بسم الله الرحمن الرحيم .... والحمد لله رب العالمين..
لنبدأ بتساؤلات لأسباب ظواهر مشاهدة ثم نفصل ونعلل ::
1) كيف يمشون على الفحم ذا درجة الحرارة العالية من دون أن يصابون بحروق؟؟!!
2) كيف يغمس أصابعه في الحديد المصهور من دون أن يصاب بحروق ؟؟!!
3) عند درجات الحاراة الأقل تتبخر قطرات الماء بشكل أسرع منها عند درجات الحارارة الأعلى ؟؟!!!
بالنسبة لي , لو أحد سألني السؤالين الأولين فكنت سوف أجاوب بما أعتقده ,وهو أنه عند ملامستنا لهذه الأجسام الساخنة تبخرت طبقة العرق الموجودة على الجلد بتالي أخذت الحرارة قبل أن تصل لجلدنا وتسبب بإحراقه , وبما أن فترة الغمس ثانية أو جزء من الثانية , إذاً إنحلت المشكلة ....
ما رأيكـــــــم ؟؟
يبدوا مقنعاً صحيح , هو في الحقيقة ليس خطأ تماماً ولكنه لا يقدم تفيسر لسؤال الثالث, كما أننا يتولد لدينا إحساس أن هناك نظره أشمل لهذا التفسير , بحيث نستطيع تصور أن هناك عامل يزيد من المدة الزمنية قبل أن نشعر بالألم ...
والآن نتعرف على ظاهرة قد إكتشفها العالم Johann Gottlob Leidenfrost عام 1756 ... لذلك هذه الظاهرة أو الأثر يسمى بإسمه (Leidenfrost effect) ...
يقولون , أن هذا العالم قام بتسخين ملعقة بواسطة لهب حتى أصبحت تتوهج ثم رش عدة قطرات من الماء على الملعقة لاحظ أنها ظلت قبل أن تتبخر مدة 30 ثانية ,, وعندما أبعد الملعقة عن اللهب بتأكيد إنخفضت درجة حرارتها , وأضاف عدة قطرات أخر ( بعد تبخر القطرات السابقة) فوجد أنه بقت فقط 10 ثواني وهذا يدل أن سرعة تبخرها زادت ,, ثم أضاف قطرات أخرى ( بعد تبخر القطرات السابقة) وبقت عدة ثواني فقط .... هذا يعني أنه عند درجات الحاراة الأقل تتبخر قطرات الماء بشكل أسرع منها عند درجات الحارارة الأعلى , كيف يكون ذلك ممكناً ؟؟!!!
تمتلك الكثير من السوائل درجة حرارة أعلى من درجة غليانها تسمى (Leidenfrost point) فالماء على سبيل المثال, نقطة الليدينفروست له تساوي 200 درجة مئوية ....
والآن لنفرض أننا قمنا بوضع بضع قطرات من الماء على سطح درجة حرارته أقل من (Leidenfrost poin) وأكثر أو تساوي درجة الغليان سوف نلاحظ أن هذه القطرات سوف تبخر وتنتشر سريعاً... ولكن عند Leidenfrost point سوف نلاحظ أن الطبقة السفلية من هذه القطرات سوف تتبخر بمجرد ملامستها للسطح ويذلك تصنع طبقة من البخار تمنع القطرات الأخرى من ملامسة السطح الساخن, بتالي لن يكون هناك إنتقال مباشر للحرارة بين القطرات والسطح الساخن , بسبب هذه الطبقة من البخار الفاصلة وويمكن أن نقول أنه يعاد ملأها عن طريق تبخر الطبقة التحتية للقطرات بما يصلها من حرارة عن طريق طبقة البخار والذي بدوره حصل عليه من ملامسته لسطح الساخن.
تبعاً لدرجة الحرارة العالية لسطح , قد نتوقع أن طبقة البخار سوف تنقل الحرارة بسرعة إلى قطرات الماء, لكي تتبخر هي بدورها... ولكن هذا لن يحصل ..
وذلك لإن بخار الماء يعتبر موصل ضعيف للحرارة , حتى أننا قد نستطيع أن نعامله كعازل تقريباً.... بتالي نستطيع تصور عمله كتبطيء لعملية تبخر القطرات.
>>> وفي أخر الرد صورة لتقريب الفكرة.
ويذكر أن جداتنا كانوا يستعملون ذلك أثناء إعداد البانكيك .... حيث أنه يختبرون درجة حرارة المقلاة التي يضعونها على النار لكي يعرفوا متى تصبح درجة حرارة المقلاة مناسبة لبدء الطبخ .. فيرشون قطرات من الماء على المقلاة , فإذا تبخرت بسرعة فهذا يدل أن المقلاة ليست جاهزة بعد .... وينتظرون ثم ترش قطرات أخرى , فإذا بدأت تتراقص فوق المقلاة وضلت عدة دقائق قبل أن تتبخر , فهذا دليل أن درجة حرارة المقلاة أصبحت مناسبة للبدء....
>>>>> عندما أقول تتراقص فوق المقلاة لا تتخيل أنها بعيدة جداً بل سماكة طبقة البخار التي تتراقص فوقها القطرة ... أقل من 0.1 مليمتر عند الأطراف الخارجية , و0.2 مليمتر عند الوسط تقريباً , كما هو موضح في هذه الصورة
وقد قام (JEARL WALKER) من جامعة (Cleveland State University) بتجربة بدراسة هذه الظاهرة حيث قام بإستخدام سطح معدني وسخنة معملياً – لكي يصل لدرجات حرارة عالية- وإستخدم قطرة لتحكم بحجم القطرات والتأكد من تساويها , وراقب العملية وحصل على رسم بياني يوضح أثر تغير درجة الحرارة على معدل بقاء قطرة الماء قبل تبخرها..
( إنظر للرابط - في الصفحة اثانية - سوف تجد قمة في الرسم البياني لأطول زمن بقاء سمى درجة الحرارة المقابلة لها ب Leidenfrost point ....
وأيضاً قام بتجربة وضع يده بعد أن بللها في الحديد المصهور – إنتباه حرص هو على تبليلها خوفاً من أن تعرقها قد لا يكفي لحمايتها من الإحتراق , لإن اليد إذا كانت جافة قد تصاب بحروق و تشعر كذلك بالألم - إنظر لصورته في الصفحة الثالثة :
http://www.wiley.com/college....ay.pdf)
كما قام أيضاَ: Raymond Ho بتجربة المقلاة ويقول أنه إستطاع أن يصل مع إستمرار التسخين إلى قطرات ماء قطرها تقريباً 2 سنتيمتر وبقيت تقريباً ثلاث دقائق قبل أن تختفي..
كذلك قد يكون هناك عامل أخر بالنسبة لمشي على الفحم بالإضافة لماسبق ,, وهو أن السعة الحرارية للفحم قليلة نسبياً .. مما يجعل كمية الحرارة المنتقلة له أثناء مشيه السريع قليلة..
إنتهـــــــــى..
المصادر::
http://www.varsity.utoronto.ca/archive....ls.htmlhttp://www.wiley.com/college....say.pdf والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته..
