مهندسو Portland State University يكتشفون: حرق أكثر من 100 خيار مخلل يكشف سر ظاهرة التوهج

اكتشف الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية في الجامعة، جوش مينديز (Josh Méndez)، بدهشة أن هذا الخيار المتوهج لا يزال يمثل مشكلة كهرباء ساكنة غير محلولة. وبشغفه بهذه الألغاز الغامضة للكهرباء الساكنة، بدأ أبحاثه، وقد أحرق حتى الآن أكثر من 100 خيار مخلل.

نظريتان تفسر التوهج

يتم نقع الخيار المخلل في ماء مالح، مما يجعله موصلاً للكهرباء، وهناك عادةً نظريتان متنافستان لتفسير سبب توهجه: تفريغ الشرارة أو إشعال الهيدروجين. تعتمد النظرية الأولى على شرارة البخار. عندما يسخن التيار الكهربائي الخيار المخلل، تتبخر السوائل وتتشكل فقاعات، مصحوبة برائحة حادة للخيار المحترق والمعدن الساخن. تعيق هذه الفقاعات التيار الكهربائي، مما يؤدي إلى تبريد الخيار، وتقلص الفقاعات، وعودة الماء المالح الموصل نحو الأقطاب الكهربائية. ثم تنطلق شرارة صغيرة بين السائل والقطب، تشبه الصدمة الكهربائية من مقبض الباب، كما أوضح مينديز. ومع ذلك، لا يزال هذا التفسير غير كافٍ، لأنه لا يفسر سبب توهج طرف واحد فقط من الخيار المخلل. تشير النظرية الثانية إلى عملية التحليل الكهربائي، حيث يدفع التيار الكهربائي تغييرات كيميائية تحلل ماء الماء المالح إلى أكسجين وهيدروجين متطاير. يتشكل الهيدروجين فقط عند القطب السالب، مما يفسر ظاهرة التوهج من جانب واحد. في هذه الحالة، تؤدي الحرارة الشديدة الناتجة عن القطب إلى حدوث انفجارات هيدروجينية دقيقة داخل الخيار المخلل، مما ينتج الضوء.

البحث يكشف سبب التوهج

أظهر بحث مينديز أن السبب الحقيقي يجمع بين النظريتين: شرارة كهربائية تشعل الهيدروجين، لكن ليس الحرارة هي التي تطلق هذه العملية. هذا المبدأ يشبه التحذير من إشعال سيجارة في محطة وقود، لأن الشرارة تشعل الغاز. مصدر اللون يعود إلى الكيمياء: أيونات الصوديوم المثارة في الماء المالح تنتج توهجاً برتقالياً مميزاً. تطلق الذرات المثارة طاقتها الزائدة على شكل ضوء بلون محدد، وهذا هو السبب في أن لكل عنصر لون توهج فريد. وأشار مينديز إلى أنه إذا تم تخليل الخيار في أملاح مختلفة، سيظهر لون التوهج خصائص تلك العناصر المميزة. أفاد تقرير علمي بأن الفريق راقب الخيار المخلل في المختبر باستخدام كاميرا عالية السرعة ومستشعر هيدروجين. كما اكتشفوا أن الخيار المخلل الموضوع عمودياً يتوهج دائماً في قاعدته، لأن الماء المالح يتجمع في الأسفل. بالنسبة لعروض الفصول الدراسية من K-12، يتضمن هذا التفسير الشرارة والهيدروجين والملح، ولا يتعلق بأي ظاهرة غير طبيعية.

التفسير العلمي لظاهرة توهج الخيار المخلل

لا تعد ظاهرة توهج الخيار المخلل مجرد تجربة ممتعة، بل تكشف العلاقة بين الكهرباء الساكنة والتفاعلات الكيميائية. جمعت هذه الدراسة بين نظريتي تفريغ الشرارة وإشعال الهيدروجين، مقدمة تفسيراً أكثر شمولية يبرز تعقيد الاستكشاف العلمي. من خلال التجربة، تمكن الباحثون من ملاحظة كيف يؤثر تجمع الماء المالح على موقع التوهج، وهو أمر ذو أهمية كبيرة للتعليم والعروض العلمية، حيث يساعد الطلاب على فهم التيارات الكهربائية والتفاعلات الكيميائية وتطبيقاتها في الحياة اليومية.