SUYUN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ
Suyun en önemli özelliği yapışkan olmasıdır. Bu basitçe su moleküllerinin yüzeyinde oluşan hidrojen bağından dolayıdır. Bunun sonucunda yüzey gerilimi kavramı ortaya çıkar. Bu olayı hemen her gün gözleriz. Bunun nedeni küçük su damlacıklarının bir arada bulunma ve küçük bilye taneleri gibi şekil alma eğiliminde olmasındandır. Suyun bu polarite olayından dolayı yüzey gerilimi o kadar büyüktür ki sudan 5 kere daha yoğun olduğu halde bir iğne bile su yüzeyinde kalabilir. Su, yüksek bir yüzey gerilimine sahip olduğu için bazı böcekler su üzerinde yürüyebilir.
Su iyi bilinen bir çözücü olmasından dolayı özel bir maddedir. Aslında birçok madde su içinde, diğer sıvılar içinde çözündüğünden daha iyi çözünür. Bu onun polar yapıda bir molekül olmasına bağlıdır. Su içindeki madde kendi polaritesince tepki göstermeye başlar. Pozitif yüklü molekül su molekülünün oksijen kısmı tarafından etkilenir. Molekülün negatif yüklü kısmi ise su molekülünün hidrojen kısmı tarafından etkilenir. Yani iyonik maddeler su içinde küçük parçalara ayrılır. Halbuki non-polar moleküller su içinde kendiliğinden çözünmezler. Yağlar ve benzeri non-polar maddeler polar bir çözücü olan suda çözünmezler. Bu da yağ ve suyun neden karışmadığını açıklar.
SU ve ISI
Suyun önemli bir özelliği de ısının su üzerine olan etkisi ile ilgilidir. Örneğin su, doğal maddeler arasında en yüksek ısı kapasitesine sahip moleküllerden oluşmuş bir maddedir. Isı kapasitesi ölçülebilir bir miktarda her hangi bir cismi soğutmak için çıkartılacak ısının miktarının ölçümüdür. Suya uygulanan ısı ile su moleküllerinin kinetik enerjisini arttırmadan önce ısının önemli bir miktarı ilk önce hidrojen bağlarını kırmak için kullanılır. Bu yüksek ısı kapasitesinden dolayı su iklim koşullarının dengelenmesinde en önemli unsurdur. Bu aynı zamanda niçin aynı hacimdeki su ve aynı hacimdeki havanın sıcaklık değişikliklerinin aynı miktarda ısı uygulandığı zaman suda daha az olduğunu açıklar.
Diğer sıvılarla karşılaştırıldığında. su ısıtıldığı zaman diğer bilinen sıvılardan daha yavaş buharlaşma eğilimi gösterir. Bu, yüksek buharlaşma ısısı olarak bilinir. Bunun nedeni suyun kaynamadan önce ısının önemli bir kısmını moleküller arasındaki hidrojen bağlarının koparılmasında kullanılmasındandır. Benzer olarak donması için geçmesi gereken süre de uzundur. Bunun anlamı. suyun buz haline dönüşmesi için büyük miktarda ısı salması gereğidir. Tersine, erimesi içinde fazlaca ısı buz tarafından alınmalıdır. Suyun diğer önemli bir özelliği de yoğunluğu ve sıcaklık arasındaki ilişkidir. Diğer bir çok sıvı yoğunlukları artınca katı hale geçerler (moleküller birbirlerine yaklaşır.). Bu olay suda olmaz. Su soğutulduğunda daha yoğun bir hal alır. Fakat yoğunluk artışı ancak ±4 C0’a kadardır. Bunun altındaki sıcaklıklarda su hacimce genişlemeye başlar yoğunluğu azalır ve sonuçta kristalize buz şekline döner. Buzun sudan daha az yoğunluğa sahip olması nedeniyle buz batmak yerine yüzer (katı olmasına rağmen). Yüzeyde oluşan buz, altındaki suyun izolasyonunu sağlar, yani (diğer sıvılarla karşılaştırırsak) izole suyun donması daha yavaş olacaktır. Eğer bu özellik olmasaydı gezegenimizdeki okyanusların büyük kısmı buzdan bir katı haline gelirdi.
Isı ve su arasındaki ilişkiyi inceleyebilmek için ısı ve sıcaklık arsındaki farkı bilmek önemlidir. Genelde sıcaklık ve ısı kavramları aynı anlamlarda kullanılırlar. Fakat aynı değildirler. Isı, belli bir kütledeki kinetik enerjinin ölçüsüdür. Sıcaklık ise maddedeki kinetik enerjinin ortalamasıdır. İki madde aynı sıcaklığa sahip olabilir fakat bu iki maddenin ısı enerjisinin aynı olduğu anlamına gelmez.
Su ve hava örneklerini vererek konuyu açıklamaya devam edelim. Farz edelim birisi oda ısısında bir çaydanlığı hava ile doldursun ve 100 C lık sobaya koysun. Çaydanlık ve hava çok çabuk bir şekilde 100 C0’lık ısıya ulaşacaktır. Bunun tersine çaydanlık su ile dolu olursa 100 C1’lık sıcaklığa ulaşmak için daha fazla miktarda ısıya ihtiyaç duyar. Bu da suyun hava ile aynı sıcaklığa ulaşmak için daha fazla ısıya ihtiyacı olduğunu açıklar.
Sıcaklık ve ısının ölçme yolları da farklıdır. Sıcaklık Fahrenheit, Celcius, Kelvin veya Rankine gibi derecelerle ölçülür. Isı ise Calori ile ölçülür. 1 Calori, 1cm3 suyun sıcaklığını 1 C0 artırmak için gerekli olan ısı miktarıdır.
Isı ve sıcaklık arasındaki farkın bir başka göstergesi de suyun ısıyı büyük miktarlarda ve hızlı absorbe etme kapasitesinin olmasıdır. Farz edelim ki 2 eşit kütleli su ve hava olsun. Her birinin eşit miktarda sıcaklığını yükseltmek için suya uygulanan ısı miktarı havaya uygulananının 4 katı olmalıdır. Diğer bir yandan eşit hacimde alınırlarsa aynı sıcaklığa yükseltmek için suya uygulanması gereken ısı havaya uygulanması gereken ısıdan 3200 kez daha fazla olmalıdır. Suyun ısıyı çok yüksek kapasitede absorbe etmesinin nedeni havadan daha yoğun olmasıdır.
Yoğunluk kütle miktarının hacime oranıdır.(d m/V). Suyun yoğunluğu havadan yaklaşık 775 kez daha fazladır. Ayrıca ısının dalgıç üzerindeki etkisini anlamak için ısının hangi yollarla bir yerden başka bir yere nasıl nakledildiği de bilinmelidir. Bu işlem üç yolla olur:
Kondüksiyon (iletim), Konveksiyon (yayılım) ve Radyasyon (ışıma). İletim, ısının direk olarak temas yoluyla yayılmasıdır (Çok sıcak bir çaydaki kaşıkta olduğu gibi.). Her ne kadar kaşığın tutacak yeri ilk başta soğuksa da çayın içinde, belli bir süre sonra ısının iletimi nedeniyle sıcaklığı artacaktır. Bunun nedeni çaydaki son derece aktif moleküllerin enerjilerinin bir kısmını kaşığın çay içinde kalan kısmına iletmelerindendir.
Bundan sonra çay içinde kalan kısmındaki aktif hale geçen moleküllerin enerjisi tüm kaşık aynı sıcaklığa ulaşıncaya kadar kaşığın tümü boyunca yayılır. Isının bu yayılma yolundan dalgıçlar oldukça etkilenir.
Hava enerji iletmekten çok. iyi bir izole edicidir. Bunun nedeni havanın zayıf iletim karakteristiğinde olmasıdır. Tam tersine, suyun ısı kapasitesi havadan binlerce kez daha fazla olduğu için su, ısı için mükemmel bir iletkendir (havadan 20 kez daha iyi). Suyun altındaki dalgıç su sıcaklığı normal olsa bile sudan çok çabuk rahatsızlık duyabilir. Öreğin, su sıcaklığı 21 C (70 F) olduğunda (bu dalış için gayet iyi bir sıcaklıktır.) korunmasız bir dalgıç hızla ısı kaybedecek ve sudan rahatsızlık duymaya başlayacaktır. Isının naklindeki diğer bir yol da yayılımdır. Yayılım ısıtılmış sıvılar yoluyla olan iletimle karıştırılabilir. Akışkanlık maddenin katı halinin bir davranış özelliği değildir. 0 halde sıvılar ve gazlar akışkandır. Akışkanlar ısıtıldığında yoğunlukları azalır ve yükselme ihtiyacı hissederler. Isınan akışkan yükselirken, yeri daha soğuk akışkan tarafından doldurulur. Bu devinim sürekli bir akış içindedir. Bu nedenle ısı bizi çevreleyen sıvı tarafından sürekli kaybettirilir. Korunmasız bir dalgıcın suya daldığını düşünelim. Onun vücudu suyla temas ettiğinde su ısınacağı için daha düşük bir yoğunluğa kavuşur ve yükselir. Daha soğuk su yükselen bu suyun yerini sonuca göre eğer dalgıç hiç hareket etmezse her zaman onu üşütecek soğuk suyu bulacaktır. Radyasyon ısının elektromanyetik dalgalarla nakli anlamına gelir. Dalgıçlar en az bu tür ısı kaybından etkilenir.
SU ve IŞIK
İnsan gözü nesnelerden yayılan ışığın toplanması ile fonksiyon gösterir. Işık enerjisi elektriksel impulslara çevrilir ve bu impulslar beyne optik sinir tarafından iletilir. Bu yüzden. ışığın davranışı, ışığın suyun içinden geçmesi ile değişirse, kişi ışığı değiştiği şekli ile görür.Bu şekilde değişen ışık, dalgıcı oldukça fazla etkiler.
Işık su altında bulanıklık, yayılma, emilme ve ışığın kırılması ile değişikliğe uğrar. Bunlar da görüşü etkileyen faktörlerdir. Güneş ışınlarının sadece %20’si 10 metre derinliğe ulaşmasına rağmen, ışık ideal şartlar altında açık denizde 100 metreden daha fazla derinliklere, (fotosentezi devam ettirmek için) yayılabilir. Fakat, suda yüksek konsantrasyonda asılı parçacık varsa ışığın bu yayılmasında kesinlikle azalma meydana gelir. Bu, suda asılı duran parçacıkların oluşturduğu birikime bulanıklık denir. Bu parçacıklar organik yapıdaki plankton ile inorganik yapıdaki alüvyonlardan (balçık, kum, çakıl) oluşur. Bu bulanıklık doğal olaylar sonucu oluşan sağlıklı, yada insanlar tarafından oluşturulan sağlıksız bir kirliliktir.
Son derece temiz sularda bile ışık saçılır ve sapar, bu olaya difizyon denir. Su altındaki difizyonun sonuçları dalgıç için olumlu yada olumsuzdur. Difizyon sonucunda ışığın daha derinlere ulaşan toplam miktarında net bir azalma olur. Difizyon, elverişli ışığı daha düzenli olarak yayma eğilimindedir. Absorbsiyon kavramı, ilk olarak ışık enerjisinin doğal bilgisini ve nasıl fark edilmesi gerektiğini içerir. Elektromanyetik enerjinin görülebilir ışığı bir formdadır ve elektromanyetik enerji belli dalga boylarında hareket etmesi ile karakterizedir. Dalga uzunlukları enerjinin tipini belirler. Elektromanyetik enerji olmalarına rağmen bazı belli dalga uzunlukları görülemez. Bu dalga boyları mor ötesi, kızıl ötesi, x ışını ve kozmik ışınlardır. İnsan gözü, bu elektromanyetik spektrumun yalnızca sınırlı bir parçasını görebilmektedir. Bu da 400-760nm arasındaki alandır. Dalga boyuna göre ışık, renk olarak görülebilir. Tüm görülebilir ışık dalga boyları mevcutsa, ışığın rengi beyazdır. Işık enerjisinin tabiatı nedeniyle suyun ışığı emme özelliği vardır. Işığın suya girişinde. derinlikle orantılı olarak emilir. Emme işlemi, görülebilir spektrumun kırmızı ucundaki dalga boyunun filtre edilmesi ile başlar. Öyle ki, dalgıçların çoğu daima esnasında kırmızının çok çabuk kaybolduğunun farkındadırlar. Bunu turuncu ve sarının kaybolması izler. Bu sebepten dolayı derinlerde kırmızı, sarı ve turuncu objeler siyah ve gri görülür. Bu renklerin dalga boyları göze ulaşmadan su tarafından emilir.Temiz sular 480nm dalga boyuna kadar maksimum berraklık Sağlar ki bu da mavi görülür. Oysa ki bulanık suda bunun yerini yaklaşık 530nm dalga boyu alır bu da sarı-yeşil bir renk olarak görünür. Sonuç olarak bu derinliklerde temiz suda neden mavinin baskın renk ve neden sarı yeşilin kirli sularda baskın renk olduğunu açıklar.
Bu emilme karakteristiğinden dolayı su altında görünürlüğü belirleyen en önemli faktör, renk değil zıtlıktır (kontrast). Bir objenin görüle bilirliğini arttırmak için, o maddenin rengi. zemine en iyi kontrast oluşturacak şekilde ayarlanmalıdır.
Yapılan birçok araştırma göstermiştir ki, suyun emici özelliği sadece derinlikle değil ayrıca bulanıklık, tuzluluk, cismin büyüklüğü ve kirlilikle de değişir.Tüm bunlar suyun renkleri filtre etme özelliğini etkiler.
Işık değişik maddelerin içinde değişik hızlarda hareket eder. Bir ortamdan diğer bir ortama geçen ışık hızındaki değişme nedeniyle açısını da değiştirir. Buna kırılma denir.
Bundan dolayı çeşitli renkler birbiri ile zıtlık gösterir. Zıtlık. görüşe yardımcı olabilir. Floresan renkler bu amaçla kullanılır. Bu tür renklendirme su altında göze çarpar. çünkü bunların yayıldığı dalga boyu su altında genel olarak görülmez ve bunlar derinliklerde renklerini korurlar. İnsanın su altında ışığı görmesi için çeşitli adaptasyon faktörleri vardır.
Bunlar:
1-Işığa karşı gözler çok duyarlı hale gelir,
2- İnsan görüşü gündüz veya renkli ortamdan gece ve renksiz ortama değişir, ve çok ince ayrıntıları bile fark edecek bir görme olur.
Işık seviyesi azalmaya başladıktan sonra bu adaptasyon mekanizmaları 10 dakikadan daha az sürede oluşmaya başlar. Halbuki aydınlık bir ortamdan koyu karanlık bir ortama geçildiğinde bu mekanizmalar 30 dakikadan daha fazla zamana ihtiyaç duyarlar. Bu adaptasyon mekanizmalarına yardım etmek için özellikle gece dalışlarında bazı dalgıçlar kırmızı maske takar veya suya girmeden önce 10-20 metre arasına kırmızı işaret lambaları hazırlarlar.
Dalgıçlarla ilgili ışığın son özelliği de, ışığın kırılmasıdır. Işığın kırılma meyili bir ortamdan farklı bir ortama geçmesi sırasında olmaktadır. Örneğin, havadan suya geçmesinde olduğu gibi. Işığın kırılmasının nedeni, ışığın farklı ortamlardan farklı hızlarla geçmesindendir. Örneğin, ışık havanın içinde suda olduğundan çok daha hızlı hareket edebilir. 0 halde ışığın bir ortamdan farklı bir ortama geçmesi sırasında ışığın hızı değişeceğinden açısı da değişecektir.
Su altında net görüş sağlayabilmek için dalgıçlar maske kullanırlar. O halde ışık dalgıcın gözüne ulaşmak için sudan camdan ve havadan geçmelidir. Işık her bir yüzeyden geçerken kırılmaktadır. Çünkü her~ ortam farklı yoğunluğa sahiptir Sonuçta nesneler gerçekte olduklarından 4:3 oranında daha yakın görünürler.
Örneğin, gerçekte 4 metre uzakta olan bir cisim sadece 3 metre uzaktaymış gibi görünecektir veya nesne 10 metre uzaklıkta ise sadece 7.5 metre uzaklıkta görülecektir.
Fakat ilginç olan bir durumda yakın olduğu düşünülen bir uzaklığın tahmin edilenden daha uzak olmasıdır. Bu durumda nesneler olduklarından daha uzakta görülmektedir. Bu olay derinliğe bağlıdır. 0 halde bu olay kontrastın ve parlaklığın azalmasının bir sonucu olmalıdır. Diğer bir faktör de karada alıştığımız görüş ve mesafenin su altında olmayışı olabilir.
Belki de görünüşte zıtlık olayındaki en önemli faktör suyun bulanıklılığı ile ilgilidir. İleri derecede bulanık suda nesneler arasındaki uzaklık ilişkileri fazla tahmin edilebilir. Mesafeleri tahmin etmede genel kural olarak yakındaki bir cisim gerçeğinden daha yakında görülecektir. Bulanık suda ise büyük bir ihtimalle gerçek uzaklıktan daha fazla tahmin edilir.
