Maddenin 4 Hali


MADDENİN 4. HALİ PLAZMA

MADDENİN 4. HALİ PLAZMA Düşen ve Çakan Plazma Şiddetli gök gürültülerinin eşliğinde bardaktan boşanırcasına yağan yağmuru yüksekçe bir evin penceresinden seyretme fırsatını yakaladıysanız, hele bir de üstüste çakan şimşekler karşınızdaki bulutların arasında meydana geliyorsa, en pahalı havai fişek gösterilerinin yanında sönük kaldığı muhteşem bir ışık gösterisine şahit olursunuz. Bu ışık gösterisi büyüleyici olduğu kadar ürkütücü hâli ile de Yaratıcının celâl ve cemâl sıfatını aynı anda sergiler. Bulutların sürtünme ile elektriklenmesinden kaynaklanan bir elektrik boşalması olduğu herkesçe bilinen şimşek ve yıldırım, yüz milyonlarca voltluk potansiyel farkı sıfırlanana kadar yaklaşık 20.000 Amperlik bir akım şiddetinde ve aktığı kanalda 30.000 Kelvin (K)lik bir sıcaklık meydana getirerek akar ve bu olay bir saniyeden daha kısa sürer. Bu yüzden yıldırımın ürkütücü yanının küçümsenmemesi ve gereken yerlerde tedbir alınması yerinde bir harekettir. Yıldırım, bulut ile yeryüzü arasındaki potansiyel farkı havayı delecek bir büyüklüğe (delinme gerilimi) ulaştığı anda meydana gelir. Bu anda akım şiddeti çok yüksek olduğundan, boşalma elektrik arkı şeklindedir. Buluttaki negatif yüklü serbest elektronlar ve yerdeki pozitif yüklü iyonlar bulutla yer arasındaki potansiyel farkını sıfırlamak için birbirine doğru büyük bir hızla harekete başlar. Elektronlar iyonlardan çok daha küçük olduklarından hızları çok yüksektir. Bu yüzden iki akım yere oldukça yakın bir yükseklikte birleşirler. Elektronların buluttan yere doğru hareketi ile birlikte akımın geçtiği yol boyunca iyonizasyon süreci başlamış olur. Elektronlar hızla çarptıkları hava atomlarından bazen elektron koparırken, bazen de bu elektronlar iyonlar tarafından yakalanırlar ve iyon nötral atom hâline gelir. İşte yıldırımın parlak ışığı, iyonlarca yakalanan bu elektronların fazla enerjilerini fotonlar şeklinde dışarıya neşretmesi neticesi oluşur. Böylece yıldırımın aktığı yol; nötral atom ve moleküller, uyarılmış atom ve moleküller, pozitif iyonlar, elektronlar ve fotonlardan oluşan çok sıcak bir gaz çorbası hâline gelir. Bu ideal gaz kanunu sağlayan bir hâl olmasına rağmen; gaz hâlinden çok farklı özellikler taşıdığından, maddenin dördüncü hâli olarak kabul edilir ve "plazma" hâli olarak bilinir. Yıldırım örneğine bakarak plazma hâlini gaz hâlinden ayıran önemli özellikleri hemen görebiliriz. Bunlar çok yüksek sıcaklık ve elektrik iletkenliğidir. Bütün maddelerin gaz hâli yalıtkan olduğu hâlde, plazma hâli elektriği son derece iyi iletir. Hattâ bu iletkenlik katı iletkenlerden de daha iyidir, çünkü plazma hâli tamamen serbest elektronlara sahiptir. Yıldırım, bu olağanüstü özellikleri ile günlük hayatımızda kullandığımız fluoresan ve neon lâmbalarına ve metallerin kaynak edilmesinde kullandığımız elektrik arkına ilham kaynağı olmuştur. Son olarak, ark oluşması, yani plazma hâli ile elektrik boşalması oluşabilmesi için gereken "delinme gerilimi" miktarına bir örnek verelim: Bu değer 1 cm hava aralığı için 30.000 Volttur. Ancak lâmbalarda daha düşük delinme gerilimine sahip neon, cıva buharı gibi gazlar kullanılır. Çak Bir Plazma Eğer "ben plazmaya daha yakından bakmak istiyorum" diyorsanız, yapmanız gereken çok basit. Kibriti elinize alın ve çakın. İşte pırıl pırıl alevi ile plazma karşınızda duruyor. Evet alev de bir plazma hâlidir. Alevin kibritteki sıcaklığı kibritin elinizle söndürebileceğiniz kadar düşük olabileceği gibi Güneşin çekirdeğindeki gibi milyonlarca santigrad kadar yüksek de olabilir. Plazma hâli sadece elektrikî gerilim altında oluşmaz. Gaz hâline gelen bir maddeyi çok yüksek sıcaklıklara ısıtırsanız; enerji alanı elektronlar çekirdeklerinden kurtulur ve gaz plazma hâline geçer. Sıcaklık güneş çekirdeğindeki gibi çok yüksek ise; atomlar tüm elektronlarını kaybetmiş hâlde bulunabilirler. Bizim günlük hayatımızda kullandığımız alev nispeten düşük sıcaklıktadır. Ancak burada düşük sıcaklıktaki alevin enerjisi ile ısınma ve yemek pişirme gibi ihtiyaçlarımızı giderdiğimizi unutmayalım. Bu arada çaktığınız kibrit bitmek üzere. En iyisi siz onunla bir mumu tutuşturup plazmayı öyle seyredin. Mumun alevi de düşük sıcaklıkta bir plazma hâlidir. Ancak "bu sıcaklık bana yetmez" demeyin. Yıllar önce merhum Barış Mançonun bir programında konuk ettiği bir grup insan masanın etrafına oturmuş, mum alevi ile altını ergiterek zincir yapıyorlardı. Altın 1066 oCde ergir. Mumun normal alevi ile altın ergitmeniz mümkün değildir.