Hiç tavan vantilatörünün kanatlarını temizlemek zorunda kaldınız mı? Sürekli kullanılıyor olmalarına rağmen vantilatörlerin kanatları kolaylıkla kalın bir toz tabakası ile kaplanır. Raflarla vantilatörün tozunu aynı anda aldıysanız durum daha da ilginç bir hal alır. Çünkü raflardaki toz tabakası, vantilatörün kanatlarının üzerindekiyle karşılaştırıldığında çok daha ince olduğu görülür. Peki bir üflemeyle havalara uçacak bu toz zerrecikleri, odanın havasını rüzgâra dönüştüren bu aletin üzerinde nasıl yapışmış gibi durabiliyor?
Bunun nedenini anlamak için toz bileşimi ile elektromanyetik kuvvetlere ve akışkanlar dinamiğine dair birkaç temel bilgiyi öğrenmemiz gerekir.
Toz Nedir?
Evlerimizdeki tozun büyük bölümü vücudumuzdan dökülen ölü deriden ve kıl hücrelerinden oluşur. İnsan vücudunun deri hücreleri sürekli olarak kendini yeniler. Her gün binlerce deri hücremiz yenilenir. Gözümüzle görmesek de vücudumuzun etrafı havaya karışan mikroskobik partiküllerle kaplıdır. Hele bir de evcil hayvanınız varsa bu görünmeyen toz bulutu daha da yoğunlaşır. Evlerimizdeki tozun küçük bir miktarı mayt gibi toz akarları tarafından geliyor olsa da büyük bölümü vücudumuzdan gelmektedir.
Elektrik, Toz ve Vantilatörler
Plastikten yapılma vantilatör kanatları söz konusu olduğunda, toz birikmesinin esas nedeni, tozun molekülleri ile kanatların elektrik yüküdür. Havada asılı duran toz partiküllerinin çoğu, toz moleküllerinin bir araya gelmesine neden olan bir tür elektrik yüküne sahiptir. Vantilatörün kanatları havada hızla hareket ederken hava moleküllerine sertçe sürtünür ve onları kendi izlediği yolun dışına doğru iter. Bu da fan kanadının ucunun elektrik yüklenmesine yani statik elektrik birikimine neden olur.
Toz molekülleri, vantilatörün kanadının elektrik yüklü kenarı ile etkileşime girdiklerinde yüklü kısma doğru çekilerek buraya yapışırlar. Vantilatör kanadının ön kenarı sürtünme kuvvetleri nedeniyle en fazla yüke sahiptir. Bu da tozun en fazla burada birikmesine yol açar. Elektriksel çekime bir de toz moleküllerinin birbirine yapışma eğilimi eklenince vantilatör kanatları kısa süre görenleri hayrete düşürecek miktarda toz biriktirebilirler.
Ancak bu durum sadece plastik tavan pervaneleri için geçerlidir. Peki plastik olmayan pervanelerin toz sever doğasını nasıl açıklayacağız?
Akışkanlar Dinamiği ve Tozlu Vantilatörler
Metal vantilatörlerde statik elektrik oluşmaz ancak yine de kanatların ön yüzlerinde toz biriktirir. Elektrik yükü olmadan bunun nasıl olduğunu anlamak için gazın ve sıvıların nasıl hareket ettiğine biraz yakından bakmamız gerekir.
Tavan vantilatörünü ele alalım. Kanatlar havadan geçerken yüzeydeki havanın hızı aslında sıfırdır. Vantilatör dönmeye başladığında kanatların etrafındaki hava da hareket etmeye başlar ama kanatların yüzeyinde yer alan hava moleküllerinin hızı, kanatlardan uzaklaştıkça artar. Kanada yaklaştıkça da düşer. Bu da toz zerresi gibi küçük parçacıkların kanadın üzerine doğru bastırılmasına yol açar. Toz zerreleri bilhassa kanadın ön kenarında tutunurlar. Yüzeydeki aktif olmayan hava bu ince tabakayı korur.
Vantilatör kanadının açısı arttıkça, kanat üzerine değerek geçen hava miktarı azalır ve havanın değmediği kör noktalar oluşur, bu alanlar toz birikimi için daha elverişlidir. Vantilatörün dönüş hızı, akışkan dinamiğinin temel gerçeğini etkilemez. Yani hızın artması, biriken toz miktarını değiştirmez. Üstelik daha hızlı dönen kanatlar demek daha fazla toz partikülü ile etkileşime girmek demektir. Ancak toz bir kez birikmeye başladığında gittikçe daha fazla toz birikir çünkü tozların oluşturduğu alan yeni bir yüzey haline gelir.
Özet
Vantilatör kanatlarının tipinden bağımsız olarak, kanatlarda her zaman beklentilerden daha fazla miktarda toz birikmesinin sebebi; toz moleküllerinin elektrik yüklü doğasının birbirini çekme eğilimine yol açması, akışkanlar dinamiği ve elektromanyetik kuvvetlerin yukarıda açıklanan etkileridir.