لماذا يملأ الغاز البالون ؟.. بسبب ماذا

الغازات في البالونات

الهواء مصنوع من أنواع مختلفة من الغازات. عند حساب عدد الجزيئات الموجودة في الهواء، وجدنا أن النيتروجين هو الغاز الأكثر وفرة في الهواء، تليه الأكسجين، ثم ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وغيرها من الغازات

خلال تجربة الغازات على البالونات التي قام بها الطلاب، حضروا زجاجات الصودا وغيرها من المشروبات الغازية وقام بعضهم بإحضار البالونات، وتم الحصول على عدة زجاجات من كوكا كولا ومشروبات غازية أخرى مثل صودا بيسليري وليمكا وديو

ثم بدأت الإثارة عندما فتحت الزجاجة الأولى التي كانت كوكاكولا. قمت بفك الجزء العلوي ووضعت بالونا على فوهة الزجاجة، وقبل أن يعلم أي شخص ما يحدث، انفجر البالون بصوت عال. ثم قمت بالتقاط بالون ثان ووضعته فوق الزجاجة، وانفجر قليلا، ثم هزيت الزجاجة وانفجر البالون بشكل أكبر، وتناثرت بعض الكولا أيضا في البالون

وأثار هذا المزيد من الفضول وسارع اثنان من الطلاب ليطلبا زجاجة الصودا الأخرى، وهي من نوع بيسليري، ثم قاموا بتهزيئها قليلا، حيث بمجرد فتحهما للغطاء العلوي، انطلقت الصودا كالنافورة وتناثرت على مكتبهما، ولم يلاحظا أنهما أثارا انفجار البالون، لأنه عندما وضعا البالون، كان معظم الغاز قد انفجر وخرج، وأدى ذلك إلى زيادة الإثارة في الفصل، وأراد جميع الطلاب تجربة هذا النشاط

وأثبتت هذه التجربة مع مرور المحاولة ومرور بعض الوقت لشرح أن المشروبات الغازية تحتوي على ثاني أكسيد الكربون الذي يذوب فيها تحت الضغط، حيث قومت بتوزيع 6 زجاجات وبالونات على ست مجموعات تتكون كل مجموعة من 5 طلاب أو أكثر وكان أحد الاستدلالات الجديدة التي ظهرت من خلال جميع التجارب هو أن جميع المشروبات الغازية قد تحتوي على كميات مختلفة من الغاز المضغوط فيها حتى الآن كان الطلاب متحمسين للغاية ومشحونين وكانت الأسئلة بعد هذه التجربة هى الآتي هل يطير البالون المملوء بالغاز (يطفو)؟

وهذا هو السبب الذي دفعني إلى إخراج البالون من زجاجة كوكاكولا، ثم ربطت فمه وتركته في الهواء حيث سقط البالون على الفور على الأرض، ولكن عندما اعتقد أحد الطلاب أنه عند هز الزجاجة دخل بعض فحم الكوك في البالون، أدى ذلك إلى جعله ثقيلا وبالتالي سقط، وبعد ذلك ظهر السؤال التالي: هل يمكن للبالون أن يطير إذا تمت إزالته فورا من الزجاجة بعد ملئه بالغاز؟

أعيد النشاط مع زجاجة كوكاكولا واحدة متبقية، وتم إزالة البالون المنفوخ من الزجاجة، ثم رُبط فم الزجاجة. وبعد ذلك، قام أحد الطلاب بالتحقق مما إذا كان البالون سيطير في الهواء، ولدهشة الجميع سقط هذا البالون على الأرض. وبعد ذلك، حاول الطلاب التخمين عن السبب الذي جعل البالون لا يطير في الهواء

• هل يمكن أن يؤدي الوزن إلى سقوط البالون؟.
• هل كان هناك بخار فيه.

سئل أحد الطلاب إذا كان من الممكن نقل الغاز من البالون إلى الزجاجة؟ تطوع ثلاثة طلاب لتجربة هذا النشاط وأوضحوا أنه لا يمكن نقل الغاز بالضغط يدويا إلى الزجاجة. ولكن هل يمكننا أن نستمر في نفخ البالون باستخدام الزجاجة؟ في هذه المرحلة، لاحظ الجميع أن البالونات التي انفجرت تنكمش ببطء، مما يشير إلى احتمال تسرب الغاز حول الحواف إذا لم تكن محكمة الإغلاق.

ولكن بعد الوصول الى هذه المرحلة قامت المدرسة بشرح التغربة لما تحتويه من العديد من الاسئلة وهى ان البالون الذي سقط كان مليئًا بثاني أكسيد الكربون وربما أيضًا قد يكون بعض بخار الماء من الفقاعات قد دخل ووافق الطلاب على ذلك حيث يمكنهم التحقق من ذلك من خلال مما إذا كان الجزء الداخلي من البالون مبللاً

وبخصوص السؤال الآخر، إذا قمت بنفخ بالون هل سيطير فورًا؟ كان الطلاب مرتبكين قليلاً، ولكنهم تذكروا فيما بعد أن البالون سينخفض بعد فترة من النفخ فيه. ومع ذلك، تختلف بالونات الحفلات عن البالونات العادية، حيث يمكن أن تلتصق البالونات بالسقف في بعض الأحيان. ولكن السؤال هنا هو ما الذي يمكن أن يوضع داخل هذه البالونات؟

حاليا يدور نقاش حول تكوين الهواء الموجود داخل المنطاد عندما يتم تفجيره. أحد الطلاب يعتقد أن الهواء العادي يملأ المنطاد، بينما طرح آخر فكرة أنه يجب أن يكون ثاني أكسيد الكربون، نظرا لأننا نتنفس الأكسجين ونخرج ثاني أكسيد الكربون. هذا أثار سؤالا آخر بشأن جميع الغازات الموجودة في الهواء من حولنا، هل يدخل الأكسجين إلى أجسامنا فقط عن طريق الأنف؟ ومن الواضح أننا لا يمكننا أن نأخذ جميع الغازات الموجودة في الهواء، لذلك ربما يتم استخدام الأكسجين فقط. فما هو تكوين الهواء الذي نتنفسه؟ هل لا يحتوي على أكسجين؟

لماذا يملأ الغاز البالون

بعد مناقشة وشرح إضافي، تبين أن الهواء الذي نتنفسه يتكون أساسا من 80٪ من غاز النيتروجين. يحتوي الهواء المنبعث على كمية أقل من الأكسجين وقليل من ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. يتم استهلاك ربع الأكسجين واستبداله بتلك الغازات الأثقل، مما يجعل الهواء الذي نتنفسه أثقل قليلا من الهواء العادي. وبالتالي، سيهبط البالون المملوء به في الهواء العادي، وسيكون البالون المملوء بثاني أكسيد الكربون فقط أثقل

عند الاستفسار عن البالونات التي طفت في الحفلة ونوع الغاز المستخدم من قبل بائعي البالونات الموجودين في السوق، لاحظ أحد الطلاب أن الغاز المستخدم قد يكون الهيليوم، وذكر آخر أن رائحة الغاز كانت سيئة، ووافق آخرون على ذلك، ولم تكتمل هذه المناقشة بعد

في اليوم التالي لوصول الطلاب إلى الصف، كان الطلاب متحمسين لإعطائي إجابة حول السؤال الذي طرحته عليهم في اليوم السابق، وتبين لهم أن بائعي البالونات قاموا بملء بالوناتهم بالهيدروجين الذي يكون أخف بكثير من الهواء العادي، ولكن حول الرائحة لا نزال لا نعرف شيئًا

على الرغم من أن غازالهيدروجين أرخص بكثير من الهيليوم، إلا أن استخدامه خطير إذا انفجر البالون بالقرب من مواد قابلة للاشتعال، وهو يشكل خطرًا أكبر على بائعي البالونات الذين يتعاملون مع الغاز دون أي ضمانات

البالونات المتفجرة

تشير البالونات المتفجرة إلى عدم وجود شيء مسلم به في العلم، وإذا اشتريت بالونًا من بائع، فمن المحتمل أن يكون مملوءًا بالهيليوم، والهيليوم هو غاز مثل الهواء، وفي الواقع يحتوي الهواء على بعض الهيليوم

على الرغم من أن الهيليوم أخف من الهواء، فإنه إذا تم أخذ حجم متساوٍ من الهواء والهيليوم ووضعهما على الميزان، سيكون وزن الهيليوم أقل، وذلك لأن الهيليوم أقل كثافة من الهواء، ونظرًا لأن الهيليوم أخف من الهواء، فإن البالون المملوء بالهيليوم يرتفع بشكل كامل كفقاعة الهواء الأكثر كثافة في الماء

يعتبر غاز الهيدروجين أخف من الهواء وأخف من غاز الهيليوم، ومع ذلك لا يستخدم الهيدروجين في البالونات بسبب أن الهيليوم هو غاز نبيل ولا يتفاعل ولا يشتعل