Dar bir cam boru suya daldırıldığında, suyun boruda yükselmesinin nedeni aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?
A) Suyun kohezyon kuvvetinin adezyon kuvvetinden büyük olması
B) Su ile cam arasındaki adezyon kuvvetinin, su molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetinden büyük olması
C) Yerçekimi kuvvetinin adezyon kuvvetine baskın gelmesi
D) Suyun yüzey geriliminin çok düşük olması
Dar bir cam boru suya daldırıldığında suyun boruda yükselmesi, kılcallık (kapiler etki) adı verilen önemli bir fiziksel olaydır. Bu olayın temelinde, farklı türdeki moleküller arasındaki çekim kuvvetleri yatar. Şimdi bu kuvvetleri ve sorunun doğru cevabını adım adım inceleyelim:
- Adezyon (Yapışma) Kuvveti: Farklı türdeki maddelerin molekülleri arasındaki çekim kuvvetidir. Örneğin, su molekülleri ile cam molekülleri arasındaki çekim kuvveti bir adezyon kuvvetidir.
- Kohezyon (Tutunma) Kuvveti: Aynı türdeki maddelerin molekülleri arasındaki çekim kuvvetidir. Örneğin, su moleküllerinin kendi aralarındaki çekim kuvveti bir kohezyon kuvvetidir.
- Bir sıvı, bir yüzeye temas ettiğinde, bu iki kuvvetin büyüklükleri sıvının o yüzeyde nasıl davranacağını belirler.
- Su ve cam arasındaki durumda, su molekülleri cam yüzeyine, kendi aralarındaki çekimden daha güçlü bir şekilde çekilir. Yani, su ile cam arasındaki adezyon kuvveti, su molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetinden daha büyüktür.
- Bu durum, suyun cam borunun iç yüzeyine "tırmanmasına" neden olur. Su, cam yüzeyine yapışarak yukarı doğru çekilir ve bu da borunun içindeki su sütununu yukarı doğru kaldırır. Bu yükselme, yerçekimi kuvveti ile adezyon kuvvetinin dengeye geldiği noktaya kadar devam eder.
- Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) Suyun kohezyon kuvvetinin adezyon kuvvetinden büyük olması: Eğer kohezyon adezyondan büyük olsaydı, su cama yapışmak yerine kendi içinde toplanmayı tercih ederdi. Bu durumda su boruda yükselmez, aksine borunun içinde seviyesi dışarıdaki seviyenin altında kalır ve dışbükey (konveks) bir menisküs oluştururdu (cıvanın cam borudaki davranışı gibi). Bu nedenle A seçeneği yanlıştır.
- B) Su ile cam arasındaki adezyon kuvvetinin, su molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetinden büyük olması: Yukarıda açıkladığımız gibi, bu durum suyun cam yüzeyine yapışarak yukarı doğru çekilmesini sağlar ve kılcallık olayının temel nedenidir. Bu nedenle B seçeneği doğrudur.
- C) Yerçekimi kuvvetinin adezyon kuvvetine baskın gelmesi: Eğer yerçekimi adezyona baskın gelseydi, su boruda yükselmez, aksine aşağı doğru çekilirdi. Kılcallık, yerçekimine karşı bir yükselmedir. Bu nedenle C seçeneği yanlıştır.
- D) Suyun yüzey geriliminin çok düşük olması: Yüzey gerilimi, kılcallık olayında rol oynayan bir faktör olsa da, suyun boruda yükselmesinin ana nedeni adezyon ve kohezyon kuvvetlerinin dengesidir. Yüzey gerilimi, kohezyon kuvvetlerinin bir sonucudur ve kılcallık olayını destekler. Ancak "çok düşük olması" ifadesi yanlıştır; yüksek yüzey gerilimi kılcallığa yardımcı olur. Bu nedenle D seçeneği yanlıştır.
Cevap B seçeneğidir.
