سنقوم في هذه التجربة برسم رسومات ملوّنة جميلة على لوحة رسم مصنوعة من الحليب وذلك
بالاستعانة بصباغ الطعام والصابون.
المواد والأدوات
- صحن أو طشت مسطح
- مسواك أو سيخ خشبي
- صابون سائل (من المفضل صابون الأدوات)
- حليب
- أصباغ طعام مختلفة الألوان
مجرى التجربة
يمكنكم مشاهدة مجرى التجربة في المقطع التالي:
شرح
على سطح أي سائل يتكوّن شيء اسمه "التوتر السطحي"، وهو بمنزلة غشاء رقيق غير مرئي مُكوّن من جسيمات السائل الأساسية (ذرات أو جزيئات). يتكوّن التوتر السطحي لأن جسيمات السائل تؤثّر على بعضها البعض بقوى تجاذب تجعلها تلتصق ببعض. الجسيمات الموجودة في القسم الخارجي للسائل لا تكون محاطة بجسيمات أخرى من جميع الجوانب، ويؤدي ذلك إلى عدم التوازن بين قوى التجاذب التي "تشعر" بها هذه الجسيمات فيتكوّن ما يشبه الغشاء المتين على سطح السائل.
يتكوّن الحليب من الماء بشكل رئيسي. عندما نقطّر أصباغ الطعام على الحليب بلطف فإنها في الواقع تطفو على الغشاء الذي يكوّنه توتر سطح السائل. يمكن لهذا الغشاء الدقيق أن يصمد أمام ضغوطات ليست منخفضة نؤثر بها عليه ولا يتمزق، كما يمكن مشاهدته في تجارب الملقط العائم و دوامة الماء، الفلفل والصابون، والتي نرى فيها قطعة فلزية ثقيلة نسبياً تطفو على الغشاء المائي.
يميل صابون غسيل أدوات المطبخ (المُنظّف) إلى الانتشار على سطح الماء وتكوين "غشاء" جديد على سطحه (من الصابون)، وتساعدنا الألوان التي قطرناها على سطح الحليب من مشاهدة كيفية انتشار الصابون. عندما يلامس الصابون سطح الحليب نرى الألوان العائمة عليه "تتدافع" من نقطة تماسها إلى الخارج فيأخذ غشاء جديد وصافٍ من الصابون الشفاف بالانتشار تدريجياً، ويمكن من خلاله رؤية لون الحليب الأبيض مجدداً بدون الصبغات التي كانت تغطي الغشاء السابق.
من وجهة نظر معاكسة، يمكننا تخيّل عملية انتشار الصابون على سطح الحليب كدبّوس يخِزُ صفيحة مطاطية مشدودة وكأن الصابون يكوّن "ثقباً" أخذ بالانتشار عبر التوتر الأصلي المتين لسطح الماء. إضافة إلى ذلك - خلافاً لمجرد الماء، يحتوي الحليب على الزلاليات والدهنيات (3% دهنيات عادة). بإمكان الصابون إذابة الدهنيات، عندما تتجاذب جزيئات الصابون و جزيئات الدهنيات فيما بينها. صبغة الطعام تمَكّننا من رؤية هذه العملية - كلما دخل الصابون مجدداً إلى الماء نشاهد الدوّامة التي تتكوّن. جربوا استعمال أنواع حليب ذات نسب مختلفة من الدهنيات (مثلاً حليب 1%) وانظروا كيف يؤثر ذلك على الدوّامات وحركة الأصباغ.
إذا لمسنا طشت الحليب بواسطة السيخ الخشبي والصابون في أماكن كثيرة جداً يكتسي سطح الحليب كله بغشاء جديد مكوّن من جسيمات الصابون، وتكون كل الدهنيات التي في الحليب قد "التصقت" بالصابون، وإذا لمسنا الحليب مرة أخرى بواسطة السيخ الخشبي والصابون لن نشاهد انتشاراً مجدداً للصابون.
من الجدير ذكره
يمكن لحركة انتشار الصابون على سطح الماء من دفع أغراض كبيرة أثقل كثيراً من قطرات الصبغة - مثلاً إدارة دوّامة من الفلز على سطح الماء.
أضف إلى ذلك أنه منذ عصر اليونانيين القدماء عرف البحارة أنه عند سكب الزيت على سطح الماء وانتشار الزيت عليه (وبذلك يتغير التوتر السطحي) يهدأ البحر الهائج في محيط السفينة. وذلك يحدث لأن الاحتكاك بين الزيت وبين الريح والهواء الذي يهب على سطح البحر هو أقل من الاحتكاك بين الماء وبين الريح، تماماً كما يقلل الزيت من الاحتكاك بين المفصلات ذات الصرير، ويصبح - نتيجة لذلك - من الأصعب على الريح أن ترفع أمواجاً في البحر الذي يطفو الزيت على سطحه. يمكنكم مشاهدة عامل التخفيف الذي يؤدي به الزيت العائم على سطح الماء في المقطع التالي والذي أجري في بركة ماء صغيرة. عند سكب الزيت (تم استعمال زيت عباد الشمس في هذا المقطع) تختفي الأمواج التي كانت داخل البركة الصغيرة.
الترجمة للعربيّة: خالد مصالحة