מה קורה אם במקום באוויר רגיל ממלאים את בועות הסבון בגז מימן? צפו בסרטון
בועות הסבון שכולם מכירים ונהנים להשתעשע בהן מלאות באוויר, אבל מה קורה אם במקום באוויר – ממלאים את בועות הסבון בגז מימן, הגז ה"קל" ביותר, שהוא גם חומר דליק מאוד? צפו בסרטון:
הסבר מדעי
מימן הוא החומר הנפוץ ביותר ביקום כולו, שלושה רבעים מהאטומים ביקום הם של מימן. 74 אחוז ליתר דיוק, 24 אחוז הם אטומי הליום ושני האחוזים הנותרים מתחלקים בין כל שאר היסודות. מימן הוא גם האטום בעל המסה הקטנה ביותר ולכן לא מפתיע שהוא גם הגז ה"קל" ביותר, קל - בכוונה שהוא הגז הכי פחות צפוף מבין כל הגזים. צפיפות זה היחס בין המסה (או המשקל) לנפח. בעוד שהצפיפות של האוויר היא בסביבות 1.2 גרם לליטר, הצפיפות של מימן טהור היא כ-1/15 מכך, פחות מעשירית הגרם! (0.08 גרם לליטר, בטמפרטורת החדר ובגובה פני הים). באופן כללי - דברים פחות צפופים תמיד יצופו על דברים יותר צפופים - ומהסיבה הזאת בלון מלא במימן המשוחרר לאוויר יתרומם, וכך גם בועות סבון מלאות מימן, בגלל שכוח הציפה שפועל עליהם גדול מכוח המשיכה. הבועות בעצם נדחפות למעלה 'לצוף' על האוויר, בדומה למצוף למצוף קלקר שמשחררים בקרקעית של בריכה והוא מתרומם אל פני המים.
בגלל היכולת של בלוני מימן לעלות מעלה באוויר, בשילוב המחיר הנמוך יחסית של גז מימן, השתמשו בו בעבר למלא "ספינות אוויר" שהן למעשה בלון ענקי בצורה המזכירה ספינה, מלא בגז קל מהאוויר (כמו מימן), כשבחלקו התחתון ישנם תאים לנוסעים ובאחד מקצוותיו יש מדחף המאפשר לו לנווט לכיוון הרצוי.
ספינת האוויר של הצי האמריקאי "מייסון" מעל נמל ניו יורק בערך ב-1933 | צילום: Shutterstock
בתחילת המאה ה-20 נבנו ספינות אוויר רבות והן שימשו להעברת נוסעים ומטען על פני מרחקים ארוכים – כמו המטוסים של ימינו. למעשה כלי הטייס הראשון שחצה את האוקיינוס האטלנטי בין בריטניה לאמריקה היה ספינת אוויר. הבעיה היא שהמימן הוא גז דליק ביותר – כל ניצוץ קטן גורם לו להתלקח (ואפילו להתפוצץ) באוויר. ואכן – ספינת האוויר הינדנבורג עלתה בלהבות בשנת 1937, ממש רגעים ספורים לפני סיום טיסתה מגרמניה לארצות הברית. התוצאות היו טרגיות – 35 נוסעים הרוגים, איש קרקע הרוג ו-62 פצועים. עד היום לא ברור מה הגורם שהצית את המימן בספינה, אך זה לא ממש משנה. התלקחות ההינדנבורג (שצולמה והוקרנה ברחבי העולם) היתה אחת הסיבות לסיום תור הזהב של ספינות האוויר, ולשימוש נרחב יותר במטוסים. מעבר גורף של ספינות האוויר לשימוש בגז הליום במקום מימן (שהוא גז אציל שלא מגיב עם אף חומר אחר, ולכן גם לא נדלק) לא שכנע את הקהל לחזור ולהשתמש בהן.
היום אף אחד אפילו לא מעלה על דעתו להשתמש במימן לשימוש בבלונים וספינות אוויר, אלא רק בהליום, למרות שצפיפותו כפולה משל מימן, ובשל כך כוח נשיאתו מעט קטן יותר (נחות ב0.08 גרם לכל ליטר, ההפרש בין צפיפויות הגזים).
מעניין לציין שתוצר השריפה של מימן הוא מים (מבחינה כימית, מהם הם תחמוצת של מימן), ולכן יש רעיונות להשתמש במימן כדלק נקי, המכיל אנרגיה רבה, ושלא מזהם את הסביבה כשהוא נשרף. אולם עד כה אין למימן שימוש נרחב בתור דלק, בין השאר בשל בעיית הבטיחות.
בסוף הניסוי מודגמת הדלקה של בועות סבון מלאות במימן על כף היד – בלי שנגרם ליד שום נזק. כמה גורמים מאפשרים זאת: העובדה שמימן שואף לעלות כלפי מעלה גורמת לכך שמיד לאחר שהבועות מתחילות להתלקח ומתפוצצות הוא כבר לא במגע ישיר עם היד, אלא מתחיל לרחף מעליה כך שהאש כבר מתרחקת מהיד. האוויר החם שנוצר בשריפה גם הוא נוטה לעלות כלפי מעלה – כמו בכדור פורח ומעצים את האפקט הזה. בנוסף לכל, היד עצמה שנושאת את הבועות הורטבה מראש. מככיוון שלמים יש את קיבול החום הרב ביותר מבין החומרים, והם מגנים על היד מכוויה, משום שקיבול חום רב משמעו שדרושה אנרגיה רבה מאוד כדי לשנות את הטמפרטורה של המים. האנרגיה של בעירת הבועות מעל כף היד אינה מספיקה כדי לחמם את המים שעל היד. ובכל זאת אסור לנסות את זה בבית – לא עם מימן ובוודאי לא עם גזים אחרים!
סרטונים נוספים בסדרת האש:
