فهرست مطالب
آزمایش «قطره قیر»، قدیمیترین آزمایش آزمایشگاهی جهان، پس از نزدیک به یک قرن ادامه دارد و نشان میدهد قیر با ظاهر جامد، در واقع سیالی بسیار غلیظ است.
به گزارش سرویس علمی تکناک، آزمایش «قطره قیر» دانشگاه کوئینزلند استرالیا که از سال ۱۹۲۷ آغاز شده است، نشان میدهد که قیر با وجود ظاهر جامد و شکننده خود، در واقع سیالی با گرانروی بسیار بالا است که جریان آن طی سالها قابل مشاهده میشود.
این آزمایش که رکوردهای جهانی گینس آن را طولانیترین آزمایش آزمایشگاهی در حال اجرا میداند، با استفاده از قیر سیاه داخل یک قیف شیشهای انجام میشود. قیر یکی از مشتقات تار است و در گذشته از آن برای ضدآب کردن قایقها استفاده میشد. گرانروی این ماده حدود ۱۰۰ میلیارد برابر آب است و به همین دلیل، مقاومت بسیار زیادی در برابر جاری شدن دارد.
قیر در دمای اتاق ظاهری کاملا جامد دارد و حتی میتوان آن را با ضربه چکش شکست. با وجود این، از نظر علمی یک سیال محسوب میشود. سیال میتواند تحت تأثیر نیرو جریان پیدا کند و شکل خود را تغییر دهد. گرانروی بسیار بالای قیر باعث میشود که حرکت آن در بازههای زمانی کوتاه با چشم قابل تشخیص نباشد.
بیشتر بخوانید: رمزگشایی همزمان گفتار و حرکت با ایمپلنت مغزی جدید
هشت سال انتظار برای سقوط نخستین قطره
توماس پارنل، نخستین استاد فیزیک دانشگاه کوئینزلند، آزمایش قطره قیر را در سال ۱۹۲۷ با هدف نمایش ویژگیهای غیرمنتظره مواد روزمره آغاز کرد. او ابتدا قیر را گرم کرد و آن را داخل یک قیف شیشهای با لوله خروجی بسته ریخت. سپس سه سال منتظر ماند تا قیر سرد شود و درون قیف تثبیت شود.
پارنل در سال ۱۹۳۰ لوله خروجی قیف را باز کرد. از این زمان، قیر تحت تأثیر نیروی گرانش بهآرامی به سمت پایین حرکت کرد. مقاومت بسیار زیاد این ماده در برابر جریان باعث شد که تشکیل قطره و جدا شدن آن از قیف چندین سال طول بکشد.
نخستین قطره هشت سال پس از باز شدن خروجی قیف سقوط کرد. این روند در دهههای بعد نیز ادامه یافت. هشتمین قطره در اواخر سال ۲۰۰۰ سقوط کرد و نهمین قطره نیز در آوریل ۲۰۱۴ از قیف جدا شد.
دما یکی از عوامل مؤثر بر سرعت جریان قیر است. افزایش دما معمولا گرانروی مایعات را کاهش میدهد و باعث میشود آنها راحتتر جریان پیدا کنند. آزمایش قطره قیر در محیطی با شرایط کاملا کنترلشده انجام نمیشود و به همین دلیل، تغییرات دمایی فصلهای مختلف میتواند سرعت حرکت قیر را تغییر دهد.
قیف این آزمایش درون یک محفظه و داخل کابینتی نمایشی نگهداری میشود. این شرایط باعث میشود قیر تحت تأثیر تغییرات معمول محیط اطراف قرار بگیرد.
بیشتر بخوانید: ساخت ماده نامرئی برای مقابله با جعل اسکناس و گذرنامه
هیچکس هنوز لحظه سقوط قطره را ندیده است
پروفسور جان مینستون در سال ۱۹۶۱ به عنوان دومین سرپرست آزمایش، مسئولیت نگهداری از آن را برعهده گرفت. او ۵۲ سال از این آزمایش مراقبت کرد، اما در سال ۲۰۱۳ بدون مشاهده مستقیم لحظه جدا شدن یک قطره درگذشت. توماس پارنل نیز پیش از مشاهده سقوط یکی از قطرهها درگذشته بود.
نکته جالب این است که با وجود ادامه آزمایش برای نزدیک به یک قرن، هنوز هیچکس لحظه دقیق جدا شدن یک قطره را بهطور مستقیم مشاهده نکرده است. اختلالها و مشکلات فنی مختلف نیز مانع ثبت دقیق این لحظه شدهاند.
با وجود این، آزمایش به پایان خود نزدیک نشده است. هنوز مقدار کافی قیر در قیف وجود دارد و این آزمایش میتواند حدود ۱۰۰ سال دیگر نیز ادامه پیدا کند.
آزمایش قطره قیر در ظاهر بسیار ساده است، اما یکی از ویژگیهای مهم مواد را به شکل ملموسی نشان میدهد. قیر ممکن است در مشاهده روزمره جامد به نظر برسد، اما در بازههای زمانی طولانی مانند یک سیال حرکت میکند. این آزمایش با نمایش حرکتی که مشاهده آن در شرایط معمول تقریبا غیرممکن است، نمونهای عملی از مفهوم گرانروی و جریان سیالات ارائه میدهد و نشان میدهد رفتار یک ماده میتواند با افزایش مقیاس زمانی مشاهده، کاملا متفاوت به نظر برسد.
