الماء

مــــــــــــــــــــــاء الـشـــــــــــــــــــــــرب

الماء النقي مركب من اتحاد غازين : أحدهما الأوكسجين سيد العناصر في عالمنا : وهو الذي عليه مدار تنفسنا والأخر الهيدروجين أخف الغازين وزنا ، فباتحاد جزئين من الثاني وجزء من الأول يتألف هذا السائل الذي نسميه ماء .
والماء في نقائه ليس له لون ولا رائحة ولا طعم، والمياه التي نشربها ليست بتلك النقاوة الكيميائية واٍن كانت أحسن طعما وأحلى مذاقا.
والمطر الذي يتساقط من السحاب في أوج السماء ، وهو ماء نقي قطرته الطبيعة في انبيقها العظيم ، بين الأرض السماء على نارها الخالدة وهي الشمس ، ولكنه لا يبدأ باختراق طبقات الجو والسقوط اٍلى الأديم حتى يبدأ بالتغير ، والتحول متأثرا بخواصه الجمة وأهمها قدرته العظيمة على أن يمتص الغازات ، وأن يذيب الجماد . يمتص المطر كثيرا من غازات الجو فيحسن بذلك مذاقه ، فإذا وصل اٍلى سطح الأرض وتغلغل في طبقاتها ، أذاب أملاحها فضلا عن اٍمتصاصه شيئا من الغازات في مسامها ، وكلما طال به الزمن على سطحها ، أو زاد مكثا أو عمقا في جوفها ، زادت فيه تلك المواد مقدارا أو نوعا ، بحسب ما تحتويه الأرض منها ولذا تأخذ المياه طعمها المعتاد ، فمذاقها مستطاب مادامت المواد الذائبة قليلة فيها ، مثل مياه الأنهار والبحيرات العذبة .
و من الآبار والينابيع العميقة ما يخرج منه ساخنا قد اكتسب حرارته من غوره العميق في صميم الثرى، ومنها ما يخرج منه حاملا المواد الكبريتية أو المواد النافعة للكبد والكلي، فيحج إليه المرضى من مختلف الأقطار.
فما يصل الماء سطح الأرض أو بطنها حتى يبدأ بالتلوث بالأقذار وأشدها خطرا على الناس ما يخرج منهم ، فهنا مجرى ماء تقذف فيه قاذورات القرى والمدن ، وفيه يغسلون الملابس القذرة ويلقون الحيوانات الميتة وهناك بئر تركت بغير غطاء ولا وقاية ، يستعملون لها الدلو والحبل ، فتتساقط فيها فضلات الماء الملوث من سطح الأرض ، وتجري معها أقذار المستبقين فيها أو حولها من إنسان وحيوان ، ولهذا كان من الواجب أن نعتني عناية عظيمة بماء الشرب وصيانته ، وإلا تفشت الأمراض الفتاكة وعمت البلوى .
الشرح :
الانبيق : آلة للتقطير
أوصاب : أمراض
المستقون : الذي يفدون من أجل الشرب


الكيمياء وأثرها على الإنسان

كان المصريون القدماء أول من استخدم كلمة سيمياء التي اشتقت منها كلمة كيمياء ، وقد كانت الكيمياء عند قدماء المصريين علما تجريبيا في البداية ، فقد تمكنوا من استخلاص النحاس والحديد والرصاص كما استعملوا صبغة النيلة نباتية الأصل ، وكانوا مهرة في استعمال المواد الكيميائية مثل الشب والملح في تحنيط موتاهم وخلال العصور الوسطى أسهم العرب بقذر كبير في تقدم الكيمياء القديمة ، فحضروا الكثير من المركبات الكيميائية وتعرفوا على خواصها كما اتقنوا الكثير من العمليات الكيميائية مثل الترشيح والتكثيف والتسامي ، كما ابتكروا العديد من الأدوات والأجهزة التي مازالت تستعمل في المعامل الكيميائية حتى يومنا هذا .
ويعد جابر بن حيان الكوفي ومحمد بن زكرياء الرازي من العرب المشاهير الذين ساهموا في تقدم هذا العلم التجريبي ، اٍذا كان لهما السبق في تحضير مادة الكبريت ، وكذا حمض النتريك وحمض الكلوريدريك كما أن كلمات الكحول والزرنيخ العربية لاتزال مستعملة في معظم اللغات الغربية حيث نقلتها عن العربية .
وانتقل علم الكيمياء بعد ذلك اٍلى الغرب وكان يمشي على نفس المنهاج الذي مشى عليه العرب ، وكان العلماء يحاولون أن يحصلوا على حجر الفلاسة بتحويل المعادن الدنيئة اٍلى معادن ثمينة ( الذهب) وظل الأمر على هذا الحال اٍلى أن ظهر كيميائيون أخرون أمثال بيكون ولافوازييه الذين بنوا أعمالهم على أساس الملاحظة والتجريب ومنذ مائة وخمسون عاما وعلم الكيمياء يتقدم بخطى كبيرة بحيث أصبح العلم الذي له علاقة بجميع مرافق الحياة
فجسم الإنسان عبارة عن معمل كبير لتحويل المواد الكيميائية اٍلى أخرى ، فالغذاء الذي نتناوله تجري عليه تغيرات عديدة ومتنوعة في الجسم تكون نتيجتها تزويد الجسم بالطاقة اللازمة لفعاليته ، كما أن الغدد المختلفة في الجسم تصنع مواد مختلفة بنسب معينة تسيطر على سير الحياة في الجسم ونشاط الذكاء والوزن والطول وما إلى ذلك كذلك في عالم النبات حيث تعتمد حياة هذا الكائن على ضروب مختلفة من التفاعلات الكيميائية ، فتقوم بصنع المواد الغذائية من الماء وثاني أكسيد الكربون لاستعمالها في تكوين أنسجة النبات واختزن الغذاء ، وينتج من هذه العمليات از الاوكسجين اللازم لتنفس الإنسان والحيوان ، وبفضل الكيمياء استخدم الاٍنسان الكثير من المواد المنتشرة في الطبيعة ، فالكيمياء تبين لنا كيف يصنع الحرير الصناعي والورق من الخشب وكيف تحضر الأدوية والمفرقعات والروائح من منتجات تقطير الفحم الحجري والبترول ومن المنتجات الكيميائية صناعة النيلون واللدائن (البلاستيك) المختلفة والسبائك المعدنية ، وكذلك العقاقير والمطهرات والمعادن والصابون والأسمدة والفيتامينات وغيرها .
وخلاصة القول هو أن للكيمياء أثر فعال في جميع مرافق الحياة، إذن يمكننا أن نعرف علم الكيمياء بأنه العلم الذي يهتم بدراسة المادة.


الـــــــــــــــــــــــــصـــــــــــــــــــــــــــوت

ينتج الصوت دائما عن الحركة ما كخبطة من يدك على الطاولة أو نقرة لوتر القيثارة. والأصوات على أنواع منها العذب ومنها المنكر ، فالموسيقى أصوات إيقاعية يطيب سماعها عادة ، وقد تجد أنت لذة في سماع موسيقى الشباب الصاخبة بينما تتضايق أمك منها ، والضجيج هو أي صوت لا يطيب للمرء سماعه وغالبا ما يعوزه النغم أو الإيقاع الموسيقي .
عندما يتذبذب جسم فإنه يحدث صوتا ، والذبذبة هي التحرك جيئة وذهابا ، وتنتق طاقة الذبذبة اٍلى جسيمات الهواء الدقيقة (وجزيئاته) المحيطة فتحركها ، وكلما امتد انتشار الصوت ازداد عدد الجزيئات المحركة ، وبذلك تستنفذ طاقة الصوت تدريجيا ويصبح الصوت أخفت ، وتسمى هذه الظاهرة توهين الصوت .
والأمواج الصوتية هي ذبذبات تتحرك عبر الهواء وهي غير مرئية ، لكن يمكن تمثيلها بحركة التموجات في حقل قمح بفعل الريح ، فسوق نبتات القمح تترجح في مدى قصير بينما ترى التموجات تدرع الحقل من أوله اٍلى أخره .
تحرك أمواج الصوت جزيئات الهواء بعضها تجاه بعض. فكل جزيء يصدم جاره بدوره ويرتد لمرونته ، فكان الجزيئات تتحشد وترتد ، ويسبب التحشد تضاغطا (زيادة قليلة في الضغط) كما ينتج عن الارتداد تخلخل (انخفاض قليل) في الضغط ، وهكذا تحدث الموجة الصوتية تضاغطات وتخلخلات متوالية في أثناء انتقالها في الهواء . أما إذا انعدم الهواء (كما هي الحال في الفضاء الخارجي ) فاٍن الصوت لا ينتقل ولا يسمع شيء
والواقع أن الصوت لا يسمع إلا حين تقع الموجة الصوتية على (طبلة) فصوت الأذن هو القمع الذي يجمع أمواج الصوت لتمر في القناة السمعية القصيرة إلى طبلة الأذن ، وتنتقل ذبذبات الأمواج الصوتية إلى الطبلة ، وتنقلها هذه بدورها عبر عظيمات الأذن الماسة لها إلى الأذن الداخلية حيث تحولها القوقعة إلى إشارات كهربائية يحملها العصب السمعي إلى المخ .


الـــــــمولـــــــــــدات الكهـــــــــــــــربائية

هنالك طريقتان رئيسيتان للحصول على التيار الكهربائي ، أولهما توليده في بطارية من تفاعلات كيماوية والثانية إنتاجه بالتأثير أو الحث الكهرمغنيطي باستخدام آلة تدور ملفا في مجال مغنطيسي ( أو تدور مغنطيسا في ملف سلكي ) وهذه الآلة تسمى مولدا كهربائيا (والصغير منها يسمى أحيانا دينامو) .
وقد اكتشف فارادي مبدأ المولد الكهربائي حين بين أنه إذا تحرك سلك موصل عبر مجال مغنطيسي يتولد في السلك تيار كهربائي .
وأسهل طريقة لتطبيق هذا المبدأ عمليا هي تدوير ملف سلكي بين قطبي مغنطيس دائم وهذا في الواقع هو ما فعله فارادي عام 1831 ليس من المبالغة القول إن نمط حضارتنا الحالية وطرق حياتنا المعيشية تعتمد اٍلى حد بعيد على اكتشافه ذلك .
فبدون الكهرباء تنعدم وسائل الحياة العصرية – فلا إنارة ولا تدفئة ولا وسائل نقل للملايين بالقطارات الكهربائية ولا مصاعد ولا مكنات للمصانع ولا مئات من الأدوات والأجهزة الكهربائية التي نستخدمها يوميا .
كان أول مولدات فارادي نموذج مختبري صغير يدار باليد . أما في محطات توليد القدرة الحديثة فتدار المولدات بوسائل ميكانيكية . وفي المحطات التي تعمل بالفحم أو الزيت أو الطاقة النووية تدار المولدات بعنفات (تربينات) بخارية ، وتتصل التربينات مباشرة بالمولدات وتسمى المجموعة مولدا تربينيا .
وفي المحطات الكهرمائية يجري تدوير المولدات بالتربينات المائية . ولاعتماد هذه المحطات على القدرة المائية تشيد في المواقع الشلالات الطبيعية أو مساقط المياه الصنعية على مجاري الأنهر. ويبنى لهذا الغرض سد لحصر مياه المسقط وتحويلها في أنبوب ضخم لتدير بسقوطها اٍلى المستوى الخفيض تربينا مائيا ، ومجموعة المولد التربيني على اختلاف أنواعها هي الوسيلة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية .
وقد استنبط العالم البريطاني جون فلمنغ قاعدة تساعد في تحديد اتجاه التيار المتولد في موصل عندما يحرك في مجال مغنطيسي ، وتعرف بقاعدة اليد اليمنى .
وإذا كان الموصل المدار بهيئة ملف ، فمن الواضح أن التيار سيغير اتجاهه كل نصف دورة فالتيار الذي ينتجه هذا النوع من المولدات يتغير من الصفر اٍلى الذروة في اتجاه معين ثم ينخفض اٍلى الصفر عندما يتعامد الملف مع المجال . ثم ينعكس اتجاه التيار في الملف ويبلغ الذروة في الاتجاه المعاكس قبل أن يعود ثانية اٍلى الصفر . وهذا التواتر التياري يسمى تيارا متناوبا . والتردد هو عدد المرات التي تتكرر فيها هذه الدورة في الثانية .
والتيارات المولدة في جميع محطات توليد القدرة هي تيارات متناوبة لأن فلطية هذه التيارات يمكن تغييرها بسهولة بواسطة محول كهربائي .
في المولدات الصغيرة كدينامو الدراجة مثلا يحصل على المجال المغنطيسي من مغنطيس دائم ، أما في المولدات الضخمة فتستخدم المغانط الكهربية وتدور داخل الملف السلكي وليس العكس . والتأثير الحاصل هو نفسه ، فالتيار في هذه الحالة يتولد في الملف الثابت (العضوالساكن) بتحريض (أو الحث) المجال المغنطيسي المتغير الحاصل في المغنطيس الدوار (العضو الدوار) .

التيار الكهربائي وكيفية الحصول عليه

إذا وصلت بصيلة مصباح جيب كهربائي ببطارية عبر مفتاح كهربائي تحصل على دائرة كهربائية بسيطة .
وعند إغلاق الدائرة يسري تيار كهربائي في الأسلاك من البطارية اٍلى البصيلة ، فما هو الشيء الذي يسري فعلا في السلك لدى إغلاق المفتاح الكهربائي ؟ ومم يتألف التيار الكهربائي ؟ والجواب هو أن التيار الذي يسري في الدائرة هو سيل من الإلكترونات ، وهذا التدفق الإلكتروني يقطعه المفتاح عند فتح الدائرة .
الإلكترون أو الكهيرب هو جسيم بالغ الدقة حقا ، فبقاء بصيلة مصباح الجيب مضيئة لمدة ثانية واحدة يقتضي سريان حوالي مليون مليون إلكترون .
والإلكترونات هي من الجسيمات المكونة للذرة حيث اكتشف اللورد روثرفورد أن ذرات العناصر المختلفة تحوي أعدادا مختلفة من الاٍلكترونات ، كما كشف أن الذرة تتكون من نواة مركزية تدور حولها الاٍلكترونات على مسافات متفاوتة في مجموعات تسمى غلافات . وأبسط الذرات تركيبا ذرة الهيدروجين إذ تتألف من إٍلكترون واحد يدور حول النواة .
وتؤلف المجموعة الإلكترونية الثمانية غلافا مستقرا في الذرات ، لذا يلاحظ أن الذرات المتضامة لتكون جزيئات تميل إلى الاتحاد بعضها مع بعض بحيث تنتهي غلافاتها الخارجية بمجموعات ثمانية الاٍلكترونات . لكن بعض الذرات التي لها اٍلكترون واحد أو اثنان أو ثلاثة إلكترونات في غلافاتها الخارجية تتضام لتكون جزيئاتها بشكل مغاير . فهذه الإلكترونات الخارجية تنفصل عن النواة وتتخذ لنفسها مسارا عشوائيا حول الذرات .
و الذرات التي تتضام بهذه الطريقة هي المعادن الفلزية، وهي توصل التيار الكهربائي لأن هذه الاٍلكترونات المنفصلة حرة الحركة.
ووظيفة البطارية في الدائرة البسيطة التي سبق وصفها هي دفع الاٍلكترونات الحرة في السلك المعدني للتحرك في الاتجاه نفسه . فعندما يسري تيار عبر السلك يتألف هذا التيار من تلك الاٍلكترونات الخارجية المنفصلة المنطلقة جميعا في اتجاه واحد . وعند قطع (أو فتح) الدائرة وفصل البطارية عنها ، ينعدم الدفع عن الإلكترونات فتعود إلى حركتها العشوائية .
عند وصل (أو غلق) دائرة البصيلة الكهربائية ، بضغط المفتاح اٍلى أسفل ، تسري الاٍلكترونات عبر السلك مارة بالفتيلة الرفيعة جدا فتسخنها ، وذلك لتزايد الاصطدام بين الاٍلكترونات و الذرات . وبتزايد درجة حرارة السلك تبدأ الذرات بانبعاث الضوء أحمر أولا ثم أبيض عندما تشتد درجة الحرارة .
والاٍلكترونات لا تسري في الأسلاك فقط، فهي تسري أيضا عبر أعصاب الجسم. فعندما تبصر شيئا، مثلا، تنتقل نبضة كهربائية من عينك إلى الدماغ. وهذه النبضات تنتج من سريان الإلكترونات عبر العصب البصري من شبكية العين إلى المركز البصري في الدماغ والعضلات أيضا يجري التحكم فيها بسريان النبضات الكهربائية من الدماغ إليها عبر الأعصاب.
*-*-*-*-*-*-*-
الـفـيـــلم الــتـــــصويـــــــري الـــفـــوتـــوغــــرافي

عرف العلماء منذ عدة قرون أن بعض المواد الكيماوية يتغير لونها بتأثير الضوء ، أي أنها حساسة للضوء فالضوء مثلا يحدث قتامة في مركبات الفضة (بعد معالجتها بالكيماويات المناسبة) وهذه المركبات ، وعلى الأخص بروميد الفضة ، هي التي تستخدم في صنع أفلام التصوير الفوتوغرافي (أو الضوئي).
هنالك عدة أنواع من الأفلام جميعها يحوي على الأقل طبقة واحدة حساسة للضوء هي المستحلب. وفي فيلم التصوير بالأبيض والأسود يتألف المستحلب من طبقة هلامية (جيلاتينية) تحوي بلورات دقيقة من بروميد الفضة ، مطلية فوق قاعدة لدائنية أو زجاجية .
وتعمل الكاميرا على تركيز الضوء الصادر أو المنعكس على الجسم المراد تصويره، عند فتح الغلق، نحو المستحلب. ويؤثر الضوء الصادر من مختلف أجزاء الجسم في بروميد الفضة بنسب متفاوتة تزيد أو تنقص حسب شدة الضوء . وهكذا تتكون في المستحلب صورة كامنة للجسم المصور لا ترى اٍلا بعد تظهير الفيلم .
وتتم عملية تظهير الفيلم بمواد كيماوية خاصة في حجرة معتمة حتى لا تتأثر الصورة الكامنة بالضوء الطارئ . فينقع الفيلم في وعاء يحوي عامل التظهير لمدة محددة في درجة حرارة تقارب 20درجة مئوية. ويحدث المظهر اسودادا فضيا أو قتامة في البلورات تتناسب شدتها مع شدة الضوء الذي تعرض له ذلك الجزء من الفيلم .
وفي هذه الصورة يتعاكس النور والظلمة، فالجزء الظليل القاتم من الجسم المصور يبدو صافيا (لأن الفيلم شفاف ولا ترسب فضيا عليه) بينما تبدو البقع المنيرة الساطعة سوداء وهذا سبب تسمية هذه الصورة بالسلبية.
وبعد غسل الفيلم بالماء يغمس في مغطس تثبيت يحوي محلولا كيماويا مثبتا (كالهيبو) لإذابة بلورات بروميد الفضة التي لم تتأثر بالضوء ولتثبيت الصورة المتكونة على الفيلم . ثم يغسل الفيلم ويجفف .
وللحصول على صورة من هذه السلبية توضع السلبية على ورق فوتوغرافي خاص يحوي طبقة من البلورات الدقيقة الحساسة للضوء ، ثم تعرض الورقة الفوتوغرافية والسلبية فوقها اٍلى ومضة ضوئية . فتمر الأجزاء القاتمة من السلبية ضوءا قليلا بينما تمر البقع الصافية منها نورا قويا .
وتعالج الورقة الفوتوغرافية للتظهير والتثبيت مثلما يعالج الفيلم للحصول على الصورة النهائية، وفي هذه الصورة تكون المناطق القاتمة على السلبية بيضاء، والبيضاء على السلبية قاتمة هنا، أي إن هذه الصورة مطابقة تماما للجسم المصور بالكاميرا أصلا.
والأفلام الحالية أصغر بكثير من الأفلام السابقة فإذا وضعت السلبية مماسة للورقة الفوتوغرافية فالصورة الناتجة تكون بحجمها وهي صورة صغيرة ، ويستخدم جهاز التكبير للحصول على صورة أكبر أو لتكبير جزء من تلك الصورة .
وتستخدم كاميرا البولارويد نوعا خاصا من الأفلام يجري تظهيره داخل الكاميرا نفسها ، ويمكنك الحصول على صورة بالأسود والأبيض مظهرة جاهزة في مدى عشر ثوان من التقاط الصورة بهذه الكاميرا ، ويمكن الحصول على الصور الملونة والصور السينية (بأشعة إٍكس) بالطريقة ذاتها .
المسجلات الشريطية

المسجلة الشريطية هي إحدى التطبيقات العملية على المغنطيس والكهرمغنيطية ، وقد تم تحقيق التسجيل الشريطي الأول على يد المخترع الدنماركي فالديمار بولسن ، وكان يستخدم مكبا من الأسلاك الفولاذية مكان الشريط في المسجلة الحديثة ، وقد بدأ استخدام الأشرطة للتسجيل في العشرينات من القرن الحالي .
يتألف شريط التسجيل من شريحة لدائنية (بلاستيكية) مطلية بمسحوق أكسيد الحديد المغنطيسي الخواص ، وتستخدم المسجلة مغنطيسا لتسجيل الأصوات على الشريط وذلك بتحويل الصوت أولا إلى إشارات كهربائية بواسطة الميكروفون، في الميكروفون تتحول تموجات الهواء التضاغطية التي تؤلف الصوت اٍلى تيار كهربائي متغاير ينقل بالأسلاك اٍلى الرأس المسجل حيث تسجل الإشارات الكهربائية على الشريط المار عبره بسرعة ثابتة .
ويتألف الرأس المسجل من طوق حديدي ذي فجوة ضيقة ملفوف حوله لفات متعددة من السلك لجعله مغنطيسا كهربائيا ، وبسريان التيار الكهربائي في تلك اللفات يتولد مجال مغنطيسي عبر الفجوة بين قطبي المغنطيس الكهربائي وبمرور الشريط قريبا جدا من هذه الفجوة يتمغنط أكسيد الحديد فوقه بتأثير المجال المغنطيسي للرأس المسجل ، فحين يسري تيار قوي يشتد المجال المغنطيسي وتشتد بالتالي مغنطة الشريط ، وحين يخف التيار يضعف المجال وتضعف مغنطة الشريط ، وهكذا تسجل تغيرات التيار على الشريط
وعندما يعاد تدوير الشريط لسماعه يمر الشريط على رأس مماثل اسمه رأس الاستعادة بالسرعة نفسها التي أمر بها عند التسجيل ، وفي أثناء مرور الشريط تولد أجزاؤه الممغنطة مجالا مغنطيسيا واهنا متغايرا في رأس الاٍستعادة ، وهذا المجال يولد بدوره تيارا كهربائيا واهنا ومتغايرا أيضا في لفات رأس الاستعادة ، وعند تضخيم هذا التيار بواسطة مضخم كهربائي نحصل من رأس الاستعادة على تيار كهربائي متغاير مطابق تماما للتيار الذي أحدثه الميكروفون خلال عملية التسجيل ، وتتم استعادة الصوت المسجل أصلا عند إمرار هذا التيار في مجهار الجهاز .
ومن ميزات المسجلة الشريطية أن الشريط يمكن مسحه واستخدامه مجددا لتسجيل أشياء أخرى عليه، ويتم المسح بواسطة رأس ثالث شبيه بالرأسين الآخرين أسمه رأس المسح وهذا يولد مجالا مغنطيسيا سريع التناوب (يشتد وينخفض عدة مرات في الثانية) يزيل مغنطة الشريط تستخدم المسجلة الشريطية لتسجيل الصوت واستعادته عند الطلب ، وتعمل المسجلة التلفزيونية بطريقة مماثلة فتسجل بواسطتها الأصوات والصور التلفزيونية كلاهما على شريط الترئية (الفيديو) المغنطيسي كإشارات كهربائية يمكن استعادتها وبثها مجددا عند الحاجة .