The chemistry of cold packs - John Pollard

Çeviri: Adel Kuzulu Gözden geçirme: Can Boysan

So you just strained a muscle and the inflammation is unbearable.

Bir kasınız gerildi ve acı dayanılmaz.

You wish you had something ice-cold to dull the pain,

Acıyı dindirmek için buz gibi bir şey olmasını diliyorsunuz

but to use an ice pack, you would have had to put it in the freezer hours ago.

ama bir buz torbası kullanmak için saatler önce dondurucuya koymalıydınız.

Fortunately, there's another option.

Neyse ki başka bir seçenek var.

A cold pack can be left at room temperature until the moment you need it,

Bir soğuk kompres, ihtiyacınız olana kadar oda sıcaklığında bırakılabilir,

then just snap it as instructed and within seconds you'll feel the chill.

sonra talimatlara uygun şekilde çekin ve saniyeler içinde üşüme hissedeceksiniz.

But how can something go from room temperature to near freezing

Ancak bir şey oda sıcaklığından neredeyse donma noktasına

in such a short time?

bu kadar kısa sürede nasıl ulaşır?

The answer lies in chemistry.

Cevap kimyada yatıyor.

Your cold pack contains water and a solid compound,

Soğuk kompresiniz, bir bariyerle ayrılmış farklı bölmelerde,

usually ammonium nitrate, in different compartments separated by a barrier.

su ve genellikle amonyum nitrat olan katı bir bileşik içerir.

When the barrier is broken, the solid dissolves

Bariyer kırıldığında katı madde çözünerek

causing what's known as an endothermic reaction,

endotermik reaksiyon olarak bilinen şeye neden olur,

one that absorbs heat from its surroundings.

bu da çevresinden ısıyı emer.

To understand how this works,

Bunun nasıl çalıştığını anlamak için

we need to look at the two driving forces behind chemical processes:

kimyasal süreçlerin arkasındaki iki itici güce bakmamız gerekir:

energetics and entropy.

enerji bilimi ve entropi.

These determine whether a change occurs in a system and how energy flows if it does.

Bunlar, sistemde bir değişiklik olup olmadığını

ve varsa enerjinin akışını belirler.

Kimyada enerji bilimi, moleküler düzeyde parçacıklar arasındaki

In chemistry, energetics deals with the attractive and repulsive forces

between particles at the molecular level.

çekici ve itici güçlerle ilgilenir.

This scale is so small that there are more water molecules in a single glass

Bu ölçek o kadar küçüktür ki

tek bir bardakta, evrende bilinen yıldızlardan daha çok su molekülü vardır.

than there are known stars in the universe.

And all of these trillions of molecules are

Ve bu trilyonlarca molekül

constantly moving, vibrating and rotating at different rates.

sürekli hareket ediyor, titreşiyor ve farklı hızlarda dönüyor.

We can think of temperature as a measurement of the average motion,

Sıcaklığı, tüm bu parçacıkların ortalama hareketinin

or kinetic energy, of all these particles,

veya kinetik enerjinin bir ölçümü olarak düşünebiliriz,

with an increase in movement meaning an increase in temperature,

böylece hareketin artması, sıcaklıkta bir artış olduğu anlamına gelir

and vice versa.

veya bunun tersi de geçerlidir.

The flow of heat in any chemical transformation

Herhangi bir kimyasal dönüşümdeki ısı akışı,

depends on the relative strength of particle interactions

bir maddenin kimyasal durumlarının her birindeki parçacık etkileşimlerinin

in each of a substance's chemical states.

göreceli gücüne bağlıdır.

When particles have a strong mutual attractive force,

Parçacıkların güçlü, karşılıklı çekici bir kuvveti olduğunda

they move rapidly towards one another, until they get so close,

birbirlerine doğru çok yaklaşana dek o kadar hızlı hareket ederler ki

that repulsive forces push them away.

itici kuvvetler onları iter.

If the initial attraction was strong enough,

İlk çekim yeterince güçlüyse

the particles will keep vibrating back and forth in this way.

parçacıklar bu şekilde ileri geri titreşmeye devam edecektir.

The stronger the attraction, the faster their movement,

Çekim ne kadar güçlü olursa hareketleri o kadar hızlı olur

and since heat is essentially motion,

ve ısı esasen hareket olduğundan,

when a substance changes to a state in which these interactions are stronger,

bir madde bu etkileşimlerin daha güçlü olduğu bir duruma dönüştüğünde

the system heats up.

sistem ısınır.

But our cold packs do the opposite,

Ancak soğuk kompreslerimiz bunun tersini yapar,

which means that when the solid dissolves in the water,

yani katı, suda çözündüğünde

the new interactions of solid particles and water molecules with each other

katı parçacıkların ve su moleküllerinin birbirleriyle yeni etkileşimleri,

are weaker than the separate interactions that existed before.

daha önce var olan ayrı etkileşimlerden daha zayıftır.

This makes both types of particles slow down on average,

Bu, her iki partikül tipini ortalama olarak yavaşlatır

cooling the whole solution.

ve tüm çözeltiyi soğutur.

But why would a substance change to a state where the interactions were weaker?

Fakat bir madde neden etkileşimlerin daha zayıf olduğu bir duruma geçsin?

Wouldn't the stronger preexisting interactions keep the solid from dissolving?

Önceden var olan daha güçlü etkileşimler katının çözünmesini engellemez mi?

This is where entropy comes in.

Entropi burada devreye giriyor.

Entropy basically describes how objects and energy

Entropi, temel olarak nesnelerin ve enerjinin

are distributed based on random motion.

rastgele harekete göre nasıl dağıtıldığını açıklar.

If you think of the air in a room, there are many different possible arrangements

Bir odadaki havayı düşünürseniz onu oluşturan trilyonlarca parçacık için

for the trillions of particles that compose it.

birçok farklı olası düzenleme vardır.

Some of these will have all the oxygen molecules in one area,

Bunlardan bazıları bir bölgedeki tüm oksijen

ve başka bir bölgedeki tüm azot moleküllerine sahip olacaktır.

and all the nitrogen molecules in another.

But far more will have them mixed together,

Ama çok daha fazlası birlikte karışır,

which is why air is always found in this state.

bu yüzden bu durumda hava her zaman bulunur.

Now, if there are strong attractive forces between particles,

Parçacıklar arasında güçlü çekici kuvvetler varsa

the probability of some configurations can change

bazı konfigürasyonların olasılığı,

oranların, belirli maddelerin karıştırılmasını desteklemediği

even to the point where the odds don't favor certain substances mixing.

noktaya kadar bile değişebilir.

Oil and water not mixing is an example.

Yağ ve suyun karışmaması buna bir örnektir.

But in the case of the ammonium nitrate, or other substance in your cold pack,

Ancak amonyum nitrat

veya soğuk kompresinizdeki başka bir madde söz konusu olduğunda

the attractive forces are not strong enough to change the odds,

çekici kuvvetler olasılıkları değiştirecek kadar güçlü değildir

and random motion makes the particles composing the solid separate

ve rastgele hareket,

by dissolving into the water and never returning to their solid state.

katı hali oluşturan parçacıkları suda eriterek

ve asla katı haline geri dönerek ayırmaz.

To put it simply, your cold pack gets cold because random motion

Basitçe söylemek gerekirse soğuk kompresiniz soğur

creates more configurations where the solid and water mix together

çünkü rastgele hareket, katı ve suyun karıştığı daha fazla yapılandırma yaratır

and all of these have even weaker particle interaction,

ve bunların hepsi daha zayıf partikül etkileşimi,

less overall particle movement,

daha az partikül hareketi

and less heat than there was inside the unused pack.

ve kullanılmayan paketin içinde olduğundan daha az ısıya sahiptir.

So while the disorder that can result from entropy

Bu nedenle entropiden kaynaklanabilecek bozukluk,

may have caused your injury in the first place,

ilk etapta yaralanmanıza neden olmuş olsa da,

its also responsible for that comforting cold that soothes your pain.

ağrınızı yatıştıran rahatlatıcı soğuktan da sorumludur.