إذا وضعت فنجان قهوة ساخنة في ضوء شمس ساطع فقد تتمكن من رؤية أشكال على سطح القهوة، تتمثل في مناطق ضاربة إلى البياض مُجزّعة بخطوط داكنة تتشكل وتغير من شكلها باستمرار انظر شكل (2-28. ويُطلق على هذه الأشكال «خلايا بينار» نسبةً إلى مكتشفها الأول.

شكل :28-2 بند 2:90 تتكون مناطق ضاربة إلى البياض وخطوط داكنة على القهوة السوداء.

عند تسخين طبقة من الزيت في مقلاة على نار هادئة لن يتحرك الزيت إلا قليلا، أو قد لا يتحرك مُطلقًا. أما إذا اشتدَّت النار تدريجيًّا، فسيبدأ الزيت في التحرك مكونا خلايا بينار في شكل مُضلَّعات لا بدَّ من وجود ضوء ساطع لرؤية الشكل. وفي حالة وجود نار أشد قوةً نسبيًّا فمن الممكن أن تتَّخِذ المضلعات شكلًا سُداسيا يُشبه خلية النحل. أضف اللبن بالتدريج قُرب جدار فنجان شفاف يحتوي على الشاي الساخن. سيغطس اللبن إلى قاع الفنجان أضف كمية كافية من اللبن بحيث تحتوي ثلاثة أرباع الفنجان على اللبن الأبيض الواضح بسهولة في قاعه. لماذا يُمكن أن تظهر بعد عدة دقائق أحزمة أفقية في الجزء الذي يحتوي على اللبن في الفنجان؟

الجواب: بينما يتبخر الماء من السطح العلوي للقهوة، يبرد السطح ويُصبح أكثر كثافة نسبيًّا. ويتسبب اختلاف الحرارة الناتج واختلاف الكثافة) بين الطبقة العلوية والطبقة السفلية للقهوة في حدوث دوران داخل القهوة. تخيَّل وجود سائل في قاع الفنجان. إنَّ هذا السائل مغموس في طبقة ماء مُساوية له في الحرارة والكثافة؛ ومِن ثَمَّ يظلُّ ساكنا. رغم ذلك، فإن حدوث أي اضطراب عرضي في الفنجان يمكن أن يجعل السائل يصعد إلى سائل أبرد وأكثر كثافة نسبيًّا. وهناك يُصبح طافيًا، ثم يندفع لأعلى عبر السائل الذي تزداد برودته وكثافته تدريجيًّا، ويزداد اندفاعه لأعلى. وعلى هذا النحو، تزداد الحركة بسبب الاضطراب العرضي. ويمكن أن تحدث سلسلة شبيهة عند وجود سائل في السطح العلوي. فإذا تحرك ذلك السائل لأسفل في سائل أكثر دفئًا نسبيًّا وأقل كثافة، فإنه يندفع لأسفل وتزداد الحركة. ونظرا لأن سطح القهوة مفتوح، فإن الحركة عبر السطح تتأثر أيضًا بالتوتر السطحي الناتج عن تجاذب جزيئات الماء فيما بينها وعندما يبرد الماء الموجود على السطح، يزداد توتره السطحي نسبيًّا؛ لذلك فالتوتر السطحي في المنطقة التي يهبط فيها الماء الأكثر برودة أكبر من التوتر السطحي في المنطقة التي يصعد فيها الماء (الأكثر دفئًا). والاختلاف في التوتر السطحي يجذب الماء عبر السطح من المنطقة الصاعدة إلى المنطقة الهابطة. ونظرًا لأن التوتر السطحي الكبير يجعل الماء يتموج، فإن المنطقة الهابطة تكون نتوءًا أعلى نسبيًّا من المنطقة الصاعدة، فهو أشبه بسلسلة تلال قصيرة تحيط بأحد الأودية. ثم يُغطّى سطح القهوة بخلايا من مناطق عريضة (وديان) من السائل الصاعد ونتوءات ضيقة من السائل الهابط. وعندما يصل الماء الأكثر دفئًا إلى السطح يتبخّر جزء منه، لكن اعتمادًا على الرطوبة، من الممكن أن يتكثف البخار سريعًا ليكون قطرات ماء في الهواء الذي يعلو المنطقة الصاعدة مباشرةً. تسقط القطرات الأكبر حجمًا على سطح السائل مرةً أخرى، بينما القطرات الصغيرة للغاية تحملها بعيدًا تيارات الهواء الموجودة فوق القهوة الساخنة في حين تستطيع القطرات المتوسطة الحجم أن تحوم لأنها مُعلَّقة بفعل تدفق الهواء والرطوبة لأعلى من القهوة. وعندما يتشتّت ضوء الغرفة الأبيض أو ضوء الشمس على هذه السحابة الرفيعة تُصبح السحابة مرئية وضاربة إلى البياض. تفقد النتوءات المميزة للسائل الهابط القطرات الحائمة ومن ثَمَّ تكتسب شكل القهوة الداكن الطبيعي. وإذا أحضرت شيئًا مشحونًا (مثل مشط بلاستيكي مشحون بتمريره في الشعر) قُرب سطح القهوة، فسوف تُزال القطرات الحائمة كهربائياً وسيختفي المظهر الضارب إلى البياض. وتحدث أنماط دوران مُشابهة في طبقة الزيت التي تُسخَّن في مقلاة. وبينما تبرد القهوة من أعلى، فإن الزيت يسخن من أسفل، لكن السمة المهمة هي أن اختلاف الحرارة موجود بين السطح العلوي والسطح السفلي للسائل. وإذا تجاوز الاختلاف في درجة الحرارة قيمة حرجة مُعينة، يُصبح الحمل الحراري غير ثابت أمام الاضطرابات العرضية. تحرك الاضطرابات أجزاء من السائل في اتجاهات مختلفة، ويمكن للطفو والتوتر السطحي أن يتغلبا على اللزوجة لتكوين خلايا من السائل الصاعد والهابط. في بعض السوائل، تُكون الحركة تركيبات أسطوانية طويلة؛ حيث يكون السائل صاعدًا في أحد الجوانب وهابطًا في الجانب المقابل. تتكون المضلعات التي نراها في الزيت من مناطق واسعة من الزيت الساخن الصاعد وخطوط ضيقة من الزيت البارد الهابط. وكما هي الحال في القهوة الساخنة، فإن التوتر السطحي للزيت البارد يفوق التوتر السطحي للزيت الساخن، ومن ثُمَّ ينجذب الزيت على السطح من المنطقة الصاعدة إلى المنطقة الهابطة. والشرائط التي يمكن أن تظهر بعد إضافة اللبن إلى الشاي الساخن ناتجة عن اللفائف الأفقية التي تجري حول جدار الفنجان، وهو نمط دوران قد ينتج عن التبريد من خلال الجدار. وهذا التأثير الذي وصفه لي لأول مرة الألماني كريستيان روس عام 1987 يمكن أن يتطور إلى ثمانية شرائط، لكنك قد تحتاج إلى التجربة للحصول على الظروف المناسبة لظهورها. يمكن أن تظهر خلايا بينار أيضًا في الشمع الذائب من شمعة كبيرة. إن التوتر السطحي في الشمع الساخن أقلُّ من نظيره في الشمع البارد، ومن ثَمَّ فإن الاختلاف في التوتر السطحي بين الفتيلة والحافة الخارجية للشمعة يمكن أن يدفع خلايا الحمل الحراري. وإذا أُطفئت الشمعة بعناية، فمن الممكن أن تترك الخلايا نتوءات في الشمع عندما يبرد ويتجمد.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

في المثنى.. المجمع العلمي يواصل إقامة مشروع تعليم القراءة الصحيحة على طريق زائري الأربعين

تعزيزًا لخطتها الطبية.. العتبة العباسية المقدسة تنشر أكثر من 13 سيارة إسعاف و100 مسعف بزيارة الأربعين

ضمن برنامج بيوت النعيم.. قسم الشؤون الفكرية ينظم مجلسًا حسينيًّا في بابل

تهيئة مساحة إضافية في مجمع أبي الفضل العباس (عليه السلام) خدمةً لزائري الأربعين

المزيد

الآخبار الصحية

العلاقة بين الجهاز الهضمي والمزاج

7 علامات على القدمين.. مؤشر لمشاكل صحية خطيرة

9 عادات يومية بسيطة تجعلك أكثر ذكاء وإبداعا

هل يجب تناول مكملات "فيتامين الشمس" في فصل الصيف؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

أسرع الطرق لتبريد سيارتك بعد الوقوف تحت أشعة الشمس الحارقة

مشاكل ناقل الحركة CVT وأسباب عدم رضا السائقين عنه ؟

دراسة تكشف تأثيرا خطيرا لـ"تشات جي بي تي" على سلوك المراهقين ؟

أول مفاعل نووي على سطح القمر.. سباق محفوف بالمخاطر بين 3 دول

المزيد

مواضيع ذات صلة

القلي العميق في الدهون (ديناميكا القلي العميق: انتقال الحرارة وتأثير الخاصية الشعرية في امتصاص الزيت)

حشرات المن والكرات السائلة (تأثير السطح الكاره للماء: دحرجة الكرات السائلة في حشرات المن)

الأشكال الناتجة عن التنفس

أشكال بُقع القهوة (آلية ترسيب المواد المذابة أثناء تبخر السوائل

فرش الرسم والشعر المبلول وكعك الغميس (الخاصية الشعرية وتأثيرها على امتصاص السوائل في المواد المسامية)

تأثير اللوتس (التوتر السطحي والبنية المجهرية كأساس للتنظيف الذاتي للأسطح)

قلاع الرمال (التماسك في الرمال الرطبة: دور جسور الماء السطحي في تشكيل قلاع الرمال المستقرة)

تجاذب حبوب الفطور (تأثير تشيريوز: تجاذب الأجسام العائمة على سطح السوائل عبر التوتر السطحي)

القطرات والأغشية السائلة على الأسطح الصلبة (ديناميات انتشار السوائل على الأسطح الصلبة: )

القطرات الطافية

الزيت والأمواج

الفقاعات المنفجرة