تبلیغات
علم و دانش
آموختن علم و دانش بیشتر

مقدمه وبلاگ علم و دانش

تاریخ:چهارشنبه 28 تیر 1396-05:31

علم ، كلیدی كه تمام درها را می گشاید

دانش به معنای دانه ی اندیشه و دانشوری است که جای پاشیدن این دانه،در ذهن انسان است. هر داده دانشی, کلید رازی از چیستان های طبیعت است که پرده از روی پدیده پنهانی برمی دارد و ما را با پیوندی میان دو یا چند چیز آشنا می کند. برای نمونه، دانستن این نکته که آتش آب را گرم می کند و به جوش می آورد، دانه ای دانشی ست که در ذهن کسی که برای نخستین بار با آن آشنا می شود، کاشته می شود. این دانه اندک اندک در ذهن پرورش می یابد و بارور می شود و پیوندهای تازه ای میان آب و آتش آشکار می کند؛ این که با اتش می توان یخ را آب کرد و آب را بجوش آورد و میکروب ها و باکتری های آن را کشت و آن را بی خطر ساخت و نیز گوشت ها، میوه ها و سبزیجات سفت را در آن آب نرم کرد و یا پخت و هم با آب آتشناک، آلودگی ها را زدود و نیز فضای بسته ای را گرم کرد و با کاربرد آب و آتش، ماشین بخار ساخت و هزار و یک.......

 این گونه، دانش، ابزار پیروزی انسان برطبیعت می شود و سازگاری بیشتر او را با زیست بومش فراهم می کند. هر جا نیز که این زیست بوم سخت سری می کند و به نیازهای انسان گردن نمی نهد، وی آن را بازسازی و بازپردازی می نماید تا در راستای نیازهای خود شکل دهد.


     




زباله ها وراه های دفع آن

تاریخ:چهارشنبه 23 مرداد 1392-17:46

حتما شما هم این تقاضای یکسان والدین را شنیده اید که «لطفا زباله را بیرون بگذار» تصمیم اینکه باید با زباله چه کار بکنید، یک مشکل جدید نیست. مردم همیشه با زباله ها مشکل داشته اند. دولت یونان، اولین زباله دانی شهری را بیشتر از 2500 سال قبل افتتاح کرد. در طی قرون وسطی، ساکنان شهری اروپا، زباله های خود را خارج از خانه و در خیابان می ریختند و نمی دانستند که بسیاری از بیماری ها توسط شرایط آلوده محیط ایجاد می شود. در اواخر سال های 1700 میلادی یک گزارش در انگلستان بیماری ها را به دفع غیر بهداشتی زباله ارتباط داد. زمانی که بهداشت شروع شد، مردم شروع به جمع  کردن زباله  از خیابان ها و نهرهای عمومی کردند. قبل از سال های 1800 میلادی، اروپایی ها زباله های خود را می سوزاندند و انرژی ناشی از آن را برای تولید الکتریسیته استفاده می کردند. اما موقعیت در این طرف اقیانوس اطلس کمی متفاوت بود، آمریکایی ها زباله های خود را در یک زباله دانی خارج از شهر می ریختند و از یک زباله دانی، تا زمانی که پر شود استفاده می کردند و سپس از مکان دیگری استفاده می کردند. زمانی که جمعیت آمریکا زیاد شد و مردم از زمین ها برای کشاورزی استفاده کردند، مقدار زباله ها زیاد  شد. اما روش خلاص شدن از زباله هنوز پیشرفت نکرده بود و به کار خود(ریختن اشغال در زباله دانی) ادامه می دادند. امروزه حدود 55 درصد زباله  های ما خارج از شهر و در محل های دفن زباله  بهداشتی دفن می شود. امروزه از پنج روش برای دفع زباله استفاده می شود اما هیچ یک از روش های دفع زباله به تنهایی برای همه شرایط گوناگون مناسب نیستند. انتخاب یک روش خاص بر اثر عوامل محلی مانند هزینه و در دسترس بودن زمین و کارگر تعیین می شود. در مطلب زیر که برگرفته از سایت آفتاب است روش های اصلی دفع زباله همراه با معایبو مزایای آنها آمده است.
1) تل انبار کردن(Dumping): در این روش زباله ها در مناطق دارای زمین های پست تل انبار می شوند، بخشی از این کار برای بازیافت زمین است ولی بخش عمده  آن به عنوان روشی است برای دفع زباله های خشک. در نتیجه عمل میکروب ها حجم زباله ها به اندازه ای قابل توجه کاهش یافته و زمین از نو برای کشت آماده می شود. نقطه ضعف های تل انبار کردن زباله عبارت است از: زباله در معرض مگس ها و موش ها قرار می گیرد، منبع ایجاد بوهای مزاحم و مناظر ناپسند می شود، زباله های سبک در نتیجه باد به اطراف پراکنده می شود و زه کشی شیرابه  تل انبار باعث آلوده کردن آب های سطحی و زیرزمینی می شود. یک کمیته WHO(در سال 1967) تل انبار کردن زباله را به عنوان غیر بهداشتی ترین روشی که موجب خطرهای بهداشت همگانی، مزاحمت و آلودگی شدید محیط زیست می شود، محکوم کرده است. باید تل انبار کردن زباله غیر قانونی اعلام و به جای آن روش های معتبر به کار گرفته شود.
2) دفن بهداشتی زباله: در جاهایی که زمین مناسب در دسترس باشد، دفن بهداشتی زباله بهترین روش دفع زباله است. این کار با تل انبار کردن عادی تفاوت دارد، از این قرار; مواد زباله در خندق ها یا جاهای از پیش فراهم شده ریخته، و به اندازه کافی کوبیده و روی آنها در پایان کار روزانه با خاک پوشانیده می شود. اصطلاح دفن بهداشتی تغییر یافته برای کارهایی به کار برده می شود که عمل کوبیدن و پوشانیدن زباله یک یا 2 بار در هفته انجام می گیرد. این عملیات به 3 نوع انجام می شود:
الف) روش خندق(Methob Trench): هر جا که زمین مسطح در دسترس باشد به طور معمول روش خندق انتخاب می شود. برای این کار خندقی دراز(به ژرفای
2 تا 3 متر و پهنای 3 تا 10 متر) کنده می شود(برحسب شرایط محیط) و زباله ها در آن ریخته و کوبیده و با خاک بیرون آورده شده روی آنها پوشانیده می شود. در هر جا که زباله به صورت فشرده در خندق ریخته شود اگر ژرفای آن 2 متر باشد یک آکر زمین برای هر 10 هزار نفر جمعیت درسال لازم خواهد بود.
ب) روش سطح شیب دار(Methob Rame): در هر جا که زمین شیب ملایم داشته باشد این روش مناسب است. برای اطمینان از پوشانده شدن زباله ها کمی حفاری هم انجام می شود.
ج) روش تسطیح زمین: این روش برای پر کردن گودال های زمین، چاله های خاک رس و جای معادن متروک به کار گرفته می شود، زباله ها تا ژرفای
2 تا 2/5 متری انبار، فشرده، و سفت می شوند و به صورت لایه های یک نواخت در می آیند، سطح بیرونی هر لایه با حداقل 30 سانتیمتر گل پوشانده می شود. این کار زباله ها را از دسترسی مگس و جوندگان جلوگیری می کند و مزاحمت ناشی از بو و گرد و غبار را هم فرو می نشاند. عیب این روش آن است که مستلزم خاک اضافی از منابع بیرون از محل است. در زباله های دفن شده دگرگونی های شیمیایی، میکروب شناختی و فیزیکی روی می دهد، گرمای زباله ها در مدت هفت  روز تا شصت درجه صد قسمتی افزایش می یابد و همه عوامل بیماری زا را می کشد و فرآیند تجزیه را شتاب می بخشد، سپس 2 تا 3 هفته طول می کشد تا خنک شود و به طور عادی تجزیه کامل موادآلی به توده بی ضرر تا شش ماه وقت می گیرد. نباید زباله ها در آب تخلیه شوند زیرا موجب بوهای ناراحت کننده ای می شود که از تجزیه مواد آلی بر می خیزد. روش دفن بهداشتی یا تخلیه کنترل شده با مکانیزاسیون متحول شده است. کارهای مربوط به پخش، مرتب کردن و خاک ریختن روی زباله ها را اینک بولدوزرها انجام می دهند.
3) سوزاندن زباله: زباله ها را می توان به وسیله آتش  زدن یا سوزاندن دفع بهداشتی کرد. هر جا که زمین مناسب در دسترس نباشد این کار روش انتخابی است. بهتر است زباله های بیمارستانی را که خطرهای ویژه ای دارند با سوزاندن دفع کرد. در چند کشور صنعتی و به خصوص در شهرهای بزرگ که زمین مناسب ندارند زباله از راه سوزاندن دفع می شود ولی در کشورهای رو به پیشرفت مانند هندوستان زباله سوزی روش مقبولی نیست زیرا زباله دارای مقادیری خاکستر است که عمل آتش  زدن را دشوار می سازد و لازم است نخست خاک و خاکستر از آن جدا شود که همه اینها نیازمند هزینه سنگین و سرمایه گذاری است که به مشکلات شهرداری در مورد سوزاندن زباله افزوده می شود. گذشته از این سوزاندن زباله در جامعه هایی که نیاز بسیار به کود دارند یک نوع خسارت به جامعه است و از این رو در کشورهای رو به پیشرفت مانند هندوستان سوزاندن زباله کاربرد محدود دارد.
4) تهیه کود: تهیه کود روشی مرکب از دفع آش خال شهری و کود انسانی یا لجن است و شامل یک  فرآیند طبیعی است که در آن در اثر عمل باکتری ها مواد آلی شکسته شده و یک ماده آلی پوسیده(گیاخاک Humus) و نسبتا پایدار به دست می آید که آن را کمپوست Compost می نامند و برای تقویت خاک ارزش قابل ملاحظه ای دارد. محصولات فرعی آن دی اکسید کربن، آب و گرما است. گرما به هنگام تجزیه ایجاد می شود و به شصت درجه صد قسمتی و بیشتر می رسد و چند روز به درازا می کشد و در این مدت تخم و لارو مگس ها، عوامل بیماری زا و بذر گیاهان را نابود می کند. فرآورده های پایانی یا کمپوست یا عامل زنده بیماری زا ندارد و یا بسیار کم دارد و یک تقویت کننده خوب خاک است که دارای مقادیری کم از مواد اصلی مغذی گیاهان مانند نیترات ها و فسفات ها است. اکنون دو روش برای تهیه کمپوست به کار گرفته می شود که به شرح زیر می باشد:
الف) روش بی هوازی یا فرآیند تخمیرداغ: در نتیجه پژوهش های انجام شده زیر نظر انجمن کشاورزی هندوستان، در موسسه علوم هندوستان در شهر بنگالور یک دستگاه تهیه کمپوست به طریقه بی هوازی ساخته شده که به نام روش بنگالور(فرآیند تخمیر داغ) معروف است: این روش به عنوان یک روش مطلوب برای دفع زباله و مدفوع شهرها توصیه می شود. برای این کار بسته به مقدار زباله و مدفوع که باید دفع شود گودال هایی به عمق
90 سانتیمتر و پهنای 1/5 تا 2/5 متر و درازای 4/5 تا 10 متر کنده می شود. ژرفای بیش از 90 سانتیمتر توصیه نمی شود چون موجب کندی تجزیه می شود. این گودال ها در فاصله ای که کمتر از 800 متر با محدوده شهر نباشد کنده می شود. فرآیند کود کردن در آنها از این قرار است: نخست لایه ای از زباله به کلفتی نزدیک به پانزده سانتیمتر در کف گودال پخش می کنند و روی این لایه به کلفتی پنج سانتیمتر مدفوع می ریزند سپس به تناوب لایه هایی به کلفتی پانزده سانتیمتر زباله و پنج سانتیمتر کود انسانی می افزایند تا به سطحی سی سانتیمتر بالاتر از سطح زمین برسد. باید لایه  بالایی به کلفتی حداقل 25 سانتیمتر از زباله باشد. سپس خاک کنده  شده را برروی زباله بالایی می ریزند و آن را می پوشانند. در صورتی که کار به درستی انجام شود به هنگام راه  رفتن انسان بر بالای توده کمپوست نباید پای او فرو برود. در نتیجه عمل باکتری ها در مدت هفت روز گرمای قابل ملاحظه(بیش از 60 درجه 100 قسمتی) در توده کمپوست ایجاد می شود. این گرمای شدید که 2 تا 3 هفته ادامه می یابد موجب تجزیه زباله و مدفوع می شود و همه خرده زیست مندهای بیماری زا و انگلی را نابود می کند. در پایان چهار تا شش ماه، کار تجزیه مدفوع و زباله تکمیل شده و کود حاصله ماده ای است کاملا تجزیه شده، و بدون بو و بی ضرر که ارزش کودی آن بسیار و برای به کار بردن روی زمین آماده است. کمیته بهداشت محیط زیست(در سال 1949) روش تهیه کود را برای شهرداری هایی که بیش از 100 هزار نفر جمعیت دارند توصیه نمی کند. شهرداری های بزرگ تر باید برای حمل فضولات انسانی، گنداب رو زیرزمینی بسازند.
ب) کودسازی به روش مکانیکی: روش دیگر ساختن کود که به  روش مکانیکی شناخته می شود، پذیرفتنی و مقبول شده است. در این روش به وسیله فرآیند کردن مواد خام و تبدیل آنها به فرآورده نهایی کود در واقع به مقیاس گسترده ساخته می شود. نخست زباله از مواد خطرناک مانند استخوان، فلز، شیشه، کهنه پاره و موادی که احتمالا با عملیات خرد کردن تداخل می کنند، پاک می شود. سپس به وسیله یک دستگاه خردکننده، خرد می شوند تا اندازه اجزا» آن به کمتر از
2 اینچ کاهش یابد. زباله خرده شده سپس با هرز آب، لجن یا مدفوع در یک دستگاه هم زن، مخلوط و روی هم جمع می شود. عواملی که باید در این عملیات کنترل شوند عبارتند از: نسبت کربن به ازت، گرما، رطوبت، pH و هوادهی. همه عملیات فراهم کردن کود در مدت 4 تا 6 هفته کامل می شود. این روش تهیه کود در کشورهایی مانند آلمان، سوئیس و هلند متداول است.
5) چاله های کود: در مناطق روستایی کشورهای رو به پیشرفت دستگاهی برای گرد آوری و دفع زباله در کار نیست و زباله ها در پیرامون خانه ها پراکنده و موجب آلودگی شدید خاک می شوند. این مشکل را می توان با حفر چاله های کود برای هر یک از خانوارها حل کرد. پس مانده های خوراک، کود دام ها، برگ درختان و نی و حصیر را باید در این چاله ها ریخت و در پایان روز روی آنها خاک اضافه کرد. از این چاله ها 2 عدد لازم است که پس از پر شدن و بستن سر یکی از آنها آن دیگری به کار گرفته شود. در مدت 5 تا 6 ماه زباله در چاله تبدیل به کود می شود و می توان آن را به مزرعه برد. در جوامع روستایی این روش دفع زباله کارساز و نسبتا ساده است.
6) دفن کردن: این روش برای اردوگاه های کوچک مناسب است. گودالی به پهنای 1/5 متر و ژرفای 2 متر کنده می شود و در پایان هر روز روی زباله ها را با 20 تا 30 سانتیمتر خاک می پوشانند. هنگامی که سطح پر شده گودال نزدیک به 40 سانتیمتری زمین رسد که آن را با خاک پر و فشرده می کنند، و گودال تازه ای می کنند، پس از 4 تا 6 ماه می توان کود را از گودال بیرون آورده و در مزرعه به کار برد. اگر به ازا» هر 200 نفر یک متر درازا برای گودال در نظر گرفته شود، پس از یک هفته پر خواهد شد.

نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

هیدروکربن ها Hydrocarbon

تاریخ:چهارشنبه 23 مرداد 1392-17:37

تقسیم‌بندی هیدروکربنها
بسته به ساختمان ، هیدروکربنها به دو دسته اصلی آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می‌شوند. هیدروکربنهای آلیفاتیک خود به گروههای وسیع‌تری تقسیم می‌شوند: آلکانها ، آلکنها ، آلکینها و ترکیبات حلقوی مشابه (سیکلوآلکانها و غیره).

آلکانها

ساده ترین عضو خانواده آلکانها و در واقع ، یکی از ساده ترین ترکیبات آلی ، متان CH4 است. تمام آنچه که در مورد CH4 وجود دارد، می‌توان با اختلافات کمی در مورد سایر آلکانها نیز بکاربرد.

ساختمان متان

در متان ، هر یک از چهار اتم هیدروژن بوسیله یک پیوند کووالانسی به اتم کربن متصلند که این عمل ، با به اشتراک یک زوج الکترون انجام می‌شود. هنگامی که کربن به چهار اتم دیگر متصل شود، اوربیتالهای پیوندی (اوربیتالهای SP3 که از همپوشانی یک اوربیتال S و سه اوربیتال P تشکیل می‌شوند) به گوشه های یک چهار وجهی هدایت می‌شوند.
این آرایش چهار وجهی ، آرایشی است که اجازه می‌دهد اوربیتالها تا حد امکان از یکدیگر فاصله بگیرند. برای اینکه هر کدام از این اوبیتالها بتوانند به نحو موثری با اوربیتال کروی 5 اتم هیدروژن همپوشانی نمایند و بنابراین قویترین پیوند را بوجود آورند، هسته هر کدام از هیدروژنها ، بایستی در گوشه این چهار وجهی قرار بگیرد.
منبع متان
متان ، محصولی متلاشی شدن ناهوازی (بدون هوا) گیاهان یعنی شکستن بعضی از مولکولهای خیلی پیچجیده می باشد. همچنین تشکیل دهنده قسمت اعظم (حدود 79%) گاز طبیعی است. متان ، گاز آتشگیر خطرناک معادن زغال سنگ و به صورت جبابهای گاز از سطح مرداب‌ها خارج می‌شود.

آلکنها
آلکنها ، دسته وسیعی از هیدروکربنها را شامل می‌شوند که به هیدروکربنهای غیر اشباع (Unsaturated) موسومند. تعداد هیدروژنهای این ترکیبات ، کمتر از آلکانهای هم کربن می‌باشد. آلکنها ممکن است یک یا چند پیوند دو گانه مجزا و دور از هم و یا مزدوج داشته باشند

ساختمان پیوند دو گانه کربن- کربن در آلکنها
اتیلن ، کوچکترن عضو خانواده آلکنها و به فرمول C2H4 می‌باشد که دو اتم هیدروژن کمتر از آلکانهم‌کربن (اتان) دارد. بررسی ساختمان اتیلن به طریقه کوانتوم مکانیکی نشان داده است که کربن ، برای اینکه در ساختمان اتیلن شرکت نماید، لازم است که با استفاده از اوربیتالهای 2S و دو اوربیتال 2P خود ، سه اوربیتال هیبریدی یکسان بوجود آورد که این اوربیتالهای هیبریدی در یک سطح قرار می‌گیرند بنحوی که اتم کربن در مرکز یک مثلث قرار گرفته و زوایای بین اوربیتالهای هیبریدی 120 درجه تخمین زده شده است.
هرگاه ما چهار اتم هیدروژن و دو اتم کربن SP2 را در کنار هم مرتب کنیم، شکلی ایجاد می‌شود که در آن ، هر اتم کربن ، در سه پیوند سیگما شرکت دارد. برای رسیدن به کربن به حالت اکتت ، لازم است که سومین اوربیتال 2P اتمهای کربن همپوشانی کرده، پیوند ایجاد کنند. این پیوند که از همپوشانی اوربیتالهای P کرین ایجاد می‌شود، از نظر شکل و انرژی با پیوند سیگما متفاوت می شود و به پیوند π موسوم است که از دو قسمت تشکیل شده است.
یک ابر الکترونی در بالای سطح مولکول و ابر الکترونی دیگر در پایین سطح قرار می‌گیرد. وقتی این ساختمان میتواند ایجاد شود که تمام اتمهای شرکت کننده در ساختمان اتیلن ، در یک سطح قرار بگیرند. پس مولکول اتیلن لازم است یک مولکول مسطح باشد. مسطح بودن مولکول اتیلن بوسیله روشهای طیف‌سنجی و پراش الکترونی مورد تائید قرار گرفته است.

آلکینها
هرگاه ترکیب آلی ، حاوی پیوند سه‌گانه کربن به کربن باشد، آلکین نامیده می‌شود. استیلن با فرمول C2H2 کوچکترین عضو این خانواده می‌باشد و به همین دلیل ، آلکنها را ترکیبات استیلنی یا استیلن‌های استخلاف دار می‌گویند. برای اینکه دو اتم و دو اتم هیدروژن به هم وصل شوند و مولکول کاملی تولید نمایند، لازم است که کربنها با هیبرید SP و از طریق پیوند سه‌گانه (یک پیوند سیگما و دو تا پیوند π) به یکدیگر وصل شوند: H−C≡C−H

تقسیم بندی استیلنها


استیلن‌های حقیقی یا انتهایی (terminal acetylenes):
به ترکیباتی از این گروه اطلاق می‌شود که حداقل یک اتم هیدروژن متصل به کربن SP در آنها وجود داشته باشد. مثلا پروپن (متیل استیلن) ، یک استیلن حقیقی است. به همین ترتیب فنیل استیلن و ترسیوبوتیل استیلن از استیلن های حقیقی می‌باشند.
استیلن های داخلی (Internal acetylenes):
هرگاه پیوند سه‌گانه کربن به کربن در جایی از مولکول قرار گرفته باشد که کربنهای با هیبرید SP به استخلاف متصل باشند، استیلن را داخلی می‌نامند. مثل دی‌متیل استیلن ، دی فنیل استیلن، دی ترسیوبوتیل استیلن.

ساختمان استیلن

اتین یا استیلن ، کوچکترین عضو خانواده بزرگ آلکینها می‌باشد. به طریق کوانتوم مکانیکی ، اگر بخواهیم با دو اتم کربن و دو اتم هیدروژن ، مولکولی را ایجاد کینم، لازم است که کربنها با یک پیوند سه‌گانه به یکدیگر متصل شوند. برای ایجاد چنین مولکولی ، اتمهای کربن باید هیبرید SP داشته باشند. یکی از این اوربیتالهای هیبریدی به کربن و دیگری به هیدروژن متصل و اوربیتالهای Py و Pz نیز دو پیوند π را ایجاد کنند.
با شناختی که از دو پیوند دوگانه کربن به کربن و کربن به هیدروژن آلکنها داریم، انتظار داریم که طول پیوند سه‌گانه کربن- کربن و کربن- هیدروژن در استیلنها کوتاه باشد. طول پیوند سه گانه کربن- کربن 1,20انگستروم و کربن به هیدروژن 1,06 انگستروم اندازه گیری شده است.



داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

میکروسکوپ TEM

تاریخ:چهارشنبه 23 مرداد 1392-17:19

اساس عملکرد میکروسکوپ انتقال الکترونی (Transmission Electron Microscope) که به اختصار به آن TEM گویند مشابه میکروسکوپ های نوری است با این تفاوت که بجای پرتوی نور در آن از پرتوی الکترون استفاده می شود. آنچه که می توان با کمک میکروسکوپ نوری مشاهده کرده بسیار محدود است در حالی که با استفاده از الکترونها بجای نور، این محدودیت از بین می‌رود. وضوح تصویر در TEM هزار برابر بیشتر از یک میکروسکوپ نوری است.
با استفاده از TEM می توان جسمی به اندازه چند انگستروم (10 -10 متر) را مشاهده کرد. برای مثال می‌توانید اجزای موجود در یک سلول یا مواد مختلف در ابعادی نزدیک به اتم را مشاهده کنید. برای بزرگنمایی TEM ابزار مناسبی است که هم در تحقیقات پزشکی، بیولوژیکی و هم در تحقیقات مرتبط با مواد قابل استفاده است.
در واقع TEM نوعی پروژکتور نمایش اسلاید در مقیاس نانو است که در آن پرتویی از الکترون ها از تصویر عبور داده می شود. الکترون هایی که از جسم عبور می کنند به پرده فسفرسانس برخورد کرده سبب ایجاد تصویر از جسم بر روی پرده می شوند. قسمت های تاریک تر بیانگر این امر هستند که الکترون های کمتری از این قسمت جسم عبور کرده اند (این بخش از نمونه چگالی بیشتری دارد) و نواحی روشن تر مکانهایی هستند که الکترون از آنها عبور کرده است (بخش های کم چگال تر).
وضوح این میکروسکوپ 2/0 نانومتر است که در حد اتم است (بیشتر اتم ها ابعادی تقریبا برابر 2/0 نانومتر دارند). با این نوع میکروسکوپ حتی می توان نحوه قرار گرفتن اتمها در یک ماده را بررسی کرد.
استفاده از این میکروسکوپ گران و وقت گیر است چرا که نمونه باید در ابتدا به شیوه ای خاص آماده شود لذا تنها در مواردی خاص از میکروسکوپ انتقال الکترونی استفاده نمایند. از این میکروسکوپ جهت تحلیل و آنالیز ریخت شناسی، ساختار کریستالی (نحوه قرارگیری اتمها در شبکه کریستالی) و ترکیب نمونه ها استفاده می شود.

عملکرد میکروسکوپ:
با کمک یک منبع نور در بالای میکروسکوپ ، الکترون ها گسیل و منتشر می شوند. الکترون ها از تیوب خلاء میکروسکوپ عبور می کنند. در میکروسکوپ های نوری از عدسی های شیشه ای برای متمرکز کردن نور استفاده می شود در حالی که در TEM از عدسی های الکترومغناطیسی استفاده می شود تا الکترون های را جمع و متمرکز ساخته به صورت یک پرتوی باریک گسیل نماید. این پرتوی الکترونی از نمونه عبور داده می شود. بسته به چگالی مواد، الکترون ها ممکن است از بخش هایی از جسم بگذرند و به صفحه فلورسانس برخورد نمایند و تصویر سایه مانندی از نمونه ایجاد کنند که میزان تیرگی بخش های مختلف جسم به چگالی مواد در ان بخش ها وابسته است. هر چه جسم کم چگال تر باشد تصویر تیره تر خواهد بود. این تصویر می توان مستقیما توسط اوپراتور مطالعه شود و یا با کمک یک دوربین تصویر برداری شود.

آماده سازی نمونه:
همانطور که در بالا اشاره شد، آماده کردن نمونه نیز به دقت خاصی دارد که در ادامه به نحوه آماده سازی نمونه برای مطالعه آن با TEM اشاره می شود.
در TEM، نمونه ای که می خواهید بررسی کنید باید چگالی آن به حتی باشد که اجازه دهد تا الکترونها تا حدی از آن عبور کنند. راه های مختلفی برای تهیه این نوع نمونه وجود دارد. می توانید برش های بسیار نازک از نمونه مدنظر تهیه کنید و آن را در یک پلاستیک فیکس و ثابت نمایند یا اینکه آنرا منجمد کنید. روش دیگر تهیه نمونه ایزوله کردن نمونه و مطالعه محلولی از مولکول ها یا ویروس های مورد نظر با کمک TEM است.
همچنین می توان نمونه را با روش های مختلف رنگ کرد و با استفاده از مارکر گذاری آنرا مطالعه کرد. برای مثال، فلزات سنگین رنگ شده مانند اورانیوم و سرب الکترون های را به خوبی متفرق می کنند و کنتراست نمونه را در زیر میکروسکوپ بهبود می بخشند. در ادامه روش تهیه دو نمونه برای مطالعه آنها با TEM آورده شده است:
1. تهیه برش با کمک مواد در برگیرنده: مواد زیستی شامل مقادیر آب می باشند. به علت این برای استفاده از TEM باید کار در خلاء انجام شود لازم است تا آب به گونه ای تبخیر و یا جداسازی شود (با کمک الکل یا استون) و در نهایت نمونه فیکس و ثابت می شود. حال نمونه در پلاستیکی محصور می شود (به شکل یک بلوک پلاستیکی سخت) و سپس برشهای نازکی از آن به کمک چاقوی الماس مربوط به دستگاه اولترامیکروتوم (برای ایجاد برش های بسیار ظریف) تهیه می شود که تنها 50-100 نانومتر ضخامت دارند. برش های تهیه شده روی یک توری مسی قرار داده می شوند و با کمک فلزات سنگین رنگ می شوند. حال نمونه بافت آماده مطالعه با کمک پرتوی الکترونی TEM می باشد.

2. تهیه نمونه به روش رنگ کردن: در این روش از مواد ایزوله (که می توانند برای مطالعه باکتری ها و یا مولکول های ایزوله استفاده شوند) استفاده می شود به این طریق که ابتدا محلول محتوای باکتری روی توری ریخته و با پلاستیک پوشانده می شود. محلول نمکی یک فلز سنگین (مانند اورانیوم یا سرب) به آنها اضافه می شود. محلول نمکی فلز با مواد ترکیب نمی شود اما هاله ای را اطراف آن بر روی توری تشکیل می دهد. نمونه به صورت یک تصویر منفی در هنگامی که با کمک TEM مورد مطالعه قرار می گیرد نمایان می شود.



نوع مطلب : نور(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

ایربگ یا كیسه ی هوا

تاریخ:سه شنبه 22 مرداد 1392-14:14

 ایربگ یا كیسه ی هوا :

 

 همانطور که می دانیم هر جسم در حال حرکت دارای اینرسی است (حاصلضرب جرم جسم در سرعت آن )و نیز می دانیم که اگر نیرویی به جسم وارد نشود جسم در همان جهت قبلی با همان سرعت به حرکت خود ادامه می دهد.خودرو شامل چندین جسم است،خود وسیله نقلیه، و اجسام متحرک درون آن(یا همان سرنشینان) اگر جلوی حرکت این اجسام را نگیریم با همان سرعتی قبلی (سرعت خودرو) به حرکت خود ادامه می دهند حتی اگر خودرو به دلیل تصادف متوقف شده باشد، متوقف کردن جسم و یا همان صفر شدن نیروی اینرسی زاویه ای نیازمند نیرویی است که در یک بازه زمانی بر جسم اعمال شود. اما کاری که سیستم های مکمل مانند ایربگها انجام می دهند این است که با کمترین صدمه سرعت جسم راکم کرده و به صفر می رسانند( البته در مدت زمانی بسیار کوتاه  کمترازیک چشم برهم زدن).

 در ایربگ ۳ قسمت اصلی وجود دارد :

1- کیسه نازکی از  پارچه نایلونی که در فرمان و داشبورد و در بعضی از خودروها در درها و صندلیها، تا شده و جاسازی می شود.

 

 

  ۲- سنسور تصادف که عامل فعال شدن کیسه هوا می شود.

 فعال شدن کیسه هوا وقتی اتفاق می افتد که نیروی تصادف، حداقل، معادل نیرویی باشد که در اثر برخورد با یک دیوار آجری با سرعت 16 تا 24 کیلومتر بر ساعت (10تا 15 مایل بر ساعت) ایجاد می شود.

 

 این سنسور اطلاعات موردنیاز را از یک شتاب سنج که در یک تراشه جاسازی شده دریافت می کند.

  ۳- inflation system یا همان سیستم فعال کردن ایربگ و بادشدن آن nan3 را با kno3  ترکیب کرده و گاز نیتروژن تولید می کند.همین نیتروژن گرم است که باعث باد شدن ایربگ می شود.

در چند لحظه بعد، گاز از سوراخ های بسیار ریز ایربگ خارج شده و کیسه هوا خالی می شود.این فرُآیند فقط در یک، بیست و پنج صدم ثانیه طول می کشدو زمان باقی مانده نیز برای جلوگیری از صدمات جدی سرنشینان خودرو کافی است، همچنین در این بین ماده پودری از ایربگ خارج می شود که معمولا" پودر تالک یا نشاسته ذرت است که بوسیله سازنده کیسه هوا بکار می رود تا کیسه قابلیت تا شوندگی و نرم بودن خود را در مدتی که بصورت غیر فعال در فرمان یا داشبورد و یا درها ویا در محل های دیگر قرار دارد، حفظ کند.

 یک نکته درمورد ایربگ جانبی:

اکثر قدم های برداشته شده در زمینه ایمنی خودرو مربوط به تصادفات و برخوردهای عقب و جلو بوده است.

  

در حالیکه 40% از آسیب های جدی و شدید، ناشی از تصادفات و برخوردهای کنار و جانب خودرو بوده است و 30% از کل تصادفات نیز از همین قسمت، یعنی از جانب بوده است. بسیاری از سازندگان خودرو با توجه به این آمار اقدام به تقویت درها و فریم آنها و همچنین بخش های کف و سقف خودرو نموده اند، اما وجود ایربگ جانبی حفاظت و ایمنی به مراتب بالاتری به سرنشینان عرضه می کند.

 با توجه به گفته مهندسان، طراحی ایربگ جانبی به مراتب از طراحی ایربگ های جلو مشکل تر است، دلیل این مساله نیز روشن است.

زیرا در تصادفات رو در رو  مقدار زیادی از انرژی توسط سپر،کاپوت، وموتور جذب می شود- (حدود 30تا 40میلی ثانیه قبل از انتقال به سرنشینان)- اما در تصادف های جانبی تنها یک در با ضخامت ناچیز بین خودروی مقابل و سرنشینان خودروی دیگر وجود دارد و این بدین معناست که ایربگ های جانبی نصب شده تنها در مدت زمان بسیار کمتری حدود 5 تا 6 میلی ثانیه جهت گسترش و فعال شدن فرصت دارند.

 ارتباط بین ایمنی کیسه هوا( air bag ) و فاصله راننده تا فرمان :

 داده های آماری نشان می دهدکه استفاده از کیسه هوا خطر مرگ را در تصادفات رانندگی به میزان 11% کاهش می دهد، هرچند گزارش هایی نیز مبنی بر آسیبهای ناشی از کیسه هوا (اعم از صدمات جدی و کشنده تا آسیبهای سطحی) عنوان شده است.

فاصله راننده تا کیسه هوا فاکتور بسیار مهمی در ایمنی آن خواهد بود بطوری که همواره به رانندگان خودروها توصیه می شود که فاصله ای استاندارد و مطمئن را تا فرمان داشته باشندو در غیر این صورت حتما، کلید قطع دستی کیسه هوا را در خودرو خود قرار دهند، هر چند اکثر رانندگان درک درستی از فاصله خود تا فرمان نداشته و به همین دلیل اشتباهاتی را در این زمینه مرتکب می شوند.  

در این زمینه تحقیقی از طرف مرکز بررسی و تحلیل خطر– هاروارد– در بوستن انجام گرفته که در این تحقیق ، هدف بررسی میزان اشتباه راننده در تخمین فاصله خود تا فرمان بود، هزار راننده درپمپ بنزینی در بوستن مورد ارزیابی قرار گرفتند.

فاصله مورد تحقیق از مرکز فرمان تا برآمدگی بینی راننده در نظر گرفته شده بود. اندازه این فاصله هم از دید راننده و هم مقدار واقعی آن ثبت گردید و در آخر با در نظر گرفتن مواردی که راننده این فاصله را 30.5 سانتی متر ( 12 اینچ) تخمین زده و یا واقعا 12 اینچ (فاصله استاندارد) بوده نتایج زیر بدست آمد: از بین رانندگان 234 نفر (اکثرا"بانوان)گمان می کردند که در فاصله 12اینچ قرار دارند.

22 نفر(19 زن و 3 مرد) واقعا"در این فاصله قرار داشتنددر حالی که تنها 8 نفراز آنها این فاصله را به درستی تخمین زده بودند. پس راننده ای که فکر می کند در فاصله نزدیک تری از حد استاندارد به فرمان قرار دارد(در حالی که فاصله اش استاندارد بوده) و به همین دلیل کیسه هوا را غیر فعال می کند و یا بلعکس، درهر دو حالت متضرر خواهد شد! 

امروزه انواع سیستم های ایمنی از جمله ایربگ به سرعت در حال پیشرفت هستند"مهندسان طراح با اندیشه های نو در جهت تکمیل سیستم های پیشین و بالا بردن  هر چه بیشتر ایمنی آنها هستند.



نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

اسب بخار

تاریخ:سه شنبه 22 مرداد 1392-14:08

اسب بخار چیست؟

 عبارت اسب بخار توسط جیمز وات(١۸١٩- ١۷٣۶) ابداع شد. بیشتر شهرت او به خاطر کارهایش برای بهبود ماشین بخار است.همچنین ما هر وقت از لامپ های ١۰۰ واتی حرف می زنیم به یاد او می افتیم.

 داستان از آن جا شروع شد که وات در یک معدن زغال سنگ با اسب هایی که زغال سنگ بلند می کردند کار می کرد و راهی می خواست تا بتواند در باره ی توان هر یک از این اسب ها صحبت کند.او دریافت که به طور میانگین، یک اسب معدن می تواند ۲۲۰۰۰ پوند-فوت (حدود ٣۰ کیلوژول) کار را در یک دقیقه انجام دهد.سپس او این عدد را ۵۰ درصد افزایش داد و اسب بخار را ٣٣۰۰۰ پوند-فوت (حدود ٤۵ کیلوژول) انرژی در یک دقیقه قرار داد.این یک واحد دلخواه بود که پس از گذشت قرن ها،امروزه در خودرو ها،ماشین ها ی چمن زنی ، اره برقی ها و در بعضی جارو برقی ها به کار می رود.

  اسب بخار

مفهوم اسب بخار این است: به نظر وات،یک اسب می تواند در هر دقیقه ٣٣۰۰۰ پوند-فوت کار انجام دهد.پس اسبی را در نظر بگیرید که مانند شکل بالا در حال بالا کشیدن زغال از معدن است.اسبی که یک اسب بخار توان دارد می تواند ٣٣۰ پوند(١۵۰ کیلوگرم) زغال را در مدت یک دقیقه ١۰۰ فوت(٣۰ متر) بالا بکشد.و یا ٣٣ پوند(١۵ کیلوگرم) را در یک دقیقه ١۰۰۰ فوت(٣۰۰ متر) و...

شما می توانید ترکیب های متفاوتی از وزن و جابه جایی در یک دقیقه را در نظر بگیرید و تا زمانی که حاصل ضرب آنها ٣٣۰۰۰ شود،یک اسب بخار خواهید داشت.

ممکن است فکر کنید نمی توان ٣٣۰۰۰ پوند(١۵ تن) زغال را در یک سطل ریخت و از اسب خواست آن را در مدت یک دقیقه،١ فوت (٣۰ سانتی متر) جا به جا  کند چون اسب نمی تواند چنین بار سنگینی را تکان دهد.همچنین ممکن است فکر کنید نمی توان ١ پوند(٤۵۰ گرم) زغال را در یک سطل گذاشت و از اسب خواست در مدت یک دقیقه آن را ٣٣۰۰۰ فوت(١۰ کیلومتر) جا به جا کند،زیرا در این حالت سرعت اسب باید ٣۷۵ مایل در ساعت(۶۰٣ کیلومتر در ساعت) باشد که ممکن نیست.اگر مطلب قرقره و طناب چگونه کار می کند را خوانده باشید،می دانید که با یک مجموعه از قرقره ها می توان نسبت جا به جایی و وزن را عوض کرد.پس می توان آرایشی از قرقره ها را درست کرد به نحوی که با سرعت و بار مناسب اسب هماهنگ باشد و مهم نیست چه باری در سطل است.

اسب بخار می تواند به واحد های دیگر هم تبدیل شود:

●یک اسب بخار برابر با ۷٤۶ وات است.پس اگر یک اسب را به چرخی وصل کنیم تا آن را بچرخاند با آن چرخ می توان مولد برقی را به کار انداخت که ۷۶ وات توان تولید می کند.

●انرژی حاصل از یک اسب بخار در مدت یک ساعت برابر  ۲۵٤۵BTU است که هر BTU انرژی مورد نیاز برای بالا بردن دمای یک پوند  آب به اندازه ی یک درجه ی فارنهایت است.

●یک BTU برابر ١۰۵۵ ژول،یا ۲۵۲ گرم-کالری ویا ۲۵۲/۰ کالری غذایی است.یک اسب احتمالا ۶٤١ کالری غذایی را در یک ساعت می سوزاند.

 

اندازه گیری اسب بخار:

اگر بخواهید توان یک موتور را بدانید،باید موتور را به یک توان سنج (Dynamometer) وصل کنید. توان سنج باری را روی موتور قرار می دهد و توانی را که موتور در برابر بار تولید می کند را اندازه می گیرد.

ایده ی طرز کار توان سنج را می توان به این صورت درک کرد:تصور کنید موتوری را روشن کردید.و بدون آنکه باری روی آن باشد پدال گاز را فشار می دهید.در این جالت موتور آن قدر سریع می چرخد که از هم می پاشد. که این مناسب نیست بنابراین با یک توان سنج باری را بر موتور قرار می دهید و باری را که موتور در دور های مختلف می تواند تحمل کند را اندازه می گیرید.باید توان سنجی را به موتور وصل کنید،گاز دهید و با توان سنج بار روی موتور را تغییر دهید تا دور موتور مثلا روی ۷۰۰۰ دور بر دقیقه ثابت بماند.و در این دور،باری را که موتور می تواند تحمل کند را ثبت می کنید. سپس بار را زیاد تر کنید تا دور موتور مثلا به ۶۵۰۰ کاهش یابد و دوباره بار متناظر با این دور را ثبت کنید.و به همین ترتیب ادامه دهید.همچنین می توانید همین کارها را از ۵۰۰ و ١۰۰۰ دور به بالا انجام دهید.چیزی که توان سنج اندازه می گیرد در واقع گشتاور پیچشی است و برای تبدیل آن به اسب بخار باید گشتاور را در دور موتور ضرب کنید.

 رسم نمودار توان:

اگر نمودار توان یک موتور( بر حسب اسب بخار) در برابر دور موتور را رسم کنید ،چیزی که در نهایت به دست می آید منحنی توان موتور است.یک نمونه منحنی توان یک موتور با عملکرد بالا شبیه نمودار زیر است.(این منحنی مربوط به موتور ٣۰۰ اسب بخاری میتسوبیشی دو توربوشارژره است)

اسب بخار

چنین نموداری نشان می دهد که هر موتوری یک توان بیشینه دارد.(دور موتوری که در آن توان خروجی موتور بیشینه است).همچنین یک موتوردر یک دور خاص،گشتاور بیشینه ای دارد.شما معمولا چنین چیزی را در مجلات و نشریات می بینید:  rpm ۶۵۰۰ hp@٣۲۰ ، rpm۵۰۰۰lb-ft@ ۲٩۰ (مربوط به 1999 Shelby Series 1)

وقتی می گویند موتوری گشتاورآخر پایینی دارد یعنی بیشینه ی گشتاور در دور موتورهای نسبتا پایین(مثلا ۲۰۰۰ یا ٣۰۰۰ دور) رخ می دهد.

چیز دیگری که در منحنی توان یک خودرو دیده می شود جایی است که توان بیشینه رخ می دهد.وقتی سعی می کنید به سرعت شتاب بگیرید می خواهید موتور را نزدیک توان بیشینه نگه دارید و به همین خاطر دنده را کم می کنید تا دور موتور زیاد شود و به توان بیشینه نزدیک شوید.وقتی می خواهید از پشت چراغ قرمز شروع به حرکت کنید گاز می دهید تا دور موتور بالا رود و به توان بیشینه نزدیک شوید آنگاه کلاچ را رها می کنید تا توان زیادی به چرخ ها منتقل شود.

 توان در خودرو هایی با عملکرد بالا:

خودرویی با عملکرد بالا نامیده می شود که نسبت به وزنش توان زیادی داشته باشد.هرچه وزن بیشتر باشد توان بیشتری برای شتاب دادن به خودرو لازم است.برای توان مشخصی باید وزن را کاهش داد تا شتاب زیاد تر شود.

جدول زیر توان و وزن چند خودرو با عملکرد بالا (و یک خودرو با عملکرد پایین)را نشان می دهد.در این جدول می توانید توان بیشینه،وزن،نسبت توان به وزن،زمان لازم برای رسیدن سرعت از صفر به ۶۰ مایل در ساعت(٩۷ کیلومتر در ساعت) و قیمت خودرو را ببینید.

اسب بخار

می توانید رابطه ی واضحی بین نسبت توان به وزن و زمان صفر تا ۶۰ خودرو ببینید.معمولا نسبت بیشتر نشان دهنده ی خودرو ی سریع تر است.جالب است که رابطه ی کمتری بین سرعت و قیمت خودرو وجود دارد.به نظر می رسد دوج وایپردر این جدول قیمت خوبی دارد!

اگر خودروی سریع تری می خواهید در واقع نسبت توان به وزن بیشتری می خواهید پس اولین کار خالی کردن صندوق عقب است.

نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

آزمایش تعیین درصد رطوبت

تاریخ:سه شنبه 22 مرداد 1392-14:02

آزمایش  تعیین درصد رطوبت 

الف ـ مقدمه

آزمایش تعیین درصد رطوبت احتمالاً رایجترین و ساده‌ترین نوع آزمایش آزمایشگاهی مكانیك خاك است كه می‌تواند بر روی خاكهای دست خورده یا دست نخورده انجام شود. 

ب ـ مراحل آزمایش

1-   به كمك یك ترازو، جرم یك ظرف خشك و تمیز (MC)را اندازه بگیرید. ظرف محتوی نمونه، غالباً فلزی است. شماره ظرف و جرم آن باید روی فرم اطلاعات ثبت شوند.

2-   خاك مرطوب را داخل ظرف قرار دهید. جدول 1 حداقل وزن لازم جهت انجام آزمایش تعیین درصد رطوبت را برحسب بعد بزرگترین دانه تشریح می‌نماید.

 

بعد بزرگترین دانه (mm)

شماره الك مربوطه

حداقل جرم نمونه خاك مرطوب (gr) برای دقت محاسباتی

1/0 درصد

1 درصد

1/4

5/9

19

10

4

 اینچ

 اینچ

20

100

500

2500

-

20

50

250

 

جدول 1: حداقل جرم لازم نمونه خاك برای آزمایش تعیین درصد رطوبت.

3-   به كمك یك ترازو، جرم ظرف و خاك مرطوب (Mwc) را اندازه گیری نمایید. سپس ظرف و خاك مرطوب را به مدت 12 تا 16 ساعت در آون ‌قرار دهید و با درجه حرارت 5±110 درجه سانتیگراد آنرا خشك كنید. درجه حرارت 110 درجه سانتیگراد از آنجایی انتخاب شده است كه كمی از نقطه جوش آب بالاتر است.

4-   ظرف و خاك را از آون خارج كنید و توسط یك ترازو، جرم ظرف و خاك خشك (Mdc) را اندازه بگیرید. اكثر ترازوهای جدید نسبت به تغییرات حرارتی غیر حساس هستند، لذا ظرف و خاك خشك را می‌توان مستقیماً روی ترازو قرار داد. چنانچه ترازوی مورد استفاده، به درجه حرارت حساس باشد قبل از قراردادن نمونه خاك در ترازو میتوان از یك دسیكاتور جهت رساندن دمای خاك خشك به دمای اتاق استفاده نمود.

 

ج ـ محاسبات

درصد رطوبت (w ) خاك به عنوان جرم آب موجود در خاك (Mw) تقسیم بر جرم خشك (Ms) تعریف شده و بر حسب "درصد" بیان می‌شود:

 

كه در آن

Mw= جرم آب موجود در خاك

Ms= جرم خاك خشك

Mc= جرم ظرف خالی

Mwc= جرم ظرف بعلاوه خاك مرطوب

Mdc= جرم ظرف بعلاوه خاك خشك

مقدار درصد رطوبت خاك غالباً‌ بر حسب نزدیكترین 1/0 یا 1 درصد بیان می‏شود. درصد رطوبت خاك می‌تواند بین 0 تا 1200 درصد متغیر باشد. درصد رطوبت صفر بیانگر یك خاك خشك است. نمونه‌ای از یك خاك خشك، شن یا ماسه تمیز در شرایط آب و هوایی بسیار گرم است. خاكهای آلی بیشترین درصد رطوبت را دارند.

 

د ـ اشتباهات معمول

بر اساس Rollings and Rollings (1996) اشتباهات معمول آزمایشگاهی در مورد آزمایش درصد رطوبت بشرح زیر است:

1-      استفاده از ترازوی كالیبره نشده یا بد كالیبره شده.

2-      از دست رفتن خاك بین توزین اولیه و ثانویه.

3-      از دست رفتن رطوبت نمونه قبل از توزین اولیه.

4-      اضافه شدن رطوبت به نمونه پس از خشك كردن و قبل از توزین ثانویه.

5-      دمای نامناسب آون، نمونه خیلی كوچك یا وزن غلط ظرف.

6-      خارج نمودن نمونه از آون قبل از دستیابی به وزن خشك ثابت.

7-      توزین نمونه هنگامیكه هنوز داغ است (برای ترازوهای حساس به دما).

 

اشتباه معمول دیگر لبریز كردن آون با نمونه‌های خاك است. در چنین شرایطی جریان هوا محدود شده و احتمال اینكه نمونه‌ها بطور كامل خشك نشوند وجود دارد.

 

ه ـ جامدات محلول

بسیاری از خاكها حاوی جامدات محلول می‌باشند. برای مثال در مورد خاكهای واقع در كف اقیانوس، آب بین ذرات جامد خاك احتمالاً‌ دارای همان غلظت نمك آب دریا خواهد بود. مثال دیگر وجود كاتیونهای متمایل به سطوح ذرات رسی می‌باشد. بهنگام خشك كردن خاك، این كانیها و یونهای محلول، جزئی از جرم جامدات (MS) می‌شوند. درمورد اغلب خاكها این اثر، حداقل تغییرات را در درصد رطوبت ایجاد می‏كند.

 

و ـ اثرات دما

چنانكه قبلاً ذكرگردید، دمای استاندارد جهت خشك نمودن خاك 110 درجه سانتیگراد می‌باشد. شكل شماره 1، درصد رطوبت خاكها را در دماهای مختلف نشان می‌دهد. داده‌های آزمایش حاصل از پنج آزمایش مختلف در شكل 3-3 نمایش داده شده و ذیلاً هر یك بطور جداگانه مورد بررسی قرار می‌گیرند.

 

1-         ماسه اوتاوا : درصد رطوبت این خاك حدوداً 24 درصد است.

2-         رس آبی بوستون : درصد رطوبت این خاك حدوداً 33 درصد است.

3-     رس لدا : درصد رطوبت این خاك بهنگام خشك نمودن در درجه حرارت درجه 110 سانتیگراد، 45 درصد می‌باشد و تحت حرارت 200 درجه سانتیگراد تا 46 درصد افزایش می‌یابد. حساسیت این خاك تحت دمای آزمایش متجاوز از110 درجه سانتیگراد، به مقدار اندكی افزایش می‌یابد.

4-     رس مكزیكوسیتی : درصد رطوبت این خاك به دمای آزمایش خیلی حساس می‌باشد. برای مثال، در دمای110 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 345 درصد می‌باشد. در حالیكه تحت دمای190 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 380 درصد می‌باشد. (1944) Rutledge خاطر نشان می‌سازد كه رس مكزیكوسیتی دارای ساختار متخلخلی از كانیهای رسی، میكروفسیل‌ها و دیاتوم‌ها می‌باشد. دیاتومها اساساً پوسته‌های توخالی سیلیسی هستند كه حاوی آب می‌باشند. بنابراین در دماهای بالاتر آب بیشتری از درون دیاتوم‌ها و میكروفسیل‌ها خارج می‌شود كه منجر به درصد رطوبت بالاتری می‌شود. 

خاك دیاتومه‌ای: درصد رطوبت این خاك نسبت به دمای آزمایش بسیار حساس می‌باشد. برای مثال، تحت دمای110 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 620 درصد است درحالیكه در دمای 200 درجه سانتیگراد، درصد رطوبت 800 درصد می‌باشد. خاكهای دیاتومه‌ای معمولاً‌ از پودر سیلیسی ریز و سفید كه عمدتاً از دیاتوم‌ها و بقایای آنها بوجود آمده تشكیل گردیده‌اند. چنانكه قبلاً ذكر گردید در دماهای بالاتر، آب بیشتری از درون دیاتوم‌ها خارج می‌شود كه منجر به درصد رطوبت بالاتر می‌شود.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

ماهواره ( Satellite )

تاریخ:جمعه 11 مرداد 1392-11:40


ماهواره,ماهواره چیست,ایستگاههای فضایی ,انواع ماهواره

اطلاعاتی در مورد ماهواره
 لغت ماهواره طبق تعریف , به سفینه ای گفته می شود که درمداری به دوریک سیاره معمولا زمین درحال گردش باشد. در عصری که ما در آن زندگی می کنیم ماهواره وتکنولوژی وابسته به آن آنچنان درتاروپود جوامع بشری نفوذکرده وبه پیش می تازدکه نقش تعیین کننده آن درسیرتحولات تمدن بشری ,قابل توجه است .
بخشی ازتحقیقات وپژوهشهای علمی -تخصصی که درآزمایشگاههای مسقر در فضا انجام می شود , هرگز نمی توانست روی کره زمین جنبه عملی به خود گیرد. این تحقیقات که بسیارمتعدد ومتنوع است ,درتخصصهای پزشکی , داروسازی , مهندسی مواد, مهندسی ژنتیک ودهها مورددیگر, تا به حال دستاوردهای بسیار ارزنده ای را به جوامع بشری عرضه کرده است .

ماهواره ها که در فضا درحال گردشند, می توانند اطلاعات باارزشی در اختیارانسان قراردهند که منجربه تحولات شگرفی در زمینه های گوناگون شود. ماهواره های کشف منابع زمینی هواشناسی , مخابراتی , پژوهشی ونظامی ازاین نوعند.
 این ماهواره هابسیاری ازناشناخته های جهان آفرینش را آشکار ساخته اند و تسهیلات گوناگونی نصیب جوامع بشری کرده اند. در دنیای پرتحول وپرتحرک امروز, انسان کنجکاووجستجوگرهمواره درپی یافتن پاسخ به نیازهای خوداست واگر نتواند خواسته های خودرادرروی زمین بیابد, آنها رادرقعر دریاها, اقیانوسها یا درفضای بیکران جستجو خواهدکرد.
این تلاش پیوسته وپیگیر این نوید را به ما می دهد که درآینده , بسیاری از رازهای نهفته دیگرآشکار و درمسیر رشد وتکامل نوع بشر به کارگرفته می شوند. امیداست که دسترسی به این آیات الهی که ذره ای درمقابل بینهاین است ,انسان رابه عظمت وشکوه خالق این .شگفتیها آگاه سازد واورادرارتقای جلوه عبودیت خویش راهنما باشد .
 اجزای سیستم ماهواره ای مخابرات
سیستم ماهواره ای مخابرات مجموعه ای است از ایستگاههای فضایی و ایستگاههای زمینی به منظور ایجادارتباطات رادیویی .بخشی ازاین سیستم ماهواره ای می تواند تنها ازیک ماهواره و ایستگاههای زمینی مربوطه تشکیل می شود. این مجموعه , یک ( شبکه ماهواره ای ) نامیده می شود .
ایستگاههای فضایی 
ایستگاه فضایی شبکه ماهواره ای مخابرات , از ماهواره ( بخش اصلی شبکه ) و دستگاههای جانبی تشکیل شده است .
 ساختمان ماهواره
 ماهواره از دوبخش تجهیزات مخابراتی وغیرمخابراتی تشکیل شده است . زیرسیستمهای مخابراتی , آنتنها و تکرارکننده ها هستند. در بخش مخابراتی , دستگاهی وجود دارد که وظیفه تکرارکننده های رله رادیویی را انجام می دهد و ( ترانسپاندر ) نام دارد .ترانسپاندرها سیگنالهای فرستاده شده از زمین را دریافت وپس ازتقویت وتغییرفرکانس آنها را به زمین می فرستند.
آنتنهای مربوط به این ترانسپاندرها طوری طراحی شده اند که فقط قسمتهایی ازسطح زمین را کهدرون شبکه ماهواره ای قرار دارند, پوشش می دهد. یک ماهواره معمولا آنتنی همه جهته دارد که برای دریافت سیگنالهای فرمان صادره از زمین به کارمی رود زیرا آنتنهای دیگر ماهواره احتمال دارد به سوی زمین نباشند .

آنتن همه جهته همچنین برای کنترل سیستمهای فرعی در زمان پرتاب ماهواره و تعیین موقعیت آن به کارمی رود.بخش غیرمخابراتی ماهواره که در واقع قسمت پشتیبانی فنی آن است شامل سیستم کنترل حرارتی , سیستم کنترل موقعیت ومدار, ساختمان مکانیکی ,سیستم منبع تغذیه وموتور  اوج است .

ماهواره,ماهواره چیست,ایستگاههای فضایی ,انواع ماهواره

 سیستم کنترل حرارتی ماهواره
این سیستم باید درجه حرارت دستگاهها و تجهیزات دورن ماهواره را در حد متعادل و متعارف حفظ کند.
سیستم کنترل موقعیت ومدار
 کنترل موقعیت ماهواره آن است که جهت تابش پرتو فرکانسهای رادیویی آنتن را برای منطقه موردنظر درروی زمین ثابت نگه می دارد.
 ساختمان مکانیکی 
ساختمان ماهواره باید به گونه ای طراحی شده باشد که بتواند نیروهایی را که بر اثر فشارهای دینامیکی در هنگام روشن شدن موتور و پرتاب وارد می شود , تحمل کند.

بدنه ماهواره معمولا از آلیاژ آلومینیوم سبک ساخته می شود که شامل سلولهای خورشیدی و منعکس کننده های آنتن نیز هست این قسمت ازترکیب موادی مانند فیبرکربن که دارای استحکام وثبات ساختمانی خاصی است ساخته می شود.
سیستم منبع تغذیه 
منبع اصلی تغذیه معمولا سلولهای خورشیدی هستند. انرژی خورشیدی جذب شده برای شارژکردن .باتریهای ذخیره نیزمورداستفاده قرارمی گیرد.این باتریهاازنوع نیکل -کادمیم هستند.
موتوراوج
نقش موتوراوج ایجاد مدار دایره ای شکل وجلوگیری ازانحرافات مداری ماهواره است .بعضی مواقع با استفاده ازموتوراوج , ماهواره هارادرمدار ثابت مستقرمی کنند.
ایستگاههای زمینی 
ایستگاههای زمینی سیستمهای ماهواره ای مخابرات براساس نوع استفاده ازآنهاعبارت اند از:
ایستگاههای ثابت ,ایستگاههای سیار.ایستگاههی زمینی ماهواره معمولا ازچند قسمت تشکیل شده اند. آنتن , فرستنده , گیرنده , سیستمهای کنترل برقراری ارتباط ومنابع تغذیه مورد لزوم ایستگاه هر یک ازاجزای فوق شامل قسمتهای مختلفی اند که متناسب با نوع ایستگاه زمینی , حجم وتجهیزات آنها متفاوت خواهدبود.
آنتن ایستگاههای زمینی
 به طور کل آنتن فرستنده , انرژی الکتریکی حاصل از یک منبع را در فضا به صورت امواج الکترومغناطیسی پخش می کند. سپس آنتن گیرنده این امواج رامی گیردوبه انرژی الکتریکی تبدیل می کند .

در هر سیستم مخابرات رادیویی , آنتن نقش حساس و مهمی دارد, زیرا با انتخاب آنتنهای مناسب ونصب وتنظیم صحیح آنهامی توان تاحدزیادی بازدهی سیستم رابالا برد. علایم و سیگنالهای فرستاده شده از ماهواره توسط آنتنهای بزرگ یا کوچک دریافت می شودوسپس به دستگاه تقویت کننده انتقال می یابد. ایستگاههای زمینی دارای دو نوع آنتن فرستنده و گیرنده به صورت بشقابی در اندازه های مختلــــــف هستنــــد .
 این آنتنها اطــــلاعات را به صورت امواج رادیویی به فضا می فرستند یا از فضا دریافت می کننـــد. آنتن ایستگا ههای زمینی در ابعــــاد بزرگ و ساختمان مکانیکی معینی ساخته می شوند که قطرنوع قدیمی آنها به بیش از ۳۰۰ تن می رسد . از آنجا که فرکانس مورد نظر برای سرویس ثابت ماهواره درمحدوده فرکانسهای مگاهرتزوگیگاهرتزاست , آنتنهای مورداستفاده .ماهواره تقریباهمه ازنوع آنتنهای منعکس کننده هستند.
سیستم های کنترل وردیابی فضایی 
این سیستمهابه طورکلی چهارعمل راانجام می دهند : 
فرمان ازراه دور : 
عبارت است ازفرستادن سیگنال جهت انجام کارهایی که ماهواره به وسیله فضایی برای آن تنظیم شده است , مثلا برای راه اندازی یک قسمت خاص یا فرمان برای تغییر مسیر یا پرتاب یک موشک .
 اندازه گیری از راه دور :
عبارت است ازسیستمی که اطلاعات دریافت شده ازماهواره یاسفینه های فضایی رابه صورت علامتهایی مخصوص و قابل درک برای تجهیزات زمینی در می آورد واز این طریق , اندازه گیری ازمسافتهای خیلی دورانجام می شود .
 ردیابی : 
 بااین کارموقعیت مداری وسرعت ماهواره ومشخصه های دیگرآن گزارش می شود .
 کنترل :
عبارت است ازهدایت وسایل وبالارودنده های فضایی وماهواره هادرمدار, به وسیله شبکه ایستگاههای زمینی بخصوصی که کنترل , یکی از کارهای آنهاست ماهواره ها دقیقا در موقعیت خودنسبت به زمین ثابت نیستند و برای اینکه بتوان آنها را در موقعیت فضایی از پیش تعیین شده خود ثابت نگه داشت , باید از ایستگاههای زمینی به طور مرتب تنظیمهایی بروی موقعیت آنهاانجام گیردتابتوان ازانحراف مسیرماهواره جلوگیری کرد .
عوامل موثردرهزینه تجهیزات ایستگاه زمینی 
قطرآنتن مهمترین عاملی است که هزینه آنتن راتعیین می کند, چون بابزرگ بودن قطر, وزن آنتن سنگین ترمی شود و احتیاج به نگهدارنده هایی قویتر پیدامی کند وهمچنان که شعاع کم می شود تجهیزات ردیاب پیچیده تر می شود. برای آنتنهای بزرگ مثلا ۱۱متری و ۱۳ متری سیستمهای دریاب کامپیوتری موردنیازوسیستم هدایت امواج آنتن , بزرگتروپیچیده تر می شود .در سیستم ارسال , قدرت لازم برای تقویت کننده های سیگنال , یک عامل تعیین کننده در قیمت فرستنده است .
نه تنها قیمت این تقویت کننده های سیگنال گران است , تامین قدرت موردنیاز آن نیز در مناطق دورافتاده باید در نظر گرفته شود, زیرا بیشترین قدرت مصرفی در سیستم , صرف تغذیه تقویت کننده های سیگنال می شود. پس عوامل عمده ای که درهزینه تجهیزات یک ایستگاه زمینی موثرندعبارتنداز: قطرآنتن , مقدارقدرت تقویت کننده های سیگنال , سیستمهای جایگزین تجهیزات اصلی وقطعات یدکی .



نوع مطلب : مکانیک(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

گرما و قانون گازها

تاریخ:سه شنبه 8 مرداد 1392-22:38

گرما و قانون گازها

در این فصل به بررسی گرما و آثار آن می پردازیم. همچنین به بررسی گرمای ویژه، تغییر حالت مواد و گرمای نهان ذو ب و تبخیر پرداخته و با راههای انتقال گرما و قانون عمومی گازها آشنا می شویم.



  دما

دما معیاری است که میزان سردی و گرمی جسمها را مشخص می کند. یکای دما درجه سیلسیوس است که با ْ C نشان داده می شود. دما برحسب درجه سیلسیوس را معمولاً با θ نمایش می دهند. اما یکای دما در SI درجه کلوین است که با K نشان داده می شود. دما بر حسب کلوین را معمولاً با T نشان می دهند. بین K وْ C رابطه زیر برقرار است: 
T (K) = θ(C ْ) + 273 
 



  تعبیر مولکولی دما

انرژی درونی هر جسم، مجموع انرژیهای مولکولهای تشکیل دهنده آن است. افزایش انرژی درونی هر جسم غالباً به صورت افزایش دمای آن جسم ظاهر می شود پس «دمای هر جسم متناسب است با انرژی جنبشی متوسط مولکولهای سازنده آن.»  



  گرما و تعادل گرمایی

می دانید که گرما مقداری انرژی است که به دلیل اختلاف دما بین یک جسم و جسم دیگری که با آن در تماس است مبادله می شود. با توجه به قانون پایستگی انرژی، مقداری انرژی که جسم با دمای بالاتر از دست می دهد برابر است با مقدار انرژی که جسم با دمای پایینتر دریافت می کند. این مبادله تا زمانی که دمای دو جسم یکی شود ادامه می یابد: زمانی که دو جسم هم دما شدند دیگر انرژی ای مبادله نمی شود، در این حالت دو جسم با هم در تعادل گرمایی و دمای مشترک را «دمای تعادل» می نامند.  



  گرمای ویژه

گرمای ویژه هر جسم مقدار گرمایی است که باید یک کیلوگرم از آن جسم داده شود تا دمای آن یک درجه سیلسیوس (یا یک کلوین) افزایش یابد. گرمای ویژه با c نمایش داده می شود و یکای آن ْ J/gc می باشد. 

به این ترتیب گرمای (Q) لازم برای ایجاد تغییر θ Δ برای جسم به جرم m و ظرفیت گرمایی ویژه C از رابطه زیر به دست می آید: 
(Q =mc Δ θ = mc(θ2 –θ1 

دمای جسم بالا رفته است <== θ2 ≥ θ1 ==> Δθ ≥0 ==> Q ≥0 اگر 

دمای جسم کاهش یافته است <== θ2 ≤ θ1 ==> Δθ ≤0 ==> Q ≤0 اگر 

برای محاسبه دمای تعادل دو یا چند جسم با گرمای ویژه C1 C2 C3 و ... و جرمهای m1 m2 m3 و ... با دماهای اولیه 1θ 2θ 3θ و ... که در تماس کامل با هم قرار گرفته اند می توانیم می توانیم حاصل جمع گرماهایی را که با هم مبادله کرده اند مساوی صفر قرار دهیم. 

Q1+Q2+Q3 +… = 0 

M1c1( θ- θ1)+ m2c2 (θ-θ2) + m3c3(θ - θ3)+… = 0
  



  گرما سنجی

گرماسنج از یک فلاسک یا ظرفی که به خوبی عایق بندی شده و یک همزن و یک دماسنج تشکیل شده است. درون گرماسنج آب می ریزند و وقتی دمای فلاسک و همزن و آب یکی شد دما را می خوانند آنگاه جسم مورد نظر را درون فلاسک می اندازند تا به تعادل گرمایی برسد و دمای تعادل را می خوانند. گرماسنج، خود دارای ظرفیت گرمایی است که مربوط فلاسک و همزن و دماسنج است MCF+M’CM+M’’CT = A ظرفیت گرمایی گرماسنج با داشتن ظرفیت گرمایی ویژه گرماسنج، می توان گرمای ویژه یک جسم را به کمک گرما سنج تعیین کرد. 

A(θ – θ1)+ m1c آب θ – θ1) + m2c) جسم θ - θ2) = 0) 
 



  حالتهای ماده  

گفتیم که ماده به سه حالت جامد، مایع و گاز یافت می شود. گذار ماده از یک حالت (فاز) به حالت (فاز) دیگر را تغییر حالت (تغییر فاز) گویند تغییر حالتها معمولاً با گرفتن یا از دست دادن گرما همراهند. به نمودار زیر توجه کنید، تغییر حالتهای ماده در آن نشان داده شده است.  

ذوب و تبخیز و تصعید گرماگیر هستند. انجماد و میعان و چالش گرماده هستند. 

- گرمای نهان ذوب: 
اگر به جسم جامدی که به دمای ذوب رسیده گرما بدهیم، شروع به ذوب شدن می کند. این گرما سبب تغییر دمای جسم نمی شود بلکه صدف تغییر حالت جسم می شود. از این رو به این گرما، گرمای نهان ذوب گویند. 

- گرمای نهان ویژه ذوب (Lf): 
مقدار گرمایی است که باید به یک کیلوگرم جسم جامد در نقطه ذوب داده شود تا به مایع در همان دما تبدیل شود. 

گرمای نهان ذوب Q = mlf 

- گرمای نهان ویژه انجماد: 
فرآیند انجماد عکس فرآیند ذوب است. هر جسم به هنگام انجماد همانقدر گرما از دست می دهد که به هنگام ذوب می گیرد. 

گرمای نهان انجماد Q =- mlf 

- گرمای نهان ویژه تبخیر(Lv): 
برابر مقدار گرمایی است که باید به یک کیلوگرم مایع در دمای نقطه جوش داده شود تا به بخار در همان دما تبدیل شود. 

گرمای نهان تبخیر Q = mlv 

- گرمای نهان ویژه میعان: 
فرآیند میعان عکس فرآیند تبخیر است. گرمای نهان میعان،منفی گرمای نهان تبخیر است. 

گرمای نهان میعان Q = - mlv 

در SI یکای گرمای نهان J/kg می باشد. 

 



  تبخیر سطحی

به گریز مولکولهای مایع از سطح مایع، تبخیر سطحی می گویند. در اثر تبخیر سطحی انرژی درونی مایع کاهش می یابد و در نتیجه دمایش هم کاهش می یابد. آهنگ تبخیر سطحی به عواملی چون دما و مساحت سطح مایع بستگی دارد.  



  اثر تغییر دما بر طول و حجم جسمها

اکثر اجسام در اثر افزایش دما، منبسط می شوند. این انبساط به صورتهای زیر است: 

1 – انبساط جامدها: 
الف) طولی 
ب) سطحی 
ج) حجمی 

2 – انبساط مایعها 

3 – انبساط گازها (قانون گازها)
  



  1 – انبساط جامدها 
الف) انبساط طولی جامدها:

افزایش دما باعث افزایش طول جامدها می شود. انبساط طولی اجسام مختلف با هم متفاوت است و برای نشان دادن این تفاوت از کمیت ضریب انبساط طولی استفاده می شود. 

ضریب انبساط طولی (آلفا) عبارتست از افزایش طول واحد طول از یک جسم جامد وقتی که دمای آن یک درجه کلوین (یا سانتی گراد) بالا رود. 

الفا α = ΔL/L1ΔT 

یکای ضریب انبساط طولی 1/K یا 1/C° می باشد. 
اگر جسمی به طول L به اندازه TΔ گرم شود، مقدار افزایش طول آن از رابطه زیر به دست می آید: 

ΔL = α L1 Δ T
  



  ب) انبساط سطحی جامدها:

افزایش دما باعث افزایش سطح جامدها نیز می شود. 

ضریب انبساط سطحی (2α) عبارت است از افزایش مساحت واحد سطح یک جسم جامد وقتی که دمای آن یک درجه کلوین (یا سانتی گراد) بالا رود و مقدار آن حدود 2 برابر ضریب انبساط طولی می باشد.) 

2 آلفا= ΔA/A1 ΔT 

یکای ضریب انبساط سطحی نیز 1/K یا 1/C°می باشد. 

اگر جسمی به مساحت A1 به اندازه ΔT گرم شود، مقدار افزایش سطح آن از رابطه زیر به دست می آید: 
Δ A = 2 α A1 Δ T
  



  ج) انبساط حجمی جامدها:

برای انبساط حجمی هم ضریب انبساط حجمی را تعریف می کنیم. 
ضریب انبساط حجمی (3 α آلفا) عبارت است از افزایش حجیم واحد حجیم ماده به ازای افزایش دمای یک کلوین. 

ضریب انبساط حجمی را معمولاً با بتا نمایش می دهند و مقدار آن حدوداً سه برابر ضریب انبساط طولی است (β بتا= 3α ) 
β = ΔV/V1ΔT 
ΔV = βV ΔT
  



  2 – انبساط مایعها:

مایعها هم با افزایش دما انبساط می یابند. برای مایعها هم ضریب انبساط حجمی تعریف می شود. انبساط مایعها اساس کار دماسنجهای جیوه ای و الکلی را تشکیل می دهد.  

  ادامه بخش ششم 
تغییرات چگالی با دما

با توجه به اینکه افزایش دما، حجم جسم را افزایش می دهد می توان گفت افزایش دما چگالی را کاهش می دهد. زیرا چگالی با حجم رابطه وارون دارند. 

ℓ = m/v



  انبساط غیر عادی آب

حجم بیشتر مایعها با کاهش دما، کاهش می یابد ولی آب رفتاری متفاوت دارد. به این صورت که از ْC4 تا ْC0آب افزایش حجم پیدا می کند.  



  انتقال گرما

دیدیم که اختلاف دما باعث شارش گرما از جسم با دمای بالاتر به جسم با دمای پایین تر می شود. این شارش گرما به سه صورت انجام می شود: 
1 – رسانش 
2 – همرفتی 
3 – تابش 
 



  رسانش

از قبل با مواد رسانا و نارسانای گرما آشنا هستید. رساناهای خوب گرما را بهتر و سریعتر انتقال می دهند. برای محاسبه آهنگ شارش گرما در یک ماده میله ای به طول Lو سطح مقطع A انتخاب می کنیم و در دو سر آن اختلاف دما ایجاد می کنیم. دمای یک سر میله را 2θ (دمای بالاتر) و دمای سردیگر 1θ (دمای پایین تر) فرض کنید. 
آهنگ شارش گرما به عوامل زیر بستگی دارد: 

1 – اختلاف دما:
Δθ = θ1-θ2 هر چه اختلاف دما بیشتر باشد گرما با آهنگ بیشتری شارش می کند. 

2 – طول میله:
هر چه طول میله بیشتر باشد، گرما کندتر شارش می شود. 

3 – سطح مقطع میله:
هر چه سطح مقطع میله بیشتر باشد، آهنگ شارش گرما بیشتر می شود. 

در نتیجه Q یعنی گرمایی که در t ثانیه در یک میله شارش می کند برابر است با: 

Q = K AtΔθ/L 

ثابت تناسب K رسانندگی گرمایی نام دارد. 

یکای رسانندگی گرمایی J/smk یا w/mk می باشد. 
 



  همرفتی

این شویه انتقال گرما بیشتر مربوط به مایعها و گازها است. اگر به یک نقطه درون مایعی گرما بدهیم، آن نقطه گرم می شود و چگالی در آن نقطه کاهش می یابد. کم شدن چگالی در آن نقطه باعث می شود که مایع گرم شده بالا برود و جای آن را مایع سردتر بگیرد. به این ترتیب اگر گرما دادن ادامه پیدا کند، مایع مرتباً جابه جا می شود و گرما را به قسمتهای دیگر مایع انتقال می دهد. به این شیوه انتقال گرما همرفی می گویند. جریان همرفتی در گازها (مثل هوا) هم وجود دارد.  



  تابش

همه اجسام در حال تابش از سطح خود هستند. در نتیجه همه اجسام تابش جسمهای دیگر را که در اطراف آنها قرار دارند دریافت می کنند. از این تابش بخشی را جذب می کنند (که باعث بالا رفتن دمای آنها می شود) و بخشی را باز می تابانند، سرعت انتقال گرما از طریق تابش بسیار زیاد است.  



  قانون گازها

برای مقدار معینی از یک گاز کامل کمیت PV/T یعنی حاصل ضرب فشار گاز در حجم گاز تقسیم بر دمای گاز بر حسب کلوین همواره ثابت است. 

یعنی اگر در یک فرآیند، حجم و فشار و دمای مقدار معینی از یک گاز کامل را از وv1 وp2 و T3به وv2 وp2 وt2 برسانیم داریم: 

P1V1/T1 =P2V2/T2 

دقت کنید دما در این رابطه بر حسب کلوین باشند و یکاهای p و v در دو طرف یکسان باشند.
  



نوع مطلب : دما و گرما(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

ویژگی های ماده

تاریخ:سه شنبه 8 مرداد 1392-22:32

ویژگیهای ماده



  حالتهای مختلف ماده

می دانید که مولکولها، کوچکترین جزء سازنده ماده هستند. هر مولکول خود از دو یا چند اتم ساخته شده است و اندازه اتمها در حدود یک انگستروم ( 10-10= A1) می باشد. 
ماده در سه حالت گاز مایع و جامد یافت می شود: 

الف – گاز: 
گازها فاصله مولکولها حدود چند ده برابر فاصله مولکولها در مایع و جامد است و مولکولها آزادانه به اطراف حرکت می کنند. 

ب – مایع: 
فاصله مولکولها در مایعها کم (حدود 10-10 m) می باشد. مولکولهای مایع به راحتی روی هم می لغزند. 

پ – جامد: 
در جامد فاصله مولکولهای مانند مایع است. (10-10 m) و ملکول فقط می تواند حرکتهای نوسانی بسیار کوچکی انجام دهند. در جامدهای بلورین مولکولها در طرحهای منظمی در کنار هم قرار می گیرند حال آنکه در جامدهای بی شکل ملکولها تقریباً وضعیت نامنظمی دارند.
  



  چگالی

جرم واحد (یکا) حجم از هر جسمی چگالی آن نامیده می شود. چگالی با p نمایش داده می شود و از رابطه زیر به دست می آید: 

p = m/v 

M جرم بر حسب kg وv حجم بر حسب m3 می باشد. 
یکایی چگالی در SIکیلوگرم بر متر مکعب (kg/m3)می باشد.
  



  نیروهای چسبندگی

بین مولکول مایع یک نیروی ربایشی وجود دارد که نیروی چسبندگی نامیده می شود. برای مثال اگر به یک قطره آب که از شیر می چکد، توجه کنید می بینید که قطره پس از جدا شدن از شیر در تمام طول مسیر به صورت یک قطره باقی می ماند (از هم متلاشی نمی شود) یعنی نیروی چسبندگی مولکولها را کنار هم نگه می دارد تا قطره متلاشی نشود.  



  نیروی چسبندگی سطحی

نیروهایی هستند که ملکولهای یک مایع را به سوی مولکولهای یک ماده دیگر می کشند. برای مثال اگر یک قطره آب را روی شیشه بریزیم، آب به صورت قطره بر روی شیشه قرار نمی گیرد بلکه پخش می شود و سطح شیشه را تر می کند زیرا نیروی چسبندگی سطحی بین آب و شیشه از نیروی چسبندگی بین مولکولهای آب با یکدیگر است. حال اگر سطح شیشه را چرب کنیم و قطره آبی روی آن بیندازیم، قطره آب پخش نمی شود و به صورت کروی در می آید. 



 نیروی کشش سطحی

کشش سطحی پدیده ای است که می توان به کمک آن به وجود نیروهای چسبندگی پی برد. یک سوزن می تواند روی سطح آب شناور باشد و یا یک تیغ می تواند از سطح پهنش روی آب شناور باشد. شاید شما دیده باشید که پشه می تواند روی آب بنشیند. علت وجود نیروی کشش سطحی است. در تمام این موارد مولکولهای آب با نیروهای چسبندگی یکدیگر را می ربایند و باعث می شوند که سطح آب مانند یک توری عمل کند که می تواند سوزن را نگاه دارد.  



  مویینگی

مویینگی از اثرهای نیروی چسبندگی سطحی است. صعود مایع (مانند آب یا جیوه) از داخل لوله مویینه را مویینگی گویند. علت این پدیده نیروهای چسبندگی بین مولکولها می باشد. در مورد آب نیروی چسبندگی سطحی بین آب و شیشه بیشتر از نیروی چسبندگی بین مولکولهای آب است در نتیجه آب در لوله بالا می رود و از سطح آب بیرون لوله هم بالاتر می رود و سطح آب درون لوله مویینه کاو است. 

در مورد جیوه برعکس است یعنی نیروی چسبندگی بین دو مولکولهای جیوه بیشتر از نیروی چسبندگی سطحی بین جیوه و شیشه است. سطح جیوه در درون لوله مویین، از سطح جیوه درون ظرف پایین تر است و سطح آن کور است. 



  فشار

فشار بزرگی نیروی عمودی است که بر سطح وارد می شود و مقدار آن از فرمول زیر محاسبه می شود: 

P = F/A 

F بزرگی نیروی عمودی وارد بر سطح بر حسب نیوتون 
A سطحی که نیرو بر آن وارد شده بر حسب متر مربع 
P فشار بر حسب نیوتو بر متر مربع یا پاسکال 
واحد فشار درSI نیوتون بر متر مربع است که پاسکال هم نامیده می شود. یک پاسکال معادل فشاری است که یک نیروی یک نیوتونی بر سطح یک متر مربع وارد می کند. هر قدر نیروی عمودی وارد بر سطح افزایش یابد و یا سطح تماس کاهش یابد بر مقدار فشار افزوده می شود. (و بر عکس)
  



  محاسبه فشار در مایعها

فرض کنید در ظرف مقابل مایعی با چگالی P داریم. می خواهیم فشار در عمق h را محاسبه کنیم. فشار عبارت است از نیروی عمودی بر سطح، که نیروی عمودی در اینجا نیروی وزن مایع است و سطح ظرف را A در نظر می گیریم.  

ℓ = m/v ==> m= ℓ v ==> m= ℓhA 

P= F/A ==> P = ℓhAg/A ==> p = ℓgh 

از این رابطه می فهمیم که فشار با عمق مایع (h) نسبت مستقیم دارد پس هر قدر عمق مایع بیشتر باشد فشار افزایش می یابد و برعکس.
  



نوع مطلب : فشار(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

سنتز آسپیرین

تاریخ:چهارشنبه 2 مرداد 1392-17:56

عنوان:

 سنتز آسپیرین

هدف:

آشنایی با روش تهیه آسپیرین

 

ابزار و مواد لازم:

ارلن-پیپت-بن ماری-پیست آب مقطر-چراغ بونزن

سالسیلیک اسید-استیک انیدرید-سولفوریک اسید

 

تئوری آزمایش:

سنتز استیل سالیسیلیک اسید (آسپرین) 
بوسیله استیله کردن عامل OH در سالیسیلیک اسید براحتی میتوان آسپرین تهیه کرد. این کار به روشهای متفاوتی امکان پذیر است. یکی از این روشها استفاده از استیک انیدرید در محیط اسیدی می باشد که با توجه به نقش کاتالیستی اسید معمولا در حضور استیک اسید یا سولفوریک اسید انجام می شود. 
روش مورد بحث دیگر استفاده از استیل کلرید در حضور پیریدین می باشد. 

بخش عملی :

الف) سنتز آسپرین با استفاده از استیک انیدرید: 
در یک ارلن 250 میلی لیتری 2.5 گرم سالیسیلیک اسید را با 3.5میلی لیتر استیک انیدرید مخلوط کنید و 3-2قطره سولفوریک اسید غلیظ به آن اضافه کنید. مخلوط واکنش را ضمن هم زدن در یک حمام آب به مدت 15 دقیقه در دمای 60 درجه سانتیگراد حرارت دهید. آن را سرد کرده و در یک بشر حاوی 38 میلی لیتر آب سرد همراه با هم زدن بریزید. رسوب را با کمک قیف بوخنر صاف کرده و با آب سرد بشویید. پس از خشک کردن راندمان و نقطه ذوب را تعیین کنید. 
برای خالص سازی کامل می توان بر روی محصول در حلال بنزن تبلور مجدد انجام داد. برای این کار آب حلال مناسبی نمی باشد.هم چنین می توانیم به منظور خالص سازی آسپیرین 7.5میلی لیتر اتانول را با 17 میلی لیتر آب مخلوط ودر حمام آب گرم حرارت دهیم تا دمای آن به 65 درجه برسد.سپس آسپیرین ناخالصی را كه تهیه كرده ایم به این مخلوط اضافه می كنیم و آن را حل می كنیم.محلول را سرد كرده تا بلورهای جدید تشكیل شود و با قیف بوخنر آن را صاف می كنیم. پس از تبلور مجدد راندمان و نقطه ذوب را محاسبه نموده و با مرحله قبل مقایسه کنید. 
نكته1: ریختن آب برای تبدیل انیدریك استیك به استیك اسید انجام می شود و به این ترتیب بلور حاصل می شود.توجه به این نكته لازم است كه اسید سالیسیلیك در اسید استیك حل می شود بنابراین تغییری قابل مشاهده ای تا قبل از ریختن آب انجام نمی شود.به این ترتیب ریختن آب و تولید استیك اسید كه آسپیرین در آن حل نمی شود موجب تشكیل بلور خواهد شدو آسپیرین ناخالص رویت می شود. 
نكته2: برای اطمینان از اینكه واكنش بین مواد موجود در ارلن انجام شده است می توانیم از FeCL3 استفاده كنیم.در صورتیكه واكنش بین محتویات ارلن انجام شده باشد با اضافه كردن این ماده رنگی مشاهده نمی شود ولی اگر واكنش انجام نشده باشد پس از افزودن این ماده كمپلكس بنفش رنگی مشاهده خواهد شد. علت اصلی این موضوع از بین رفتن گروه OHدر ماده اولیه است. 

ب) سنتز آسپرین با استفاده از استیل کلرید: 
در یک ارلن 250 میلی لیتری 6 گرم سالیسیلیک اسید را در 5 میلی لیتر پیریدین حل کنید. ارلن را در حمام یخ بگذارید و 5 میلی لیتر استیل کلرید را از داخل یک قیف جدا کننده قطره قطره و همراه با بهم زدن شدید به محلول داخل ارلن اضافه کنید. پس از اتمام افزایش، مخلوط واکنش را در یک حمام آب به مدت 5 دقیقه گرم کنید و سپس سرد نمائید. هنگام سرد کردن یک جسم نیمه جامدی تشکیل می گردد که حدود 60 میلی لیتر آب سرد و چند تکه یخ به آن اضافه کنیدو مخلوط را به هم بزنید. کریستالهارا با قیف بوخنرصاف کرده و با آب سرد بشوییدو سپس خشك كنید و نقطه ذوب و راندمان را محاسبه كرده و به روش قبلی خالص كنید. 

کاربرد و مصارف

آسپرین در داروهای برطرف کننده سردرد (مسکن ها) استفاده می شود.1

اسپرین در داروهایی که فقط با مجوز پزشک فروخته می شوند استفاده می شود.2

آسپرین در تولید قرص های APC مصرف می شود.3

آسپرین از ترکیب اسید سالیسیلیک و انیدرید استیک در حضور مقدار کمی سولفوریک اسید غلیظ تولید می شود.

روش تهیه:

یک گرم اسید سالسیلیک را داخل ارلن خشک ریخته و 1.5 میلی لیتر انیدرید استیک و 1 الی 2 قطره اسید سولفوریک غلیظ به ان اضافه کنید و با چرخش ارلن سعی کنید کلیه مواد با هم مخلوط شوند .

ارلن را به مدت 15 دقیقه در حمام اب در دمای 60 درجه سانتیگراد نگه دارید و در این مدت محتویات ارلن رابا چرخش هم بزنید.

پس از این مدت 15 میلی لیتر اب سرد به ارلن اضافه کنید که اسپرین به صورت بلورهای جامد ظاهر میگردد. ان را با قیف بوخنر صاف کنید.

برای خالص سازی اسپرین مقدار بدست امده را در 3 میلی لیتر اتانول و 7 میلی لیتر اب در گرما حل کنید و کریستالیزه نمایید.

مکانیسم:

 

 

شرح آزمایش:

 

2gr سالسیلیک اسید را در یک ارلن 100ml ریخته و به آن 3.5ml استیک انیدرید اضافه می کنیم.همچنین 3 قطره اسید سولفوریک غلیظ به عنوان کاتالیزور اضافه می کنیم و مخلوط بدست آمده را به مدت 15 دقیقه به کمک بن ماری گرم میکنیم. درجه بن ماری باید حدود 55-50 درجه سانتی گراد باشد.بیش از مقدار ترکیب از بین می رود و کمتر از این دما واکنش به کندی پیش می رود.

پس از 15 دقیقه گرم کردن روی بن ماری به مخلوط درون ارلن مقدار 35ml آب مقطر اضافه می کنیم و می بینیم که محلول کدر می شود.حال ارلن را روی شعله ملایم کمی حرارت می دهیم تا محلول شفاف شود و محلول را پس از کمی سرد شدن درون حمامی از آب و یخ قرار می دهیم.حال شاهد تشکیل کریستال آسپرین هستیم.

 

نتیجه گیری:

با روش سنتز آسپرین که یکی از پرکاربردترین داروهای مسکن است آشنا شدیم.

 

 

موارد خطا:

چون سالسیلیک اسید به اندازه تمام گروه ها نبود فقط یکی از گروه ها این آزمایش را انجام داد.پس نمی توان دقت کار گروه دیگر را تصدیق کرد.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 

ترکیبات کمپلکسی - Complex compounds

تاریخ:چهارشنبه 19 تیر 1392-11:29

 ترکیبات کمپلکسی - Complex compounds

دیدکلی

در شیمی معدنی ترکیباتی وجود دارند که در آن اتم مرکزی حداقل با یک پیوند داتیو با گروه اتمهای اطراف خود (لیگندها) ارتباط برقرار می‌کند. در‌ این ترکیبات اتم مرکزی گیرنده جفت الکترون می‌باشد، چنین ترکیباتی را کمپلکس یا ترکیبات کئوردیناسیونی می‌نامند. اتم مرکزی در این ترکیبات معمولاً دارای یک حفره الکترونی می‌باشد که می‌تواند الکترونهای جفت نشده لیگند را بگیرد و یک پیوند کووالانسی-کئوردیناسیونی ، (داتیو) تشکیل دهد.

کمپلکسهایی که در آنها انتقال الکترون می‌تواند در تشکیل پیوند نقش بسزایی داشته باشد کمپلکسهای دهنده - گیرنده می‌نامند. اکثر عناصر جدول تناوبی اعم از فلزات گروه اصلی ، فلزات گروه واسطه و غیر فلزات می‌توانند کمپلکس تشکیل دهند.

تاریخچه

تا سال 1913 ساختمان کمپلکسها مشخص نشده بود اما در این سال آلفرد ورنر پدر شیمی کوئوردیناسیونی نظر خود را در مورد ساختمان کمپلکسها اعلام کرد و این در حالی بود که هنوز ساختمان الکترونی اتم مشخص نشده بود. قبل از ورنر دانشمندی به نام یورگنسون برای برخی از کمپلکسها ساختارهایی تعیین کرده بود که با اعلام نظریه ورنر اشتباه بودن این ساختارها مشخص شد.

ورنر به دلیل مطالعاتی که روی کمپلکسهای هشت وجهی ، مسطح مربعی و چهار وجهی انجام داد و بنیانگذار شیمی کوئوردیناسیون شد، جایزه نوبل شیمی را در سال 1913 دریافت کرد.

نظریه ورنر

هر اتم دارای دو ظرفیت می‌باشد. ظرفیت اصلی و ظرفیت والانس فرعی ، بنابراین لزومی ندارد که فقط به اندازه ظرفیت اصلی یک اتم ، اتمهای دیگر به آن وصل شود بلکه بعد از پر شدن ظرفیت اصلی که فضای کئوردیناسیونی داخلی را تشکیل می‌دهد. اتمها می‌توانند به ظرفیت فرعی یا فضای کئوردیناسیون خارجی که نشانگر عدد اکسیداسیون اتم مرکزی است، وارد شوند.

تا قبل از اینکه ورنر این نظریه را اعلام کند دانشمندان در تعیین ساختمان ترکیباتی مانند اختلاف نظر داشتند. این ترکیب یک ترکیب یونی است و کلرها در آب به راحتی یونیزه می‌شود. اما ها به آسانی جدا نمی‌شوند مگر اینکه ترکیب در اسید قوی جوشانده شود.


اما ورنر این ترکیب را یک یک ساختمان هشت وجهی پیشنهاد کرد که اتم کبالت در مرکز و ها با شش پیوند هم اندازه در اطراف و یونهای کلر هم در فضای کئوردیناسیون خارجی حضور داشتند.

لیگند

دسته‌ای از اتمها که باهم هستند و یکی از اتمها می‌تواند جفت الکترونش را در اختیار اتم دیگر قرار دهد. لیگند ممکن است یک ترکیب خنثی یا یک آنیون باشد.

انواع کمپلکس

کمپلکسهای ورنر یا کلاسیک

ترکیبات کوئوردیناسیونی که در آنها فلز مرکزی با حالت اکسایش +2 یا بالاتر توسط اتمهای غیرکربن کئوردینه شده‌اند کمپلکسهای ورنر یا کلاسیک نامیده می‌شوند (این نامگذاری به خاطر مطالعات ورنر در شیمی کئوردیناسیون انجام شده است.).

کمپلکسهای آلی فلزی

در این کمپلکسها فلز مستقیماً با کربن پیوند تشکیل می‌دهد. در این ترکیبات فلز در حالت اکسایش پایین خود مانند 2- و 1- و 0 و 1+ می‌باشد.

کمپلکسهای کلاستر یا خوشه‌ای

در این ترکیبات اتم مرکزی گروهی از فلزات می‌باشند که باهم پیوند تشکیل داده‌اند. مانند که اتمهای آهن در گوشه‌های یک مثلث جای گرفته‌اند و گروههای کربونیل در اطراف آنها پیوند تشکیل می‌دهند.

عدد کوئوردیناسیون

تعداد اتمهایی که اتم مرکزی را در اولین قشر کئوردیناسیون ، کئوردینه کرده‌اند عدد کئوردیناسیون می‌گویند. عدد کئوردیناسیون هر ترکیب مشخص کننده ساختمان آن ترکیب می‌باشد. رایج‌ترین عدد کئوردیناسیون در کمپلکسها عدد 6 و بعد از آن 4 می‌باشد.

عوامل مؤثر درتشکیل کمپلکس

1.      لیگند مهمترین عامل در تشکیل کمپلکس می‌باشد. نوع لیگند ، اندازه لیگند و تعداد لیگند در پایداری کمپلکس‌ها تأثیر فراوان دارد.

2.      عامل دوم در تشکیل کمپلکس نوع فلز مرکزی می‌باشد.

انواع لیگند

·         لیگندهای یک دندانه:فقط دارای یک اتم کئوردینه کننده است. هالیدها ، نیترات ، انواع آمینها ، سولفات و از مهمترین لیگندهای یک دندانه هستند.

·         لیگندهای چند دندانه:این لیگندها دارای یک یا چند اتم کئوردینه کننده هستند. این لیگندها کمپلکس‌های پایدارتری ایجاد می‌کنند و به کی سیلت یا شلاته کننده‌ها معروفند. یک کمپلکس می‌تواند به صورت آنیونی ، کاتیونی یا خنثی باشد


داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 


  • تعداد صفحات :33
  • ...  
  • 2  
  • 3  
  • 4  
  • 5  
  • 6  
  • 7  
  • 8  
  • ...