UYGARLIĞIN YÜKSELEN ATEŞİ | |||||||||||||
İnsanla, hayvanlar arasında benzerlikler ve farklılıklardan söz ederken birçok örnek verilebilir. Kimi hayvanlarla benzer özellikler gösterir insan. Bunun tam tersi de söz konusudur. Sözgelimi insan gibi iki ayağı üzerinde dik durabilen canlılar vardır. Birbirleriyle iletişim kurup anlaşan, alet yapabilen, mantık duygusuna sahip olan hayvanlar vardır. Buna karşılık hiçbir hayvanın yapamadığı bir şey vardır: ateş yakmak. Hayvanlar ateşi kullanmak şöyle dursun, ateşe karşı büyük bir korku beslerler. Bu bağlamda insanlarla hayvanlar arasında binyıllar öncesine dayanan temel bir ayrım var. Peki bu nasıl oldu? İnsan ateş yakabilme ve kullanma yeteneğine ne zaman sahip oldu? Bunun yanıtını bilmiyoruz. Öte yandan 1927 yılında Pekin yakınlarında bulunan bir mağarada açığa çıkarılan insan iskeletleri 500.000 yıl öncesine aitti. İskeletlerin arasında mağarada ateş yakıldığını gösteren kanıtlar da vardı. Bu da ateşin en az 500.000 yıl önce kullanılmaya başladığını gösterir bize. Kenya'da bulunan bazı kanıtlarsa ateşin kullanılmaya başladığı tarihin bir milyon yıldan çok daha eski olduğunu gösteriyor. Bu doğruysa, anlattığı şey ateşin bulunuşunun Homo sapiens'e ait olmadığı. Hem aydınlatma hem de ısınma sağlayan ateş, ho-minidlerin tropik bölgelerden ayrılmasına ve sert iklimli yerlerde yaşabilmesine olanak sağladı. Bunun yanı sıra ateş, ne kadar vahşi olursa olsun, hayvanları korkutup kaçırmak için mükemmel bir silahtı. | |||||||||||||
isier, flojististiğin yalnızca anlaşılmaz değil, aynı zamanda gereksiz olduğunu da gösterdi. Isı bu durumda, bir maddeden diğerine akabilen ve "kalo-rik" olarak adlandırılan bir akışkan olarak kabul edildi. Bunun en önemli niteliği korunumlu olması ve buhar makinelerinin çalışmasını açıklayabil-mesiydi. Değirmenin çarkı gibi bir makinenin harekete geçmesi için kalorilin sıcak bir kaynaktan, soğuk bir kaynağa akması gerekiyordu. Bu yanlış düşüncenin hakim olduğu böylesi bir | |||||||||||||
belirsiz ve anlaşılmaz bir element olduğu düşünülen flojiston adlı bir maddeye atıfta bulunuluyordu. Yanma olaylarında oksijenin rolünü saptayan Lavo- | |||||||||||||
Ateşe hükmedilmesi uygarlığın ilerlemesi için kaçınılmaz olan tekniklerin gelişmesine olanak verdiyse de, ısı kavramı uzun süre sır olarak kaldı. Ateş, antikçağda su, hava ve toprakla birlikte dünyayı meydana getiren dört temel elementten biri olarak görüldü. Ortaçağda bilimle uğraşanlar kendilerim daha sonra sıcaklık kavramına götürecek olan ısının "şiddetinden" söz etmeye başlamışlardı. 17. yüzyılın sonunda kimyacılar ısıya flojistik adını verdiler. Bununla, yanıcı maddelerin içerdiği BİLİM ve TEKNİ K 86 Ocak 2002 | |||||||||||||
![]() | |||||||||||||
![]() | |||||||||||||||||
dönemde Sadi Carnot, termodinamiğin temelini oluşturan ilkeleri açıkça belirleme başarısını gösterdi. Kalorik kavramının terk edilmesinden bu yana ısı, işle aynı nitelikte, bir sistemden diğerine enerji aktarma yolu olarak kabul edilir. Bir gram suyu 14,5°C'den 15,5°C'ye çıkarmak için gerekli ısı miktarı olarak tanımlanan eski ısı birimi kalorinin yerini, iş (ve enerji) birimi olan jul (joule) almıştır. Bir ka lori tam olarak 4,18 jul eder. Isı miktarlarının ölçülmesi, bilim ve tekniğin bütün dallarını ilgilendirir. Termokimyada (ısıl kimya) yanma ısılarının ölçülmesi, moleküllerin oluşma ısılarının ve aynı zamanda atomlar arası bağ enerjilerinin hesaplanmasını sağlar. Sanayide ısının ölçülmesi, yakıtların | |||||||||||||||||
Çanak çömleğin en büyük işlevi yiyecekleri pişirme olanağıdır kuşkusuz. Daha önce insanlar çıplak ateş üzerinde bazı besinleri kızartarak yiyordu. Çanak çömleğin icadından sonra, pirinç, buğday ya da diğer bitkilerin de pişi-rilebilmesi ve yenmeye başlaması küçümsenemeyecek bîr devrim niteliğindeydi. Normalde yenmeyecek kadar tatsız bitkiler bu sayede yenebilir olmuştu. İlk insanlar ateşi yalnızca çanak çömlek pişirmede kullanmadılar elbette. İnsanlık, madenciliğin doğuşunu da ateşe borçlu. Çanak çömlek yapan ustalar balçığı pişirdikleri zaman farkında olmadan maddeye hakim oluyorlardı. Maddenin şekliyle oynamak taştan aletleri yontmak kadar | |||||||||||||||||
yanma değerlerinin belirlenmesine ve kesin ısı bilançolarının yapılmasına olanak verir. İnsanlığın ısınmak ya da üzerinde bir şeyler kızartmak için yaktığı ateşi saymazsak, bir ürün elde etmek için ateşi ilk olarak çanak-çömlek yapımında kullanır. Çanak çömlek yapımı, ilk duyulduğunda kulağa insanlığın gelişimi İçin çok önemli değilmiş gibi geliyorsa da, aslında neolitik çağda İnsanı gelişmişliğe götüren en önemli adımlardan biriydi. Topraktan yapılan kaplar, ateşin de yardımıyla insanı daha da uygar kıldı. Çamur, iki belirgin özelliği nedeniyle yüzyıllar boyunca çanak çömleğin en önemli malzemesi olarak kaldı: Yoğrulduğunda istenen biçimi alıyor ve ısının etkisiyle sertle-şerek biçimini koruyordu. Böylece günümüzde de kullanılan çanak çömlekçilik teknikleri ortaya çıktı. Çamur, kilin suyla karıştırılmasıyla oluşturuluyor, buna hamur adı veriliyordu. Hamur hazırlandıktan sonra suyu süzülüyor ve dinlendiriliyordu. Daha sonra elle ya da çömlekçi çarkıyla biçim | kolay değildi. İnsanlar ateşin yardımıyla başardılar bunu. Ateş balçığı çömleğe çeviriyor, ekmeği pişiriyordu. Madenlerin eritilmesini sağlayan yine ateş olacaktı. Peki binlerce yıl boyunca aletlerini taştan yapan insanı madenciliğe iten neydi? Durup dururken madeni bir alet yapmak nereden aklına geldi ve madeni nerede buldu? Kullanılan İlk madenlerden biri olan bakır, insanların dikkatini ancak çakmaktaşları bitmeye başladığında çekti. Çakmaktaşı, insanlar kıyasıya harcadıkları İçin tükenmeye başlamıştı. İşlerken çevrelerinde öbek öbek çakmaktaşı parçaları bırakırlardı ve bunlar da hiçbir işe yaramazdı. Birçok yerde çakmaktaşı kıtlığı başlamıştı. Bu insanlar için bir felaket olabilirdi. Günümüzde demirin yeryüzünde tükenmekte olduğunu düşünelim. Demiri arayıp bulabilmek için gittikçe yerin daha derinlerine İnmek ve oradan maden cevheri çıkarmak zorunda kalırdık. Eski insanlar da böyle yapmış, çakmaktaşı ocakları açmaya başlamışlardı. Bunlar, dünyadaki ilk maden kuyularıydı. O zamanlar yeraltında çalışmak tehlikeliydi. Bugün madenlerde bulunan ve tünelleri çökmekten koruyan dayanaklar o zamanlarda bilinmiyordu. Çöken ocaklarda madencilerin diri diri gömüldüğü olurdu. Ne var ki, bir gün geldi çakmaktaşı yerine başka bir şey bulmak gerekti. Çeşitli denemeler ya- Ocak 2002 87 B i LİM veTEKNİK | ||||||||||||||||
Ateş olmasaydı ne demircilik olacaktı, ne de diğer madenler işlenebilecekti. tulması, yanı kimyasal yapısındaki suyun atılması ancak fırınlama denen pişirme işlemi bulunduktan sonra gerçekleştirildi. Hamur, yapısına bağlı olarak 400°C ile 600°C arasındaki bir ısıda molekül suyunu kaybetmeye başlıyor, 1000°C'de ise gerçek anlamda pişmiş oluyordu. Çanak çömlek ustaları, özellikle Uzakdoğu'da ve Çin'de yaşayanlar kısa sürede değişik ısılarda yapılan fırınlamanın kapların niteliğini nasıl değiştirdiğini görerek değişik ısılarda değişik türde kaplar üretmeyi başardı. Hamur, 1600°C'de camlaşı-yordu. Hamurun İçine daha düşük ısıda, yaklaşık 1200ûC'de camlaşan başka maddeler katılarak fırınlandığında, su sızdırmayan ve saydam olmayan bir çömlek türü elde ediliyordu. Buna yarım porselen ya da gözeneksiz seramik adı verildi. Hamura feldispat ya da sabuntaşı katıp 1200ûC'den 1450°C'ye kadar fırınlanarak elde edilen yarı saydam ürünse porse | |||||||||||||||||
lendirilen kap, güneşte kurumaya bırakılıyordu. Böylece karışımındaki suyun bir bölümünü kaybeden kaplar daha kullanışlı hale geliyordu. Çömleklerin gerçek anlamda kuru- | ![]() | lendi. Çinli ustalar yüzyıllar boyunca porselenin sırrını yabancılara açıklamadılar. Bugün bile ünlü olan Çin porselenleri yüzyıllar boyunca dünyanın her yerinde aranan ürünler oldu. | |||||||||||||||
![]() | ||||||||||||||||
yakılmasından geriye kalan odun kömürü de çok değildir. İnsanlar odun bulabilmek için daha uzaklara gitmeye başladılar; ne var ki bir gün geldi başka bir yakıt bulma zorunluluğu doğdu. Bu sorun doğada hazır olarak bulunan kömür sayesinde çözüldü. Odun yandığında, kilo başına yaklaşık 7.500 kilojul değerinde ısı açığa çıkıyordu. Kömürde bu daha da arttı. Kömür oluşumu günümüzde de sürüyor. Bazı bataklık bölgelerde çürüyen bitkileri kazıp çıkartmak ve yakıt olarak kullanmak mümkün. Bu yeni oluşumun adı turba. Turbalarda hidrojen ve oksijenin bir bölümü buharlaşmayla yitirilmiştir. Bu nedenle yeni kesilmiş bir odunda % 50 oranında karbon bulunduğu halde turbada yaklaşık % 60 karbon vardır. Bir sonraki aşama linyittir. Kuru Linyitte yaklaşık %70 oranında karbon vardır. Linyit yakıldığında bir kilosundan yaklaşık 10.000 kilojul ısı elde edilir. Bundan sonraki aşamada yaklaşık % 85 oranında karbon bulunur. Eğer bu tip kömür hava yokken ısıtılır ve yanması önlenirse, geri kalan % 15 oranındaki karbon dışı maddeler atılmış olur. Bu tür kömüre bitum denir. Son olarak en az % 95 oranında karbondan oluşan bir kömür tipi bulunur. Bu kömür yanarken kıpkırmızı bir alev verir ve odun kömürü gibi kor oluşturur. Yunanca kor anlamına gelen "anthrax" sözcüğünden esinlenerek bu tür kömüre antrasit adı verilmiştir. 1600'lü yıllardan önce İngiltere'de doğal ormanların çoğu yok olmuştu, geri kalanlarsa ulusal güvenlik açısından İngiliz donanmasının gereksinimleri için ayrılmıştı. Bu nedenle İngilizler büyük bir dikkatle ülkelerinde ve dünyada kömür yatakları aradılar. 1600 yılında yılda 2 milyon ton kömür çıkartacak düzeye gelmişlerdi. Bu, o dönemde dünyada üretilen kömürün % 80'İni oluşturuyordu. Başlangıçta kömür sadece yemek pişirmek ve evleri ısıtmak için kullanılıyordu. Bitum kullanılıyordu; bu kömür yandığında dumanlı, isli, kokulu bir alev çıkarıyordu. O yıllarda Londra çok kirli bir kent haline gelmişti. Kömür üretimine başlanmasına karşın demir eritme İşlerinde hâlâ odun kullanılıyordu. Ancak 16O3'te İngiliz araştırmacı Hugh Platt, bitum kömürünün oksijen bulunmayan kapalı bir bölmede ısıtılması ve böylece ziftin dışarı | ||||||||||||||||
Uygarlığın ilk dönemlerinde yakacak olarak kullanılan odun, yerini kömüre bırakacaktı. Kömür, sanayi devriminin itici gücü oldu. Özellikle demir-çelik endüstrisi için kömür yaşamsaldı. | ||||||||||||||||
kartır. Geride kalan artıklar karbon açısından daha zengindir; sonuçtaysa geride sadece karbon kalır. Bu karbon ya-kılabilir, ancak tutuşturması çok zordur. Bir kere tutuştuktan sonra, alev-siz, İçin için yanar; çünkü karbon çok yüksek sıcaklıklara eıişinceye dek bu-harlaşmaz. Bu nedenle sadece yüzeyde yanar, korlaşır; sessizce ve sürekli yanarak normal odun ateşinden daha yüksek sıcaklık sağlar. Bu karbon atığına "odun kömürü" adı verilir. İlk İnsanlar odun kaynaklarının hiç tükenmeyeceğini düşünmüş olmalılar, çünkü ağaçlar kullanıldıkça yerlerine yenileri yetişiyordu. Yine de nüfus arttıkça ve kullanılan ateş miktarı çoğaldıkça, ormanların yok edilmesi süreci başlamış oldu. İnsanlar odun kömürünü büyük miktarda üretmeye başladıklarında bu süreç daha da hızlandı. Odun kömürü üretmek İçin çok fazla ağaca gereksinim duyulur, büyük miktarda odunun | ||||||||||||||||
pan insanlar, çevrede bolca buldukları yeşil renkli bakır külçeleri kullanmaya karar verdiler. Başlangıçta taş zannettikleri bakın da taş gibi işlemek istiyorlardı. Bakırı bir süre soğuk işleyen insanlar, zamanla ateşin yardımıyla bu yeni cevhere daha iyi hakim olabileceklerini fark ettiler. Bakırı ateşte eritmek insanların aklına nasıl geldi, bugün bunu tam olarak bilemiyoruz. Rastlantısal olarak ateşe düşen bakır parçalarına bakarak bunu Öğrenmiş olabilirler, ya da toprak kaplan pişirdikleri gibi bakırdan yaptıkları eşyaları da pişirmek İstemiş olabilirler. Ateş tavını alınca, bakır eriyip ocağın dibine dökülerek yuvarlak bir şekilde birikirdi. Yeşilimtrak kara bir taş olarak ocağa sürdükleri bu şeyin kırmızı bakıra dönüşmesi "ateşin ruhu" söylencesini ortaya çıkaracaktı. Madenlerin eritilip dönüştürülmesini sağlayan, ateşin ruhuydu ve bütün maden işleyen ustalar ona sunular vermeye başladı. Ateş yakmanın Özgün kaynağı ister kocaman bir kütük, ister bir yığın çalı çırpı, İsterse kuru otlar olsun, bitkilerdi. Bu tür yakacak her yerde vardı ve tutuşturması kolaydı. Ateşin ısısı odunlardaki karmaşık moleküllerin parçalanmasına yol açar, suyu buharlaştırır ve karbon içeren küçük duman moleküllerini açığa çıkarır. Bu dumanlar yanmaz özelliktedir; havaya karışır, oksijenle birleşir ve karışımın önemli bir oylumunda ışık ve ısı sağlar. Gerçek alevler, yanmaz dumanlarla oksijenin karışması ve birleşmesinden doğar. Odunlar parçalandıkça, daha çok su ve yanmaz duman açığa çı- | ||||||||||||||||
![]() | ||||||||||||||||
Günümüzde dökme demir fabrikalarının fırınlarında topraklaşmış maden filizleri (demir oksitler), kok kömürü yardımıyla 2000°C'nin üzerinde, konverter- de oksijen etkisi altında ve hurda katılmasıyla ham çeliğe dönüştürülür. | ||||||||||||||||
BİLİM veTEKNİK 88 Ocak 2002 | ||||||||||||||||
![]() | |||||||||||||||
atılması durumunda geriye kalan kömürün odun kömürüne çok benzediğini saptadı. Buna kok kömürü adı verildi. İlk başlarda kalitesi yüksek olmayan kok kömürü, demir eritmek için de kullanışlı sayılmıyordu. Demiri eritmek ve saflaştırmak İçin kullanılan yüksek sıcaklık fırınlarında gereksinim duyulan sıcaklık 1500ooC'nin üzerindeydi. 1709'da bir başka İngiliz, Abraham Darby, kok kömürünün kalitesini artırarak demir eritme işlerinde kullanılmasını sağladı. Böylece kok kömürüne duyulan gereksinim giderek arttı. Kömür madenlerindeki suyu dışarı pompalamak için bir teknik geliştirilmesi gerekiyordu. Buharla çalışan makineler ilk olarak kömür madenlerindeki suyun dışarı atılması için icat edildi. Bir süre sonra yaygınlaşan buhar makineleri fabrikalarda, gemilerde, buharlı lokomotiflerde ve daha birçok alanda kullanılmaya başlandı. Sanayi devrimi döneminde, kömür itici güç olmuştu. Günümüzde dökme demir fabrikalarının fırınlarında topraklaşmış maden filizlen (demir oksitler), kok kömürü yardımıyla 2000°C'nin üzerinde, konverterde oksijen etkisi altında ve hurda katılmasıyla ham çeliğe dönüştürülür. İşlemden geçirilen metaller yaprak halindeki saclar ya da yassı kütükler olarak kesilir. Günümüzde enerji elde etmek İçin kullandığımız bir başka yakıt da petrol. Ham petrol çoğunlukla doğrudan kullanılmayan bir madde. Arıtma yoluyla benzin, mazot, petrokimya ürünleri gibi birçok ürüne dönüştürülebili-yor. Birinci Dünya Savaşı'ndan sonra arıtma İşlemlerindeki en büyük gelişme kraking (İngilizce cracking'den: parçalama) sürecinin bulunması oldu. Bu işlemde çok miktarda ağır petrol, basınç altında ısıtıldığında büyük moleküller parçalanarak daha hafif ve daha değerli olan küçük moleküllere ayrılır. Bu yolla elde edilen benzin, otomobil motorlarında doğrudan damıtma yoluyla elde edilen benzinden daha fazla verim sağlar. Günümüzde damıtma birimlerinde çoğunlukla günde 100.000-200.000 varil petrol işlenebilir. Bu İşlemde ham petrol önce bir fırına pompalanarak 315°C-750°C arasında ısıtılır. Buharlaşan ve buharlaşa-mayan petrol değişik bölümlerde işlenerek çeşitli petrol ürünleri elde edilir. Petrol ürünü yakıtlardan elde edilen | |||||||||||||||
Uygarlığımızın bugün ulaştığı düzey, deneysel fiizyon reaktörlerinde ve plazma odalarında 100.000.000°C'ye ulaşan sıcaklıklar elde edilmesi olanağı sunuyor. | |||||||||||||||
![]() | |||||||||||||||
ısıl enerji yaklaşık kilogramda 45.000 kilojul'e kadar çıkabilir. Doğalgazda bu miktar 32.000 ile 38.000 kilojul arasındadır. Günümüzde yüksek enerji düzeylerinden söz edildiği zaman akla gelen tek şey var o da nükleer enerji. Çekirdek bölünmesi ve çekirdek kaynaşması yoluyla son derece yüksek sıcaklıklara çıkmak mümkün. Bu enerji türü maddelerin temel yapıtaşlarının değişimiyle ilgili. Bu artık fırında çömlek kaynatmanın çok ötesinde, fırında o çömleği oluşturan atomları kaynatmak gibi bir durum. Bir çekirdek bölünmesinde çok yüksek miktarda enerji açığa çıkıyor. Sözgelimi, 1 gram uran-yum-235'ten bölünme yoluyla elde edilebilecek enerji 80 milyar jul dolayında. Hidrojenin bir gramında 650 milyar jul düzeyinde bulunan füzyon enerjisiyse insanlığın günümüzde gereksinim duyduğu, güneştekine benzer bir enerji türü. Yıldızların merkezinde gerçekleşen süreci, yeryüzünde taklit ederek, yani hafif atom çekirdeklerini birleştireek daha ağır çekirdeklere dönüştürmek yoluyla, ucuz, temiz ve sınırsız bir enerji kaynağına kavuşmak insanlığın düşü. Bilim insanları bu düşü gerçekleştirmek için yoğun çaba harcıyorlar. | |||||||||||||||
ancak burada sorun, ağır hidrojen izotopları olan döteryum ve trityum karışımı yakıtı, en az 100.000.000QC sıcaklığa kadar ısıtmak. Bu, milisaniye düzeylerinde de olsa, varolan deney reaktörlerinde gerçekleştirilmiş durumda. Yani uygarlığımızın sıcaklığı lOO.OOO.OOO C'ye vardı. Ancak insanlığın enerji sorununun ortadan kalkması için bu sıcaklığın sürekli olarak üretilmesi gerekli. Uygarlığımızın ateşle olan dostluğunun vardığı bu aşama, dostumuza karşı daha dikkatli olmamızı da gerekli kılıyor. Tabii eğer uygarlığımızın nükleer bîr savaşın ateşiyle yanıp kavrulmasını istemiyorsak... Gökhan Tok Kaynaklan Asimov, I., Bilinmeyen Tehlike, İnkılap Yayınları, Çev: Mehmet Harmancı, 1993 İlin, M, Segal, E., İnsan Nasıl insan Oldu, Say Yayınlan. Çev: Ahmet Zekerya, 2001 Feuer und Flamme, Bild der Wissenschaft, 5, 1998 | |||||||||||||||
Ocak 2002 89 BİLİM veTEKNİK | |||||||||||||||