Çevremizdeki şeyleri anlatırken sık sık sıcak ve soğuk sözcüklerini kullanırız. Güneşin sıcak, dondurmanın soğuk oldugunu söyleriz. Sıcak ve soğuğu birbirinden ayrı ve farklı iki özellik olarak görürüz. Fakat gerçekte sıcak ve soğuk ayrı şeyler degildir. Sadece aynı niteliğin iki karşıt ucudur. Güneşte çok fazla iSi olduğu için Güneşin sıcak oldugunu söyleriz. Güneşin dışarı verdiği ısıyı duyarız da. Soğuğun da böyle bir şeyoldugu izlenimine kapılırız.Örneğin dondurmanın içinde çok fazla soğukluk olduğu için SOğuk olduğunu ve bu soğukluğun dışarı verildiğini sanırız. Oysa bu gerçeğe uygun değildir. Soğuk sadece ısının yokluğudur. Dondurmada ağızımızda olduğundandaha az ısı vardır. Onun için dondurma yerken ağızımızda soğukluk duyarız.Sıcak ve soğuk sözcüklerinin anlamları kesin değildir. Bu sözcükler daha çok bir şeyi bir başka şeyle karşılaştmrken kullanılır. Fakat karşılaştınlan şeylerin ne olduğu önemlidir.
Bir yüzme havuzuna giren bir kimse suyun Soğuk olduğunu söyler. Oysa yüzme havuzundaki su, buzdolabından yeni çıkarılmış bir bardak suya oranla ıhktır. Bir şeyin sıcaklığını tam olarak anlatmak için, bir sıcaklık ölçeği kullanmak gerekir. Sıcaklık, bir şeyin ne kadar sıcak olduğunun ölçüsüdür. Bir cismin sıcaklığı ne kadar vüksekse o cisim o kadar sıcaktır. Bir cismin sıcaklığı ne kadar alçaksa o cisim o kadar soğuktur. Sıcaklık ölçmek için kullanılan alete termometre adı verilir.
Sıcaklık: Sıcaklıkla ısı aynı şey değildir. Ikisi arasındaki farkı anlamak çok önemlidir. Bütün maddeler atomlardan oluşur. Atomlar sürekli olarak hareket halindedir fakat biz bunları göremeyiz. Gazlardaki atomlar çok fazla hareket edebilecek durumdadır. Sıvıların içindeki atomlar da bir dereceye kadar hareket eder. Fakat katı cisimlerin içindeki atomlar fazla hareket edemez. Bunlar sadece bir yandan bir yana hareket eder ya da titreşim yaparlar. Bir cismin içindeki ısı enerjisi ne kadar yüksekse atomları da o kadar çabuk hareket eder. Örneğin sıcak bir ocağın üzerine bir kap Soğuk su konulduğu zaman, elektrik ya da gazın oluşturduğu enerji suya geçer. Suyun içindeki atomlar. aldıkları enerji çoğaldıkça daha hızlı hareket ederler. Su gittikçe ısınır ve sıcaklığı artar.
Bir kap su bir buzdolabının buz bölmesine konduğu zaman bunun tersi olur. Suyun içindeki atomların enerjisi alınır ve atomlar gittikçe daha az hareket eder. Sonunda atomların hareketi o kadar yavaşlar ki sıvı katı haline. yani buz haline gelir. Atomlar bu şekilde vavaşlarken suyun sıcaklığı da yavaş yavaş düşer.
Buzun içindeki atomlar bile bir dereceye kadar hareket halindedir. Yani, buz soğuk bir cisim olmakla beraber içinde bir miktar ısı enerjisi vardır. Bir maddenin içindeki bütün atomların tamamıyla hareketsiz olduğu bir durumu düşünebiliriz.
Bu durumda bu atomlarda hiç ısı enerjisi olmaz ve cisim, mümkün olan en düşük sıcaklığa sahip olur. Bu sıcaklığa mutlak sıfır adı verilir. Gerçekte, mutlak sıfır derecesindeki bir cismin atomlarrnda hafif bir hareket olduğu saptanmıştır. Sıcakhkölçrnek için çeşitli birimler vardır. Bir sıcaklık derecesinden söz ederken bunun hangi birimlere göre olduğunu belirtmek gerekir.
Sıcaklık birimlerinin en çok kullanılanı Celsius birimidir. Bu sisteme göre, suyun donduğu sıcakhğa sıfır derece (00) denir. (0) işareti dereceyi, yani sıcaklık birimini gösterir. Suyun kaynayıp buharlaştığı derece de 1000( olarak saptanmıştır. Suyun don ma derecesinden daha alçak ısıdaki sıcaklıklar eksi derece olarak belirtilir. Örneğin -10°C. ya da -SOO( gibi.
Bir diğer sıcaklık birimi de Fahrenheit birimidir.
Bu sisteme göre su 32° F sıcaklıkta donar ve 212°F sıcaklıkta kavnar.
Mutlak sıfırın mümkün olan en soğuk sıcaklık oldugunu daha önce de görmüştük. Mutlak sıfır bir diger özel birimle ölçülür bu da Kelvin birimidir. Mutlak sıfır OOK şeklinde ifade edilebilir. Bu ısı Celsius sisteminde -273°( kadar, Fahrenheit sisteminde ise -460oF kadardır.
Bilim adamları bugüne dekhiç bir şeyin sıcaklığını mutlaka sıfıra düşürmeyi başaramamıştır. Fakat buna oldukça vaklaşmışlardrr. Mutlak sıfır derecesi elde edilirse ne olacağını düşünmek biraz güçtür. Çünkü bu derecenin çok üstündeki sıcaklıklara düşürülen cisimler bile garip özellikler gösterir.
Bir cisim soğutulduğu zaman içindeki atomlar gittikçe daha az hareket eder ve birbirine yaklaşır. Böylece gazlar sıvı, sıvılar da katı hale gelir. Örneğin bizim nefesimizle dışarı verdiğimiz karbon dioksit gazı -78°( (-1Ci8°F) sıcaklıkta katı hale gelir. Ortaya çıkan cisim kuru buzdur.
Kuzey ve .gürıev kutuplarında sıcaklık, havadaki gazları katı ya da sıvı hale getirecek kadar düşmez. Fakat buradaki ısı başka şeyleri etkiler. Örneğin cıva normal sıcaklıkta sıvı haldedir. -39°( (-38°F) sıcaklıkta ise katı bir metal haline gelir. Bu nedenle, sıcaklığın -400( (-400F) hatta -4S0( (-49°F) olduğu bu bölgelerde cıvalı termometre .kullanmak olanaksızdır. Buralarda alkollü termometreler kullanılır. Alkolün donma derecesi daha düşüktür ve termometrenin içinde donmadan kalabilir.
Metallerin elektrikakımına gösterdiği direnç çok düşük sıcakliklarda azalır. Bu durumda metallar süper iletken durumdadır. (ıva, mutlak sıfıra yakın bir dereceye düşürüldüğü zaman, hiç bir dış enerji kaynağı olmaksızın içinden haftalarca elektrik akımı geçer. Helyum da mutlak sıfıra yakın bir dereceye geldiği zaman ilginç bir özellik gösterir; yerçekimi yasasına karşı çıkar. Bu sıcaklıkta helyum gaz değil, sıvı haldedir. Bu sıvı bir bardağa konduğu zaman kendi kendine bardağın kenarlarından taşmaya başlar.
Cisirnlerin mutlak sıfıra yakın derecelere getirildikleri zaman gösterdikleri ilginç özelliklerin incelenmesi başlı başına bir bilim dalı haline gelmiştir. Bu bilim dalına, Yunancada “buz yapmak” anlamına gelen kriyogeniks adı verilir. Bu bilim dalında çalışan bilim adamları, maddelerin düşük sıcaklıklarda gösterdikleri özellikleri açıklayacak bir kuram geliştirmeye çalışmaktadırlar.
Kriyogeniks bilimi fizikçileri ilgilendirir. Bir de bütün insanların karşılaştığı düşük sıcaklık, yani soğuk sorunu vardır.
Soğuk yaşam süreçlerini yavaşlatır. Vücudumuzdaki bütün kimyasal reaksiyonları da ağırlaştmr. Sıcaklık yeteri kadar düşük olduğu zaman bu süreç ve reaksiyonlar tamamen durur. Insanlar Sl> cakkanlı yaratıklardır. Yani vücut sıcakhğıru sadece rahat olacak bir biçimde değil, etkili bir şekilde çalışmayı sürdürecek bir biçimde ayarlayabilirler. insan vücudunun en etkili biçimde çalıştığ: sıcaklık 37°( kadardır. Bu srcaklrğm üzerinde, vücudumuzdaki reaksiyonları kontrol eden enzim adındaki önemli kimyasal maddeler yok olur.’ Bu sıcakhğın altında ise enzimler çalışamaz hale gelir. Böylece, insan vücudunun, dışardaki sıcaklık azalınca bu ısı kaybını azaltacak. dışardaki sıcaklık artınca da ısı kaybını çoğaltacak yöntemleri vardır.
Soğuğa insan vücudunun gösterdiği tepkilerden biri derideki kan damarlarının büzüşmesidir. Bu, belli bir bölgede akan karım eskiye oranla daha az olduğunu gösterir. Kanın azalmasının etkilerinden biri derideki kılların dikleşmesi. yani tüvlerin ürpermesidir.
Soğukta titreme de vücudun savunma yöntemlerinden biridir. Kaslar hızla titreştikçe ısınır ve böylece bütün vücutsıcak kalır. Küçük bebekler iki yaşına kadar titreyemez. Bu nedenle de soğuğa karşı çok dayanıksız olurlar.
Soğuğa karşı olan bütün bu savunma yöntemleri, ister titremek gibi doğal yöntemler olsun, ister giyinmek gibi yapay yöntemler olsun hastalık ve ölüm olasılıklarını yok etmeyi amaçlar. Vücuttaki bütün kimyasal reaksiyonlar belli bir sıcaklıkta olduğu için, vücut soğuğa dayanamaz. insan kanı da, hastalık dışında her zaman aynı sıcaklıktadır. Vücudun etleri de bu durumdadır. Dışarısı soğuk olunca vücudun yüzeyinden vücut sıcaklığı sabit değerini yitirecek kadar ısı kaybı olabilir. Vücut soğuduğu zaman da bütün kimyasal reaksiyonlar yavaşlar veya değişir. Bu duruma vücut davanamaz.
Dağcılar gerekli koruyucu giysileri giydikleri için Soğuk sorunundan etkilenmezler. Kentlerde ve kasabalarda yaşayanlar da giysiler aracılığıyla soğuktan korunur. Soğuktan zarar görme olanağı en fazla olanlar çok gençlerle çok yaşlılardır. Daha önce de gördüğümüz gibi bebekler soğuğa karŞı çok dayanıksızdır. Yaşlılar da aynı derecede duyarlıdır. Gerekli giysilerle ya da ısıtma yöntemleriyle korunmazlarsa, vücut sıcaklıkları çok alçalabilir Dünyada her yıl bu nedenle ölen birçok yaşlı insan vardır.
Uyum: Çok Soğuk ülkelerde yaşayan insanlar soğuğa alışkındır. Vücutları düşük sıcaklık derecelerine alışkın olduğu için bundan zarar görme olasılığı çok azdır. Bu duruma soğuğa uyma denir. Sıcak ülkelerde yaşayan bir insan yeteri kadar uzun bir süre kutuplarda yaşayacak olursa büyük bir olasılıkla soğuğa alışır. Fakat bu insanın vücudunda olacak değişiklik, yapay korunma yöntemlerinden, örneğin ateş, giysi ve ev gibi koruyuculardan çok daha önemsizdir. Aynı şey Eskimolar için de söylenebilir. Eskimoların vücutları diğer insanlarınkine oranla soğuğa daha alışkındır. Fakat sağlıklarını ve dayanıklılıklarını daha çok kürklü giysilerine ve sıcak evlerine borçludurlar.
Hayvanlar da soğukta yaşamak zorunda kalabilirler. Soğuk iklimiere en iyi dayanan hayvanlar koruyucu bir öğesi olanlardır. Örneğin kutup ayısının kürkü. kuşların tüyleri, vücut sıcaklığının kaybını etkili bir şekilde önler. Daha sıcak ülkelerde yaşayan hayvanlar da, daha az olmakla beraber kürk ve tüylere gereksinme gösterirler.
Bazı hayvanlar bu sorunu daha değişik bir biçimde çözerler. Örneğin kış uykusuna yatan hayvanlar da kürkleri tarafından korunur. Fakat bunları koruyan asıl olay, vücut etkinliklerinin çok yavaşlamış olmasıdır. Böylece sonbaharda almış oldukları besinler ilkbahara kadar yeter.
Daha ilkel bazı hayvan türlerinin ise vücut sıcaklıkları sabit değildir; havaya göre değişir. Soğukkanlı adı. verilen bu hayvanlar, vücutlarındaki kimyasal reaksiyonlar çok fazla etkilenmediği için soğuğa davanabilirler.
Hayvanlar aleminin en alt sırasında yer alan bazı ilkel hayvanlar soğuğa dayanmak için hemen hemen tamamıyle değişikliğe uğrarlar. Bunların arasında mikroplar ve göllerde yaşayan çok küçük tek hücreli bazı hayvanlar (protozoa) sayılabilir. Bakteriler. bitkiler ve mantarlar. kendilerini SOğuk havayı atlatabilecek kadar güçlü hale getirebilirler. Bunların bazıları spor adı verilen küçük tohumlar oluştururlar. Bu tohumlar. daha sıcak bir yere varana kadar rüzgarla sürüklenir. Bitkiler ise dış görünüşte ölürler. Bütün canlılıklan toprağın altındaki tohum ya da soğanlarında kalır. Soğuk geçince bitkinin toprak üzerindeki bölümü de tekrar büyür.
Soğutma: insan, sadece kendini soğuktan korumakla kalmamış, soğuktan yararlanmasını da bilmiştir. Bunun en belirgin örneği buzdolabının bulunmasıdır. Yukarıda da belirtildiği gibi yaşam süreçleri düşük sıcaklıklarda vavaşlar. Böylece yiyeceklerin çürümesine neden olan küçük organizmaların etkinliği de yavaşlar. Bu nedenle soğuk bir yerde duran yiyecek daha uzun süre taze kalır. Bakteriler bu yiyecekleri bozamazlar. Soğutma ve dondurma yöntemleri yiyecek maddelerinin uzun süre saklanması’ ve uzun mesafelere taşınması olanaklarını doğurmuştur.
Soğutma, cerrahide de çok yararlıdır. Vücut soğutulunca kimyasal reaksiyonları vavaşlar. Hücrelerin oksijen gereksinimi de azalır. Böylece, vücuda hiç bir zarar vermeden kan dolaşımına ara vermek olanağı doğar. Hastanın vücudunu soğutmak, yani hipotermi, normalolarak tehlikeli olacak birçok ameliyatın yapılmasına olanak sağlar. Bu yöntemle özellikle kalp ameliyatları yapılır.
Kriyoprob adındaki cerrahi alet hasta dokuları yok etmek için aşırı soğuktan yararlanır. Bu alet, ucunda bir ampul bulunan metalden ince bir tüpten oluşur. Ampul, içindeki daha da ince bir tüpten yayılan soğutma gazı aracılığıyla soğutulur. Bu alet göz ameliyatlannda. hasta bir merceğin alınmasında kullanılır. Mercek donmuş olarak Kriyoprobun ucuna yapışır ve kırılmadan çıkar.
