Cam Kırıldığında Parçalar Neden Şiddetle Etrafa Saçılır?

Camdan yapılmış bir nesne düşüp kırıldığında cam parçalarının çarpışmanın meydana geldiği noktanın bir hayli uzağına kadar dağılabildiğini gözlemlemişsinizdir. Sanki bir şeyler cam parçalarını kuvvetle itiyor gibidir. Bunun için -cam nesnenin düşerken kazandığı kinetik enerjiye ek olarak- başka bir kuvvet kaynağı daha vardır. İşte bu güç, imal edildikten sonra camın içine hapsolmuş termal basınçtan ileri gelen enerjidir.

Cam eşyalar kumun, soda külünün (sodyum karbonat) ve kireç taşının 1,700°C'ye kadar ısıtılmasıyla elde edilir. İmalat esnasında cam nesneler, içlerinde kalan gerilimin bertaraf edilmesi için cam tavlama denilen özel bir işleme [yani yavaş yavaş soğutulma işlemine] tabi tutulur. Cam, çok çabuk soğutulması durumunda daha fabrikadan çıkmadan çatlayabilir. Ancak fabrikadan çıktıktan çok daha sonra yere düşecek olursa tavlama işleminden arta kalan içerideki hapsolmuş basınç serbest kalır.

Yanlış Tavlama ve Prens Rupert Damlası

Yanlış tavlama işleminin çarpıcı etkilerini Prens Rupert Damlaları olarak bilinen gözyaşı damlası biçimindeki cam nesnelerin kırılmasında görebilirsiniz. (Prens Rupert Damlaları ismi, 17. yüzyılda yaşamış Alman bir aristokratın Kral 2. Charles'a bir dizi cam damlayı eğlence maksatlı hediye etmesinden dolayı verilmiştir.) [Ç.N: Bu cam damlaların baş kısmının çekiçle dahi kırılması çok zor iken kuyruk kısmının kırılması halinde tüm damla tuzla buz olmaktadır.] Prens Rupert Damlası eriyik haldeki camın soğuk suyun içerisine damlatılmasıyla elde edilir. Bu işlem esnasında damlanın dış yüzeyi hızlı bir şekilde soğurken iç kısmı çok daha yavaş soğur. Damlanın içi soğuyup küçüldükçe dış yüzey de içe doğru çekilmeye başlar, bu da ısı kaynaklı büyük miktarda basınç yaratır. İşte damlanın kuyruk tarafının kırılması bu biriken enerjinin serbest kalmasına ve böylelikle damlanın muazzam bir şekilde patlayarak un ufak olmasına yol açmaktadır.

Evrim Ağacı Notu: Prens Rupert Damlası ile ilgili bir videoyu buradan İngilizce olarak seyredebilirsiniz.