» «
בטון
מהו הבטון ומה המהפכה ההנדסית שהוא אפשר?



בטון (Concrete ובצרפתית Béton) הוא חומר בנייה נפוץ במיוחד, שמאפשר בנייה חזקה ויציבה מאוד. הבטון מאפשר יכולת עיצוב גבוהה במיוחד, חוזק עצום ואטימות טובה מאוד.

קיימות מעל ל-100 תערובות שונות ליצירת בטון. לרוב הן יכללו בבטון המודרני תערובת של צמנט, חול, חצץ ומים. במצב הטבעי מתקשה תערובת הבטון, מתחזקת ומתמצקת, כלומר הופכת לבטון מוצק, בתוך 10 שעות.

מרבית הבטון בימינו מיוצר במפעלי בטון. מהמפעל נלקח הבטון אל אתרי הבנייה, באמצעות מערבל בטון, ששומר על הבטון מלהתייבש ולהפוך מוצק, על ידי עירבולו המתמיד ושמירתו בכך במצב נוזלי.

בפרויקטים גדולים, חלק גדול מהבטון לא מובא אל אתר הבנייה, אלא משמש ליציקת חלקי בניין במפעל עצמו. מרכיבים כאלו יועברו מהמפעל, כשהם בנויים לגמרי, בשלמותם או כחלקים שיורכבו באתר הבנייה עצמו.

היסטורית, אפשר הבטון עוד בימי האימפריה הרומית לבנות ערים גדולות. עוד כשפותח, בימי הרומאים, הצליחו להשתמש בו לבניה של מקדשים ובנייני פאר ענקיים. חלקם שרדו עד ימינו, כשהידועים שבהם הם הפנתיאון הרומי, מבנה הכיפה הגדול בעולם, והקולוסיאום - הבניין הגדול ביותר שבנו הרומים עם בטון. כבר אז נבנו מבטון מובילי מי הידועים כאקוודוקטים, גשרים, מעגנים, נמלים ובתי מרחץ.

בשנת 1756 הומצא הבטון המודרני, מערבוב של מלט, חלוקים ולבנים מפוררות. הממציא היה מהנדס בריטי בשם ג'ון סמיטון (John Smeaton). השיפור הזה הוביל עם הזמן ליכולת לבנות מבנים רבי קומות, מגדלי ענק וגורדי שחקים בגבהים מטורפים.

בימינו התווסף לבטון שימוש בחומרים ממוחזרים, כמו אפר שנכתש מתוצרי הלוואי של תחנות הכוח הפחמיות. כך חוצבים פחות, מצד אחד ומצד שני חוסכים באזורי פסולת מיותרים.


הנה הבטון וכיצד ניתן לשפרו בימינו (מתורגם):

https://youtu.be/znSeL66e8qE


תולדות השימוש בבטון:

https://youtu.be/0ZY4jx0m_Qg


כך השתמשו הרומים בבטון ומה שיצרו בעזרתו:

https://youtu.be/xZ9uGJ3Z1Bg
טפלון
איך שום דבר לא נדבק לטפלון?



טפלון (Teflon) הוא חומר פלסטי עמיד לחום, שמונע חיכוך או הידבקות של שאריות המזון לכלי בישול שעליו הוא מותקן. זוהי תרכובת כימית שהוצגה כמוצר מסחרי בשנת 1946. היא התגלתה 8 שנים לפני כן על ידי עובד חברת "דופונט" בשם רוי פלנקט.

התכונה המוכרת ביותר של הטפלון היא השימוש הנפוץ שעושים בו, בייצור של כלי בישול שונים. על ידי ציפוי של מחבתות בטפלון, אולי השימוש הכי מוכר שלו, ניתן לטגן ללא שמן, כשהמזון המטוגן לא נדבק למחבת.

הטפלון נודע גם ברמת החיכוך הנמוכה במיוחד שלו, כמעט הכי נמוכה מכל המוצקים המוכרים לאדם, אחרי פחמן דמוי יהלום. כיום מצפים בטפלון גם קליעי רובה, על מנת שהקליעים יעברו בקנה, תוך חיכוך מזערי וכך יימנעו אסונות של רובים מתפוצצים.

היסטורית, הוכנס הטפלון לשימוש, בפעם הראשונה, ב"פרויקט מנהטן", לפיתוח פצצת הגרעין האמריקאית במלחמת העולם השנייה.

הטפלון כל כך הצליח עד שהוא הפך לסמל תרבותי ולמטאפורה של אנשים ששום דבר לא נדבק בהם ושוב ושוב הם מצליחים לחמוק מעונש ומפגיעה בשמם הטוב. לא פעם אומרים, על פוליטיקאים למשל, שהם טפלון. משפטים כמו "אינספור חקירות וכתבי אישום הוגשו נגדו ולא יצאה מהם אף לא הרשעה אחת..." נאמרים מעת לעת על פוליטיקאי כזה ואחר.


#משימת חשיבה:
הטפלון הוא חומר שדוחה מים מאד, מה שנקרא "חומר הידרופובי". ניתן לראות זאת כששופכים מעט מים למחבת או לסיר המצופה טפלון. שימו לב שהמים מתחברים לטיפות ולא נשארים פזורים על פני כל המישור. הסיבה לכך היא הנטייה של המים להקטין את שטח המגע שלהם עם הטפלון, עד כמה שאפשר. הטיפות הללו שומרות על מגע מינימלי עם משטח הטפלון.

האם תוכלו לחשוב על שימוש מעניין וחדשני בתכונה זו של הטפלון?


כך פועל הטפלון (מתורגם):

https://youtu.be/uXaP43Zbz7U


כך הוא הפך ללהיט בכלי בישול ומחבתות:

https://youtu.be/vJKMlBDWqI4?t=21m51s&end=24m44s
גראפין
מהו גראפין - חומר העתיד?



הגראפין (Graphene) הוא חומר כימי חדש שיוכל בקלות להוביל את המהפכה הטכנולוגית הבאה.

הגראפין הוא חזק פי 200 יותר מפלדה, קל יותר מנוצה וגמיש כמו גומי. הוא מפותח בהשקעות אדירות ואם יצליח הפיתוח נוכל לקבל בעתיד מכשירים שלא היכרנו כמותם.

דוגמאות? - כלי רכב ומטוסים קלים ובטיחותיים אך בעלי צריכת דלק זעירה, טלוויזיות שניתן להדביק על הקיר כמו טפטים ולגלגל כדי לקחת להרצאות, סמארטפונים ומחשבים גמישים וחזקים מפלדה, סוללות קלות ובעלות חיים ארוכים מאד, עיתונים אלקטרוניים שמחוברים לאינטרנט ומעודכנים בזמן הקריאה, חסרי משקל כמעט ושניתן לקפלם כרצוננו ועוד.

את פיתוח הגראפין מובילים צמד הפיזיקאים מאוניברסיטת מנצ’סטר באנגליה, זוכי פרס נובל בפיזיקה ב-2010, אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב. אם יצליח הפיתוח ניתן יהיה לייצר מהגרפן אפילו שרירים מלאכותיים שיחליפו את שרירי הגוף הפגועים של פצועים או את האיברים העייפים שלנו.

את ההמצאה המופלאה שלהם ביססו הממציאים על ערבוב של המינרל גרפיט, אותו גרפיט שאנו מכירים מהעפרונות שלנו, עם פיסות של סרטים דביקים!

אמנם לא הכל פתור בפיתוח הגראפין אבל השקעות של מיליארדים בפיתוחו מבטיחות שאם הוא יצליח, יהיה הגראפין לא פחות מאשר "הפלסטיק של המאה ה-21".


הנה החומר החזק מיהלום - גראפין:

https://youtu.be/fs1-9xRsGCQ


הפוטנציאל שלו לשינוי עולם המוצרים וחיי האדם:

https://youtu.be/Q_eTLPKdrHs


עוד על הגראפין:

http://youtu.be/WFacA6OwCjA


ההכנה של הגראפין ותולדות התגלית המדהימה:

http://youtu.be/PifL8bAybyc


סרטון הדרכה להכנת גראפין בבית:

http://youtu.be/Irg3kbnTN4o


נאנו-חומרים חדשים כבר נוצרו בעקבותיו:

https://youtu.be/jkAXhJWixJ8


הסוללות החדשות עשויות הגראפין נטענות פי 20 יותר מהר ואורך חייהן פי 7 מהן:

https://youtu.be/tBpLBMoBUTg
מבנה החומר
מהו מבנה החומר?



החומרים בעולם מגוונים ושונים זה מזה, בתכונות, במרקם וכדומה. אבל בואו נציץ בסיבות שהם שונים, באבני היסוד הבסיסיות ביותר של החומר ובחלקיקים הזעירים ביותר שהמדע מכיר. בואו נביט למרכיבים של האטומים ושל המולקולות.

כל החומרים בעולם מורכבים ממולקולות. המולקולות הללו בנויות מאטומים. את האטומים עצמם מרכיבים פרוטונים, נייטרונים וענן של אלקטרונים מסביבם.

לרוב לא מזכירים את זה אבל גם הפרוטונים והנויטרונים מורכבים מחלקיקים זעירים יותר שנקראים קוורקים, או קווארקים. נכון להיום, הקוורקים הם החלקיקים הקטנים ביותר שהמדע מכיר. בניגוד לחלקיקים שיכולים להיות לבד בטבע, כמו האלקטרונים, הנויטרונים והפרוטונים, הקוורקים באים תמיד בזוגות או בשלשות. ככל הידוע לא ניתן למצוא קוורק בודד בטבע, או להפרידו. החשוב לעניין מבנה החומר הוא שהקווארקים נמשכים זה לזה ויוצרים את הפרוטונים והנויטרונים,

האחרונים מתחברים במינונים שונים ובכל הרכב של ניוטרונים ופרוטונים הם יוצרים גרעין של אחד מהיסודות הכימיים, אלו שמוצגים כל כך יפה בטבלה המחזורית. לכל יסוד בה יש מספר אטומי משלו.

דוגמאות? - בואו נראה: מימן למשל מכיל פרוטון אחד (מה שאומר שמספרו האטומי יהיה גם הוא 1). אם יהיו שני פרוטונים אז זה כבר גרעין של הליום ואתה כבר יודעים מה מספרו האטומי, נכון? (צודקים - התשובה היא 2). נמשיך ב-6 פרוטונים שיש לגרעין הפחמן ושמונה לחמצן וכן הלאה.

אגב, לא פעם בגרעין האטום משתנה המספר של הנויטרונים. למשל באטום פחמן יכולים להיות מספרים שונים של נויטרונים. ההבדלים הללו יוצרים איזוטופים - כולם פחמן אבל בעוד שהפעילות הכימית שלהם זהה, המאפיינים הפיזיקליים שלהם הם לא פעם שונים. כך יש איזוטופים של פחמן שהם יציבים, בעוד שאחרים הם רדיואקטיביים. התכונות הללו שימושיות לא פעם, כמו במקרה של פחמן 14, שבזכותו ניתן לתארך את גילם של מאובנים וממצאים ארכיאולוגיים. יש כמובן איזוטופים אחרים, לא רק לפחמן. ביניהם כלור 35, כלור 37 ועוד.

נחזור לגרעין. יש בו לרוב מספר דומה של פרוטונים ונויטרונים. אבל מה בדיוק תפקידם של הנויטרונים?

ובכן, הנויטרונים מסייעים לפרוטונים להיצמד אלו לאלו, בניגוד לנטייה הבסיסית שלהם לדחות זה את זה, בשל המטען החשמלי השונה של פרוטונים שונים.

האטום נוצר מחיבור של פרוטונים בעלי מטען חשמלי חיובי לאלקטרונים בעלי מטען שלישי. באטומים נייטרליים מבחינה חשמלית יש מספר שווה של פרוטונים ואלקטרונים. כלומר, באטומים כאלה ייקשר אלקטרון שלילי אחד עם כל פרוטון חיובי. לכן יהיו בכל יסוד מספר דומה של אלקטרונים ופרוטונים והאטום שלו יהיה נייטרלי.

מדע הכימיה מכיר בכ-90 יסודות יציבים.


הנה תיאור מבנה החומר (מתורגם):

https://youtu.be/LE9Rmij-avM


סקירה על מבנה האטום (מתורגם):

https://youtu.be/mY1AMxUPhB8


כך נקשרים ביניהם אטומים לחלקיקים (מתורגם):

http://youtu.be/NgD9yHSJ29I?t=6s


תכנית חינוכית על מבנה החומר עם פרופסור דן שכטמן:

https://youtu.be/D2knuNloXH8?long=yes


וד"ר שקמה שוורצמן מסבירה את החומר בצורה יפה ומקורית - בעזרת מוסיקה:

https://youtu.be/m5GKw93EL9M?long=yes

חומרים

ייצור סוכר
מי גילה את הסוכר והחל לייצר אותו?



ההיסטוריה של הסוכר (Sugar) היא מרתקת ביותר. זאת משום שהסוכר הוא אחד ממחוללי השינויים ההיסטוריים המשמעותיים ביותר ונהנה מהם מאד. החל מביות הסוכר, אי שם בגינאה החדשה, באלף ה-8 לפני הספירה, ועד להתפשטותו, אלפיים שנה אחר-כך, אל איי אינדונזיה ומהם צפונה לסין ומערבה להודו ומשם לעולם כולו.

במאה ה-5 התפשט ייצור הסוכר אל פרס ואירופה, באותה תקופה, לא מודעת כלל לקיומו של המתוק מדבש הזה שגדל בצמח קנה הסוכר. רק במאה ה-8 תתחיל אירופה לצרוך סוכר מעובד. עד אז כמות הסוכר שצרכו אנשי ימי הביניים בשנה, הייתה זעירה. מה זה זעירה? - עוד מעט תדעו... הסוכר עד אז הוא נדיר ולכן יקר להחריד.

החקלאים מצדם יגלו די מהר שבגלל האקלים האירופי הקר יחסית, אירופה פשוט לא מתאימה לגידולו. רק באגן הים התיכון, באקלים הטרופי והסאב-טרופי שמתחת לקו הרוחב 36N, ניתן לגדל את קני הסוכר.

וכך, טיפין טיפין, התאזרח הסוכר באירופה בתחילת האלף השני. עדויות של לוחמים במסעי הצלב למזרח התיכון סיפרו על מתיקותו בהערצה. כך כתב ההיסטוריון אלברט מאאכן, במסע הצלב הראשון: ""במקום ההוא (ערקא) האנשים מצצו קנים קטנים דבושים המצויים שם בשפע, להם הם קוראים 'זוכרה'. הם נהנו מהמיץ המזין של הקנה, ומשום מתיקותם, ברגע שטעמו אותם כמעט שלא יכלו להפסיק לאכול מהם. סוג הצמח הזה מעובד על ידי האיכרים כל שנה בעבודה קשה מאוד. בתקופת הקציר, המקומיים מרסקים את הקנים הבשלים במכתשים קטנים, ומאחסנים את המיץ המסונן בכלים עד שהוא נקרש ומתקשה בדמות שלג או מלח לבן" (ציטוט מתוך ויקיפדיה).

כששלטו הצלבנים במזרח התיכון, החל הסוכר להגיע לאירופה, אך עם נפילת הממלכות הצלבניות במהלך המאה ה-13, איבדו הנוצרים את מרבית שטחי הגידול של קני הסוכר שהיו להם. לכן במרבית אירופה צרכו ממנו רק האצילים העשירים. אמנם גודל מעט קנה סוכר באיים כמו סיציליה, כרתים וקפריסין, כשגם בדרום ספרד מצליחים לגדלו היטב, אבל הסוכר אז היה כה יקר מציאות עד ששימש כתבלין ותרופה, יותר מאשר למאכל. אדם ממוצע בן ימינו, להשוואה, אוכל ביום אחד את כמות הסוכר שאכל אדם בימי הביניים במשך שנה שלמה.

עם כיבושי המוסלמים, החל הסוכר להגיע יותר ויותר לאירופה. הוא עדיין נחשב למותרות, אבל השינוי כבר היה בפתח. הוא חל כשהועבר קנה הסוכר לגידול המוני ב"עולם החדש", יבשת אמריקה שגילה קולומבוס במאה ה-15.

מה שהגדיל את תפוצתו מאד היא העבדות, שהעבירה המוני עבדים מאפריקה כדי לגדלו בכמויות באמריקה ולספקו לאירופים. באופן מסוים ניתן לראות את סיפור העבדות כסיפורו של הסוכר (והכותנה ומסילות הרכבת למערב ארצות הברית וכדומה).

ואכן, ההיצע ההולך וגובר של הסוכר במערב, הוזיל את מחירו. כך החלו השכבות הנמוכות בחברה האירופאית לצרוך אותו יותר ויותר ולהגדיל את הביקוש האירופי לסוכר, שהפסיק לשמש רק כתבלין או תרופה, כמובן, והפך למוצר מבוקש בתזונה האירופית. עשירים ועניים, מלכים ופשוטי-עם - כולם צרכו מעתה סוכר. הוא הפך לממתיק חובה בתה, בקפה, בריבות, בעוגות וסירופים.

אזרחי המדינות המודרניות הולכים ומתמכרים לסוכר. בהדרגה התפתח הקפיטליזם, שהמרקסיזם אף רואה בסוכר את אחד ממחולליו והגענו לעידן הנוכחי, שבו הסוכר הפך לממכר הגדול של העולם המודרני ולמחולל ההשמנה שהופך אנשים לגדולים ושמנים מאי-פעם.


הנה סקירה היסטורית על מקור הסוכר:

https://youtu.be/p4g6sReVCYQ


הרצאת וידאו קצרצרה על תולדות הסוכר:

https://youtu.be/BrcqjgvgwZE


סרטון מתורגם שמראה לכמה מאכלים מפתיעים הוא הגיע בתזונה שלנו:

https://youtu.be/Q4CZ81EmAsw


וסרט תיעודי שמראה כיצד הניע הסוכר תהליכים היסטוריים, לא תמיד פשוטים:

https://youtu.be/8hcAjyOFX1M?long=yes
שיש
מהו השיש?



זה אלפי שנים שהשיש (Marble) משמש לבנייה, פיסול ועוד. שיש הוא סלע גבישי קשה ועמיד במיוחד. במהלך הדורות הוא שימש לבניית מקדשים וארמונות חזקים ויציבים, שאלמלא קרסו בהרס מכוון של כובשים וצבאות או ברעידות אדמה, היו ודאי עוד עומדים במקומם.

השיש היה גם חומר הגלם העיקרי לפיסול הקלאסי, ביוון העתיקה, בתקופה הרומית וגם בתקופת הרנסאנס, שהחייתה את סגנון הפיסול והעקרונות האמנותיים של התקופות העתיקות הללו.


הנה פסלים יווניים ורומיים משיש:

https://youtu.be/9HpVVgWk3m4


הנה תולדות השיש, מסלע חצוב ועד פסלים עשויי שיש:

https://youtu.be/68h7mkJPTTc


כך מפסלים בשיש:

https://youtu.be/WbLqrsHJEVc


עוד על יצירת הפסלים משיש:

https://youtu.be/gyWeksAo8VM


כך פורסים את השיש במפעל למטרות בנייה:

http://youtu.be/59RVcFPXN_g


וכך משמש השיש בעיצוב המודרני היוקרתי ביותר:

https://youtu.be/pOOD4G8JZzM
נחושת
איך הפיק האדם נחושת בימי קדם?



על אף שלא ידעו אז על תגובה כימית, גילו האנשים כבר לפני אלפי שנים, שאם יערמו בבור נחושת חמצנית ופחם ויבעירו את הפחם, ייפלט חום שיתיך את הנחושת ויגרום לה לזלוג לתחתית הבור. כשכיבו את האש וקיררו את הבור, קיבלו כיכר נחושת נקייה. צורת הכיכר התקבלה מצורתה של תחתית הבור.

אפילו בארץ, בתמנע שליד אילת, התגלו שרידים של מכרות נחושת עתיקים, בני 3500 שנה. גם בהם התגלו בורות ששימשו בימי מצרים העתיקה להפקת הנחושת בשיטה קדומה זו.


הנה סרטון על הפקת מתכות:

http://youtu.be/ag6XNGAWEdA?t=28s


הנה ניסוי להפקת נחושת באמצעים כימיים:

http://youtu.be/u4MW1vLGrGU


הנה מכרה נטוש מהעבר:

http://youtu.be/cZJtrElE4Ic


והנה ממצאים של מכרה עתיק:

http://youtu.be/AVtuxtIP4g4
אירוג'ל
מהו האירוג'ל - החומר הקל ביותר בעולם?



האירוג'ל (Aerogel) הוא חומר מלאכותי מוצק, בעל צפיפות נמוכה במיוחד ש-99.8% ממנו הוא אוויר. מדובר בחומר שהרכיב הנוזלי שבו הוחלף באוויר, שהוא קל במיוחד.

בזכות המבנה המיקרוסקופי המיוחד שלו, לאירוג'ל יכולת בידוד מעולה (יש לו חסינות לחום של עד 1300 מעלות צלסיוס!) ויכולת לשאת משקל כבד במיוחד.

על אף שהאירוג'ל יוצר לראשונה בשנת 1931 על ידי הכימאי סטיבן קיסטלר, הוא פותח ושופר בעשורים האחרונים הן על ידי נאס"א, לטובת משימות בחקר החלל והן על ידי מדענים בסין, שהצליחו לשפר את תכונותיו עוד יותר.

כיום זוכה האירוג'ל לשימושים מגוונים בתעשיות כמו הקוסמטיקה והצבעים, בחומרי בידוד לבניין ובתעשייה הכימית לסוגיה. בחלל השתמשו בו בשנים האחרונות באיסוף אבק וגרגרי חול מכוכב הלכת מאדים.


הנה הדגמה של הארוג'ל, החומר הקל בעולם, ועד כמה הוא קל:

http://youtu.be/j2Ny_00t30I


וסרטון שמדגים את חוזקו של הארוג'ל ולפיכך את השימושים שלו בתעשיה:

http://youtu.be/WREnMOheOMI


בורופין
מהו החומר החזק בעולם, בורופין?



החומר החזק ביותר בעולם יהיה כנראה הבורופין (Borophene). זהו בחומר סינתטי, מלאכותי, שנוצר במעבדה ושלא ניתן למצוא בטבע. הבורופין פותח בידי חוקרים אמריקאים ונחשף לעולם בשנת 2014. אפילו יותר מגראפין, חומר קל במיוחד שדומה לו במובנים שונים, נראה שהבורופין עשוי להיות החומר החזק ביותר בעולם.

את הבורופין מייצרים בתהליך של אידוי חומר בשם בורון ואז עיבוי שלו על יריעת כסף דקה. כיוון שבורון וכסף לא יוצרים תגובה כימית, נוצרת מעין יריעת בורון בעובי של אטום אחד והיא הבורופין. כמו הגראפין, החומר הקל להפליא שפותח בשנים האחרונות ומהווה הישג מדעי לכשעצמו, גם הבורופין עשוי מיריעה דקה של אטומים. כל 36 אטומים שלו מסודרים כמשטח דו-ממדי, אותה יריעה שהוזכרה, כשבמרכזם חור בצורה הקסגון. המבנה הזה אינו רק יפה, אלא מקנה לו חוזק נדיר.

מה שמעניין הוא שבתהליך הזה נוצרות בבורופין תכונות שונות, שלא ניתן למצוא באטום הבורון, האטום שמרכיב אותו. למשל זה שלבורופין תכונות מתכתיות, על אף שהבורון הוא יסוד שאינו מתכתי. ניקח לדוגמה את המוליכות החשמלית שלו. בניגוד לבורון, שהוא רק מוליך למחצה, הבורופין מוליך חשמל מצוין. אבל הוא לא סתם מוליך חשמל, אלא שסידור האלקטרונים הייחודי שלו מאפשר זרימת אלקטרונים חד-כיוונית. החוקרים רואים בעובדה זו פוטנציאל לשימושים עתידיים מגוונים, לצרכי הובלה חשמלית לכיוון אחד בלבד, כשהכיוון השני חסום ומאובטח נגד התחשמלות או העברת מתח חשמלי למקומות שאיננו רוצים.

הבורופין הוא הבטחה ענקית. כשילמדו כיצד ניתן ליישמו בתעשייה, הוא עשוי לשמש כחומר הבנייה של מבני ענק דקיקים, חזקים ויציבים להפליא. כבר עכשיו מדברים על שימוש בבורופין לצורך בניית מעלית-החלל, שתעלה בני-אדם אל מחוץ לאטמוספירה, ללא צורך בחלליות יקרות וצורכות אנרגיה (קראו עליה באאוריקה בתגית "מעלית חלל").


הנה בורופין - החומר החזק בתבל:

https://youtu.be/9WN_71PxjDs


האם כך יוביל אותנו הבורופין במעלית חלל אל עבר תחנת החלל הבינלאומית?

https://youtu.be/fASklODXNnw?long=yes
מהי צנטריפוגה?



צֶנְטְרִיפוּגָה (Centrifuge) היא מכשיר שמשמש להפרדה של חומרים זה מזה. בסיבובים מהירים מאד שלה היא גורמת לחומרים כבדים להיצמד לדפנות הסיר ובכך הם מופרדים מהנוזל שבתוכו היו.

על ידי סיבוב הצנטריפוגה במהירות גבוהה, היא מסייעת להפרדת חומרים קטנים אבל כבדים המרחפים בנוזל הקל מהם. החומרים הכבדים יותר, הם חומרים בעלי צפיפות גבוהה יותר, שמצטברים במהלך הסיבובים המהירים קרוב לתחתית המבחנה, בעוד שהחומרים הקלים, או הנוזל הקל, צפים למעלה.

תחילה השתמשו בצנטריפוגות כדי להפריד בחלב מלא לשמנת ולחלב רזה. רק בתחילת המאה ה-20 שוכללה הצנטריפוגה וזכתה למקום מרכזי בתהליכים תעשייתיים ובמעבדות המחקר. כיום היא משמשת בגרסה פשוטה מאד, גם בבית, במכונת הכביסה שלנו ואפילו במטבח. איפה? - בבתים רבים יש מייבשי חסה, שמשתמשים בכוח הצנטריפוגלי כדי להרחיק ממנה את שאריות המים, לאחר השטיפה.

שמה של הצנטריפוגה הוא בעברית: סַרְכֶּזֶת. מקור המילה בלועזית הוא מהשפה הלטינית: "centrum" (מרכז) והמלה "fuga" (ריצה).


הנה הסבר בעברית על פעולת הצנטריפוגה:

https://youtu.be/lK0fpG21npk


הסבר על השימוש בצנטרפוגה:

http://youtu.be/9CYaPLIX4VM


עם צנטריפוגה אפשר גם לנקות שמן:

https://youtu.be/Jy32SxgCgHc


ובעזרת אותו עיקרון מייבשים עלי חסה לאחר השטיפה:

https://youtu.be/B5jzwxh0d-M
מהם הגבישים?



גביש הוא חומר מוצק שמורכב מאטומים, מולקולות או יונים, שמסודרים בתבנית שחוזרת על עצמה ב-3 ממדים. רובנו מכירים גבישים בתור אבני חן צבעוניות ומבריקות ולרוב יפות במיוחד. חלקן טבעיות וחלק גדול מהן מיוצר על ידי אדם, בתהליכים כימיים.

אבני הבניין של מוצקים שונים ובמיוחד של מתכות, מרביתן בנויות מגבישים. אטומים של יסודות שונים בטבע מסתדרים בגבישים בזוויות שונות. גבישי ברזל למשל, נערכים בזווית ישרה. גבישי צורן לעומתם, מסודרים בזווית ישרה אך נטוייה באלכסונים.

יופיים של הגבישים השפיע מאד על האמנות ועל העיצוב המודרניים. מבנים רבים, פסלים ויצירות אמנות משתמשים באסתטיקה של הגבישים למרקמים ותבניות עיצוביות מדהימים.


הנה סרטון לילדים על הגבישים בטבע:

http://youtu.be/ziIM_paX6Lg


הסיבה לאהבה שלנו לגבישים:

http://youtu.be/c9qjLl7mXsQ


מערה במקסיקו שיש בה גבישי ענק מדהימים ביופיים, שנוצרו בטמפרטורה ולחות גבוהים במיוחד:

http://youtu.be/wQSk179D-xY


וסרט תיעודי על הגבישים הללו:

https://youtu.be/w0ztlIAYTCU?long=yes
מהו שרף העצים וכיצד הוא נוצר?



שרף (Resin) הוא החומר הדביק שמפרישים עצים וצמחים שונים, במיוחד לאחר שפוגעים בהם. לא ברור לחלוטין מדוע מייצרים הצמחים את השרף. בין הסיבות האפשריות לכך מציעים החוקרים הגנה ומניעה של חרקים שרוצים לחדור לעץ, הגלדה של הפצע בעץ כדי לסתום את החורים או מניעת השתלטות של פטריות טפילות על העץ.

העובדה שהשרף נוזל לאחר פגיעה בצמח או בעץ גורמת לאנשים לחשוב שמדובר במקבילה הבוטאנית של דם, אבל זה לא נכון. אם כבר, אז המקבילה לדם אצל הצמח הוא המוהל (Sap). זהו נוזל מבוסס מים, המכיל את חומרי המזון של הצמח וזורם בתוך הצמח מהשורשים אל העלים. את סירופ המייפל, שאנו כל כך אוהבים על הפנקייק שלנו, מייצרים מהמוהל של עץ האדר.

בני תרבויות שונות נהגו בעבר ללעוס את השרף, כסוג של גומי לעיסה, מעין מסטיק טבעי. השרף של עצים מסוימים מכיל חומרים שגורמים להזיות ותרבויות שונות ניצלו אותו לטקסים דתיים, להתעלות הרוח וליצירת אקסטזה פולחנית.

בעבר יצרו מהשרף גם גומי, סמי מרפא, קטורת ומסמיך לאפיה ולבישול.

בימינו מנצלים את השרף לייצור טרפנטין (turpentine), החומר שבו משתמשים כדי לנקות מברשות צבע מצבעי השמן שדבקו בהם. רוב הפועלים שאוספים שרף מהעצים, עושים זאת בדרך כלל עבור בתעשיית הטרפנטין.

השרף משמש גם כפוליטורה, חומר מחדש לציפוי רהיטים. כנרים ונגני כלי קשת נוהגים למרוח שרף על הקשת של כלי המיתר, מה שמגביר את החיכוך ומחזק את הצליל.


הנה שרף העצים שעל עץ האורן:

https://youtu.be/lPmJWTx7Yec


אבן הענבר עם הדבורה הלכודה בה, היא למעשה שרף שהתאבן:

https://youtu.be/Fyub9CUALc4
מהי התכה, המשנה את מצב הצבירה ממוצק לנוזל?



התכה היא שינוי מצבו של חומר ממצב מוצק למצב של נוזל. ניתן להתיך מתכות על ידי חימום לחום גבוה מאד, באמצעות תנור התכה. התכה של כסף למשל, היא בטמפרטורה של 350 מעלות. כשהוא נחשף לחום זה, הכסף עבר ממצב מוצק למצב נוזלי.

רבים קוראים להתכה בטעות "המסה". זו טעות כיוון שגם כשקרח "נמס" הוא בעצם מותך למים או נוזל.

חמאה במחבת, קרח במשקה, שעווה בנר דולק ומתכות בתנור - כל אלה הם רק חלק מהחומרים המוצקים שהופכים בחום גבוה לנוזל.


הנה התכה של תכשיטי זהב ישנים לזהב נוזלי, שאחר כך יוצקים אותו לתבנית ויוצרים ממנו מטיל זהב:

https://youtu.be/sbbgWPt3G1Y


עכשיו אנו יודעים שבסרטון הבא, מדובר בעצם ההתכה של השוקולד ולא בהמסתו:

https://youtu.be/h_evlqvYZOM


כך מתיכים זכוכית, כדי ליצור תכשיטים:

https://youtu.be/PAdkKk54a6o
מהי לבה?



הלבה היא נוזל אדום שזורם בהתפרצות של הר געש. הלבה מגיעה מעומק האדמה ופורצת החוצה. כשהלבה מתקררת, היא מתקררת ומשחירה. כך היא הופכת לסלע שחור הנקרא ״בזלת״.

לא תאמינו אבל הלבה היא בעצם אבן מותכת. היא נקראת גם "מאגמה", אבן במצב של נוזל. רק החום העצום שבמעמקי כדור הארץ מצליח להתיך ולהפוך את האבן הזו לנוזלית. אם תרצו זוהי אש במצב נוזלי.

אנו פוגשים את הלבה, או המגמה, בעיקר בהתפרצויות של הר געש. כשהלבה הרותחת פורצת מלוע הר הגעש היא מתפזרת מסביב להר. אנו רואים אותה בדרך כלל, שנים אחרי שהיא מתקררת. אז היא נראית כאבן בזלת שחורה וקשה - פעם היא הייתה נוזל שחור ולוהט.

כשהלבה חמה, היא חומר רותח ואנשים לא נוגעים בו. יש הרפתקנים שעולים אל הרי געש פעילים ומתקרבים אל הלבה הרותחת, אבל גם הם יודעים שנגיעה קלה בלבה גורמת לכוויות חמורות ואף למוות!


הנה לבה זורמת מהר געש:

http://youtu.be/aAymSMrOlOQ


והנה הלבה הזורמת בהר געש ברוסיה:

http://youtu.be/MgBPQbXqN6c


הנה מפגש פסגה בין לבה לפחיות קולה:

http://youtu.be/GaSjwAu3yrI?t=5s
מהו הבד החכם שלא נרטב?



באולימפיאדת בייג'ין זכו שחיינים אמריקאים במבול של מדליות זהב, ביניהם השחיין מייקל פלפס, שזכה בה ב-8 מדליות זהב ושבר 7 שיאי עולם. ההישג המדהים הושג בזכות בגד ים חכם דוחה מים שהקטין משמעותית את החיכוך של גוף השחיינים עם המים והושמעו טענות רבות על היתרון הלא-הוגן. בסופו של דבר נאסר השימוש בעתיד, בבגדי הים מהבד החכם, אבל הנוכחים קיבלו הדגמה ליכולותיה של הננוטכנולוגיה בעולם האמיתי.

מדובר בבד שלא נרטב (Neverwet fabric). הוא יוכל להיות הפתרון לבגדים עמידים למים, לשומנים ולכתמים. מכיוון שמולקולות הנוזל או החומר המכתים לא ייקשרו למולקולות של סיבי הבד, אם בגד שעשוי ממנו יירטב, לא יווצר עליו כתם.

איך זה עובד?

הבד שלא נרטב משתמש בננו-חלקיקים דוחי מים, שמורכבים מפחמן, פלואור, צורן וחמצן, בשילוב עם חלקיקי חומר פלסטי. התוצאה היא המוני כיסי אוויר בבד, המהווים 97 אחוזים מהבד. כשהבד המוגן הזה בא במגע עם חומר מכתים או סתם רטוב, הוא קולט אותו בכיסי האוויר והנוזל לא נקשר או מכתים את הבד עצמו.

הבד הזה הוא רק אחד מהפיתוחים הננוטככנולוגיים של "בדים חכמים", או "טקסטיל טכנולוגי", במקרה הזה בתחום הספציפי של "ננוטכנולוגיה הידרופובית". מדובר בפיתוח שיוצר שכבה המפרידה בין הבד לחומר הנוזלי או המכתים ומונע את ההיקשרות ההדדית ביניהם.

השימושים הנוכחיים בבדים כאלה הם לג'ינס נגד כתמים, לבדי עבודה לסביבות מזוהמות, לכיסוי רהיטים ועוד. בעתיד, כך נראה, שייך לבדים הללו ודומיהם.


שימו לב להבדל בין הנעליים בבוץ - הדגמה של הבד שלא נרטב:

https://youtu.be/YqGkC5uJ0yM


הבד החכם יוצא לאור, כשהג'ינס של חברת ODO עמיד בפני נוזלים וכתמים:

https://youtu.be/7s-DyKpPoJA


עוד ניסיון מצולם מקרוב:

https://youtu.be/xPiwu-eoUQY


וסרט תיעודי על הבדים ההידרופוביים החדשים הללו:

https://youtu.be/sIcOEDZ0Rew?long=yes
מהו דונג הדבורים?



דונג דבורים (Beeswax) הוא החומר שמפרישות הדבורים בעת בניית הקן שלהן. את הדונג מייצרות הדבורים בבלוטות שבצד הבטן שלהן. לבניית הקן, הן מפרישות את הדונג כקשקשים קטנים בצבע לבן. זה קורה כשנוצרים התנאים הנכונים לבניית הקן - כשמזג האוויר מתחמם ויש להן צוף ומזון מספיק, הן יוצרות את חלות הדבש.

הדונג משמש את הדבורים לבניית חלות הדבש שבקן, כשהדונג משמש לאיטום של תאי החלות המלאים בדבש.

בתעשיית הדבש, מפיקים את הדונג כשמתיכים את חלות הדבש. לאחר הוצאת הדבש, נשאר הדונג והוא מהווה מוצר לוואי, המשמש לייצור של נרות, משחות רפואיות, מוצרי קוסמטיקה כמו קרמים ושפתונים.


הנה הדונג שמשמש בבנייה של קן הדבורים:

http://youtu.be/QEzlsjAqADA?t=6s


כך מכינים לוחות דונג:

https://youtu.be/T7VxZVSLm4E


והכנת נר ביתי מדונג של דבורים:

https://youtu.be/O4Lke3v0s1U


כך מכינים קרם ביתי לעור בעזרת הדונג:

https://youtu.be/yaYjDkv7quw
ממה מייצרים גומי?



את הגומי מייצרים משרף של עצים. העץ העיקרי ממנו מפיקים גומי הוא עץ הגומי (הוואה ברזילאית Hevea brasiliens). מעץ הגומי מפיקים כבר שנים רבות נוזל חלבי שהוא החומר שממנו מייצרים את הגומי שאנו מכירים.

תאילנד, למשל, היא מהארצות הטרופיות שבהן מגדלים את עצי הגומי.


כך מפיקים את הגומי הטבעי מהעץ:

https://youtu.be/5iTz9yN4v4k


הנוזל מועבר למפעל ושם הופך ליריעות גומי:

https://youtu.be/lUg7r7fu_eo


עוד על ייצור הגומי מהעץ:

http://youtu.be/DQX374QYvt8


מהו הפורמלין?



ראיתם פעם את בעלי החיים שניתן לראות לעיתים בצנצנות? - בזכות הפורמלין הם יכולים להישמר כך שנים רבות. הפורמלין הוא חומר משמר שמשמש לשימור רקמות לצרכים שונים, כמו מחקר, מחקר פלילי ותצוגה במוזיאונים ובמוסדות מחקר ולימוד.

הפורמלין עצמו עלול להיות מסוכן לאנשים חיים ולכן חשוב להיזהר מהחומר הזה. הוא עלול בהחלט לגרום לכוויות, לפגמים גנטיים ואפילו למחלת הסרטן. בעבר הרבו להשתמש בפורמלין לחיטוי שירותים כימיים, אך משנמצאו חומרים אחרים ובריאים יותר מעדיפים כיום להימנע משימוש בו ככל הניתן.


במוזיאונים הפורמלין מאפשר לשמור דברים אורגניים למשך מאות שנים:

https://youtu.be/6vuLEGzzPKc


כך הפורמלין משמש לשימור בעל חיים, במקרה הזה ארנב, מת:

https://youtu.be/ra0tVmOXOa4


דיון על פרזיטים שחיים בגופם של אנשים ובצנצנות מראים אותם משומרים:

https://youtu.be/PV4rowSN_AQ


יש מקומות שבהם משפריצים פורמלין על פרות ירקות כדי שייראו טריים:

https://youtu.be/RsBJb39Wh1c


וקליפ שמדמה אנשים בפורמלין:

https://youtu.be/S2kWMb5Zeko
מהו מימן - הגז הנפוץ ביקום?



הגז הנפוץ ביותר ביקום הוא המימן (Hydrogen). למעשה, כ-75% מהחומר ביקום הוא גז מימן והוא גם היסוד הראשון והקל בטבלה המחזורית.

המימן הוא גז דליק ביותר, המגיב באלימות עם כלור ועם פלואור. הוא האחראי לאחד האסונות המפורסמים בתולדות התעופה. במשך שנים רבות השתמשו במימן למילוי ספינות אוויר, בהיותו קל מהאוויר. אבל כשניצת המימן ששימש בספינת האוויר הינדנבורג, והתלקחה שריפה, שבה נהרגו 36 בני אדם, בשנת 1937, הופסק השימוש בו. זה היה סוף עידן הטיסות המסחריות בספינות אוויר. גם בלונים, שעד אז מולאו במימן הקל מהאוויר, עברו מאז לשימוש בהליום.

פצצת מימן היא פצצה החזקה פי 100 מפצצת אטום. פצצת מימן פועלת על עיקרון ההיתוך-מיזוג - שזה ההיפך המוחלט מהביקוע הגרעין, עליו עובדת פצצת האטום. המיזוג נוצר כששני גרעינים מתאחדים לגרעין אחד, שהמסה שלו מעט קטנה מסכום המסות של שני הגרעינים שמהם הוא מוזג. האנרגיה העצומה שנוצרת מההפרש שבין המסות היא שמקנה לפצצת המימן את כוח ההרס העצום שלה.

למימן טמפרטורת היתוך של 259.2°C- וטמפרטורת הרתיחה שלו היא 252.77°C-. הוא משמש כדלק להנעת טילים לחלל.


הנה סיפורו של גז המימן, הנפוץ כל כך ביקום:

https://youtu.be/cxFb4hmfVT0


כך יכול המימן שבמים להפוך לדלק שמניע מכוניות:

https://youtu.be/LDwS31OE7ak


קבלו השוואה בין פצצת המימן והפצצה הגרעינית:

https://youtu.be/bwAh3Z0shsE


פצצת המימן הגדולה בהיסטוריה, פצצת הצאר מתוצרת רוסית:

https://youtu.be/4R7pZOAWQrk


וסרט תיעודי על הנעת המימן, שכמו בטילים וחלליות, מייצרת אנרגיה מכנית מגז מימן:

https://youtu.be/4AXU2wqQe00?long=yes
איך כורים זהב?



את הזהב יקר הערך כורים מהאדמה. מתכת הזהב לא נקשרת לחומרים אחרים ולכן, כל מה שצריך לעשות הוא להפריד את הזהב מהחול או הסלעים שהוא נמצא בתוכם. פעם עשו את זה בערוצי נחלים, בידיים. היום משמשים מתקנים מכניים גדולים שמזרימים את המים עם העפר ומפרידים את הזהב מהאבנים והאדמה, בכמויות זעירות.


הנה סיפורה של כריית הזהב:

https://youtu.be/wq0p5tnFnWs


כך כורים זהב באפריקה:

http://youtu.be/wcTLlnGO82E


על כריית זהב פעם והיום:

http://youtu.be/zMOYOB3NCYY


כך כורים זהב אנשים פשוטים:

http://youtu.be/LaiVcmNDNWg


בואו למכרה זהב:

http://youtu.be/x2hFMPJamqg?qr=yes
מהי מתכת הכסף?



הכסף היא מהמתכות יקרות הערך. בבית יש לנו לעתים תכשיטי כסף או כלי אוכל משפחתיים שעברו בירושה ועשויים כסף. גם ספורטאי מצטיין זוכה למדליית כסף, אם זכה במקום השני, אחרי מדליית זהב שבה זוכה המקום הראשון.

כמו הזהב, גם מתכת הכסף שימושית גם בתעשייה המודרנית. כמעט בכל מכשיר חשמלי ניתן למצוא כמות קטנה של כסף, כולל במחשבים, טלפונים ניידים, מצלמות, מכשירים רפואיים וכדומה.

מתכת הכסף התגלתה לפני כ-5000 שנה בטורקיה העתיקה. היא עובדה אז לראשונה והפכה מאז לאחת המתכות ששומרות על שוויין ולחומר ביד היוצרים, של תכשיטים וכלים שעשויים ביד אמן.


על מתכת הכסף:

http://youtu.be/jRwUmGpmF38


על היציבות של שווי הכסף:

http://youtu.be/8WbfdTyloYY
מהו פליז?
ממה עשוי היקום?
מהי הכותנה ואיך טווים אותה לבדים?
מי גילה את החמצן שנותן לנו חיים?
מהו הזהב?


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.