إيه اللي يحصل لو حطينا بالونة في نيتروجين سائل؟
كتب: أحمد حسين
عندما قرأت السؤال، ما الذي فكرت فيه؟ هل فكرت أن البالونه ستنفجر؟ تفكيرك منطقي فعلًا، فهذا ما يحدث إذا لامس سطح البالونة أي شيء يمكنه تغيير حجمه أو عمل ثقب فيه مثلًا، لكن ذلك لا يحدث عند وضع البالونة في النتيروجين السائل.
في البداية، يجب أن أقول أن النيتروجين السائل هو سائل ذو درجة حرارة منخفضه جدًا، بمعنى أن أي شيء يوضع فيه يتحول إلى ثلج في ثوانٍ، لكن أمر عجيب يحدث عندما تضع بالونة بداخل وعاء مملوء بالنيتروجين السائل، فهي تجربة لا تنتهي بانفجار مثلًا (كما هو متوقع ومنتظر) لكنها تنتهي بشكل أكثر هدوءًا.
في معهد ماساتشوستس للتقنية (MIT)، وفي أحد معامل الفيزياء فيه قام أحد الباحثون بتجربة وضع 4 بالونات على أشكال الحيوانات في وعاء صغير مملوء بالنيتروجين السائل، فبدأت هذه البالونات بالانكماش، كل بالونة يتم وضعها تنكمش وتنزل إلى قاع الوعاء، كيف يحدث هذا؟
في الحقيقة هذه التجربة تُوضح فكرة ”الغاز المثالي“ أو ”ideal gas“ وهو نموذج فيزيائي لتصرف المادة في الحالة الغازية، بمعنى أنه يوضح فكرة أن انخفاض درجة الحرارة _للمادة في الحالة الغازية_ مع ثبات الكتلة والضغط الخارجي سيؤدي إلى تقليل الحجم (الانكماش)، والعكس صحيح.
لشرح الفكرة بشكل آخر يمكننا أن نقول أن الذرات والنواة التي تتحرك بسرعة وتصطدم بجسم البالونة من الداخل تتباطأ حركتها وتقل سرعتها بسبب انخفاض درجة الحرارة، لذلك يمكنك مثلًا عن طريق تعريض البالونة للحرارة (وضعها في الشمس مثلًا)، أن تسرع من تحرك الذرات والنواة، فيزيد الضغط داخل البالونة وبالتالي يزيد حجمها.
الأمر عجيب فعلًا، فكرة أن تضع بالونات داخل غاز في حالة سائلة درجة حرارته منخفضة جدًا فلا تنفجر بل تنكمش، وعندما تخرجها مرة أخرى من الغاز تعود لحالتها الطبيعية وتبدأ في الانبساط حتى تصل لحجمها العادي.
المصدر: sciencedump
