هل النار سائلة أم غازية وما سبب ارتفاع حرارتها؟.. هذه إجابات لأسئلة حيرت البشرية لآلاف السنين

تم النشر: تم التحديث:
FIRE
lechatnoir via Getty Images

تعلمنا جميعاً في المدرسة أن للمادة حالات ثلاث: الحالة السائلة، الصلبة، والغازية.

فيما بعد، تعلمنا مظاهر أخرى مثل البلازما وتكاثف بوز-أينشتاين، والمواد المتحللة وغيرها.

على الرغم من هذا، مازال لدينا مشكلة في فهم النار؛ إذ لا يبدو أنها تُصنف ضمن التصنيفات السابقة، ولهذا السبب بالتحديد فقد فتنت العلماء لمئات الأعوام، حسب تقرير لموقع BBC موندو الإسباني.

أحد هؤلاء المأخوذين بفتنتها كان العالم الفيزيائي والكيميائي مايكل فاراداي (1791- 1867)، والذي اكتشف الحث الكهرومغناطيسي، وضعف النفاذية المغناطيسية والتحليل الكهربائي، وهو أيضاً أول من بدأ التقليد العريق بإلقاء محاضرة عيد الميلاد في المعهد الملكي لبريطانيا العظمى في لندن عام 1825، الذي مازال متبعاً إلى يومنا هذا.

في عام 1848، وفي مناقشته الأكثر شهرة، بدأ فاراداي حديثه قائلاً "ليس هناك مدخلٌ لدراسة الفلسفة الطبيعية أفضل من دراسة الظاهرة الفيزيائية لشمعة متقدة".

كان هذا المؤتمر بعنوان "التاريخ الكيميائي لشمعة" هو المفضل للكيميائيين منذ ذلك الحين، من بينهم المحقق الجنائي في حالات الحرائق، نيام نك دايد.

يقول دايد في حديثه مع مراسل BBC "في مجال اختصاصي، عندما نكون بصدد شرح كيفية حدوث الحريق للمحكمة، يتعين علينا أن نقوم بذلك في عبارات بسيطة تتضمن ماهية الحريق وكيف يحدث وكيف بدأ، وكيف يتطور، إلخ".

يتابع "حينما كنت في بداية عملي، أخبرني صديق لي بأنه قد قرأ محاضرات فارادي، وكان عددها 6 تمت كتابتها للأطفال؛ لهذا كانت شديدة التبسيط".


كيف شرح فاراداي لغز النار، والتي لا تشبه أياً من حالات المادة التقليدية؟




fire

"ليس هناك مدخلٌ لدراسة الفلسفة الطبيعية أفضل من دراسة الظاهرة الفيزيائية لشمعة متقدة"- من "التاريخ الكيميائي لشمعة"، مايكل فاراداي.

التفاعل الكيميائي هي العملية التي تحدث للغازات في معظم الظروف، وتحدث كنتيجة لتسخين المادة الصلبة أو السائلة؛ لإنتاج الأبخرة، والتي تشتعل عند تعرضها للأوكسجين.

لذا، يمكن أن نقول إن النار ليست صلبة أو سائلة أو غازية؛ ولكنها شيء يحدث للغاز.

"لإشعال النار، عليك أن تحضر مادة صلبة أو سائلة، ثم تقوم بتسخينها لكسر الروابط الكيميائية في الوقود (المادة الصلبة أو السائلة التي أحضرتها)، وهذه العملية سوف ينتج عنها تصاعد الغاز، هنا عليك إدخال مصدر الإشعال الذي يُنتج اللهب".

"عند إشعال شمعة، أنت ترى الكيمياء"، بعبارة أخرى، النار ليست مادة بحد ذاتها، ولكنها تفاعل كيميائي.

ولكن، هذا السؤال المبدئي عن النار لم يفعل أكثر من إثارة المزيد من الفضول حول هذه الظاهرة التي تبدو مألوفة جداً وغامضة جداً في آن واحد، ماذا عن بقية الأسئلة التي تحير الكثيرين؟


لماذا هي ساخنة؟


عندما نقوم بتسخين شيء، مثل الخشب، يتصاعد الغاز، التفاعل الكيميائي الذي يحدث عندما يختلط الغاز بالأوكسجين هو النار التي نراها.

ويوضح محقق الحرائق كونور ماكينتوش "الاحتراق هو تفاعل طارد للحرارة، أي أن كمية الحرارة المنطلقة أكبر من الطاقة التي يتم امتصاصها".

هذا النوع من التفاعل يطلق الكثير جداً من الطاقة، وهذا هو سبب الحرارة الشديدة للنار.


لماذا يمكننا رؤية النار في الظلام؟




pic

يجيب دايد "إن الضوء الذي نراه ينتج عن قفز الإلكترونات من مستوى طاقة إلى مستوى طاقة أعلى، وهذا ما نراه على هيئة لهب مضيء".

الروابط التي تنكسر هي من الكربون إلى الكربون، وهذا ما يطلق الطاقة، ولكن لماذا لدينا فوتونات أيضاً؟

ويضيف دايد "ما يحدث هو كسر روابط الكربون إلى كربون، وأيضاً إدخال الطاقة في الذرات ذاتها فتثير الإلكترونات بداخلها وتجعلها تقفز من مستوى طاقة إلى آخر، عندما تهدأ الإلكترونات ينبعث الضوء".

"وعند إضافة مواد أخرى إلى التفاعل مثل النُحاس، تظهر عدة ألوان في ضوء اللهب؛ لاختلاف مستويات الطاقة للمواد التي تتحرك بينها الإلكترونات"
وهذه بالمناسبة هي الطريقة التي تعتمد عليها أضواء الألعاب النارية.