noktasına ve yüksek kaynama
noktasına sahip olmalıdır.

Ama sorunumuzu çözecek
mükemmel karışım için

dünyanın dört bir yanını aramak yerine

kendi çözümümüzü üretebiliriz.