تجربة ١٣: الكمادات الساخنة والباردة

حقول الطبيعة تأخذ وقتًا طويلًا في إعدادها وحرثها — وهي تُشير إلى الكيمياء الدورية الساكنة؛ فالأطوار الزمنية الثابتة والبطيئة تتهادى خطواتها — والأسطح الخالية تنضج والمعادن النفيسة تتكون تحتها.

والت وايتمان في كتابه «أوراق العشب»، ١٩٠٠

يخوض حامض الستريك العديد من التفاعلات الكيميائية والكيميائية الحيوية، كما يتمتع بخاصية ذات نفع خاص لنا، فعندما يذوب حامض الستريك في الماء فإن المحلول يبرد. يتطلب حامض الستريك طاقة حرارية كي يذوب، وهو يسحب هذه الطاقة من البيئة المحيطة به، ويُطلَق على العملية التي تتطلب طاقة حرارية لحدوثها «عملية ماصة للحرارة».

ولكي نُبيِّن هذا الأثر، ارتدِ نظارة الأمان الواقية ثم خذ علبة بلاستيكية لحفظ الشطائر، وضَعْ فيها نحو ملء ملعقتَين صغيرتَين (١٠ مليلترات) من حامض الستريك المقترح شراؤه في «قائمة المشتريات والمحاليل»، ثم ضع ملعقة كبيرة (١٥ مليلترًا) من الماء في العلبة وأحكِم غلقها. عند لمس العلبة ستشعر ببرودتها بسبب ذوبان حامض الستريك، وهذا الأثر يُمكن ملاحظته عند بداية الذوبان، وكي يتسنى لك إجراء مقارنة جيدة، خذ علبة أخرى ولا تضع بها إلا ملء ملعقة كبيرة من الماء، فإنك ستجد أن العلبة التي تحوي حامض الستريك أكثر برودة بوضوح من العلبة التي بها ماء فقط. وإذا وجدت صعوبة في الحصول على حامض الستريك، حاول أن تستخدم بيكربونات الصودا، لن تكون البرودة عالية جدًّا، لكن يُمكن ملاحظتها. يُستخدَم حامض الستريك في بعض مخاليط المشروبات الذاتية التبريد المستحدثة.

ثمة عمليات عديدة أيضًا تنطلق فيها الطاقة الحرارية، تتضمن إحدى هذه التفاعلات ذوبان اللي في الماء. عليك توخي الحذر نظرًا لأن هذه العمليات تُطلق قدرًا كبيرًا من الحرارة؛ لذا ينبغي أن تستخدم كمًّا كبيرًا من الماء مع القليل فقط من بلورات اللي. تأكد أيضًا من ارتداء نظارة الأمان الواقية. املأ كوبًا كبيرًا سعته سعة كوبَين (٤٨٠ مليلترًا) بكوب واحد (٢٤٠ مليلترًا) ماء. لا تستخدم علبة الشطائر في هذه العملية حيث يُصاحبها انطلاق حرارة تتسبب، كما ذكرنا من قبل في مناقشتنا عن الحالة الغازية، في احتجاز الهواء في العلبة ما يُؤدِّي إلى تمدُّده. إذا حدث التفاعل في علبة مغلقة، فإن تراكمَ ضغط الهواء يسبب حدوث خرق في العلبة.

ضع برفق نحو نصف ملعقة بلاستيكية من بلورات اللي في كوب الماء، ثم قلِّب برفق، ستجد أن كمية الطاقة الحرارية المنتقلة إلى الكوب بسبب هذه العملية تُسبب دفءَ الكوب، وهو ما نشعر به عند لمس الكوب من الخارج. مرة أخرى، يكون التأثير في أقوى حالاته في بداية العملية، يُطلَق على العملية التي تُولد طاقة حرارية «عملية طاردة للحرارة».

وتُباع الكمادات الساخنة والباردة في العديد من متاجر بيع اللوازم الرياضية والصيدليات لعلاج ألم العضلات والإصابات أثناء اللعب، ومع أنها تُصَنَّع عادة باستخدام أملاح مختلفة، إلا أن المبادئ الرئيسية التي تقوم عليها هي نفس تلك المستخدمة في التجربة السابقة.

جميع الحقوق محفوظة لمؤسسة هنداوي © ٢٠٢٢