מדוע מים וחשמל מגיבים בצורת "פיצוץ" ומה יקרה אם נשים כבל חשמל באגם? גלעד

מים לא מגיבים באופן ישיר עם חשמל. ישנן שתי תופעות הקשורות לחיבור בין זרם חשמלי ומים העלולות להחשב בטעות לפיצוץ עקב תגובה של מים וחשמל. התופעה הראשונה פיזיקאלית והיא קשורה להתפרקות מהירה של מטען חשמלי דרך מים (Discharge). התופעה השניה כימית והיא מבוססת על התפרקות של מים לחמצן ומימן (Water electrolysis) המלווה אחר כך בשריפה של המימן.

התפרקות מטען חשמלי דרך מים: האוויר שמסביבנו מוליך חשמל בצורה גרועה מאוד. כל כך גרועה למעשה שאנו מתיחסים לאוויר כאל מבודד (ההפך ממוליך). ההולכה החשמלית של מים טובה בהרבה משל האוויר ותלויה באופן חזק מאוד בכמות ה"לכלוך" שיש במים. בצורתם הטהורה, מים כמעט ואינם יכולים להעביר זרם. אולם תוספת של מלחים, אבק, התמוססות של גזים מן האטמוספרה (כגון פחמן דו-חמצני) וכדומה משפרת במידה ניכרת את ההולכה החשמלית.

למעשה, דרושה עבודה לא מעטה "לנקות" את המים שאנו מקבלים בברז כדי להפחית את ההולכה החשמלית שלהם. מים כאלה מכונים מים נטולי יונים ( de-ionized water) ואינם ראויים לשתיה*. לצורך המשך הדיון, בואו נניח כי מים מוליכים חשמל. כאשר מגע חשמלי חשוף נרטב עלול להווצר קצר דרכו זרם גבוה מאוד יכול לזרום בבת אחת. זרם כזה, המכונה התפרקות חשמלית, מלווה לעיתים בהבזק ובקול נפץ קל.

פירוק מים: מולקולת מים מורכבת מהיסודות הכימים חמצן ומימן (הנוסחא הכימית של מים היא H2O, כאשר H מסמן את היסוד מימן ו O את היסוד חמצן ). העברה של חשמל במים יכולה לגרום לאלקטרוליזה של המים, כלומר פירוק המים ליסודות תוך שחרור גז חמצן וגז מימן. מימן הינו גז נפיץ ולכן הצטברות שלו עלולה להיות מסוכנת. שרפה של גז המימן לאחר פירוק המים (כלומר חיבור של המימן חזרה לחמצן) קורת מהר מאוד בצורת פיצוץ.

אם נעביר כבל חשמל באגם, המים יתווכו העברה של החשמל לאדמה בדרך הקצרה ביותר. כלומר, במידה והכבל מונח על תחתית האגם, החשמל יעבור מידית מהכבל לאדמה. האפקט היחיד של מקרה כזה הוא איבוד עצום של אנרגיה.

* בסביבה של תאי הגוף חייבים להיות ריכוז מלחים מסויים. מים נטולי יונים אינם ראויים לשתיה מכיוון שהכנסה שלהם לגוף תפר את ריכוז המלחים הדרוש ועלולה לגרום למוות של התאים.

מאת: ניר קדם
המחלקה לחומרים ופני שטח
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.