Soru:
Bir öğrenci, iç çekirdeğin sıcaklığının \( 5700 \, \text{K} \) kadar yüksek olmasına rağmen neden katı halde bulunduğunu anlamakta zorlanıyor. Bu durumu, iç ve dış çekirdek arasındaki hangi temel farkla açıklayabiliriz? Hesaplamalı bir örnekle destekleyiniz. (Basıncın fiziksel hal üzerindeki etkisini vurgulayınız.)
Çözüm:
💡 Bu soru, fiziksel hal belirleyicisi olarak sıcaklık ve basıncın ilişkisini sorgulamaktadır.
- ➡️ Birinci adım: Bir maddenin fiziksel hali, sıcaklık ve basıncın ortak etkisiyle belirlenir. Yüksek sıcaklık genellikle sıvı veya gaz hale geçişi teşvik ederken, çok yüksek basınç atomları sıkıştırarak katılaşmaya zorlayabilir.
- ➡️ İkinci adım: İç çekirdek, Dünya'nın merkezinde yer aldığı için üzerindeki basınç inanılmaz derecede yüksektir. Bu basınç, dış çekirdekteki basınçtan çok daha fazladır. Tahmini değerlerle; dış çekirdeğin üst kısmındaki basınç ~\( 1.3 \, \text{milyon atm} \) iken, iç çekirdekte bu değer ~\( 3.6 \, \text{milyon atm} \)'ye ulaşır.
- ➡️ Üçüncü adım: Demirin erime noktası basınçla birlikte yükselir. Yüzeyde \( 1808 \, \text{K} \)'de eriyen demir, iç çekirdekteki \( 3.6 \, \text{milyon atm} \) basınç altında erime noktası \( 6000 \, \text{K} \) civarına çıkar. Mevcut sıcaklık (\( ~5700 \, \text{K} \)) bu yeni, yüksek erime noktasının altında kaldığı için demir katı halde kalabilir.
✅ Sonuç: İç çekirdeğin katı olmasının nedeni, sıcaklığın yüksek olmasına rağmen, uygulanan muazzam basıncın maddenin erime noktasını mevcut sıcaklığın üzerine çıkarmasıdır. Bu, iç ve dış çekirdek arasındaki en kritik farklardan biridir.
