تفسير خدعة التصاق الشعر ببالون هوائي بسبب الكهرباء الساكنة

أغلبنا قمنا في سنوات الطفولة بفرك بالون من الهواء بسرعة على شعرنا لجعله يقف ويلتصق بالبالون (ربما قد قمت بفعلها مؤخرا). الآن وبعد سنوات من التخمين، قام علماء من جامعة Case Western Reserve بتحديد حقيقة حدوث هذه الخدعة.

من المعلوم ومنذ زمن بعيد أنه عندما نقوم بفرك جسمين مع بعضهما البعض تنشأ شحنة كهربائية تسمى “الكهرباء الساكنة” أو الشحن الكهربائي الناتج عن الاحتكاك “Triboelectric Charging”, وإذا امتلك الجسمان شحنتين متعاكستين (سالب وموجب)، فإنهما يلتصقان سوية. لكن بعض الأجسام تبدي ميلًا لاكتساب شحنة أكثر من غيرها (تلتصق معًا بمقدار أكبر) – مثل حالة البالون مع شعر الجسم. لماذا يحدث ذلك؟

تبعًا لدراسة جديدة تم نشرها في مجلة “Physical Review Materials”, فإن جوهر هذه الظاهرة سببه مقدار الانفعال في مادة البالون. من أجل هذه الدراسة، قام العلماء بمطّ (تعريضها للشد والحصول على الانفعال) فيلم (طبقة رقيقة) من مادة “Polytetrafluoroethylene” (PTFE)- الاسم الشائع لها هو التفلون “Teflon”- وثم فركها مع فلم آخر من ال PTFE غير المعرض للانفعال. وجد العلماء أنه على الرغم من أن المادتين كانتا متطابقتين كيميائيا، فقد تولد انتقال للشحنة باتجاه واحد، كما لو أن لهما تراكيب كيميائية مختلفة. الرقاقة الممطوطة (المعرضة للانفعال) امتلكت الشحنة الموجبة، بينما امتلكت الرقاقة السليمة (التي لم تتعرض للانفعال) الشحنة السالبة.

كلما تعرضت المادة للانفعال أكثر، كلما كانت أكثر قابلية لتختبر انتقال منتظم للشحنة. يحدث هذا الأمر لأن البنية المجهرية (البنية الدقيقة) للمادة تتغير عندما تتعرض للانفعال، مما يسبب نشوء شقوق وثقوب دقيقة. هذا الأمر يسمح للاحتكاك الذي تحرضه عملية الفرك بتسهيل انتقال الشحنة ونشوء الكهرباء الساكنة.

يشرح لنا المؤلف المشارك دان لاكز “Dan Lacks” في تصريح صحفي: “نحن نعتقد أن المناطق الفارغة (المعرضة للتشقق) والألياف الخلوية الدقيقة التي نشاهدها عند تعريض البوليميرات (مركبات كيميائية مثل التفلون) للانفعال تمتلك ترابط وتماسك مختلفين مما يجعلها تمتلك شحنات مختلفة”.

يقول أندرو وانغ “Andrew Wang” المؤلف المشارك: “عادة ما تعرف تجارب الشحن الكهربائي الناتج عن الاحتكاك- كما يمكن للبعض أن يقول- بنتائجها المتقلبة ذات الأثر الجذاب”. ويضيف وانغ أيضا: “الأمر الذي كان مفاجئا لي، في البداية، هو التناسق والتطابق في نتائج الشحن للمواد المعرضة للانفعال في مقابل مثيلتها غير المعرضة للانفعال”.

قام الباحثون أيضا بدراسة هذه الظاهرة باستخدام حبيبات التغليف المصنوعة من البوليسترين “Polystyrene” والتي تلتصق بأيدينا عادةً عند فتح الصناديق المغلفة. يتم حاليا دراسة فحص حبيبات البوليسترين والحقائب البلاستيكية بشكل دقيق للحصول على فهم أفضل للكهرباء الساكنة. سيقوم العلماء بالمضي قدماً في هذه الدراسة إلى النهاية بدقة كبيرة تسمح بأن يكونوا قادرين على التحكم بها (الكهرباء الساكنة)، للمساعدة في منع الانفجارات الناتجة عن الشحن الكهربائي الناتج عن الاحتكاك (مثل انفجارات غبار الفحم في المناجم) وتطوير منتجات أكثر فعالية – على سبيل المثال، مبيدات حشرية يمكن أن تلتصق بشكل أفضل على النباتات، أو دهانات تلتصق بشكل أفضل على السيارات.

هل تعلم أنه بإمكان الكهرباء الساكنة أن تُشعل أبخرة الوقود في محطة الوقود؟!

من أجل تلافي مثل هكذا كارثة، حاول ألا تعود إلى سيارتك مباشرة بعد قيامك بعملية تعبئة الوقود لأن انزلاقك على المقعد يولد الكهرباء الساكنة. إذا كان من الضروري عودتك إلى السيارة، تأكد من تأريض نفسك عند عودتك عن طريق لمس الجزء المعدني لباب سيارتك.

  • إعداد: يازد حسامو
  • تدقيق بدر الفراك
  • تحرير: زيد أبو الرب

المصدر