החורף כאן: איך ניתן למנוע "אדים" על השמשה ברכב?

כאשר הטמפרטורות בחוץ יורדות, ובייחוד בשעות הערב והלילה, שמשת המכונית מתכסה בשכבת אדים - או לפחות כך רובנו קוראים ללחות שמצטברת שם ומפריעה לנו לראות. מה היא בדיוק אותה שכבה ומה ניתן לעשות כדי לטפל בה? יצאנו לבדוק ולהדגים (צפו בסרטון):

זה לא אדים

בלשון היום יום אנחנו קוראים למה שמצפה את שמשת המכונית, כמו גם את עדשות המשקפיים או את המראה בחדר האמבטיה - אדים. בשל השימוש הרווח זה גם השם שנתנו לכתבה הזאת, אבל בעצם, זה לא נכון! זאת משום שאדים הם מים במצב צבירה גזי, ואילו את השמשה לא מצפה שום גז. אם היו שם באמת אדים זה לא היה מפריע לנו כל כך, כי אדי מים הם שקופים ולא חוסמים את הראיה. מה שאנחנו קוראים לו אדים הוא התוצאה של אדי מים באוויר: ההתעבות של אדי המים, כלומר הפיכתם למים נוזליים, עקב קירור. לכן מה שמצפה את השמשה זה מים נוזליים. הבעיה היא, שהמים מתעבים על השמשה בצורה של טיפות קטנטנות המפוזרות עליה.

כל טיפת מים משמשת כמעין עדשה מרכזת, כמו שאפשר למצוא בזכוכית מגדלת. העדשה 'שוברת' את קרני האור, כלומר גורמת להם לשנות כיוון, והתוצאה הכללית היא שהראות דרך השמשה נחסמת. ה"אדים" על השמשה, אם כן, יכולים להיות מתוארים בצורה מדוייקת יותר כלחות מהאוויר שמתעבה על השמשה הקרה כטיפות. בסרטון אנחנו סוקרים ארבע גישות שונות לטיפול בבעיה, שכל אחת מטפלת בהיבט שונה של התופעה.

חימום

גישה ראשונה לטיפול בבעיה היא חימום. ההיגיון ברור: אם המים מתעבים על השמשה בגלל שהיא קרה, וטמפרטורה נמוכה גורמת לאדי מים לשנות מצב צבירה לנוזל – פשוט נחמם אותה וכך נמנע את ההתעבות עליה. ברכבים רבים יצרני הרכב בנו לשם כך מערכת מיוחדת: בשמשה הקדמית ישנם פתחי אוורור המכוונים אליה, וניתן להזרים בהם אוויר חם. מעבר לחימום, הרוח הנושבת על השמשה הקדמית גם עוזרת לאדות טיפות מים שכבר התעבו על השמשה (ראו הרחבה בהמשך).

בשמשה האחורית יש מנגנון אחר:  מין 'סבכת חוטים', שהם בעצם גופי חימום זעירים המחממים את השמשה. אגב, החוטים הללו המודבקים על השמשה הם מאוד דקים ועדינים, וצריך מאוד להיזהר מלקרוע אותם – קרע עלול לגרום להם לנתק שימנע מהם לפעול.

ייבוש

אפשרות נוספת, ואולי טיפה מפתיעה, היא דווקא להפעיל ברכב את מיזוג האוויר כאשר הוא פועל על מצב קירור. הפעולה הזו תעזור לייבש את האוויר, משום שכאשר האוויר עובר דרך מערכות המיזוג כדי להתקרר, הלחות שבו מתעבה כבר בתוך המזגן עצמו. בטח ראיתם ברחוב מזגנים ש'מטפטפים' מים בזמן פעולת הקירור שלהם בקיץ – זוהי הלחות שבאוויר שהתעבתה על המזגן.

גם כאן ההיגיון לטיפול בתופעה הוא ברור: אם לא תהייה לחות באוויר, לא יהיה מה שיתעבה על השמשה. בנוסף לכך, אם מכוונים את זרם האוויר היבש על השמשה הוא מאיץ את תהליך ההתאדות של הטיפות שכבר התעבו, כפי שעושה כל רוח. הסבר לתופעה ניתן לראות בקטע הסרטון הבא:

שינוי המשטח

השיטה השלישית הגיעה אלינו, כמו פיתוחים רבים אחרים, מנאס"א – סוכנות החלל האמריקאית. בשנת 1966 גילה האסטרונאוט יוג'ין סרנן (Cernan) כי בעת יציאה לחלל הזגוגית של חליפת החלל שלו התכסתה לחלוטין בשכבת התעבות, עד כדי כך שהוא לא הצליח לראות כמעט בכלל! כמובן שדבר כזה קורה לנו גם בכדור הארץ, למשל על עדשות המשקפיים – ובמקרה כזה אנו פשוט מנגבים אותם. אלא שאסטרונאוט בחלל לא יכול לעשות זאת: הוא בכלל לא יכול לגעת בחלק הפנימי של זגוגית הקסדה שלו. גם לנשוב אוויר חם או קר לעבר הקסדה זה לא פרקטי, ואי אפשר לייבש את האוויר – הרי כל נשימה ונשימה של האסטרונאוט מוציאה עוד אוויר לח,ישר על הזגוגית.

מדעני נאס"א ניגשו לבעיה ופתרו אותה באמצעות גישה שונה: אם מה שמפריע לראות אלו המים שמצטברים כטיפות, פשוט נמצא דרך למנוע מהם לעשות זאת. השיטה שנמצאה, ומשמשת עד היום ברוב החומרים המסחריים 'נגד אדים', היא לגרום למשטח "לאהוב" יותר את המים. באמת – לאהוב זה הפירוש המילולי של המונח המדעי: לגרום למשטח להיות יותר הידרופילי (מיוונית: הידרו=מים, פיליה=אהבה. מן הסתם, מדובר במטאפורה - אף אחד לא חושב שהחומר מפתח רגשות). חומרים יכולים ליצור קשרים חזקים עם מולקולות המים – ואז הם נקראים הידרופיליים, ויכולים לא לעשות כך – ואז הם נקראים הידרופובים, שמן הוא דוגמא טובה לחומר הידרופובי, שלא יוצר קשרים עם מים. כאשר מים נמצאים על משטח הידרופובי הם ינסו לצמצם כמה שיותר את שטח המגע שלהם עם המשטח, כי לא נוצרים קשרים טובים בינם ובינו. לעומת זאת, כאשר מים נמצאים על משטח הידרופילי, "אוהב מים", הם ייטו ליצור איתו מגע בשטח גדול ככל האפשר.

אם ישנן הרבה טיפות מים על משטח הידרופילי, הן יתחברו זו לזו ויווצר משטח מים דק ואחיד. משטח כזה לא חוסם את הראייה, כי אין בו את הטיפות הכדוריות המשמשות כעדשות ושוברות את קרני האור. והנה, פתרנו את הבעיה! בהמשך להיגיון הזה, ניקוי השמשה עם הידיים אינו מומלץ, משום שהיד לרוב משומנת בשמנים שהגוף שלנו מפיק באופן טבעי, כלומר מצופה בחומר הידרופובי. החומר הזה מעודד הצטברות של מים דווקא בצורת טיפות קטנות, החוסמות את הראייה.

יש לציין כי ישנם בשוק גם מעט חומרים 'סופר הידרופובים' לטיפול בבעיה, כשההגיון הוא לדחות לחלוטין את הנטייה של המים להצטבר על המשטח. אבל כיוון שאין חומר הידרופובי באופן מוחלט, תמיד יהיו טיפות מים שיצליחו איכשהו להידבק אליו.

הגישה האחרונה שהודגמה בסרטון מגיעה מעצה שמסתובבת באינטרנט. הרעיון הוא למרוח את השמשה במשחת שיניים, ולנגב אותה (בלי לשטוף), כך שתשאר שכבה דקה של משחת שיניים על הזגוגית. משחת השניים מכילה בין היתר חומרים השייכים למשפחת ה'דטרגנטים', שגם חומרי ניקוי רבים שייכים אליהם, ופועלים בדומה לסבון. אחת הפעולות שהחומרים הללו עושים היא החלשת מתח הפנים של המים. 

כדי להבין מה זה אומר אנחנו צריכים קודם כל להבין מה הוא מתח הפנים של המים: זהו מעין קרום שקוף ובלתי נראה, ש"מחזיק" את שטח הפנים החיצוני של המים. למעשה הוא מורכב ממולקולות המים שנמצאות בשכבה החיצונית ביותר של הטיפה, ומהכוח שמושך אותן זו אל זו. חישבו על טיפה של מים על משטח: היא מתנהגת בדומה לבלון מים – כאילו בלון גומי בלתי נראה מחזיק אותה כדורית ולא שטוחה. מתח הפנים הוא אותו "בלון". 

כאשר אנו שמים דטרגנט על השמשה הוא פועל כמו סיכה על בלון מלא מים. מתח הפנים נפרץ והטיפה לא נשארת כדורית  אלא הופכת למשטח דק ושטוח שלא מפריע לראיה - בדיוק כמו בשיטה הקודמת. אנחנו לא חייבים להשתמש דווקא במשחת שיניים: כל מריחה של סבון נוזלי הייתה משיגה אפקט דומה. אפשר לראות את פעולת 'שיטוח' הטיפות הזו אם מרססים מים על השמשה לאחר מכן. באיזור שבו מרחנו את הדטרגנט, המים לא נשארים כטיפות.

מאת ד"ר אבי סאייג, באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע.