Tesisat Dergisi 291. Sayı (Mart 2020)

T esisat / Mart 2020 69 tesisat.com.tr mının bu "daha …" mantığına uygun olmaması kimin umu- rundaki. Tarih boyunca uygarlık beşiği olan şehirler ne oldu da karmaşık, stres dolu ve herkesin kaçmak isteyip de kaçıp kurtulamadığı bir hal aldı. Sihirli cevap makinelere güç veren, evimizi aydınlatan elektrikte. Peki nedir bu elektrik? Evinizin içine ince bir tel girer ve onun içinde görünme- yen bir şey dolaşır. Bu "bir şey", sadece çamaşır makinenizin tamburunu döndürmeye değil, aynı zamanda evinizdeki tüm odaları aydınlatmaya, hatta kışın evinizi ısıtmaya yete- cek enerjiye sahiptir. Sadece sizin evinizi değil, milyonlarca başka evi de. Hatta milyarlarcasını. Elektriğin gezegene güç sağladığını herkes bilir. İyi de nasıl yapar bunu? Açıklamadan önce birkaç noktaya değinelim. Kütleçekimi gibi bir kuvvet hayal edin; ama kütle çekiminden iki özelliğiyle farklı olsun. Birincisi, burada güneş ile dünya gibi hep diğerini kendine çeken değil, onun yerine duruma göre diğerini çeken veya iten iki farklı madde türü olsun. Bunlara istersek T1 ve T2, istersek A ve B, istersek pozitif ve negatif diyebiliriz; fark etmez. Önemli olan şu ki burada farklı türden olanlar birbirini çeker, eş türden olanlar birbirini iter. Dolayısıyla bir gurup pozitif birbirini itip her yöne kaçı- şırken, negatifler de kendi aralarında aynısını yapar. Ancak pozitiflerle negatifler eşit karıştığında çok daha farklı bir şey olur. Hayatımızda kurmakta zorlandığımız "Denge" kusursuz bir şekilde iki yük arasında kurulur. Bunun sonucu olarak, eşit miktarda pozitif ve negatif karışımından oluşan iki cisim birbirini ne iter ne de çeker. Bu davranışı gösteren bir kuvvet gerçekten de vardır. Adına "Elektrik Kuvveti" diyoruz. Sıradan madde, yani sizi, beni ve çevremizdeki dünyayı oluşturan malzeme artı yüklü protonlar ve eksi yüklü elektronları eşit oranda içeren karşım- dır (Protonlar her atomun merkezinde, yani çekirdeğinde yer alırken elektronlar ise çekirdeğin çevresinde dolanır). Çekim ve itim kuvvetleri tamı tamına birbirine eşit olduğundan, birinin yanında durduğunuzda ikinizde en ufak bir kuvvet hissetmezsiniz. Hatta günlük hayatta elektrik kuvvetinin varlığına işaret edecek ipuçları çok azdır. Hem çekme hem itme özelliğine sahip olan, ama normal koşullarda tamamen sıfırlanan bir kuvvetin varlığı sıradan ve önemsiz gelebilir. Ama elektrik kuvvetinin kütle çekim kuvvetinden bir değil iki yönüyle farklı olduğunu söylemiş- tik. İlk fark, iki kuvvetin hemen hemen her zaman birbirini sıfırlayacağıydı. İkincisi ise, bu kuvvetin modern dünyaya güç sağlama konusundaki olağanüstü yetisinin kökünde yatan farktır. Yani elektrik kuvveti, kütle çekiminden daha güçlüdür. Ama 10 veya 100 kat değil; hatta bir milyon kat da değil. Elektrik kuvveti, kütle çekim kuvvetinden 10.000 milyar kat daha güçlüdür. Bu inanılmaz sayının ne anlama geldiği hakkında bir fikir sahibi olmak için bir kavanoz içinde vızıldayıp duran bir sivrisineği gözünüzün önüne getirin. Diyelim ki bir tür sihirle sivrisineğin atomlarından tüm eksi yüklü elektronları ayırıp aldık ve geriye sadece artı yüklü atom çekirdekleri kaldı. Tabi bunlar birbirini itecek ve sivrisinek patlayacaktır. Peki sivrisinek hangi büyüklükte bir enerjiyle patlar? A) Bir av fişeği barutunun enerjisi B) Bir dinamit lokumunun enerjisi C) 1 megatonluk hidrojen bombasının enerjisi D) Küresel yok oluş enerjisi Yanıtın B veya C olduğunu düşünmüş olabilirsiniz. Eğer C dediyseniz en azından doğru yoldasınız; çünkü hidro- jen bombası hiç olmazsa karşılaştırma yapmak için iyi bir seçenek. Ama yanıt 1 megatonluk hidrojen bombası kadar değil, bunun bir milyon milyar tanesi kadardır. Sivrisineğin patlamasıyla açığa çıkan enerjisi, 65 milyon yıl önce dün- yaya çarpıp dinozorları silip süpüren kent büyüklüğündeki asteroidin enerjisiyle aynı olacaktır. Yanıt D'dir. Sivrisinek bir küresel yok oluş enerjisiyle patlayacaktır. Kütle çekiminden 10.000 milyar yar kat güçlü olan bu akıl almaz elektrik kuvveti istisnasız biçimde sıfırlanıyor olmasaydı, yeryüzündeki her bir sivrisinek dünyayı yok etme potansiyeli taşırdı. Neyse ki günlük yaşamda olduğu gibi fizikte de zıtlar birbirini çekiyor. Elektrik kuvvetinin dünyaya enerji sağlama potansiyelini bu örnekle biraz daha iyi görebiliyoruz. Buradan hareketle, çok küçük bir yük dengesizliğinin bile önemli boyutta elektrik enerjisini serbest bırakabile- ceğini söyleyebiliriz. Yıldırımda olan tam olarak budur: bir bulut ile yer arasında veya daha çok iki bulut arasında, bir yük dengesizliği oluşur. Daha detaylı söylersek; bulutun alt yüzeyinde, yeryüzünden kaptığı eksi yük birikir ve eksi yükünü kaybetmiş olan yeryüzü de artı yüklü hale gelir. Sonunda bulutla yer arasındaki elektrik kuvveti öyle güçlenir ki havadaki atomların dış elektronlarını yerinden edebilir. Bu yerinden edilmiş elektronlar, yük dengesizliğini ortadan kaldırmak üzere bir çığ dalgası gibi yere yönelir ve yıldırım meydana gelir. Elektronların akmasına elektrik akımı denir. Örneğin bir yıldırımdaki akım genelde 10.000 amper civarındadır, gerçi bu birkaç yüz bin amperi de bulabilir (birçok elektrikli ev aleti 10 amperden küçük bir elektrik akımıyla çalışır). Akım saniyenin onda biri kadar bir sürede kalem kalınlığında bir kanaldan aşağı akar. Akımı oluşturan elektronlar, küçük bilye- ler gibi havadaki atomlara çarparak enerjilerini bu atomlara bağlı elektronlara aktarır. Havadaki atomlar öyle çok enerji kazanır ki sıcaklık 50.000 °C'yi bulabilir (Güneş yüzeyindeki