Süpersonik ses dalgalarıyla orman yangınları sondürülebilir mi?

Ateş pek çok kültürde kutsal sayılır; ışığının beden, ısısının ise ruhu olduğu düşünülürdü. Kimi uygarlıklar ateşe tapındılar. Zerdüştler ateşe, aydınlığa bakılarak ibadet ederler. Çünkü aydınlığın Tanrıları Ahura Mazda’nın fiziksel temsili olduğuna inanırlar. Ortodokslar kutsal Cumartesi günü Kudüs’teki Yeniden Diriliş kilisesinde mucizevi şekilde beliren bir aleve tanık olmak için toplanır. Baharın gelişinde Nevruz ateşi yakılır ve üstünden atlanır. Peki bu ateş nasıl oluşur?

Ateşin oluşması için yanabilen bir maddenin tutuşma sıcaklığında oksijen ile temas etmesi gerekir. Yakıt ve oksijen sürekli temas halindeyse yanma sürekli olur. Alevin sönmesi de oksijenin ya da yakıtın yok edilmesi veya sıcaklığın düşürülmesi ile mümkündür.

Bir orman yangınının sönmesi için birkaç yöntemimiz vardır. Bunlardan birisi yakıtın tükenmesini beklemektir. Yani tüm orman yok olduğunda yangın sönecektir.

Başka bir yöntem ateşin hava ile temasını kesmektir. Bunu da ateşin üzerine su dökerek yapabiliriz. Ateş suyun altında kalacak ve oluşan buhar oksijen ile teması kesecektir. Hatta bu sebeple sıcak suyun kaynama noktasına daha yakın olması nedeniyle ateşi söndürmede çok daha verimli olduğu söylenir.
Bir diğer yöntem ateşin sıcaklığını düşürmektir. Bu da aynı şekilde su ile mümkündür. Yani ateşe su döktüğümüzde aslında hem oksijen ile temasını keser hem de ateşin sıcaklığını düşürür. Yalnız bir konuda uyarayım bu ateşin üzerine su dökme mantığı sadece suyu emecek katı bir yakıt olduğu zaman işe yarar. Yani kağıt, tahta, kumaş gibi emici maddeler su ile söndürülebilir. Elektrik veya sıvı yangınları gibi yangınlar su ile kesinlikle söndürülemez. Daha kötü sonuçları olabilir.

Tamam ateşi su ile söndürebiliyoruz. Ancak suyun moleküler yapısına baktığımızda içerisinde oldukça yanıcı olan iki farklı molekül görüyoruz. H2O. hidrojen ve oksijen. Bu iki madde aslında fazlasıyla yanıcıdır. Peki ateşin üzerine döküldüğü taktirde nasıl alevi körüklemiyor da söndürüyor? Bileşik oldukları için. Yani su zaten Hidrojen ve oksijenin yanması sonucu oluşan bir çeşit küldür. Bu kül de ateşin hem ısısını düşürür hem de onu boğar.

Elementlerin bileşikleri genellikle elementlerin kendilerinden çok farklı özelliklere sahiptir. Örneğin sofra tuzu diye bildiğimiz sodyum klorür. Patlayıcı bir metal olan olan sodyum ve zehirli bir gaz olan klor, moleküler formda bileşik oluşturarak sodyum klorürü yani sofra tuzunu meydana getirir.

Her neyse konumuza dönelim. Su ile orman yangınlarını söndürebiliyoruz. Ancak tonlarca suyun taşınmasının zorluğu bir yana suya yakın olmayan bölgeler de var. Yangınlar su dışında başka bir şekilde söndürülebilir mi? Mesela süpersonik bir ses dalgasıyla? Şunu belirteyim süpersonik ses dalgası demek yanlıştır. Çünkü süpersonik demek ses hızını aşan anlamına gelir. Örneğin bir uçak süpersonik olabilir. Ses süpersonik olmaz. Peki ses söndürmek mümkün mü?

Aslında yangın değilse bile bunu yapan bir telefon uygulaması var. Bir mumun alevini telefonun hoparlörünü kullanarak söndürebiliyorsunuz. App Store’da Fiyatı iki dolar. Ben sesi YouTube’tan buldum. Eğer siz de denemek isterseniz benimle beraber deneyimleyebilirsiniz. Şimdi deneye geçelim.

Telefonumuzun hoparlörünü yanan bir mumun çok yakınına koyup bu sesi açtığımız zaman... mumu söndürdüğünü göreceksiniz. Toz şeker üzerinde tuttuğunuz zaman ise şekeri ileri doğru üflediğini göreceksiniz. Eğer ses hakkında bir şeyler biliyorsanız bu durum size şaşırtıcı gelecektir. Çünkü ses dalgaları titreşimden oluşur. Titreşen parçacıklar diğer parçacıklara çarparak onların da titreşmesine neden olur. Böylece ses kaynaktan yayılır. Sürekli bir ileri üfleme durumu yoktur. Titreşim durumu vardır.

Boyuna dalgaları görmemizi sağlayan bu icadın adı Kundt Tüpü. İçerisinde farklı frekanslardaki sesler açıldığı zaman sesin nasıl yayıldığını görsel olarak görebiliyoruz. Farklı frekansta sesler açıldığı zaman tüpün içerisinde ilerleyen sesin titreşimini daha net gözleyebiliyoruz.

Yani bu da bize gösteriyor ki ses dalgaları havayı bir konumdan diğerine hareket ettiremezler. Sadece ileri geri titreşirler ve ses oluşur. Aslında havayı hareket ettirir ama kısıtlı bir bögle içerisinde oluşan bu hareket titreşim olarak nitelendirilir. Peki o zaman bu mum nasıl söndü?

Mumun ateşini telefonun hoparlörüne ne kadar yaklaştırdığımızı hatırlıyorsunuzdur. Mumun ateşini birbirine çarpan iki titreşim aralığına koyduğumuz zaman alev bu aralıkta kalır. Bu durumda ateşin aslında sönmesi değil de titreşen parçacıklar gibi sönmeden titremesi gerekmiyor mu? Evet aslında gerekli ancak burada basınç farkı oluşuyor. İleri titreşen parçacıklar yüksek basınç, geri titreşen parçacıklar ise alçak basınç oluşturuyor. Yani hoparlörümüz hem dışarıya hava üflüyor hem de içeriye hava çekiyor. Hava üflerken oluşturduğu yüksek basınç ile havayı tekrar çekerkenki oluşturduğu alçak basınç arasındaki farkı görsel olarak anlatayım. Bu şekilde havayı emmek ve üflemek arasındaki farkı daha net gözlemleyebiliriz.

Bir fön makinasını çalıştırdığımız zaman havayı içerisine doğru çeken taraftan birkaç cm uzaklıktan bir pamuk tutuğumuzda pamuğun hareket etmediğini göreceğiz. Ancak havanın çıkış tarafından aynı uzaklıkta pamuğu tuttuğumuz zaman kolayca elimizden üflediğini göreceğiz. Sebebi ise havayı içine çekerken çevreden toplaması ancak üflerken düz bir şekilde havayı ileriye üflemesinden kaynaklanır. Hoparlör de aynı şekilde havayı içine çekerken mumun ateşine etki edecek kadar güçlü çekemez. Ancak üflerken daha doğrusal bir hareket sergiler ve sadece muma üflüyormuş gibi görünür. Buna Fizikte Bernoulli Prensibi denir. Bernoulli demişki bir havayı düzgün bir şekilde üflersek akışkanların basıncından dolayı havanın hızı artarsa, havanın arttığı yerde basınç azalır. Yani ben şu an hava üflesem bu üflediğim yerde alçak basınç oluşturacak ve üflediğim bölgenin çevresindeki havayı da aslında ileri üflemiş olacağım. Yani sarfettiğim enerjiden çok daha fazla hava üflemiş olacağım. İşte hoparlörümüzden çıkan titreşimler de bu alçak hava basıncını oluşturuyor ve mumun alevi olduğu yerde titremek yerine, sönüyor.

İyi işte ses ile bir mumun ateşini söndürebiliyorsak orman yangınlarını da benzer şekilde söndüremez miyiz?

ABD nin Virginia eyaletindeki George Mason üniversitesi’nde mühendislik bölümü okuyan iki öğrenci de bunu düşünmüştü. 2015 yılında bir makine geliştirdiler. Bu iki öğrenci ses dalgalarının ileri geri hareketinin nesneler üzerinde etkiye neden olabileceğini düşündüler. Yanan malzeme ile etrafındaki oksijeni birbirinden ayıran, belirli frekansta ses dalgaları yayan taşınabilir bir makine tasarladılar. Tasarlayan öğrencilerden biri şöyle açıklama yapmış:

Bu makine belirli frekansta ses dalgalarıyla oksijeni yakıttan ayırıyor. Basınç dalgaları ileri geri gittikçe hava olduğu yerde titriyor. Bu titreyen bölge de yangının yeniden alevlenmesini önlüyor.

Yani az önce mumu telefonumuzun hoparlörünün nasıl söndürdüğünü anlattım ya işte titreşen iki dalga arasındaki basınç farkından dolayı sönüyor diye. Benim bu yangın söndüren ses makinesinden anladığım şey de dalga boyunu artırıyorlar, yani sesin frekansını düşürüyorlar ve titreşimler arası mesafe daha uzun oluyor. Bu dalga boyu arasında kalan alev belirli frekanslarda kendisini çevreleyen oksijenden ayrılıyor. Oksijenden teması kesilen alev de sönüyor.

Ses dalgalarının oksijeni yakıttan nasıl ayırdığı kısmını ben tam anlayamadım. Ses titreşirken ileri geri hareket ediyor ya sanırım geri hareketinde oksijen yakıttan küçük bir miktar uzaklaşıyor diye anladım doğru mu anladım bilemem.

Bu arada şunu da belirteyim bu makine sıvı yangınlarını söndürme üzerinde denenmiş. Bu videoda da küçük bir alkollü alev yangınını söndürüyor.

Tamam ne güzel işte ses dalgaları ile yangın söndüren bir makine hayata geçirilmiş, orman yangınları bu şekilde söndürülemez mi? Kısa cevap istiyorsanız şimdilik bu mümkün görünmüyor. Düşününce mantıklı gibi gelse de az önce bahsettiğim ayrıntıları da hesaba katarsak pek olası gibi değil.

Öncelikle bu makine ateşin ısısını düşürmüyor, sadece yakıtın oksijenle temasını kesiyor. Yani büyük bir orman yangınında ormanın tamamını tek bir titreşim aralığında kapsaması gerekiyor ki yangın birden sönebilsin.

İkincisi yakıtın kuru kalması. Ses dalgaları ormanı ıslatamayacağına göre alevler içinde kalan ağaçların ateşi sönse bile hala çok sıcak kalacakları için ses dalgaları kesildiğinde alevler yeniden canlanabilir.

Maryland Üniversitesi’nin yangından korunma mühendisliği bölümünde klinik profesör olan Kenneth E Isman’da bu konu hakkında “Yangını söndürseniz bile, yakıtı kesmezseniz veya soğutmazsanız yeniden alevlenir.” Demiş.

İkili tüm büyük bilimsel ilhamların başlangıcında olduğu gibi pek çok zıt fikirle karşılaştı. Bir çok insan onlara yapamazsınız dedi. Ancak bu durum bu iki öğrencinin mühendislik tanımına tersti. Onlara göre mühendislik tamamen imkansızı mümkün kılmanın bir yolunu bulmakla ilgiliydi.

KAYNAKÇA

https://www.quora.com/How-is-it-possible-and-how-does-it-work-that-sodium-an-explosive-metal-and-chlorine-a-poisonous-gas-can-come-together-to-form-table-salt-that-is-completely-harmless-in-pretty-much-every-way/answer/Franklin-Veaux sodyum ve klor nasıl sofra tuzu olabiliyor

https://firefighterinsider.com/why-and-how-does-water-put-out-fire-revealed/ su ateşi nasıl ve neden söndürür

https://www.sc.edu/ehs/training/Fire/01_triangle.htm#:~:text=Oxygen%2C%20heat%2C%20and%20fuel%20are,the%20fire%20will%20be%20extinguished. Ateş üçgeni

https://www.gelgez.net/supersonik-nedir/

https://www.beltim-usa.com/blog/the-exciting-new-wildfire-fighting-technology

https://www.dell.com/en-us/perspectives/fighting-fire-with-bass-using-sound-waves-to-drown-flames/

https://evrimagaci.org/yangin-tipleri-ve-sondurme-yontemleri-su-yangin-tipine-gore-atesi-sondurur-etkilemez-veya-guclendirir-4950#:~:text=E%C4%9Fer%20ki%20ka%C4%9F%C4%B1t%2C%20tahta%20veya,yak%C4%B1t%C4%B1%20oksijenden%20mahrum%20b%C4%B1rakm%C4%B1%C5%9F%20olursunuz.

https://www.youtube.com/watch?v=uPVQMZ4ikvM Ses dalgası ile sıvı yangını söndüren cihaz

https://www.youtube.com/watch?v=D9Cy3kw1LHw Sesin özellikleri TÜRKÇE

https://www.youtube.com/watch?v=7wY3jxM1GSM Bernoulli Prensibi Türkçe

https://www.futurelearn.com/info/courses/representing-data-with-images-and-sound/0/steps/53151#:~:text=Sound%20wave%20consists%20of%20vibrating,your%20ear%20drums%20to%20vibrate.