İçeriğe atla

Yüksek basınç (fizik)

ESP dalgıç ünitesinin yüksek basınçla püskürtülmesi.

Yüksek basınç, materyaller, tasarım ve inşaat makinelerinin yapımında kullanılan, bilim ve mühendislik alanıdır. Hücre tabanlı elmaslar, yüksek basınçla yapılan materyallere bir örnektir. Yüksek basınç, genellikle, atmosferdeki basıncın (yaklaşık 1 bar veya 100,000 Pa) binlerce (kilobar) ya da milyonlarca (megabar) katıdır.

Tarihi ve genel bakış

Percy Williams Bridgman, fiziğin bu yüksek basınç alanının kapsamını birkaç kat arttırarak (400MPa'dan 40,000 MPa'ya) daha ileriye taşıdığı için Fizik alanında Nobel ödülü almıştır. Alanın kurucuları arasında geçen diğer isimler de Harry George Drickamer, Tracey Hall, F. P. Bundy, L.F. Vereschagin, Sergey M. Stishov olarak bilinir.

Yüksek sıcaklıkla birlikte yüksek basıncın kullanılmasıyla, karbondan yapılan insan yapımı elmaslar bu konuda en ilgi çekici keşiflerden biridir. Hemen hemen her materyal yüksek basınç altında sıkışır ve daha yoğun bir hal alır. Örneğin, kuvars, bir diğer ismiyle silisyum dioksit, kendisinden daha yoğun bir formu olan koesite dönüşür. Bunun üzerine, daha yoğun bir yüksek basınca maruz kaldığında ise formu tekrar değişir ve sistovit halini alır. Silisyum dioksitin bu iki hali, ilk defa yüksek basınç deneylerinde keşfedilmiştir ve sonra doğada, meteor sitesinde bulunmuştur.

Boştaki enerjinin, basınç ile hacmin çarpımından elde edilen P*V değeri tipik kimyasal bağlara kıyaslanabildiği seviyelere geldiğinde, maddedeki kimyasal bağlar, yüksek basınç altında değişiklik gösterebilir (100 GPa değerine yakınken). En çarpıcı değişimler arasında, oksijenin 96 GPa basınçtaki metalizasyonu (oksijen bu noktada süper iletken yapıdadır) ve sodyumun yaklaşık 200 GPa basınçta, neredeyse elektronsuz bir metalden, saydam bir yalıtkan maddeye dönüşmesidir. Eninde sonunda, tüm maddeler, yüksek basınçta metalizasyona uğramaktadır.

Yüksek basınç deneyleri, Dünya'nın çekirdeğine yakın kabuklarının içinde bulunduğuna inanılan yeni minerallerin bulunmasına da yol açmıştır. Bunlara örnek olarak, silikat perovskite, Dünya'nın iç kabuğunun yarısını oluşturduğuna inanılan bir mineral ve yüksek basınçla elde edilmiş pervoskite ise iç çekirdeğin etrafındaki kabuktaki anlaşılamayan anormallikleri açıklamaktadır.[kaynak belirtilmeli]

Basınç düzeyini anlamak için birkaç örnek: kaşınma esnasında tırnağın uyguladığı basınç yaklaşık 0.6 GPa, genel olarak mengenelerin ulaştığı basınç 30-40 GPa arası, hücre tabanlı elmasların içinde oluşan basınç yaklaşık 320 GPa, Dünya'nın merkezindeki basınç 364 GPa, şok dalgalarından kaydedilen en yüksek basınç ise 100,000 GPa'dan büyüktür.[1]

Ayrıca bakınız

  • Sentetik elmas
  • D-DİA

Kaynakça

  1. ^

Konuyla ilgili yayınlar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Dünya'nın yapısı</span> dünyanın iç yapısını anlatan madde

Dünya'nın iç yapısı: bir dış silikat katı kabuk, oldukça viskoz bir astenosfer ve manto, mantodan çok daha az viskoz olan sıvı bir dış çekirdek ve katı bir iç çekirdek olmak üzere küresel kabuklarda katmanlıdır. Dünya'nın iç yapısının bilimsel olarak anlaşılması, topografya ve batimetri gözlemlerine, dışa doğru kaya gözlemlerine, volkanlar veya volkanik aktiviteyle yüzeye getirilen örneklere, Dünya'dan geçen sismik dalgaların analizine, Dünya'nın yerçekimi ve manyetik alanlarına, Dünya'nın derin iç kısmının karakteristiği basınç ve sıcaklıklardaki kristal katılarla deneyler.

<span class="mw-page-title-main">Dünya'nın yerkabuğu</span> Dünyanın dış tabakası

Yer kabuğu, taş küre veya litosfer, Yerküre'nin en dış kısmında bulunan yapıdır.

Manto, yer kabuğu ile çekirdek arasında yer alan, derinliğe göre değişen ısıya sahip bir yer katmanıdır. Mantonun üst kesimi yüksek sıcaklık ve basınçtan dolayı plastikimsi özellik gösterir. Alt kesimleri ise sıvı halde bulunur. Bu nedenle mantoda sürekli olarak alçalıcı-yükselici hareketler görülür. Kalınlığı 2.860 kilometreye yakındır. Ultra bazik kayaç veya ultramafik kayaçlardan oluşur. Dünya'nın en kalın katmanıdır. Ağır olup yoğunluğu 3,5–6 g/cm³ arasında bulunur. Bazı gezegenler, bazı asteroitler ve bazı gezegen uyduları mantoya sahiptir. Sıcaklığı 1900-3700 °C arasında değişir. Yapısında silisyum, magnezyum, nikel ve demir bulunmaktadır. Okyanus ortası sırtlarında oluşan kısmi manto erimesi okyanusal kabuğu, Yitim zonlarında meydana gelen kısmi manto erimeleri ise kıtasal kabuğu oluşturmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Mineral</span> inorganik kristalleşmiş katı madde

Mineral, doğal şekilde oluşan, homojen, belirli kimyasal bileşime sahip inorganik kristalleşmiş katı bir maddedir. Buna göre minerallerin özellikleri şöyledir; doğal olarak oluşur, herhangi bir parçası bütününün özelliklerini taşır, belirli bir kimyasal formülü vardır, katı hâlde olup nadiren sıvıdır ve inorganiktir.

<span class="mw-page-title-main">Karbon</span> sembolü C ve atom numarası 6 olan kimyasal element; bilinen tüm yaşamın ortak unsuru

Karbon, doğada yaygın bulunan ametal kimyasal elementtir. Evrende bolluk bakımından altıncı sırada yer alan karbon, kızgın yıldızlarda hidrojenin termonükleer yanmasında temel rol oynar. Dünyada hem doğal halde, hem de başka elementlerle bileşik halinde bulunan karbon, ağırlık olarak Dünya'nın yerkabuğunun yaklaşık %0,2'sini oluşturur. En arı (katışıksız) biçimleri elmas ve grafittir; daha düşük arılık derecelerinde maden kömürünün, kok kömürünün ve odun kömürünün bileşeni olarak bulunur. Atmosferin yaklaşık % 0,05'ini oluşturan ve bütün doğal sularda erimiş olarak bulunan karbon dioksit, kireç taşı ve mermer gibi karbonat mineralleri, kömürün, petrolün ve doğalgazın başlıca yapıtaşları olan hidrokarbonlar, en bol bulunan bileşikleridir.

<span class="mw-page-title-main">Oksijen</span> sembolü O ve atom numarası 8 olan kimyasal element

Oksijen atom numarası 8 olan ve O harfi ile simgelenen kimyasal elementtir. Oksijen ismi Yunanca ὀξύς (oxis - "asit", tam anlamıyla "keskin", asitlerin acı tadı kastedilir) ve -γενής (-genēs) ("üretici", tam anlamıyla "sebep olan şey") köklerinden gelmektedir, çünkü isimlendirildiği zamanlarda tüm asitlerin oksijen içerikli olduğu sanılırdı. Standart şartlar altında, elementin iki atomu bağlanarak çok soluk mavi renkte, kokusuz, tatsız, diatomik yapıdaki, O2 formülüne sahip dioksijen gazını oluşturur.

<span class="mw-page-title-main">Su</span> H2O formülüne sahip kimyasal bileşik, yaşam kaynağı

Su, Dünya üzerinde bol miktarda bulunan ve tüm canlıların yaşaması için vazgeçilmez olan, kokusuz ve tatsız bir kimyasal bileşiktir. Sıklıkla renksiz olarak tanımlanmasına rağmen kızıl dalga boylarında ışığı hafifçe emmesi nedeniyle mavi bir renge sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Kayaç</span> doğal olarak oluşan mineral agregası

Kayaç, çeşitli minerallerin veya mineral ve taş parçacıklarının bir araya gelmesinden ya da bir mineralin çok miktarda birikmesinden meydana gelen katı birikintilerdir. Kayaç terimi eski Türkçede sahre, yeni Türkçede külte ve yabancı dillerdeki rock, roche, gestein sözcükleri karşılığı kullanılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Silikat</span> mineral grubu

Silikat, mineral grupları arasında en geniş gruptur.

<span class="mw-page-title-main">Atom çekirdeği</span> Atomun çekim kuvvetinin etkisiyle, çevresinde elektronlar dolaşan, proton ve nötronlardan oluşan pozitif elektron yüklü merkez bölümü

Atom çekirdeği, atomun merkezinde yer alan, proton ve nötronlardan oluşan küçük ve yoğun bir bölgedir. Atom çekirdeği 1911 yılında Ernest Rutherford tarafından keşfedildi. Bu keşif, 1909 yılında gerçekleştirilen Geiger-Marsden deneyine dayanmaktadır. Nötronun James Chadwick aracılığıyla 1932 yılında keşfinden sonra, çekirdeğin proton ve nötronlardan oluştuğu modeli Dmitri Ivanenko ve Werner Heisenberg tarafından çabucak geliştirildi. Atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdek içerisindedir, elektron bulutunun atom kütlesine katkısı oldukça azdır. Proton ve nötronlar çekirdek kuvveti tarafından çekirdeği oluşturmak için birbirlerine bağlanmıştır. 

<span class="mw-page-title-main">Başkalaşım kayaçları</span> Isı ve basınca maruz kalan kaya

Başkalaşım kayaçları ya da metamorfik kayaçlar, magmatik ve tortul kayaçların çeşitli etkilerle değişime uğraması sonucu oluşurlar. Mermer, başkalaşım kayaçlarına bir örnek olarak verilebilir. Gnays, elmas ve şist de bu kayaçlara verilebilecek diğer örneklerdir.

<span class="mw-page-title-main">Magmatik kayaçlar</span> Magmanın yeryüzüne çıkarken soğumasıyla meydana gelen kayaçlardır.

Magmatik kayaçlar, magmanın yükselerek yer kabuğunun içerisine girip veya yeryüzüne ulaşıp soğuyarak katılaşması sonucu oluşan kayaç türüdür. Üç ana kaya türünden biridir, diğerleri tortul ve metamorfiktir. Magmatik kaya magma veya lavın soğutulması ve katılaşmasıyla oluşur. Magmatik kayaçlar çok çeşitli jeolojik ortamlarda meydana gelir: kalkanlar, platformlar, orojenler, havzalar, büyük magmatik bölgeler, genişletilmiş kabuk ve okyanus kabuğu. (Resim1) Magmatik kayaçlar temel olarak silikat minerallerinden oluşmuşlardır. Magmanın bileşimi temel bazı elementlerin dağılımını yansıtsa da oranları değişmekte ve bu da belli başlı magma tiplerinin oluşmasına neden olur.

<span class="mw-page-title-main">Karbon elyafı</span>

Karbon fiber veya karbon elyaf, teknoloji ürünü ipliksi bir tür maddedir. Ana bileşimleri Karbonlaşmış akrilik elyaftır (Orlon), katran ve naylondur. Karbon fiberin yapısı, çelikten 4,5 kat daha hafif olmasına rağmen 3 kat daha dayanıklıdır. Karbon fiber, naylon gibi esnek ve orlon gibi de orta derecede dayanıklı değildir. Daha sert ve çok daha dayanıklıdır.

<span class="mw-page-title-main">Kozmik toz</span>

Kozmik toz, uzayda var olan bir tozdur. Çoğu kozmik toz parçacığı, mikrometeoroitlerde olduğu gibi birkaç molekül ile 0,1 mm (100 µm) arasında ölçülür. Daha büyük parçacıklara ise meteoroit denir. Uzaydaki tüm tozun küçük bir kısmı yıldızların bıraktığı yoğunlaşmış maddeler gibi daha büyük ateşe dayanıklı mineraller içerir. Buna yıldız tozu denir. Yerel yıldızlararası ortam olan Yerel Kabarcığın toz yoğunluğu ortalama 10-6 x toz parçacığı/m³ 'tür ve her toz parçacığı yaklaşık 10–17 kg'lık bir kütleye sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Ayrışma (jeoloji)</span>

Ayrışma, çözünme veya günlenme, yerkabuğunu oluşturan kayaçların yüzey kısımlarında fiziksel ve kimyasal etkenlerle meydana gelen değişimlerdir. Bu etkenlerin yanında atmosferdeki gazlar, sıcaklık, su, organizmalar da ayrışmada etkilidir.

Çoğu başkalaşım kayacı yer kabuğunun geniş parçalarının yakınsayan levha sınırları boyunca yoğun deforme olduğu dağ oluşumu süreçlerinde bölgesel başkalaşıma uğrar. Bu işlem en sık kıtasal çarpışma alanlarında oluşur. Çarpışan kıtasal kabukların kenarını oluşturan çökel ve kabuksal kayaçlar kıvrımlanma ve faylanma yoluyla, toplanan halı gibi kısalır ve kalınlaşırlar. Kıtasal çarpışma kristalin kıtasal temel kayaçlarını ve hatta bir zamanlar okyanusun tabanını oluşturan okyanusal kabuğun dilimlerini de kapsar. Dağ oluşumu sürecinde oluşan kabuğun genel kalınlığı yüzmeyle bağlantılı yükselmeyle sonuçlanır ki bu alanlarda deforme kayaçlar deniz seviyesinin üzerine yükseltilirler. Kabuksal kalınlaşma bir biri üzerine ilerleyen kabuksal bloklardan dolayı büyük miktarlardaki kayaçların derine gömülmelerine de neden olur. Dağların derin köklerinde, derin gömülmeye bağlı yükselen sıcaklıklar dağ kuşaklarındaki en üretken ve yoğun başkalaşım olaylarından sorumludurlar. Sıklıkla derine gömülen kayaçlar erime noktalarına kadar ısıtılmış olurlar. Sonuç olarak magma yüzerek yükselmeye yetecek büyüklükte gövdeler oluşturacak boyuta gelene kadar birikir ve üzerinde yer alan başkalaşım ve çökel kayalarına sokulur. Bu nedenle birçok dağ kuşağının çekirdeği magmatik gövdelerle ardalanan, kıvrımlanmış ve faylanmış başkalaşım kayaçlarını içerir. Zamanla bu deforme kayaç kütleleri yükselir ve dağ kuşaklarının merkezi çekirdeklerini oluşturan bu magmatik ve başkalaşım kayaçları üzerleyen birimlerin erozyon ile kaldırılması sonucu yüzeylerler.

<span class="mw-page-title-main">Kimberlit</span>

Adını 1870 yılında ilk defa bulunduğu Güney Afrika'nın Kimberley şehrinden alan kimberlit, elmas oluşumuna sahiplik yapan volkanik bir kayaçtır.

<span class="mw-page-title-main">Hidrotermal baca</span> Bir gezegenin yüzeyinde jeotermal olarak ısınmış suyun çıktığı bir yarık

Hidrotermal baca, jeotermal ısıya sahip suyun salındığı bir deniz tabağı yarığıdır.

<span class="mw-page-title-main">Hücre tabanlı elmaslar</span>

Elmas tabanlı hücreler, bilimsel deneylerde kullanılan bir cihazdır. Yüksek basınçlarda, çok küçük yapıdaki maddelerin(milimetre altı) sıkıştırılmasını sağlar öyle ki 600 gigapascal'a kadar sıkıştırabilecek basınç uygulayabilir.

Manto, gezegen kütlelerinin çekirdekleri ve kabukları arasında yer alan jeolojik bir katmandır. Bu katman sıcak, yoğun, demir ve magnezyum bakımından zengin ve görece katı bir yapıdadır.