برچسب: هیدروژن

سبک‌ترین ماده جهان

محققان چینی موفق به ساخت سبک‌ترین ماده جهان از جنس هواژل گرافن شده‌اند. این ماده‌ی اسفنجی شکل از کربن و اکسید گرافن منجمد-خشک شده ساخته شده است و آنقدر سبک است که می‌توان آن را بر روی یک گل قرار داد.

سبک‌ترین ماده جهان هواژل گرافن

چگالی این ماده تنها ۰٫۱۶ میلی‌گرم بر سانتی‌متر مکعب است و تنها دو برابر چگالی هیدروژن و کمتر از چگالی هلیوم می‌باشد. این ساختار منحصر به فرد با وجود سبک بودن استحکام بالایی نیز دارد و یک متر مربع از آن که تنها ۰٫۷۷ میلی‌گرم وزن دارد می‌تواند یک گربه‌ی ۴ کیلوگرمی را تحمل کند. همچنین انعطاف‌پذیری این ماده در حدی است که می‌تواند بدون پاره شدن تا ۲۰ درصد کشیده شود. این ماده تقریباً شفاف است. این ماده همچنین یک رسانای عالی الکتریسیته است و از مس هم رساناتر می‌باشد. (بیشتر…)

بیشتر

آب داغ سریع‌تر از آب سرد یخ می‌زند: اثر امپمبا

شاید عجیب به نظر برسد ولی آب داغ سریع‌تر از آب سرد یخ می‌زند. به این فرآیند اثر امپمبا گفته می‌شود. این اثر به نام یک دانش‌آموز تانزانیایی نامگذاری شده است که در سال ۱۹۶۳ متوجه شد که مخلوط بستنی گرم سریع‌تر از یک مخلوط بستنی سرد یخ می‌زند. اراستو امپمبا زمانی که این پدیده را کشف کرد با تمسخر اطرافیانش مواجه شد ولی در سال ۱۹۶۹ مقاله‌ای را منتشر کرد که این اثر را توضیح می‌داد. نظریه‌های اثر امپمبا بر این اساس بود که:

  • آب داغ سریع‌تر تبخیر می‌شود و بنابراین حجمی که باقی می‌ماند کمتر است و سریع‌تر یخ می‌زند
  • تشکیل یک لایه‌ی برفک بر روی آب سرد آن را عایق می‌کند
  • آب داغ غلظت کمتری از حل شونده‌هایی مانند دی‌اکسید کربن دارد که در حین گرم کردن از آن خارج می‌شوند.

متأسفانه این اثر همیشه پدیدار نمی‌شود و آب سرد اغلب سریع‌تر از آب گرم یخ می‌زند همانطور که انتظار دارید. اثر امپمبا برخی به طور منظم مشاهده می‌شود ولی هنوز کسی نتوانسته است دلیل مشخصی را برای این پدیده بیابد.

یک تیم از فیزیکدانان دانشگاه فنی نان‌یانگ سنگاپور شواهدی را یافتند که بیان می‌کرد این به خاطر پیوندهای شیمیایی آب داغ است که این اثر ایجاد می‌شود. هر مولکول آب از یک مولکول اکسیژن تشکیل شده است که با دو مولکول هیدروژن پیوند کوالانسی برقرار می‌کند. این پیوند شامل اتم‌هایی است که با هم الکترون به اشتراک می‌گذارند و به خوبی شناخته شده است. اتم‌های مجزای آب هم با پیوندهای ضعیف‌تری که پیوند هیدروژنی گفته می‌شود به هم وصل شده‌اند. این پیوند زمانی ایجاد می‌شود که اتم هیدروژن از یک مولکول آب نزدیک به اتم اکسیژن از یک مولکول دیگر آب قرار می‌گیرد. این تیم پیشنهاد می‌کنند که این پیوندها هستند که اثر امپمبا را ایجاد می‌کنند. آن‌ها بیان می‌کنند زمانیکه اتم‌های آب در تماس نزدیکی با هم قرار می‌گیرند یک دافعه‌ی طبیعی بین مولکول‌ها باعث می‌شود که پیوندهای کوالانسی کشیده شده و انرژی ذخیره شود. زمانیکه مایع گرم می‌شود پیوندهای هیدروژنی کشیده شده و آب متراکم‌تر شده و مولکو‌ها بیشتر از هم دور می‌شوند. کشیده شدن پیوندهای هیدروژن به پیوندهای کوالانسی اجازه داده که آزاد شده و تا حدی انقباض یابند که باعث می‌شود انرژی آزاد کنند. فرآیندی که در آن پیوندهای کوالانسی انرژی‌شان را آزاد می‌کنند اساساً مانند خنک کردن است و بنابراین آب گرم از نظر تئوری باید سریع‌تر از آب سرد یخ بزند. محاسبات این تیم بیان می‌کنند که میزان آزادسازی پیوند کوالانسی مسئول تفاوت زمانی یخ زدن آب گرم و آب سرد است. (بیشتر…)

بیشتر