تجميع الماء من الهواء

المفاهيم الأساسية

الفيزياء

الماء

حالة المادة

الجاذبية

الطقس

مقدمة

في رأيك كم من الوقت يمكنك البقاء على قيد الحياة دون شرب أي ماء؟ من ثلاثة أيام إلى أربعة فقط! يحتاج جسمك إلى الماء لكي يؤدي وظائفه على نحوٍ سليم. نحن نعتمد أيضًا على الماء في الطهي والتنظيف والعديد من الأنشطة الأخرى. ربما لا تشغل بالك بالحصول على ما يكفي من الماء إذا كنت تعيش في منطقة حيث الحصول على الماء لا يتطلب سوى فتح صنبور المياه الخاص بك. لكن ماذا عن المناطق التي لا تصل إليها إمدادات مياه مستمرة ومضمونة؟ في هذا النشاط سوف تتعلم إحدى الطرق المبتكرة لجمع المياه من الهواء!

معلومات أساسية

يكافح الكثير من الناس في مختلِف أنحاء العالم للحصول على ما يكفي من الماء العذب للاحتياجات اليومية. ولهذا السبب ابتكروا طرقًا للحصول على الماء العذب الذي يحتاجونه. على سبيل المثال، الأشخاص الذين يعيشون بالقرب من السواحل يحصلون على المياه في بعض الأحيان عن طريق تجميعها من الضباب!

الضباب هو سحاب يتنشر على مستوى منخفض ملامس لسطح الأرض. يحتوي الهواء المحيط بنا على رطوبة في صورة بخار ماء. وعادةً ما يتشكل السحاب (أو الضباب) عندما تصبح درجة حرارة الهواء باردةً بما يكفي للسماح للماء الموجود في الهواء بالتكثف، ما يعني أن بخار الماء يتحول إلى قطرات ماء صغيرة في الهواء. تجمُّع هذه القطرات الصغيرة يُكوّن السحاب (أو الضباب) الذي نراه. وفي حالة الضباب قد تصبح الرؤية لمسافة بعيدة أمرًا صعبًا.

كثيرًا ما تتعرض المناطق الساحلية للضباب؛ لأن الهواء الدافئ على اليابسة يقابل الهواء الأكثر برودةً القادم من المحيط، ويحدث هذا التقابُل بالقرب من أو فوق مستوى سطح الأرض مباشرةً. وعندما تتصادم طبقات الهواء هذه، يتكثف بخار الماء ويتكون الضباب.

لكن كيف تستطيع الحصول على الماء من الضباب؟ عليك أن تجد طريقةً لجمع قطرات الماء الصغيرة من الهواء. تُستخدم لهذا الغرض شبكات كبيرة يتم وضعها بشكل عمودي في مسار الرياح. وبينما تحمل الرياح الضباب عبر هذه الشبكات، فإن قطرات الماء تعلق في الشبكة. وبمجرد أن تتراكم القطرات وتصبح كبيرةً بما يكفي، تسحبها الجاذبية إلى أسفل الشبكة، حيث توجد أوعية وُضعت لجمع الماء. في هذا النشاط، ستبني صائد الضباب الخاص بك وتجمع الماء من الهواء باستخدام ضباب تصنعه بنفسك.

المواد المستخدمة

• منطقة عمل لا تتضرر بالبلل
• جورب طويل شفاف
• شماعة معطف سلكية
• شريط لاصق
• كأس أو كوب أو وعاء شفاف
• صلصال
• زجاجة رش قابلة لإعادة الملء
• ماء
• ورق
• قلم جاف أو قلم رصاص
• ميزان (اختياري)
• كأس أو كوب أو وعاء ثانٍ (اختياري)
• كوب قياس (اختياري)
• جهاز ترطيب (اختياري)
• مواد متنوعة أخرى لصنع شبكة (اختياري)

التحضير

• قم بتمديد الشماعة السلكية وتشكيلها كي تتخذ شكل ماسة.
• ضع أحد طرفي الجورب حول الشماعة الماسية الشكل، ثم ثبته أسفل الشماعة باستخدام الشريط اللاصق.
• ضع قطعةً كبيرةً من الصلصال في قاع الكأس أو الكوب أو الوعاء الشفاف.
• اجعل خطاف الشماعة السلكية مستقيمًا.
• ضع الخطاف المستقيم في الصلصال بحيث يقف في وضع عمودي وثابت.
• إذا كنت تستخدم ميزانًا، فيمكنك أن تزن صائد الضباب الخاص بك وتسجل الوزن.
• املأ زجاجة الرش بماء الصنبور.

الخطوات

• تناول زجاجة الرش، وصوِّبها بعيدًا عن صائد الضباب. اضغط على مقبض الزجاجة حتى تبدأ بالرش. ماذا ترى عندما ترش الزجاجة الماء؟
• الآن أمسك زجاجة الرش على بُعد قدم من شبكة صائد الضباب الخاص بك وبشكل عمودي عليها. صوِّب الزجاجة على صائد الضباب، وضخ منها حوالي 10 مرات. تفقَّد الشبكة بعد ذلك. ماذا ترى؟
• رش الشبكة بالماء 10 مرات أخرى. ماذا تلاحظ الآن؟
• كرر هذه الخطوة حوالي 10 مرات، وتفقَّد شبكة صائد الضباب الخاص بك بعد كل 10 رشات. كيف يتغير سطح شبكتك في كل مرة؟
• ماذا ترى في قاع وعاء التجميع الخاص بك؟ إذا كنت تستخدم ميزانًا، يمكنك وضع صائد الضباب بالكامل على الميزان مرةً أخرى، وتسجيل كتلته. هل تغيرت كتلة الجهاز؟ إذا كان الجواب نعم، فكيف حدث ذلك؟ هل يمكنك تفسير التغيير؟
• نشاط إضافي: رش من زجاجة الرش الخاصة بك مباشرةً في كأس أو كوب أو وعاء آخر، نفس عدد المرات التي قمت برشها على صائد الضباب. قارن كمية الماء الموجودة في كل وعاء أو قسها في كوب القياس. ما مدى كفاءة صائد الضباب في التقاط المياه المتوافرة؟
• نشاط إضافي: بدلًا من استخدام زجاجة رش، يمكنك أيضًا وضع صائد الضباب بالقرب من جهاز الترطيب. كيف يغير هذا نتائجك؟
• نشاط إضافي: جرِّب مواد أخرى موجودة لديك في المنزل لصنع الشبكة. ما هي أفضل المواد لتجميع الماء من الهواء؟ يمكنك قياس كفاءة تجميع الضباب عن طريق قياس وزن صائد الضباب قبل وبعد رشه بالماء. ولمقارنة نتائجك، ستحتاج إلى استخدام كمية الماء نفسها لكل مادة تختبرها.
• نشاط إضافي: هل يهم كيف تمسك زجاجة الرش أمام صائد الضباب؟ كيف تؤثر المسافة أو الزاوية التي توجه بها الرذاذ نحو الشبكة على كفاءة صائد الضباب؟

الملحوظات والنتائج

إن الجهاز الذي صنعته من جورب طويل شفاف وشماعة هو نموذج بسيط لصائد الضباب، الذي يتكون عادةً من شبكة ممتدة عبر إطار ووعاء تجميع أسفلها. لقد استخدمت زجاجة الرش لتحاكي الضباب. إن فوهة الضخ الموجودة داخل زجاجة الرش تُقسِّم تيارَ الماء إلى العديد من القطرات الصغيرة. يمكنك رؤية هذه القطرات تخرج من زجاجة الرش. تحاكي هذه القطرات الضباب، وهو أيضًا عبارة عن قطرات ماء صغيرة منتشرة في الهواء.

عندما مرت قطيرات الماء هذه عبر صائد الضباب تم تجميعها بواسطة الشبكة. لم ترَ على الأرجح تغيرًا كبيرًا بعد 10 رشات، لكن بعد فترة من المفترض أن ترى قطرات صغيرة من الماء تتراكم على سطح الجورب. وكلما زاد الضباب الذي جمعته الشبكة زاد تراكُم قطرات الماء، وفي مرحلةٍ ما شرعت هذه القطرات على الأرجح في الاندماج، وشكلت قطرات أكبر انزلقت بعد ذلك على السطح -بفضل الجاذبية- إلى داخل الوعاء. وعندئذٍ من المرجَّح أن ترى تجمع المياه في قاع وعائك. إذا كنت تستخدم ميزانًا، يمكنك حساب الفرق بين وزن الجهاز في بداية النشاط وفي نهايته، وهو ما يعكس كمية المياه التي جمعتها من الهواء!

إذا جربت شبكاتٍ مختلفة، فربما تكون قد جمعت كمياتٍ مختلفةً من الماء. ولا يزال العلماء يحاولون تحسين المواد والتصميمات الخاصة بمصائد الضباب حتى تكون أكثر فاعليةً في جمع المياه. ويمكن لمصائد الضباب في الحياة الواقعية -وفق المواد المكوِّنة للشبكة وتصميمها- جمع ما يصل إلى تسعة لترات من الماء يوميًّا لكل متر مربع من الشبكة.

تنظيف المكان

إذا كان الجورب لا يزال سليمًا بعد النشاط، يمكنك تجفيفه وإعادة استخدامه. ويمكنك أيضًا إرجاع الشماعة السلكية إلى شكلها الأصلي وإعادة استخدامها كذلك.