ملتقى الفيزيائيين العرب - سر بقعة القهوة !!! لا سر يوجد الآن...

بقعــــــــة القهوة

كلنا يرى هذه البقعة ويأسف على قميصه عند سقوطها عليه، كثيرا ما نشاهدها تجف عند سقوطها على الأرض، لكن هل انتبهت يوما بأن اللون هو هكذا

http://img522.imageshack.us/img522/2294/cbtch.jpg

ما سر اللون إذن ، هل له علاقة بظاهرة أو مبدأ فيزيائي؟؟؟

بكل تأكيــــــــد

فالمبدأ الفيزيائي نراه كل يوم، فيا ترى ما هو سر اللون وطريقة توزيعه..

وهو السبب أيضا في سهولة وجود الكثير من الميادين الصناعية.

.
.
.
.
.
قطرة الماء تأخذ زوايا مختلقة مع الدعامة الموضوعة فوقها، على حسب طبيعة السطح، تعرجاته (roughness)...حسنا قد أعطيكم لمحة بسيطة عن هذا الأمر لمن يجهله قبل التوجه إلى صلب الموضوع...

إذا وضعنا قطرة ماء فوق سطح أو دعامة، فإنها تأخذ زوايا عديدة على هذا السطح

http://img341.imageshack.us/img341/2003/gttd.jpg

إذا كانت الزاوية صغيرة، فإننا نقول أن قطرة الماء تبلل السطح مثلما هو موضح في الصورة أعلاه

عادة عندما نحضر سلطة ونكثر من الزيت (حال الطباخين السيئين وليس الطباخات)نرى قطرات الزيت بارزة على سطحها

http://img441.imageshack.us/img441/6396/sldzt.jpg

وعلى نفس السطح قد نرى قطرات من الماء، لكنها لا تكون بنفس الشكل مثلما هو لقطرات الزيت.

بصورة أوضح، نرى في الصورة التالية وضعية قطرتين من الماء والزيت على سطح دعامة، حيث على يمين الصورة قطرة زيت، أما على يسارها قطرة ماء، ونرى الأمر تأكيدا لما قيل سابقا أي أن الماء يبلل سطح الدعامة أكثر مما هو للزيت

http://img573.imageshack.us/img573/9114/gtdhl.jpg

وهو ما يظهر أيضا في الزاوية المصنوعة من كل منهما مع الدعامة ودائما على يمين الصورة قطرة الزيت وعلى يسارها قطرة الماء

http://img254.imageshack.us/img254/6397/geha.gif

يعود هذا إلى التوتر السطحي للماء والزيت وطاقة السطح للدعامة (لا تشكل عاملا مؤثرا في المقارنة بما أننا استعملنا نفس السطح لمائعين مختلفين) طاقة السطح هذه، تُحسب بعدة طرق منها نيومان ، طريقة أووان و فاندت.

طبعا أسهل مثال لهذا هو المعطف الذي تلبسه في فصل الشتاء من أجل عدم استعمال المظلة في حالة سقوط الأمطار

http://www.lebrasseur-moto.com/image...hell-homme.jpg

حيث تستعمل مواد ذات طاقة سطح ضعيفة، مما يؤدي إلى عدم تبليل الماء للمعطف الذي سيصنع زاوية أكبر من 90 درجة مع سطح المعطف

لمعلومات أكثر حول هذا الأمر، تجدونها في موضوع سابق (في لب الموضوع أو من خلال المناقشة التي كانت مع الأستاذة bero)

http://www.phys4arab.net/vb/showthread.php?t=57176

لكن ما السر إذن وراء هذه البقعة ؟ .

http://img522.imageshack.us/img522/2294/cbtch.jpg

حسنا، في الشكل الموالي نلاحظ قطرة القهوة مباشرة بعد سقوطها على الأرض، ثم بعد مدة دقيقتين من سقوطها (باللون الأصفر)

http://img207.imageshack.us/img207/4872/esartt.gif

أي أن قطرة القهوة تبدأ في التبخر، لكن ليس بطريقة متوازنة على كل السطح:

سرعة التبخر تكون أسرع في الأطراف منها في الوسط !

إذا سألتم لماذا، ستجدون أن وراء هذه الظاهرة أمرا منطقيا سيتجلى لكم أيضا...

http://img191.imageshack.us/img191/2231/eecm2.gif

التبخر يكون في الأطراف أسرع من الوسط لأن مساحة سطح القطرة الملامسة للهواء في الوسط تكون أكبر منها في الأطراف مما يؤدي إلى ضعف في التبخر فيها، وعندما تكون القطرة ذات انحناء كبير بسبب طاقة السطح (قد أعطيت نبذة عنها في المقدمة في مثال معطف الشتاء) فإن التبخر في الوسط سيكون أضعف عنه في الأطراف!!!

التبخر إذن في الأطراف أعلى من التبخر في الوسط. سمك السطح الذي يمثل الأرض هو محفوظ وثابت(أي أن الدعامة لا تمتص الماء) مما يدفع قطرة القهوة إلى فقدان سمكها بسرعة في وسطها و السائل الذي يكون موجودا في الوسط ينتقل إلى الأطراف.....أظن أن الصورة قد اصبحت واضحة لديكم: جزيئات القهوة تنتقل إلى الأطراف وهو الموضح في الفيديو التالي

http://www.youtube.com/watch?v=r9b6JI8tVY0

وفي النهاية نرى بعد تبخر السائل أن :

اللون في الأطراف يكون بارزا أكثر منه في الوسط

وكما وعدتكم باحظار المقال الذي أقيمت الدراسة حوله عام 1997 ، هو موجود في المرفقات وتجدون فيه أكثر تفاصيل مما ذكرته وظواهر متعلقة مع تجارب أقيمت لاثبات هذا... وكما تعلمون، مجلة Nature هي أكبر مجلة في العالم يمكن أن ينشر فيها أي باحث ... وان إطلعت على بحث أنه منشور في هذه المجلة..فاعلم بكل تأكيد أن مكانته كبيرة

مطالعة ممتعة لمن شاء أن يطلع عليه...

ووفقكم الله لما فيه خير لأمتنا

والسلام عليكم ورحمة الله تعالى وبركاته