| مترجم : | پانته‌آ مینویی |
| کلید واژه : | چای ـ شکر ـ نیروهای کوچک ـ فوق‌العاده ـ قند ـ حبه ـ فنجان چای ـ قهوه |
| چکیده : | خانم دکتر هلن چرسکی یک فیزیکدان، اقیانوس‌شناس و مجری علمی است و به ما می‌آموزد که به هر چیز اطراف خودمان با دقت بیشتری توجه کنیم و از یک امر عادی در زندگی به یکی از خواص علم فیزیک پی ببریم و حتی با آن علم بازی هم راه بیندازیم. |
| منابع : | فوکوس |
خانم دکتر هلن چرسکی یک فیزیکدان، اقیانوس‌شناس و مجری علمی است و به ما می‌آموزد که به هر چیز اطراف خودمان با دقت بیشتری توجه کنیم و از یک امر عادی در زندگی به یکی از خواص علم فیزیک پی ببریم و حتی با آن علم بازی هم راه بیندازیم. حبه‌های قند فوق‌العاده خوشمزه هستند. می‌دانم که حتی اسب‌ها هم قند دوست دارند و در کافی شاپ‌ها آنها را بسته‌بندی شده و مثل آجر روی هم چیده شده می‌بینید. علاقه من به حبه‌های قند در همین حد بود، تا اینکه یکی از دوستانم پیشنهاد کرد بعد از ظهری را به صرف قهوه بگذرانیم. به یکی از آن کافی شاپ‌هایی رفتیم که فنجان‌های چینی بسیار نازک، یک دسته دستمال سفره کوچک همراه با صدای مداوم به هم خوردن چینی‌ها در آنها وجود دارد.
وقتی قهوه دوستم را آوردند، یک حبه قند سفید را با انبر شیک و کوچکی برداشت، اما آن را داخل فنجانش نینداخت، بلکه فقط انتهای حبه قند با سطح مایع تماس پیدا کرد و قهوه تلخ ناگهان به شکر سفید نفوذ کرد. ظرف تنها چند ثانیه تمام حبه قند به رنگ قهوه‌ای تیره درآمد. او سپس انبر را آزاد کرد و قند به ته فنجان رفت.
این کار خیلی عالی بود، زیرا اهمیت مقیاس را نشان می‌داد. تصور ما این است که می‌توان مایعات را داخل ظرف ریخت و آن مایع درست به همان صورت در انتهای ظرف باقی می‌ماند. در صورتی که این شرایط فقط در مورد چیزهایی که به اندازه چند میلی‌متر باشد، صادق است و معمولا قدرت جاذبه غالب است. اما اگر مایع بیشتر از چند میلی‌متر باشد، سایر نیروها از اهمیت بیشتری برخوردار هستند و مایعات لزوما داخل ظرف سر جای خود باقی نمی‌مانند.
یک حبه قند از کریستال‌های بسیار زیادی که با فاصله کمی در کنار هم قرار گرفته‌اند، تشکیل شده است. مولکول‌های قهوه که با شکر برخورد می‌کنند را در نظر بگیرید. قهوه عمدتا از آب تشکیل شده است، و مولکول‌های آب جذب شکر می‌شوند، بنابراین قهوه اندکی تا سطح کریستال‌های شکر بالا می‌آید.
اما از سوی دیگر به شدت جذب سایر مولکول‌های آب می‌شود و در تماس با میزان بسیار کمی هوا تغییر شکل می‌دهد. بنابراین بالا رفتن مولکول‌های آب در سطح شکر، باعث جذب سایر مولکول‌های آب می‌شود، تا به اکثر قسمت‌های حبه قند نفوذ کند. فضای میان حبه قند آنقدر باریک است که فقط کافی است چند مولکول آب خلاف جاذبه بالا بروند، تا سطحی که آب به آن نرسیده است را، کاهش دهند. تنها به همین دلیل شکر به شدت آب را جذب می‌کند و قهوه در سطح شکر بالا می‌رود.
مجموع نیروی چسبندگی بین شکر و آب، ونیروی کشش سطحی خاصیت مویینگی1 نام دارد. نیروهای چسبندگی موجود بسیار ناچیز هستند، اما زمانی که فضای میان مولکول‌ها کوچک است همین نیروهای کم برای غلبه بر جاذبه کافی است. میزان نیروها در انتهای مایع متفاوت است. مایعات به سمت پایین کشیده نمی‌شوند.
وقتی به خانه برگشتم تعدادی حبه قند و رنگ خوراکی خریدم تا کمی بازی کنم. شیر تقریبا سه برابر آهسته‌تر از آب در قند نفوذ می‌کند، چون به نظر من چسبنده‌تر است. روغن فقط در حدود شش میلی‌متر بالا می‌رود و بعد متوقف می‌شود، بنابراین کمتر از آب جذب شکر می‌شود.
نکته جالب توجه این است که با در نظر گرفتن چیزی به اندازه یک حبه قند می‌توانیم تاثیر نیروهای بسیار کم را روی تک تک مولکول‌ها مشاهده کنیم. تمام مولکول‌های موجود در مایعات می‌توانند آزادانه حرکت کنند و هر مولکول تنها به نیرویی که بر آن وارد می‌شود واکنش نشان می‌دهد. به نظر عجیب می‌رسد که تصور کنیم مولکول‌های آب در اطراف خود حرکت می‌کند اما این اتفاق همه جا رخ می‌دهد.
به همین دلیل است که حوله آب را جذب می‌کند و پیراهن‌های ورزشی عرق را به خود می‌گیرند. اگرچه ما در جهان بزرگی زندگی می‌کنیم، اما می‌توانیم ساختار مواد را در مقیاس کوچک پیاده کرده و از مشاهده و بررسی قوانین در اندازه کوچک استفاده کنیم.
من هیچ وقت در چای خود شکر نمی‌ریزم، اما وقتی از کافی شاپ بیرون آمدیم،
ظرف شکر خالی شده بود. می‌توان دنیایی را در یک دانه شکر مشاهده کرد، دنیای
مولکول‌های کوچک و نیروهای بسیار ناچیز. و حتی بهتر از مشاهده کردن
می‌توان با آنها بازی کنید.
پی نوشت:
1-صعود یا نزول مایع در داخل لوله مویین، خاصیت مویینگی نام دارد، این پدیده بر اثر کشش سطحی اتفاق می‌افتد.
منبع مجله دانشمند آذر 1393 شماره 614