geçecektir. O zamana kadar, yüzücü gözlüklerinizi takın ve hafif bir esinti eşliğinde daha hızlı doğramayı öğrenmeye bakın.
Ev ve Mutfak Biliminin Kalbi
Yiyeceklerimizi değiştiren icat
Buzdolaplarının tek amacı istediğiniz yiyeceği soğuk tutmak değildir. Buzdolapları Batı yemek kültürünün mihenk taşıdır. Hazır doğranmış yeşillik paketi gibi bir örneği ele alalım. Bu muhteşem yeşillik paketlerindeki yumuşak ve gevşek marul yapraklarından daha heyecan verici bir şey yememişimdir. Ancak bir yeşillik paketini buzdolabından çıkarırsanız, birkaç gün içinde tiksindirici bir görünüşe sahip siyah bir balçığa dönüşür. Bu inanılmaz etkileyici ve büyülü bir değişim; ancak konumuz bu değil. Mizuna3 ve roka yaprağı karışımını buzdolabına atarak hücresel bozulma ve bakteri büyümesini yavaşlatabilirsiniz. Siyah balçığa dönüşmeden yeşillikleri toplamak, yıkamak, poşetlemek ve nakletmek soğutma olmadığında pek de mümkün değildir. Yalnızca paket salatalar konusunda buzdolabına ihtiyaç duymayız elbette. Buzdolapları olmasa süpermarket raflarının yarısı boş olurdu. Hem Birleşik Krallık’ta hem de ABD’de en popüler meyve muzdur. Tropikal iklimde yetişen muz, 13°C’de soğutularak taşınıyor olmasaydı, kıyılarımıza ulaşmasına haftalar varken aşırı olgunlaşmaktan siyah bir pelteye dönüşürdü.
Besinlerin raf ömrünü uzatmak için düşük sıcaklık uygulanması fikri yüzyıllardır biliniyor. On yedinci yüzyılda yaşamış büyük Francis Bacon (yirminci yüzyıl ressamıyla karıştırmayalım), donmuş tavuk icadıyla bilinir. Yaptığı tek şey bu değilse de Bacon’ın konumuzla ilgisi yalnızca budur. 1626 yılının baharında, Kuzey Londra’daki Highgate yolunda nedeni bilinmeyen bir şekilde Bacon içi boşaltılmış tavuk alıp içini karla doldurmaya karar verdi. Bu da soğutmanın besinleri daha uzun süre taze tutmanın faydalı bir yolu olduğunu gösterdi. Ne yazık ki tüm bu macera hazırlıksız bir deney olduğundan Bacon karlı havaya uygun giyinmemişti. Üşüttü, sonrasında zatürreye çevirdi ve hâlâ Highgate’teyken kısa bir süre içinde öldü. Kendi biliminin bir şehidi oldu ve maalesef dünyanın fırına atılmaya hazır, dondurulmuş ilk tavuğunun hikâyesi tarih kitaplarında yer almıyor.
Buzdolabınızın ürettiği soğuk, bir parça bilimin sonucudur; yani buharlaşmalı soğutmanın. Bir dahaki sefer duştan çıktığınızda neden havanın biraz soğuk olduğunu düşünün. Ne de olsa duşa girmek için soyunduğunuzda o kadar da soğuk gelmiyordu. Peki duştan çıktığınızda neden soğuk geliyor? Soğuk olan oda değil; cildinizin üzerindeki buharlaşan su sizi üşütüyor. Bu, 1756 yılında gerçekleşen bir konferansta, William Cullen adlı hünerli bir İskoç’un bir şeylerin nasıl soğutulabileceği konusu hakkında ilk kez ortaya koyduğu etkidir. Bu konferans İskoçya’nın Edinburgh şehrinde gerçekleşti, dolayısıyla dinleyiciler muhtemelen soğuk havalardan yeterince haberdardılar. Cullen konferansta, dietil eter adlı bir sıvının buharlaştığında suyu dondurup buz yapacak kadar soğuyacağını göstermiştir. Dietil eter kullanmasının nedeni, 35°C gibi çok düşük bir kaynama noktasına sahip olmasıdır (37°C’lik vücut sıcaklığından daha düşük). Söylentilere göre William’ın konuşması iyi geçmiş ancak yaptığı buz herhangi bir yaratıcı kıvılcıma sebep olmamış ve bu ilkenin makineye dönüştürülmesi için tam 150 yıl geçmesi gerekmiştir.
Evinizdeki buzdolabında da aynı ilke sözkonusudur. William’ın küçük gösterisi herkes için uygulanabilir hale getirildi. Bir dizi boru içindeki soğutucu özel sıvı dönüşümlü olarak buharlaşır ve soğur, ardından yoğunlaşır ve ısınır. Soğutucu akışkanınız, William Cullen’ın dietil eteriyle aynı şeyi yapar. Buharlaşmanın olduğu yer, buzdolabının içinde arka kısımdaki dikey plakadır. Soğutucu, enerji için buzdolabının içindeki ısıyı emerek bu plakanın içindeki borularda gaza dönüşür, bu da buzdolabını soğutur. Artık gaz halini alan soğutucu, buzdolabının arkasındaki metal ızgaraya doğru yol alır.
Eminim neyi kastettiğimi anladınız; muhtemelen üzerinde kalın bir toz tabakası olan, buzdolabının arkasına düşen şeylerin takıldığı ve daha da önemlisi dokunduğunuzda sıcak gelen parça. Bu borular içerisinde tersi bir süreç gerçekleşir. Bu enerji ısı olarak ortaya çıkar ve buzdolabınızın arkasından havaya salınır. Bu sistemin çalışması için yapılması gereken tek şey soğutucu akışkanı bu borular içine pompalamaktır. Farklı çaplardaki boruları bağlayarak, mühürlü bir sistem içerisinde yüksek ve alçak basınç alanları oluşturursunuz ve soğutucu uygun bir şekilde doğru yerlerde buharlaşıp yoğunlaşabilir. Kullandığımız boruların ve soğutucuların düzeni değişmiş olsa bile, bilimin arkasındaki ilke değişmedi. Yüzlerce yıl boyunca çoğunlukla değiştirilmeden kalan son derece basit bir sistemdir bu.
Peki, daha iyi bir buzdolabı yaratmak mümkün mü? Elektriği doğrudan bir sıcaklık değişimine çevirerek soğutmayı sağlayan Peltier etkisi gibi başka teknolojiler de var artık; ancak bu çok da verimli değil ve sadece küçük buzdolapları yapmak için kullanılabilir. Buzdolabınızı daha verimli hale getirmek istiyorsanız yapabileceğiniz birkaç şey var. Öncelikle kapağını açmayın. Çok da iyi bir tavsiye olmadığının ben de farkındayım ama kapağını her açtığınızda soğuk hava buzdolabından dışarı kaçar ve yerine sıcak hava geçer. Yapabileceğiniz daha gerçekçi bir diğer şeyse buzdolabınızı dolu tutmaktır. Böylece, kapağı açtığınızda dışarı çıkabilecek daha az hava olur ve buzdolabının içi daha soğuk kalır. Son olarak, daha hevesliler için polistiren (strafor) levhalar kullanarak buzdolabını izole etme önerisinde bulunabilirim. Bu, sıcak havanın içeri sızmasını engellemeye yardımcı olacak ve buzdolabının kullandığı enerjiyi yarıya indirecektir. Ancak bir şeye dikkat edin: Bunu yapmaya kalkarsanız buzdolabının arkasındaki sıcak boru bobinlerini sarmadığınızdan emin olun, aksi takdirde ısı yayma görevini gerçekleştiremeyeceklerdir.
En göz alıcı ya da şaşırtıcı icatlardan biri olmasa da hiç şüphesiz buzdolapları ve kuzeni dondurucular, Batı dünyasının beslenme düzeninde herhangi bir icattan daha büyük bir etki yaratmıştır.
Büyük kalori karmaşası
Sol elimde açılmamış bir paket reçelli ve kremalı sandviç kurabiye var. Paketin yanındaki besin bilgileri, tek bir lezzetli kurabiyenin enerjisinin 75 kcal yani 75 kilokalori ya da 75.000 kalori olduğunu söylüyor. Fakat yukarıda her bir kurabiyenin sadece 75 kalori olduğunu söylerken aşağıda her birinin 312 kj (kilojul) enerjiye sahip olduğunu söylemesi gerçekten çok kafa karıştırıcı. Tüm bunlar ne anlama geliyor?
Bu üçlünün hepsi -kilokalori, kilojul ve kalori- aynı şeyi ölçüyor: Tek bir kurabiyenin içerisindeki enerji miktarını. Ancak her biri farklı bir birimle ifade edilmiş. Resmi enerji birimi, Uluslararası Birimler Sistemi (bkz. 55. sayfa) tarafından jul olarak tanımlanmıştır. Adını, James Prescott Joule’dan almıştır. Burada sorun enerjinin çok farklı biçimlerde ortaya çıkmasıdır ve her birinin de kendi özel ölçü birimi vardır. Dolayısıyla elektrik enerjisi birimi kilovat/saat iken gaz içindeki enerji birimi termidir. Beygirgücü/saat arabalar, İngiliz termal birimleri ise ısıtma sistemleri için kullanılmaktadır ancak benim favorim, adının muhteşem olduğunu düşündüğüm ergdir. Erg, şu anda kullanımdan kalkmış olan ve 1873’te İngiliz Teknoloji Geliştirme Birliği tarafından pek de iyi bir amaçla icat edilmemiş olan santimetre-gram-saniye sisteminin bir parçası olan enerji birimidir. Ne yazık ki, santimetre-gram-saniye sistemi, yerini son derece makul olan metre-kilogram-saniye