٠٨/١١/١٩٩٩

Elizabeth Guéhenno

أصيبت زميلتي مدرسة الصف الرابع الابتدائي بالحيرة التامة أمام الأسئلة الدقيقة التي يطرحها عليها تلاميذها. فهم يريدون معرفة ما إذا كانت فقاقيع الهواء تستطيع البقاء محبوسة لفترة طويلة في الماء. وفي جهة أخرى يريدون معرفة إمكانية اقتفاء أثر وجودها في الماء في صور أخرى.

---

٠٩/١١/١٩٩٩

 (لمزيد من المعلومات)

للجواب على الجزء الأول من هذا السؤال، يجب معرفة أن فقاقيع الهواء يمكن مبدئيًّا أن تظل موجودة لفترة طويلة في الماء، بشرط أن نمنعها من الصعود إلى السطح، حيث تختفي بلا عودة (إلا في حالة خفض التوتر السطحي للماء). وهذا شرط نادرًا ما يتحقق. ولهذا السبب يصعب ملاحظة فقاقيع الهواء الثابتة في الماء. وبالرغم من ذلك، نجد أن بعض فصائل الحيوانات كالناموس وحشرات اليعسوب تستفيد من هذه الخاصية. فهي تنمو في الماء ملتصقة ببعض الأعشاب. وتقوم بوضع يرقاتها في فقاقيع الهواء التي تسمح لها بالتنفس. ومن المؤكد أنه كلما كانت فترة بقاء فقاقيع الهواء طويلة، كان الماء مشعبًا بالهواء المُذاب، وبخلاف ذلك، تتبدد وتختفي بدورها. أما الجزء الثاني من السؤال، فهو غير واضح ولا أفهمه جيدًا. ولكنني أعتقد أنه من الضروري التركيز، كما ذكرت سابقـًا، على أن الهواء يمكن أن يكون موجودًا في الماء في صورة ذائبة وبالتالي غير مرئية. وهذا ما يمكـِّن الأسماك والقشريات من الحصول على الأكسجين اللازم لبقائهم على قيد الحياة. وفي حالة ما إذا ارتفعت كمية الغاز الذي يمكن إذابته في سائل ما عن طريق الضغط، يحدث انخفاض مفاجئ في ضغط السائل. وهذا ما يحدث عندما نقوم بفتح زجاجـة مشـروب غـازي كالـبيرة والشمبانيا والصودا ونبيذ التفاح والمياه الغازية: فالضغط ينخفض بشدة ويتسرب الغاز المُذاب من السائل (ثاني أكسيد الكربون وليس الهواء العادي في هذه الحالة). ولحسن الحظ لا يتسرب مرة واحدة منه، حيث إن الأمر يتطلب مرور ما نسميه بـ "طاقة التنشيط،" التي تعمل على الحد من استخراج الغاز. ومهما كانت كمية الغاز المُذاب، يجب أن يكون لكل فقاعة هواء حجم أدنى يُمكـِّنها من الكبر وإلا تبددت واختفت. وعلى الرغم من ذلك، يمكن أن تنخفض هذه الطاقة، في وجود المواد المسامية أو بعض البذور الصغيرة الصلبة. ولهذا السبب، تفيض البيرة من الكوب إذا ما أضفنا إليها سكر البودرة، ولنفس السبب أيضًا تتكون دائمًا الفقاعات على جدار الإناء الذي يحتوى على السائل. ولتجاوز طاقة التنشيط بطريقة أخرى، يمكن رج الزجاجة قبل فتحها. ونتيجة لذلك، سوف يحتفظ السائل بالغاز الموجود حوله ويُكـِّون الكثير من الفقاعات الصغيرة، التي يسمح لها حجمها بأن تكبر حين يتم فتح الزجاجة. وإذا لم يتم فتحها، سوف تتلاشى الفقاعات تدريجيًّا، لأن الزجاجة من الداخل تكون مُشبعة بثاني أكسيد الكربون، ويمكن فتحها بعد ذلك بقليل. وأخيرًا، لتسريع استخراج الغاز، يكفي رفع حرارة السائل بدلاً من خفض ضغطه. وذلك يعني أن الفقاعات الأولى التي يمكن ملاحظتها عند تسخين الماء في إناء ما، لا تكون مكونة من بخار ماء، ولكن من الهواء المُذاب الذي يتسرب من السائل. وفي النهاية، يجب أن تتأكدوا تمامًا من أن إدخال ملعقة من الفضة داخل زجاجة الشمبانيا، لن يؤثر مطلقـًا على قابليتها للفوران، مهما قالوا غير ذلك.