Buharlaşma: fiziksel değişim
Moleküller aynı kalır, yalnızca birbirinden uzaklaşıp sıvıdan gaza geçer. Kaynayan suyun buharı da hâlâ sudur. Benzin buharı soğusa yine benzin olur.
Arabada yanan benzin nereden geldi, nereye gitti?
Kısaca
Benzin yanınca yok olmaz, “buhar olup” da kaybolmaz: atomları yeni moleküllere dönüşür. Karbon atomları karbondioksit, hidrojen atomları su buharı olur ve egzozdan havaya karışır. Bu atomlar milyonlarca yıl önce denizdeki minik canlıların içindeydi; daha da önce yıldızlardaydı.
Son güncelleme:
1 litre benzin için
- ≈ 2,3 kg1 litre benzin yanınca çıkan karbondioksit
- ≈ 0,9 kgaynı litreden çıkan su (buhar olarak)
- ≈ 2,5 kgbu yanma için havadan alınan oksijen
- %20–35motorda harekete dönüşen enerji
Yanma: atomlar yer değiştiriyor
Benzinin içindeki moleküllerden biri olan oktanı (C₈H₁₈) örnek alalım. “Yak” düğmesine bas: aynı atomlar yeni ortaklar bulur. Sayıları değişmez; hiçbir atom yok olmaz, yenisi de doğmaz.
Önce: 2 oktan + 25 oksijen molekülü
| Atom sayısı | Önce | Sonra |
|---|---|---|
| Karbon (C) | 16 | 16 |
| Hidrojen (H) | 36 | 36 |
| Oksijen (O) | 50 | 50 |
Gerçek benzin yüzlerce farklı hidrokarbonun karışımıdır; burada örnek olarak oktan kullanıldı. Motorlarda az miktarda karbon monoksit ve azot oksitler de oluşur.
Buhar mı oldu, yandı mı?
İkisi de oluyor, ama ikisi çok farklı şeyler. Önce benzin buharlaşır, sonra yanar.
Yanma: kimyasal değişim
Moleküller parçalanır, atomlar oksijenle yeni moleküller kurar. Ortaya çıkan karbondioksit ve su artık benzin değildir; soğutsan da benzine dönmez.
Neden yanınca ağırlaşıyor?
Bir litre benzin yaklaşık 740 gramdır; ama yanınca 3 kilogramdan fazla gaz çıkar. Çünkü yanmada havadan yaklaşık 2,5 kilogram oksijen eklenir. Kütle korunur: önceki ve sonraki atomların toplamı aynıdır.
Uzun yolculuk: yıldızdan egzoza, egzozdan ağaca
Milyarlarca yıl önce
Atomların doğumu
Benzinin hidrojen atomları Büyük Patlama'da, karbon atomları yıldızların içinde oluştu. Güneş Sistemi kurulurken bu atomlar Dünya'ya katıldı.
On milyonlarca, yüz milyonlarca yıl önce
Güneş ışığı ve minik deniz canlıları
Denizlerdeki sayısız mikroskobik canlı (plankton ve algler) fotosentez yaptı: havadaki karbondioksitin karbonunu ve suyun hidrojenini alıp şekerlere ve yağlara bağladılar. Güneş'in enerjisi böylece kimyasal bağlarda depolandı.
Canlılar ölünce
Deniz dibine gömülme
Ölen canlılar deniz dibine çöktü. Oksijeni az çamurun içinde tam çürüyemeden, kat kat tortunun altına gömüldüler.
Milyonlarca yıl boyunca
Yerin altında yavaş pişme
Katmanlar kalınlaştıkça gömülü artıklar birkaç kilometre derine indi. Yaklaşık 60–120 °C'de, milyonlarca yıl içinde karbon ve hidrojen zincirlerine dönüşüp petrol ve doğal gaz oldular.
Son 160 yılda
Kuyudan rafineriye
Petrol kuyulardan çıkarılıp rafineriye taşınır. Orada ısıtılır; kaynama noktalarına göre ayrışan parçalar farklı yüksekliklerde toplanır: gaz, benzin, gazyağı, mazot, ağır yağlar ve asfalt. Bu işleme damıtma denir.
Bugün
Depoda: sıvı benzin
Benzin tek bir madde değil, 4 ile 12 karbon atomlu yüzlerce hidrokarbonun karışımıdır. Bir litresi yaklaşık 740 gram gelir; içinde yaklaşık 640 gram karbon ve 100 gram hidrojen vardır.
Motorda, bir an içinde
Önce buharlaşma
Motora püskürtülen benzin minik damlacıklara ayrılıp buharlaşır ve havayla karışır. Bu bir hâl değişimidir: benzin molekülleri hâlâ aynıdır, yalnızca sıvıdan gaza geçmiştir.
Kıvılcım anında
Sonra yanma: atomlar ortak değiştirir
Buji kıvılcımıyla benzin molekülleri havadaki oksijenle tepkimeye girer. Moleküller parçalanır; karbon atomları oksijenle karbondioksit, hidrojen atomları oksijenle su olur. Açığa çıkan ısı gazları genleştirir, pistonları iter ve araba ilerler. Bu enerjinin yalnızca yaklaşık %20–35'i harekete dönüşür, kalanı ısı olarak gider.
Saniyeler içinde
Egzozdan havaya
Egzozdan çıkan gazın çoğu, motordan değişmeden geçen havadaki azottur; geri kalanın büyük kısmı karbondioksit ve su buharıdır. Az miktarda karbon monoksit ve azot oksitler de çıkar; katalitik konvertör bunların çoğunu daha zararsız gazlara çevirir.
Birkaç gün içinde
Su buharı yağmur olur
Egzozdaki su buharı havadaki öbür su gibi davranır: soğuyunca yoğunlaşır, bulutlara katılır ve ortalama 9–10 gün içinde yağmur ya da kar olarak yere döner.
Yıllardan binlerce yıla
Karbondioksit uzun süre havada kalır
Karbondioksit renksiz ve görünmezdir. Bir kısmını bitkiler fotosentezle, bir kısmını okyanuslar emer; ama önemli bir kısmı yüzyıllar, hatta binlerce yıl havada kalır. Milyonlarca yılda yer altına gömülmüş karbonu birkaç yüzyılda havaya geri verdiğimiz için havadaki karbondioksit artıyor ve iklim ısınıyor.
Ve sonra
Döngü sürüyor
Egzozdan çıkan bir karbon atomu bir gün bir ağacın yaprağına, oradan bir elmaya, sonra belki sana geçebilir. Atomlar yok olmaz; yalnızca yeni moleküllere katılır.
Sık sorulan sorular
Benzin yanınca nereye gider?
Yok olmaz. Benzindeki karbon atomları havadaki oksijenle birleşip karbondioksit, hidrojen atomları da su buharı olur ve egzozdan havaya karışır. 1 litre benzin yanınca yaklaşık 2,3 kg karbondioksit ve 0,9 kg su çıkar; toplam ağırlık artar, çünkü havadan oksijen eklenir.
Egzozdan çıkan beyaz duman nedir?
Soğuk havada görülen beyaz duman çoğunlukla yanmada oluşan su buharının soğuyup minik damlacıklara dönüşmesidir; tıpkı soğukta nefesinin görünmesi gibi. Karbondioksit ise renksiz ve görünmezdir.
Petrol dinozorlardan mı oluştu?
Hayır. Petrol büyük ölçüde denizlerdeki mikroskobik canlıların (plankton ve alglerin) deniz dibine gömülüp milyonlarca yıl boyunca ısınmasıyla oluştu.
Atomlar ölür mü?
Bedenindeki atomların neredeyse hepsi kararlıdır ve milyarlarca yıl değişmeden kalabilir. Bir canlı öldüğünde atomları yok olmaz; toprağa, havaya ve başka canlılara geçerek yeni düzenlere katılır.