Buz nedir? Buz nasıl elde edilir? Buz makinelerinin çalışma prensibi. Eski çağlarda buz nasıl elde edilmiş ve kullanılmıştır?
BUZ NEDİR?
Suyun donarak katı hale gelmiş şeklidir. Doğada, çok soğuk havalarda, suyun donmasıyla kendiliğinden meydana gelir. Soğuk memleketlerde, bilhassa kutuplarda denizlerin üstleri kalın bir buz tabakasıyla kaplıdır.
Bir kabın içindeki suyu soğutursak sıcaklığı 4 dereceye düşünceye kadar devamlı surette hacmi azalır, yoğunluğu da, artarak, en son haddine erişmiş olur. Suyu soğutmaya devam edersek bu sefer suyun kütlesi yeniden genişlemeye başlar, yoğunluğu biraz azalır. Normal basınç altında da 0° de donmaya başlar.
Sadece suyun değil, bütün cisimlerin sıvı halden katı hale geçtiği sıcaklık derecesine o cismin «donma (veya katılaşma) noktası» denir. Suyun katılaşma noktası 0°, sıvı naftalininki de 80° dir.
Suyun buz haline geçerken hacminin genişlemeye başlaması kışın evlerde bazı zararlara sebep olur. Açıkta duran su sayaçları, musluktaki, hatta ağzı kapalı şişelerdeki sular, boruları patlatıp, şişeleri çatlatırlar. Bunun için don olacağı anlaşılınca su sayaçlarını korumak üzere bezlerle sarmak, şişelerin ağızlarını açmak, muslukları da sımsıkı sıkmayıp biraz aralık bırakarak suyun incecik akmasını sağlamak faydalıdır.
Buz tabii halde bırakılırsa havanın etkisiyle yavaş yavaş erimeye başlar. Bunun da önüne geçmek için buzları ya tuzla veyahut talaşla örtmek lazımdır.
BUZ NASIL YAPILIR?
Buz çok eskiden beri bilinen, birçok alanlarda faydalanılan bir maddedir. Kışın sert geçtiği memleketlerde buzlar, sıkıştırılmış karlar, etrafına saman ve ot sarılarak, havadan ayrılır, kuyularda saklanılırdı. Yazın sıcaklar basınca bu kuyulardaki buzlar çıkarılır, kullanılırdı. M. Ö. 1000 yıllarında Çin’ de bu çeşit karlıklar vardı. Yakın zamanlara kadar Osmanlı Saraylarının buz ihtiyaçları da Uludağ’da açılmış buzluklardan sağlanırdı.
Fakat kışın sert geçmediği sıcak iklimli memleketlerde buz yapmak için daha başka usullere başvurmak gerekirdi. Mısır, Irak, Hindistan gibi memleketlerde küp, çömlek gibi kaplara su konulur, bunlar akşamlan toprağa gömülürdü. Sabaha kadar buharlaşma yolu ile ısısını kaybedip su kendiliğimden buz olurdu. Mısır firavunlarından IV. Amenofis’in zamanında (M. Ö. XIV. yüzyıl) Mısır’da bu şekilde buz elde edildiği bilinmektedir. M. S. IV. yüzyılda ise Hunlar su içinde tuz eriterek suyu birdenbire soğuturlar, bunu hekimlikte kullanırlardı.
İlk buz yapma makinesi Jacop Perkins adında bir İngiliz tarafından İngiltere’de 1834’te icat edilmiştir. Bu makinede soğutucu madde olarak eter kullanılmıştır. Daha sonraları havadan faydalanılmışsa da amonyağın daha elverişli olduğu göz önünde bulundurularak eter ve havadan vazgeçilmiştir.
Bir sıvının, buharlaşırken ısıyı emip etrafını soğutması buz yapan makinelerin esasını teşkil eder. Toprak testilerin suyu soğutmaları, terlerken üşümemiz gibi. Buz makinelerinde suyu soğutmak için kaynama noktaları en düşük sıvılar kullanılır. Böylece, buharlaşma çabuk olur, kısa zamanda çok miktarda buz elde edilir. Bu iş için de çoklukla kaynama noktası —34° olan amonyak kullanılır. Amonyak normal oda sıcaklığında gaz halinde bulunur.
Fiziksel Değişim – Buzun erimesi
Buz makinesinin «kompresör» adı verilen parçasının pistonu aşağıya inerken amonyak buharlarını kıvrımlı borulara sürer, sıkıştırır. Sıkışarak ısınan amonyak buharları boruların dışından akıtılan soğuk su ile soğutulur, sıvı haline getirilir. Piston yukarıya kalkarken, borulardaki basınç azalır, genleme (genişleme) supapından geçen sıvı amonyak bu düşük basınç altında kısa bir zamanda buharlaşır. Buharlaşma ile soğuyan amonyak buharları etrafındaki tuzlu suyu soğutur. Makinenin dönmesiyle pistonun devamlı olarak inip çıkması bu olayı tekrarlar, tuzlu suyun sıcaklığı 0° nin altına düşer. Bu suya batırılmış kalıplardaki temiz su da 24-48 saat içinde buz haline gelir.
Kaynak 2 – Buz
Buz; suyun üç kimyasal halinden en katı olanıdır. 0°C’de ve 760 Torr’da sıvı sudan oluşur. Yoğunluğu 0.916 olduğundan su üstünde yüzer. Su donarken genleşir (yaklaşık 1/121 oranında). Göl gibi durulmuş sularda ve pencere camlarında donma önce yüzeyde, akarsularda ise dipte olur. Genelde kristal halde ve şekilsiz buz tanecikleri olarak, atmosferde su bulunan çoğu bulut biçimleri, tümüyle ya da az da olsa buz kristallerinden oluşur. Bunlar, su buharından doğrudan süblimasyonla değil de, sıvı bir yüzey üzerinde donma ile oluşmuşlardır. Buz üzerindeki doyma buhar basıncı suyun üzerindekinden daha düşük olduğu için karışık bir bulut içindeki buz tanecikleri su tanecikleri zararına büyürler.
Dünyadaki sürekli buz bölgeleri iklim koşullarıyla belirlidir. Daha çok yüksek coğrafi enlemlerde görülen sürekli buzlanmalardan kuzey yarıkürede bulunanların güney sınırı, kar tabakası olmayan ve ortalama -2°C senelik isotermi bulunan bölgelerle karla kaplı ve yıllık ortalama -5°C isotermi bulunan yerlere düşümleşir. İnce bir yüzey tabakanın altında bulunan buzlu bölge, birkaç yüz m’lik alanı kapsayabilir. Yüzey tabaka kışın donar, yazın hafif nemli bir alan olur. Tropik bölgelerde 5.000 m’nin üzerindeki yüksekliklerle sınırlıdır ve kutba doğru buz sınırıyla sürekli derinleşir. Orta meridyen üzerinde bulunan kutup bölgeleriyle yüksek bölgelerde her yıl düşen kar tam olarak erir ve toprakta buzul tabakalar oluşmasına neden olur.
