« خاصیت موئینگی » و کاربرد آن در زندگی روزمره، چیست؟

« آلودگی محیط زیست » تغییرات نامطلوبی است که در محیط زیست اطراف ما، به علت فعالیتهای بشری؛ از جمله، سوختهای فسیلی، احداث کارخانجات صنعتی، استخراج معادن و ...، به وجود می آیند. این آلودگیها در اثر رشد سریع جمعیت و صنعتی شدن، با سرعت، در حال افزایش، بوده و شامل  آلودگی هوا، آب، خاک، آلودگی صوتی، آلودگی با مواد رادیواکتیو و ...، می شود. آلودگی هوا با ایجاد بیماریهای تنفسی و  قلبی - عروقی، تخریب لایه اوزون و به وجود آمدن مشکلات پوستی و چشمی، ذوب یخچالهای طبیعی و زیر آب رفتن مناطق مختلف جهان، سبب بروز انواع مشکلات برای جانداران گوناگون، می شود. آلودگی آب نیز، با به انقراض کشاندن گونه های مختلف آبزیان و همچنین، از طریق انتقال مواد سمی داخل بدن آبزیان و سایر جانداران به انسانها، زندگی در محیط زیست را مختل می گرداند. نوع دیگر آلودگی که بر خاک، تأثیر می گذارد حاصل از کارهای معدنی، کشاورزی، زباله های پزشکی، زباله های الکترونیکی، مصرف دخانیات، دود وسائل نقلیه و ...، می باشد.

با توجه به تأثیرات نامطلوبی که آلودگی محیط زیست بر گونه های مختلف جانوری و گیاهی، دارد، دولتها و شهروندان کشورها را ملزم به رعایت اصول و انجام اقداماتی خاص؛ در جهت کاهش این گونه آلودگیها، می نماید.

یکی از اقدامات در این زمینه، « گیاه پالائی » است. در این روش، از گیاهان مقاوم، جهت حذف یا کاهش غلظت آلاینده های محیط زیست، استفاده می شود؛ بدین شکل که آلاینده های منابع آبی در ریشه برخی از گیاهان آبی و خاکی؛ از جمله، آفتابگردان، ذرت، خردل هندی، تنباکو، چاودار و ...، تغلیظ یا رسوب کرده و در برخی دیگر از گیاهان نیز، پس از جذب توسط ریشه، دچار محدودیت حرکتی، شده و راحت تر، در دسترس قرار می گیرند. مورد اول برای جذب فلزاتی؛ مانند سرب، مس، نیکل، روی، کروم و کادمیوم، مناسب بوده و در فاضلابهای صنعتی، فاضلابهای معادن اسیدی و روانآبهای حاصل از کشاورزی، کاربرد دارد. مورد دوم نیز، برای جذب، رسوب و کاهش ظرفیت آلاینده های درون خاک، رسوب و لجن، مورد استفاده، قرار می گیرد. البته در دسته ای از گیاهان، آلاینده ها بعد از اینکه از طریق ریشه، جذب می گردند، تبخیر و در اثر تعرق، به جو زمین، منتقل می شوند. همچنین، گونه هائی از گیاهان، قادرند آلودگیهای داخل آب و خاک را که به شکل ترکیبات آلی، هستند شکسته و به مولکولهای ساده تر، تبدیل نمایند و بدین ترتیب، به درون بافتهای خود، راه دهند.

این روش در مقایسه با روشهای فیزیکوشیمیائی که باعث از بین رفتن میکروارگانیسمهای مفید خاک و در نتیجه، ضعیف شدن فعالیتهای بیولوژیکی آن، می گردند مفیدتر بوده و علاوه بر آن، کم هزینه تر می باشد. گیاهانی که در عمل « گیاه پالائی »، استفاده می شوند این کار را از طریق خاصیت موئینگی، انجام می دهند. اینک، برای بهتر فهمیدن موضوع، به تعریف « خاصیت موئینگی »، می پردازیم.

« نیروهای بین مولکولی » به نیروهائی، گفته می شود که اجزای سازنده مواد را به یکدیگر، متصل نموده؛ به نحوی که مانع دور یا نزدیک شدن بیش از اندازه آن اجزاء از هم، می شوند. این نیروها به دو دسته « نیروهای همچسبی » و « نیروهای دگرچسبی »، تقسیم می گردند که دسته اول به نیروهای بین مولکولهای همسان و دسته دوم به نیروهای میان مولکوهای غیرهمسان، گفته می شود. « خاصیت موئینگی » یکی از آثار « نیروهای دگرچسبی »، می باشد.

در تعریف « اثر موئینگی »، می توان به اتفاقی که بعد از قرار دادن یک « لوله موئین »؛ لوله ای با قطر یک دهم میلیمتر، داخل ظرفی پر از آب، رخ می دهد، اشاره کرد. به علت بیشتر بودن « نیروی دگرچسبی » میان مولکولهای آب و شیشه نسبت به « نیروی همچسبی » میان مولکولهای آب، آب داخل لوله، بالا رفته و بالاتر از سطح آب درون ظرف، قرار می گیرد و درست، به همین دلیل نیز، سطح آب داخل لوله به صورت فرورفته یا مقعر، دیده می شود. میزان بالا رفتن آب داخل لوله، به میزانی، خواهد بود که وزن آبی که بالاتر از سطح آب درون ظرف، قرار دارد با « نیروی دگرچسبی » مولکولهای آب و شیشه، برابر باشد. به علاوه، هر قدر، قطر لوله نازکتر باشد، ارتفاع آب داخل لوله، بالاتر خواهد رفت.

اکنون، اگر ظرف را از مایعی؛ مانند جیوه، پر نمائیم، در اثر کمتر بودن « نیروی دگرچسبی » بین مولکولهای جیوه و شیشه در مقابل « نیروی همچسبی » میان مولکولهای جیوه، سطح جیوه داخل لوله، پائینتر از سطح جیوه درون ظرف و به شکل برآمده یا محدب، خواهد بود.

جهت محاسبه ارتفاع مایع درون لوله موئین، می توان از فرمول زیر، استفاده نمود:

در این فرمول، h ارتفاع مایع درون لوله، σ ( سیگما ) کشش سطحی مایع، r شعاع داخلی لوله، ρ چگالی مایع، g نیروی گرانش زمین ( 81/9 متر بر مجذور ثانیه یا حدود 10 نیوتون بر کیلوگرم ) و θ زاویه بین دیواره لوله و راستای مایع در محل اتصال، می باشد. در نتیجه، اگر شعاع داخلی لوله موئینی 50 میکرومتر، کشش سطحی آب 70 میلی نیوتون بر متر و θ زاویه بین آب و دیواره، 53 درجه باشد، با توجه به اینکه چگالی آب 1000 کیلوگرم بر مترمکعب و کسینوس زاویه 53 درجه برابر با شش دهم، است، ارتفاع آب درون لوله به صورت زیر، به دست می آید:

برای بهتر درک کردن زاویه میان دیواره لوله و راستای مایع در محل اتصال، به شکل زیر، دقت کنید:

« اثر موئینگی » کاربردهای دیگری نیز، در زندگی روزمره ما، دارد؛ از جمله، بالا آمدن الکل از فتیله چراغ الکلی، آبیاری قطره ای، ساخت مواد تمیزکننده با خاصیت موئینگی که جاذب آلودگیهای زیست محیطی باشند، فرایند تصفیه آب و ... .