קול מהעבר: לזכור ביחד

ד"ר יעל עבאדי-רייס

המגפות של הדמיון

רמי שלהבת

המגפה שלא הייתה

ד"ר קרן לנדסמן

חבל על הזמן

רמי שלהבת, דוד מדר

שיר היסודות

ד"ר אבי סאייג

האם הממותה נכחדה?

איתמר אבנרי

למה לי פטנטים עכשיו?

ענת לונדון-דרורי

מדעי הסריגה למתקדמים

ד"ר נעמה חריט-יערי

מפרי ועד פיריט

שלומית עוזיאל

קול מהעבר: תיאוריית הסבתא

ד"ר יעל עבאדי-רייס

הרקע ל"משפט הקופים"

מאת: רמי שלהבת

גלי כבידה

מעיין בלוויס
מתוך תחרות S-Factor 2017

הזואולוג העברי הראשון

סיפרה: ורד שפירא
כתב: גרא קולטמן

קוואנטום פאנק

להקת קוואנטום פאנק
מתוך תחרות S-Factor 2017

ריקוד הגליקוליזה

צרי בריקנר
מתוך תחרות S-Factor 2019

חלקיקים אלמנטריים

סיפר: פרופ' חיים הררי
כתב: גרא קולטמן

להיות מחוסן, להיות ממוגן

שלישיית הטרובדורים: איילת דקל, נורית קרני וינאי גונצ'רובסקי
מתוך תחרות S-Factor 2019

מזמור למזקקה

פרופ' אהוד שפירא
מתוך תחרות S-Factor 2017

מצב הצבירה הרביעי: פיזיקת הפלזמה לילדי גן

סיפרו: יפה אליעזר ופרופ׳ שלום אליעזר | כתב: גרא קולטמן

טבלת החיים

גיא ויינגרטן
מתוך תחרות S-Factor 2019

שנסון לחלבון

דניאל זיידמן
מתוך תחרות S-Factor 2019

נתרן וכלור

רוני גלפנד ואדם רופאים
מתוך תחרות S-Factor 2019

המראה משקרת

רום יטיב, שקד לוטן, נמרוד שובל שרים, יותם אברמסון ורועי בנין
מתוך תחרות S-Factor 2019

התהוות הכל

רועי בנין, עמית אינזלברג, רום יטיב, שקד לוטן, נמרוד שובל
מתוך תחרות S-Factor 2019

אבק כוכבים

לירי דולנסקי
שיר מתוך תחרות S-Factor 2019

מימן

אריאל רודיק
על בסיס "ראפ למימן" מתוך תחרות הכשרונות המדעית S-Factor 2019

על סדר מתוך כאוס

פאנל: פרופ׳ דוד הראל ופרופ׳ תמר אל-אור

מחול מודרני

רקדנית: ענבר קרן

תרגילי החשבון של הדבורים

סינא כבהא, תוכנית אלפא

אקריות: הרבה מעבר לאלרגיה

עומר גיז, תכנית אלפא

מימן

אריאל רודיק
על בסיס "ראפ למימן" מתוך תחרות הכשרונות המדעית S-Factor 2019

יש שיאמרו שמימן הוא יסוד חסר אופי, שמגיב כמעט עם כל יסוד אחר ועובר בקלילות בין חומרים, בתגובות כמו חומצה ובסיס. אז איך קורה שדווקא היסוד הקל ביותר מסוגל לשחרר אנרגיה עצומה כל כך?

ובכן, כדי לענות על שאלה זו אין מנוס מלחזור לכמה מונחים מעולם הכימיה והפיזיקה.

בטבע יש שלושה סוגים, הנקראים איזוטופים, של אטומי מימן. המוכר והנפוץ ביותר הוא מימן שבגרעינו אין ניטרון אלא רק פרוטון. דיטריום הוא מימן שבגרעינו פרוטון אחד וניטרון אחד, וטריטיום הוא מימן שבגרעין שלו שני ניטרונים ופרוטון. בפצצת מימן מתרחשת תגובה בין דיטריום לטריטיום בתהליך הנקרא היתוך, ובו גרעיניהם של שני יסודות מתחברים והופכים לגרעין אחד.

נשמע פשוט? לא ממש.

בגרעין האטום נמצאים הפרוטונים, בעלי המטען החיובי, ולכן גרעיני האטומים דוחים זה את זה. יש צורך בהמון אנרגיה ובטמפרטורה גבוהה מאוד (אזהרת ספוילר – האנרגיה לפצצת מימן מסופקת על ידי פצצת אטום קטנה…) כדי לקרב את הגרעינים מספיק כדי שיתחברו. אם נביט שוב בדיטריום ובטריטיום, נוכל לראות שהמטען החיובי בגרעין קטן מאוד: פרוטון אחד בלבד. לכן הדחייה בין הגרעינים היא מינימלית, והמימן הוא מועמד מצוין לתגובת היתוך.

בסיום תהליך האיחוי בין הגרעינים, מתקבלים אטום הליום וניטרון יחיד, ונפלטת אנרגיה רבה שנובעת למעשה משינוי במסה במהלך התגובה. המסה של המגיבים גבוהה יותר מהמסה של התוצרים, והמסה ש״נעלמה״ הופכת למעשה לאנרגיה. במילים פשוטות, איבדנו מסה – פלטנו אנרגיה.

לעומת זאת, בפצצת אטום מתרחש תהליך הפוך, של ביקוע אטומי איזוטופים של אורניום או פלוטוניום לשני אטומים קטנים יותר תוך ירידה במסה הכוללת ופליטה של חום, קרני גמא רדיואקטיביות וניטרונים. ניטרונים אלו חודרים לאטומים אחרים שנמצאים בקרבתם וגורמים לביקוע של אטומים נוספים, וכן הלאה בתגובת שרשרת, עד לצריכה של כלל החומר הניתן לביקוע.

אז למה פצצת מימן חזקה יותר מפצצת אטום, אתם שואלים? כאן התשובה נעוצה בנוסחתו המפורסמת של אינשטיין E=mc2. המסה שהמערכת מאבדת הופכת, כאמור, לאנרגיה, ומכאן ששינוי גדול יותר במסה יוביל לפליטת אנרגיה רבה יותר, כלומר לפצצה חזקה יותר. כפי שהוזכר בשיר "ראפ למימן", מימן הוא היסוד הראשון בטבלה המחזורית, כלומר הקל ביותר, ולכן, אם נחשב את ההבדל בין מסת התוצרים למסת המגיבים בפצצת מימן ובפצצת אטום, ניווכח כי בפצצת המימן אכן אובדת יותר מסה, כלומר נפלטת יותר אנרגיה, ליתר דיוק – פי 1,000 יותר אנרגיה.

ומעבר לפצצות, כיצד אנו יכולים לנצל את יתרונותיו של המימן?

לצערנו, פצצת מימן אומנם מייצרת אנרגיה שיכולה להיחשב לירוקה, אך השימוש בפצצת אטום כספק האנרגיה הראשונית לתהליך גורם לפליטה של קרינה ואינו מאפשר שימוש כזה.

כיום, מימן משמש גם כדלק, לדוגמה במנועי הבערה של מעבורות החלל של נאס״א, וגם כחומר עיקרי בתאי דלק, שתוצר הלוואי שלו הוא מים נקיים הניתנים לשתייה.

מקורות:

Could we use nuclear bombs to generate electricity?

Renewable Energy World – Hydrogen Energy

האם פצצת מימן חזקה יותר מפצצת אטום, ומדוע? רון

Thermonuclear bomb – ENCYCLOPEDIA BRITANNICA

ראפ למימן