سنُحضِّرُ في هذه التّجربة مادّةً تتصرَّفُ بشكلٍ غريب – فهي سائِلَةٌ من جهةٍ، وفي اللَّحظة الّتي نضغطها ونُشغِّل عليها قُوّةً، تُصبِحُ أَقسى كالمادَّة الصُّلبَة .
المعدات
- كأسانِ
- مِلعَقةٌ صغيرة
- نشاءُ ذُرَة (كورنفلور)
- ماء
- كيسٌ صغيرٌ مِنَ البلاستيك
سَير التَّجربة
يُمكِنُ سَير مجرى التّجربة من خلال الفيلم القصير التّالي:
ملاحظة: بالنِّسبة لكمّيّات الماء والنّشاء: يجبُ إضافة ماءٍ للنّشاء حتّى نِصفِ حَجمِهِ على الأَكثر. بمعنى أَنَّهُ إِذا استعملنا نِصفَ كأسِ نَشاءٍ، فَيَجِبُ إِضافةُ رُبع كأسِ ماءٍ على الأَكثر. تتعلَّقُ الكمّيّة الدَّقيقةُ بالرُّطوبة النِّسبيَّة الموجودة في النَّشاء، والّتي تختلِفُ بينَ مُنتِجٍ وآخَر (وتتعلَّقُ بالمكان الّذي تخزنون فيه النَّشاءَ أَيضًا). لذلك، يجبُ إِضافةِ الماء بالتَّدريج والتَّوقُّف عند الوصول إِلى اللُّزوجة المطلوبة. إِذا تكوَّنَت عجينةٌ جامدة، ويُمكِنُ إِضافة القليل مِنَ الماء، وإِن كانت رخوةً، يُمكِنُ إِضافة المزيدِ مِنَ النّشاء، حتّى الحصول على عجينةٍ بِدرجةِ لزوجةٍ متوسِّطة كما يظهَرُ في الفيلم.
اِنتبهوا! في نهاية التّجربة، لا تسكُبْ عجينةَ النَّشاءِ في المغسلة، إِنّما ارمِهَا في القمامة، فإِلاَّ فيُمكِنُ أَن يحدُثَ انسدادٌ في المجاري.
الشَّرح
النَّشاءُ الصُّلب هو نوعُ بوليمير – أَي جزيءٌ ضَخمٌ مبنيٌّ من عددٍ كبيرٍ (بولي) مِنَ الوحدات (مير)، والمرتبطة معًا. النَّشاءُ بشكلٍ خاصّ مبنيٌّ من عددٍ كبير من جزيئات سُكَّرِ الجلوكوز المرتبطة فيما بينها. صحيحٌ أَنَّ النَّشاءَ يذوبُ بشكلٍ جزئيّ في الماء. (للدِّقَّةِ أَكثر، يُكوِّن مُعلقًا، وفيه "تعوم" جُزيئاتُ النَّشاءِ الصُّلبة بين جزيئاتِ الماء).
عند تشغيلِ قُوّةٍ على محلولِ النَّشاءِ في الماء، نَصطدِمُ بجزيئاتِ النَّشاءِ الضّخمة، ونتسَبَّبُ بالتصاقها معًا، وتحتجِزُ بينها جزيئاتِ ماءٍ صغيرة في مبنًى صُلبٍ. ولأَنَّ جزيئات الماء هي الجزءُ السَّائلُ في الخليط، وفي لحظة احتجازِها بين ذَرَّاتِ النَّشاءِ، ويتحوَّلُ كُلّ الجزء المضغوط مِنَ المحلول إِلى صُلبٍ وعديمِ القُدرة على الحركة (في بحثٍ أُجرِيَ بواسطة النَّموذج المحوسَب عام 2014، وُجِدَ أَنَّ جزيئات النّشاءِ تلتصِقُ ببعضها البعض بقوّةٍ تتكوَّنُ بينها قُوى احتكاك قويّة). في الوقت الّذي يوقَفُ فيه الضَّغط، تنفَصِلُ جزيئاتُ النَّشاءِ، وتتحرَّرُ جزيئاتُ الماء الموجودة فيما بينها، وتعود المادَّةُ سائِلَةً كما كانت من قبل.
مِنَ الجَدِيرِ بالذكر
في حديقة العُلُوم الّتي في معهد وايزمان، يقومون أَحيانًا بإجراءِ مُسابقةِ الرَّكض على الماء، ويقومُونَ بملءِ بركةٍ بمحلولِ النَّشاءِ – ويُمكِنُ الرَّكض فيها على الماء بدونِ رُسوبٍ – بشرطِ السَّير بقوّةٍ على سطحِ السَّائل. مِنَ المهمِّ الرَّكض والسَّيرُ كُلَّ الوقت – في حالِ الوقوف ولو للحظةٍ واحِدَةٍ، يتمُّ الرُّسُوبُ في البركة.
تُظهِرُ الرِّمالُ المتحرِّكة ظاهرةً معاكسةً لظاهرة محلولِ النَّشاءِ – بالذّات هناك عند التَّحرُّك وتشغيلِ قوّة، يتصرَّفُ الرَّملُ وكأَنّه سائِلٌ، وعندما لا تكونُ حركةٌ يتصرَّفُ الرّمل كمادَّةٍ صُلبة. لذلك في حالة الغوصِ في الرَّمل المتحرِّك، مِنَ المفضَّلِ عدم التَّحرُّك واستدعاءُ مساعَدَةٍ. وللتَّخلُّص مِنَ الرّمل، يجبُ التَّحرُّك ببطءٍ قَدرَ الإِمكان، وبدونِ تشغيلِ قُوّة.
بالإِضافة إلى ذلك – اُنظروا ماذا يحدُثُ عند وضع المحلول على سمّاعةٍ تُطلَقُ الكثير مِنَ الصَّوت الجهير (لا نُجرِّبُ ذلك في البيت!).
الترجمة للعربيّة: بنان مواسي