تجربة لاستكشاف مكونات الهواء
الهواء هو خليط غير مرئي من الغازات التي تحيط بكوكب الأرض، ويُعتبر مزيجًا من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي. لقد تم اكتشاف وجود هواء محيط بالأرض، وقد تتغير تركيزات هذه الغازات اعتمادًا على الزمان والمكان. يُعتقد عمومًا أن الأكسجين هو الهواء، لكنه يُعتبر جزءًا من مجموعة الغازات المكونة للهواء. يمكن إجراء تجربة باستخدام الماء والهواء والشمعة للكشف عن مكونات هذا الخليط على النحو التالي:
- الأدوات اللازمة
كأس زجاجية، شمعة، ماء ملون أو ماء مع صبغة، علبة كبريت، وصحن مسطح.
- الهدف من التجربة
التعرف على مكونات الهواء.
- طريقة العمل: ضع الشمعة في الصحن الفارغ بعد إضائة.
- صبّ كمية صغيرة من الماء الملوّن في الصحن.
- ضع الكأس مقلوبًا فوق الشمعة المشتعلة داخل الصحن المملوء بالماء الملون.
مع مرور الوقت، سيبدأ الماء الملون في الارتفاع داخل الكأس تدريجيًا نتيجة استهلاك الشمعة لغاز الأكسجين، مما يؤدي إلى استبدال مكانه بالماء. وعندها ستلاحظ أن الشمعة ستبدأ في الانطفاء تدريجيًا حتى تتوقف تمامًا.
لقد قمت الشمعة بامتصاص الأكسجين الموجود داخل الكأس، ثم أطلقت غاز ثاني أكسيد الكربون. ولأن ثاني أكسيد الكربون أخف من الأكسجين، فإن الهواء داخل الكأس يصبح أخف من الهواء الموجود خارجه. وهذا يؤدي إلى تراجع الضغط تدريجيًا، مما يسهل تسرب الماء وارتفاعه من الصحن إلى الكأس.
يمكنك أيضاً وضع قطعة نقدية داخل الصحن المملوء بالماء الملون وسحبها، ولاحظ أنك لن تبتل يديك عند القيام بذلك.
أهمية الهواء في البيئة
للهواء فوائد هامة للبيئة، من بينها:
- مما يتعلق بالماء: يلعب الهواء دورًا أساسيًا في الحفاظ على الدورة الطبيعية للماء. فعلى سبيل المثال، عند تسخين الماء يحدث تبخر، وعند تبريده يتكاثف بخار الماء بفعل الهواء.
- الكربون والهواء: يساعد الهواء في عملية تدوير الكربون، حيث تتغذى الإنسان والحيوان على النباتات التي تقوم بعملية البناء الضوئي وتمتص الكربون.
المكونات الأساسية للهواء
يمتاز الهواء بتعدد مكوناته من غازات غيره، وهي تشمل:
- الأكسجين: يُعتبر ثالث أكثر عنصر وفرة في الأرض وأهم عنصر بالنسبة لجسم الإنسان، حيث يتشكل بفعل ضوء الشمس وتفاعلاته.
- النيتروجين: يُمثل النيتروجين حوالي 78% من مكونات الهواء وهو الأكثر تأثيرًا.
- ثاني أكسيد الكربون: يُعتبر الغاز الأقل نسبةً والأكثر تأثيرًا، ويأتي من الانبعاثات الصناعية، لكن وجوده بكمية قليلة يقلل من آثاره الضارة.
- غاز الكربتون: نسبته تقدر بـ 0.000114%.
- غاز الهيدروجين: نسبته تبلغ حوالي 0.00005%.
- غاز الأرجون: يُقدّر بحوالي 0.934%.
- غاز النيون: تصل نسبته إلى 0.001818%.
- غاز الهيليوم: تبلغ نسبته حوالي 0.000524%.
- غاز الزينون: يصل مقداره إلى 0.0000087%.
- غاز الأوزون: يُقدر بحوالي 0.000007%.