عندما يكون لكل جرام أهمية ، فمن المنطقي أن تضخ الإطارات بغاز أخف من الهواء. أم هو كذلك؟
في عام 1972 أراد إيدي ميركس أن تكون إطاراته مليئة بغاز أخف من الهواء لمحاولة تسجيل ساعة. لم يستطع صانع الإطارات الخاص به ، إرنستو كولناغو ، الحصول على أي هيليوم ، لذلك كان على إيدي أن يذهب بدونه ، لكن هذا لم يمنعه من تسجيل رقم قياسي جديد على أي حال ، على إطار تم حفره بالفعل مع ثقوب كافية لإرباك فأر سويسري.
لكن ما الفرق الذي كان سيحدثه؟ كم الوزن سوف يتم توفيره؟ للحصول على إجابات ، نحتاج إلى أن نكون علميين ، لذا اخلع الجيليه والنظارات الشمسية وارتد معطف المختبر ونظارات السلامة.
لنفترض أنك تدير عجلات 700c مرتجعة بإطارات 25 مم.لكل منها حجم ظل أقل من لتر واحد. للالتزام بالمعايير المتفق عليها من قبل الكيميائيين في كل مكان (باستثناء الولايات المتحدة ، لأسباب معروفة لهم جيدًا) ، سنفترض أيضًا أنك تركب بجوار البحر ، وبالتالي فإن ضغط الهواء هو جو قياسي واحد ، وهو بارد ، فقط حول نقطة التجمد.
مع كل هذه المتغيرات ثابتة الآن ، فلنحسب المجاميع أثناء دوراننا.
إذا كانت إطاراتك منفوخة بأقل من اللازم إلى نفس ضغط الغلاف الجوي ، والذي يبلغ حوالي 14.5 رطل / بوصة مربعة ، فإن الهواء في كل منها يزن 1.24 جرامًا - 2.5 جرام تقريبًا للزوج.
أنت ، مع ذلك ، عاقل ولديك 100 رطل / بوصة مربعة ، بعد أن ضغطت في ما يقرب من سبعة أضعاف عدد الجزيئات. في هذه الحالة ، يزن الهواء في أحد إطاراتك 8.56 جرامًا - أكثر من 17 جرامًا للزوج.
ثم وقوع كارثة. أنت ثقب - هل تصدق ذلك؟ - الأمامي والخلفي في وقت واحد. كونك عالمًا ، فأنت جاهز ولديك أنابيب احتياطية ، لكن مقبض المضخة ينفجر.
لحسن الحظ ، بائع بالون عابر ، معجب بمعطفك الأبيض ونظارتك الواقية ، يبيع لك بعض الهيليوم بالسعر القياسي البالغ 1.58 جنيه إسترليني للتر.
تقوم بضخها عبر موصل المضخة المكسور ، واستخدم إبهامك الحساس بشكل غير طبيعي للتحقق من وصولها إلى 100 رطل / بوصة مربعة بالضبط ، وانطلق بالرضا في عمل جيد.
على الفور تلاحظ الفرق ، وتبتعد بسرعة أكبر. يزن الغاز في كل إطار الآن 1.18 جرامًا فقط. دراجتك بأكملها ونفسك الطيبة أخف وزناً بنحو 15 جرام بفضل الهيليوم.
هو توفير يعادل وزن ثلاثة برامق.
للأسف ، يتم تقليص فرحتك من خلال ثقب مزدوج آخر. لا يصدق ، مخترع سيارة تجريبية تعمل بخلايا الوقود يسحب ويحول بعض الهيدروجين من خزانها إلى أنبوبين جديدين آخرين انزلقت بهما في إطارات سيارتك.
دفع لها 63p لكل لتر بالسعر الجاري ، وأنت تبتعد عن الدواسة ، وتتسارع أسرع من ذي قبل لأن البنزين في كل إطار يبلغ 0.59 جرامًا تافهًا.
بالمقارنة مع الهواء ، أصبحت دراجتك الآن أخف وزناً بمقدار 16 جرام تقريبًا مع وجود الهيدروجين في الإطارات - يمكنك الركوب بأربع مكبرات صوت.
النزول بسرعة
لإسعادك ، ينضم إليك عضو من Hackney CC ويقودك بجانبك ، ويمنحك رصيفًا واسعًا حتى لا يتسبب معطف المختبر الذي ترتديه في تشويش عجلاته.
أنا أندريا سيلا ، أستاذة الكيمياء في يونيفرسيتي كوليدج لندن. لقد لاحظ دورك الإضافي في السرعة ، لذلك ، بطبيعة الحال ، تبدأ بالغاز.
أحد التحديات التي ستجدها هو أن جزيئات الهيليوم والهيدروجين أصغر بكثير من جزيئات الهواء بحيث يمكنها أن تتلوى في طريقها عبر المواد التي تحتوي عليها.
"ويتنقلون بسرعة أكبر حتى يتمكنوا من القيام بذلك بسرعة - ولهذا السبب تنكمش البالونات المليئة بالهيليوم بسرعة" ، كما يقول الأستاذ.
في تلك اللحظة ، تهبّك الرياح الجانبية في الحضيض حيث ، كما هو متوقع تقريبًا ، تركب فوق قطعة من الزجاج وعقب سيجارة متوهج.
الثقب الحتمي للإطار الأمامي يطلق الهيدروجين ، ومع العلم بالقابلية الشديدة للاشتعال لأخف العناصر وأكثرها وفرة في الكون ، فإنك تخشى اندلاع حريق بنسب هيندنبورغ.
سيلا ، مع ذلك ، يهز كتفيه دون قلق. يقول: "يتشتت الهيدروجين بسرعة ، لذا من غير المحتمل أن تشتعل فيه النيران وتحترق". "لكي يحدث ذلك ، ربما تحتاج إلى peloton منفوخ بالهيدروجين من الإطارات داخل سقيفة دراجات مختومة وثقب جميعًا في وقت واحد."
عندما تستعير مضخته لوضع الهواء في الأنبوب الجديد الذي قدمه لك بلطف ، يقول إنه إذا كنت قلقًا ، فيجب عليك استخدام الهيليوم لأنه خامل تمامًا ، على الرغم من أنه ضعف وزن الهيدروجين.
قبل أن توضح أنك جربت الهيليوم بالفعل ، يتلقى مكالمة من الدكتور مايكل دي بوديستا ، عالم الأبحاث الرئيسي في المختبر الفيزيائي الوطني ، الذي يشير إلى عيب آخر للهيليوم.
"إنه أقل قابلية للانضغاط ، لذا فإنه سيصعب عليك ركوبه" ، كما يقول. "الهيدروجين أكثر ليونة". يسعدك الآن أن يكون لديك هواء مرة أخرى في الإطار الأمامي لأنه أفضل في الاستجابة لسطح الطريق الوعرة.
مع الكثير من المعرفة التي يجب هضمها ، تتوقف عند مقهى دافئ وتستقر على طبق من الفاصوليا على الخبز المحمص ، وتجد نفسك تشارك طاولة مع جوردون إدواردز ، زميل العلوم الفخري في National Physical Lab.
يشير إلى أن أي وزن يتم توفيره عند الحافة ، سواء من خلال غاز أخف أو إطارات نحيفة ، يكون فعاليته ضعف ما سيكون عليه في أي مكان آخر على الدراجة أو راكب الدراجة.
يقول: "إنه يجعل التسارع والانزلاق الحر في المنحدرات أسرع".
محرج ، قرقرة معدتك ، مما يدفعك للسؤال عن حركة الغاز داخل إطار. يقول إدواردز: "عندما تبدأ ، لن تدور ولكن الاحتكاك مع الإطار سيسحبها بسرعة إلى نفس السرعة".
'الهواء أكثر لزوجة من الهيليوم والهيدروجين ، لذا من المفترض أن يستغرق وقتًا أطول ولكن أعتقد أنه بالنسبة لأي منهم ، يكون وقت التوازن في حدود بضع ثوانٍ."
ينحني راكب دراجة آخر ، ويعتذر عن مقاطعته ويضيف ، "عندما تبدأ في المضي قدمًا ، فإن أي غاز داخل إطارك سوف يمارس ضغطًا أكبر في الجزء الخلفي من الإطار أكثر من الأمام. ينقلب الموقف عندما تبطئ ، ".
الشعار الموجود على قميصه يقول إنه الدكتور ريتشارد مارتينو ، مدير العلوم والتكنولوجيا النووية في مختبر أيداهو الوطني ، لذلك لا تجادل.
يسأل صاحب المقهى إدواردز ومارتينو عما إذا كنت ، مرتديًا المعطف الأبيض ، نظارات السلامة ، خوذة هوائية وليكرا ، تزعجهم ، لذا عليك أن تقدم اعتذارك وتغادر. الحبوب سارية المفعول وتكسر الريح.
حساب سريع آخر يكشف أنه إذا استطعت الاستمرار في إطلاق الغازات لمدة ثلاثة أسابيع ويومين ، فستوفر ، في المتوسط ، نفس الوزن مثل ملء إطاراتك بالهيليوم. اختيارات ، إيه؟
