ما العلم وراء إضرام النار بقدح حجر الصوان بالفولاذ؟
إن أي مغامر له مكانته قد يحمل في جعبته شيئًا يساعده على إضرام النار، إذا كان متمرسًا فربما تكون أدواته المفضلة هي الصوان والفولاذ.
يُعد هذا الزوج من الأدوات طريقةً موثوقةً لإشعال النار في المناطق النائية مع بعض المهارة في استخدامهما.
ولكن كيف تعمل؟ لماذا يؤدي ضرب حجر الصوان بقطعة من الفولاذ إلى إضرام النار، في حين أن الأمر قد لا يُفلح بقدح حجرين عشوائيَّين ببعضهما؟
جميع طرائق إشعال النار لها غاية مشتركة، وهي توليد حرارة كافية لإشعال مصدر الوقود.
يقول بيتر سندرلاند وهو عالم في خواص النار ومجالاتها في جامعة ميريلاند: «عند اجتماع الفولاذ والصوان، يمكنهما بسرعة توليد الحرارة بسبب الطريقة التي يتفاعل بها حديد الفولاذ مع الهواء المحيط عند قحطِه بالصوان».
هذه هي كيفية عمل ولاعة الجيب الكلاسيكية وفقًا لسندرلاند، فكل ضربة على الدولاب تحكُّ حجر الصوان بالفولاذ، ما يؤدي إلى إشعال وقود البوتان في الداخل والحصول على شرارة تُشعِل النار.
ولكن فَهْم السبب في فاعلية المزيج بدقة يتطلب الغوص في كيمياء الأكسدة، تحدث الأكسدة عند اتحاد عنصر أو مركب كيميائي مع الأوكسجين، ويسبب تغييرًا في خصائصه.
عند حصول نفس العملية للحديد تُعرف حينها باسم الصدأ، ويُسخِّر استخدام الصوان والفولاذ لإشعال النار تأثيرًا جانبيًا على الأكسدة: وهو الحرارة.
صنع الإنسان القديم أدواته من الصوان، نظرًا لإمكانية تشكيله على شكل رؤوس رماح وشفرات حادة.
الصوان أقسى بكثير من الفولاذ، لذلك فإن ضربهما ببعضهما يؤدي إلى جلخ شذرات حديد من قطعة الفولاذ.
يتأكسد الحديد بسهولة شديدة عند تعرضه للهواء، لكن عادةً ما تجري العملية ببطئ شديد، فعلى سبيل المثال، تستغرق سيارة مهملة أو قطعة مهجورة من معدّات المزرعة سنوات حتى يأكلها الصدأ.
تتأكسد الجزيئات الصغيرة للحديد ضمن الفولاذ في غضون أجزاء من الثانية، مع أنها لا تبدو صدئةً عند رؤيتها بالعين المجردة، وهذا يولِّد شررًا شديد الحرارة.
تحدث العملية بسرعة فائقة لأن قطعًا من الحديد لها مساحة سطح أكبر بكثير من قطعة حديد كبيرة.
يقول سندرلاند لموقع لايف ساينس ومعه قليل من برادة الحديد: «المهم نسبة السطح على الحجم. الحجم في الأساس صفر، ولكن هناك الكثير من المساحة السطحية».
لذلك عند جلخ قطعة صغيرة من الحديد، ستتعرض عدة ذرات حديد فجأة للهواء، ويمكن أن تتأكسد جميعها دفعةً واحدة، يولِّد التفاعل الكيميائي بسرعة كميةً هائلةً من الطاقة على شكل حرارة.
وإذا انتثرت كمية هائلة من الشذرات الحديدية الساخنة في كومة من الأوراق أو الأغصان الجافة، فيمكِّنها ذلك من إضرام النار وإشعال الحريق.
قال سندرلاند أنه يصعب تحويل الشّرر إلى شعلة، لذلك من المفيد امتلاك شيء يمكن للشرر إشعاله بسهولة أكبر لتسريع العملية، تعمل شذرات الفولاذ بصورةٍ جيدة وتشتعل فور اصطدام الشرر بها.
تاريخيًا، استخدم الناس قماشة فحمية، قطعة قماش نصف محترقة تشتعل بسهولة ثم تحترق ببطئ معطيةً النار من حولها وقتًا لتضيء.
قبل إنتاج الفولاذ على نطاقٍ واسع، ربما تمكَّن الإنسان من توليد الشرر عن طريق جلخ الصوان بالصخور الأخرى الغنية بالحديد، مثل البيريت المعروف بذهب الحمقى.
تَستخدم التقنيات الأخرى لإضرام النار مبادئًا مشابهة، كمُوقِد المغنيزيوم، وهو خيار شائع ومتاح، يستفاد من حقيقة أنه يحترق بشدة، لذلك فإن جلخ نشارة المغنيزيوم داخل كومة من القش، ثم توليد شرر عن طريق جلخ قضيب يحتوي على الحديد فوقها يمكن أن يفرقع النار بسرعة.
تُستخدم لأعواد الثقاب مجموعة مختلفة كليًا من التفاعلات الكيميائية، لكن لها هدفًا مشتركًا: وهو توليد كثير من الحرارة لإشعال مصدر الوقود بسرعة.
تقول سارة مكاليستر المهندسة الميكانيكية والباحثة في خدمة غابات الولايات المتحدة في مختبر ميسولا لعلم الحرائق أنه من الممكن أن تحدث هذه العملية بالصدفة،على سبيل المثال، يمكن أن تبدأ حرائق البرية عندما يسحب شخصٌ ما مقطورة بسلسلة يجرها خلفه تلامس الطريق وتحتك به ثم تحدث شررًا، أو أن تَشابك خطوط الكهرباء يولِّد شررًا تشعل النيران في الأعشاب الجافة.
قالت مكاليستر لموقع لايف ساينس: «جميعهم في نفس الموضع نوعًا ما، جزيئات ساخنة وصغيرة تهبط في كومة قشٍ جاف سريع الاشتعال».
اقرأ أيضًا:
كيف استخدمت النار الإغريقية في الحروب؟
دراسة تشير إلى بدء البشر استخدام النار منذ مليون سنة مضت
ترجمة: سليمان عبد المنعم
تدقيق: غفران التميمي
مراجعة: باسل حميدي
