آموختن علم و دانش بیشتر

انرژی گم شده ی زمین

تاریخ:پنجشنبه 14 اردیبهشت 1391-23:48

انرژی گم شده زمین کشف شد
محققان ناسا موفق شدند پس از بررسی داده‌های گرمای اقیانوسی و اطلاعات ماهواره‌ای، انرژی گم شده زمین را در اعماق اقیانوس کشف کنند:

به گزارش ایسنا، دو سال قبل محققان مرکز ملی تحقیقات جوی در بولدر آمریکا، در تحقیق خود مدعی شدند که تناقضات موجود در اطلاعات ماهواره‌ای از گرمای زمین و اندازه گیری گرمای اقیانوس، نشانه‌ای از انرژی گم شده در زمین است.

اما آیا واقعا انرژی گم شده‌ای وجود دارد یا اشتباهی در محاسبه دانشمندان در خصوص انرژی جذب شده از خورشید و بازتابش آن به فضا روی داده است؟

تیمی متشکل از محققان بین‌المللی حوزه علوم جو و اقیانوس‌شناسان به سرپرستی "نورمن لوب" از مرکز تحقیقات لانگلی وابسته به ناسا و "گریم استفنز" از آزمایشگاه ناسا در پاسادنا مسؤولیت تحقیق در خصوص انرژی گم شده در زمین را برعهده گرفتند.

محققان داده‌های 10 سال اخیر شامل اطلاعات آزمایشگاه لانگلی ناسا و آزمایش انرژی تابشی زمین (CERES) برای محاسبه تعادل تابش در جو زمین را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند.

محققان مرکز تحقیقات ملی جوی، مشاهدات ماهواره ای از سال 2004 تا 2009 میلادی را در خصوص تعادل گرمایی زمین و اندازه گیری گرمای اقیانوسی در عمق 700 متری مورد بررسی قرار دادند. سپس داده‌ها با دمای اقیانوسی از 3 منبع مختلف تلفیق شدند.

بررسی داده‌ها باعث ایجاد تردید در بین محققان شد و برای برطرف شدن تردیدها تجزیه و تحلیل‌های بسیار دقیقی روی داده‌ها به عمل آمد و در نتیجه مرکز انرژی گم شده زمین کشف شد.

بررسی‌های دقیق نشان داد که میزان انباشت گرما در اقیانوس نیم وات در متر مربع است که در داده‌ها محاسبه نمی‌شود. این انرژی اضافه به جو بازگشته و باعث افزایش دمای زمین می‌شود.

محققان معتقدند 90 درصد گرمای اضافی که در ارتباط با گازهای گلخانه‌ای ایجاد می‌شوند، در اقیانوس‌ها انباشت می‌شوند و با آزاد شدن همین مقدار اندک گرما از اقیانوس (نیم وات در متر مربع) دمای زمین 0.3 درجه سانتیگراد افزایش می‌یابد.

این یافته لزوم استفاده از سیستم‌های اندازه‌گیری چندگانه را در طول بازه‌های مختلف زمانی را نشان می‌دهد.

در این پروژه محققان دانشگاه هاوایی، آزمایشگاه محیط دریایی پاسیفیک، دانشگاه ریدینگ انگلیس و دانشگاه میامی حضور داشتند.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

چطور یک توربین بادی بسازیم

تاریخ:جمعه 1 اردیبهشت 1391-11:42

برای سیستم جهت یابی از یک قطعه چوب ویک تکه آلومینیوم استفاده می شود در توربین های بادی این عمل به وسیله سروموتورها وسیستم جهت یاب Yaw system استفاده میشود اما دراینجا همانند پمپهای آبکش از چاه از جهت یاب معمولی استفاده می شود.

در اینجا دینام و پره ها وسیستم جهت یاب بر روی یک تکه چوب متصل می گردد.

برای پایه توربین Tower از یک لوله ۴/۱ اینچی به طول سه متر استفاده میشود البته این میله مطابق شکل زیر مهار می گردد:

بوسیله یک صفحه فلزی وحفر چاله طبق شکل زیر یک فونداسیون کوچک اما مطمئن ایجاد مینماییم.

ودر نهایت :

برای سیستم اینورتر وشارژ باطری از مدارات بسیار ساده میتوان استفاده نمود مانند:

شکل ساخته شده آن مانند شکل زیر در داخل یک پانل مناسب می توان نصب نمود:

با استفاده از یک یا چند سلول خورشیدی وایجاد سیستم مکمل مدت زمان بیشتری می توان انرژی را ذخیره نمود:

کل برآورد هزینه برای ساخت این توربین:

۶۲/۱۴۰ دلار می باشد.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

عادتی که با کشف آتش آغاز شد

تاریخ:جمعه 1 اردیبهشت 1391-11:05

لحظه یی پیش خود تصور کنید سال ۲۰۳۰ میلادی است. منابع انرژی تجدیدپذیر بیش از ۵۰ درصد انرژی مورد نیاز ایالات متحده را تامین می کند. کل انرژی مصرفی از میزان سرسام آور دهه ۱۹۹۰ به شدت کاهش یافته است. نیروگاه های انرژی خورشیدی، بادی و زیست جرم در همه جا به چشم می آید. سوخت های زیستی و هیدروژن انرژی لازم برای حرکت خودروها، اتوبوس ها و قطارها را تامین می کند. فناوری انرژی فتوولتایی نور خورشید را مستقیم به جریان برق تبدیل می کند. تجهیزات جدید به نحو مطلوبی از انرژی آب جاری استفاده می کند. اصطلاح انرژی زمین گرمایی نیز در همه جا برای مردم شناخته شده است، چرا که انرژی زمین گرمایی حرارت مورد نیاز برای گرمخانه های بسیاری را تامین می کند. آیا اینها از پیش بینی های کارشنا سان انرژی است که در تلاشند سیاست های مقامات کشورها را برای نحوه تامین و مصرف انرژی تغییر داده و سناریوی ذکرشده در بالا را به اجرا درآورند. این اهداف که شامل صرفه جویی در مصرف انرژی، حمایت محیط زیست و استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر است، از جمله برنامه هایی است که باعث مصرف صحیح و عاقلانه انرژی می شود. توجه داشته باشید که بسیاری از این طرح ها آرزوهایی دست نیافتنی در آینده یی رویایی یا خیالی نیست، بلکه کارهای مقدماتی برای انجام این امور تحت سرپرستی کارشنا سان خبره یی در حال انجام است که فردایی پاک و روشن را برای ما تدارک دیده اند.

هنگامی که انسان ماقبل تاریخ استفاده از آتش را آغاز کرد، نوع بشر در مسیر طولانی استفاده از انرژی های طبیعت گام گذاشت. در ادامه این مسیر هنگامی که برای استفاده از انرژی های طبیعت در مسابقه یی ناخواسته و بی پایان شرکت کردیم، در عصر جدید به انقلاب صنعتی و در نهایت به انقلاب فناوری رسیدیم. هم اکنون در شرایطی به سر می بریم که با استفاده هر چه بیشتر از انرژی در حقیقت به خودمان آسیب می رسانیم. اگر شرایط به همین منوال ادامه یابد حیات (زندگی انسان و حتی سیاره زمین) در معرض تهدید جدی قرار خواهد گرفت. برای انسان های اولیه چوب از ضروریات زندگی به شمار می رفت، چرا که سوخت، مسکن و ابزار حمل و نقلش را تامین می کرد. باد، آب، خورشید و جانوران نیز برای قرن های متمادی از عمده ترین منابع انرژی محسوب می شوند. سابقه یونانیان و رومی ها در استفاده از آسیاب های آبی به اولین قرن پیش از میلادی برمی گردد. در عین حال در همان زمان رومی های تجمل گرا در حمام های آب گرم استحمام می کردند. استفاده موثر و مفید از آسیاب های بادی حوالی سال ۱۱۸۰ میلادی آغاز شد. در سال ۱۴۰۰ بعد از میلاد هلندی ها کوره مخصوصی ابداع کردند که می توانستند با استفاده از یک تلمبه، هوای کافی به داخل آن بدمند. این کوره به رغم آنکه از چوب استفاده می کرد، می توانست دمای زیادی تولید و حتی چدن را نیز ذوب کند. استفاده از زغال سنگ در قرن اول بعد از میلاد آغاز شد اما با این همه چوب، باد و آب از مهم ترین عوامل در تامین انرژی تمدن مغرب زمین تا قرن ۱۶ به حساب می آمد.

● انقلاب صنعتی

در سال های اولیه دهه ۱۶۰۰ زغال سنگ سوختی بود که قسمت عمده انرژی مورد نیاز انگلستان را تامین می کرد. به همین دلیل کارگران بسیاری در معادن به کار گرفته شدند تا زغال سنگ مورد نیاز صنایع را استخراج کنند. در همین زمان لزوم ساخت ماشینی که بتواند با استفاده از انرژی زغال، کمک کار انسان باشد به شدت احساس می شد. در سال ۱۶۹۸ اولین ماشین بخار ساخته شد. با این ابداع، راه ساخت دیگر ابزارها هموار و مقدمات شکل گرفتن انقلاب صنعتی فراهم شد. در آن زمان کارخانه های نساجی از مهم ترین صنایع انگلستان به شمار می رفت. برای توسعه این کارخانه ها دستگاه هایی اختراع شد که فعالیت های این کارخانجات را دقیق تر، سریع تر و با قیمت کمتری انجام می داد. این دستگاه ها در ابتدا از انرژی آب استفاده می کردند، اما بعدها تغییر ماهیت داده و انرژی بخار را به کار گرفتند؛ همین امر باعث مصرف بیش از اندازه زغال شد. معدنکاران مجبور بودند هر چه بیشتر کار کنند تا پاسخگوی اشتهای سیری ناپذیر این غول ساخته دست بشر باشند. مردم گروه گروه از اقامتگاه های خود مهاجرت کرده و در نزدیکی کارخانجات و معادن مستقر می شدند و بدین گونه اولین شهرهای صنعتی جهان شکل گرفت. بعدها استفاده از یکی از مشتقات زغال یعنی کک که هنگام سوختن دمای بسیار زیادی تولید می کند، توسعه پیدا کرد و در نتیجه تولید آهن رشد بیشتری پیدا کرد که افزایش تولید و ساخت ماشین آلات یکی دیگر از پیامد های آن بود. در سال ۱۷۱۲ توانستند با انجام تغییراتی، بازدهی این ماشین ها را افزایش دهند. در سال ۱۷۵۲، «بن فرانکلین» بادبادک مشهورش را به هوا فرستاد و وجود الکتریسیته ساکن را اثبات کرد. «جیمز وات» نیز اصلاحات دیگری در ماشین بخار انجام داد، به طوری که هم بازدهی آن را افزایش داد و هم استفاده از آن را راحت تر کرد. در سال ۱۷۸۳ اولین کشتی بخار به آب انداخته شد و در سال ۱۷۹۲ با اختراع چراغ روشنایی بر ظلمت خیابان های شهر غلبه کردند.

اکنون دیگر مردم می توانستند سریع تر به مسافرت بروند یا کالاهایشان را آسان تر به مقصد برسانند و با فرا رسیدن شب کار و خرید و فروش تعطیل نمی شد. در سال های اولیه قرن نوزدهم ماشین هایی ابداع شد که پنج برابر ماشین وات قدرت داشتند. در ایتالیا «الساندرو ولتا» توانست از اولین باتری جریان الکتریسیته به دست آورد. در سال ۱۸۲۱ نیز «مایکل فارادی» انگلیسی اولین موتور الکتریکی را اختراع کرد. در سال ۱۸۳۱ نیز مهندسان امریکایی دستگاهی ابداع کردند که می توانست ۲۰۸۶ پوند را بالا ببرد.

در این هنگام فرانسوی ها سرگرم ساخت اولین توربین آبی بودند. در عین حال تا پایان قرن نوزدهم استفاده از سوخت های فسیلی به اوج خود رسید. همان طور که کارخانه های جدیدی در انگلستان، آلمان، فرانسه و امریکا افتتاح می شد، نیاز به زغال سنگ نیز مرتب افزایش می یافت. در سال ۱۸۵۹ اولین چاه نفت دنیا در امریکا حفر شد. سال بعد از آن در بلژیک اولین موتور احتراق داخلی که در حقیقت پیشگام خودروهای امروزی محسوب می شود، به راه افتاد که از نفت و مشتقات آن به عنوان سوخت استفاده می کرد. در همان سال اولین مولد خورشیدی دنیا ساخته شد. این تجهیزات با استفاده از آیینه هایی که نور خورشید را به دیگ های آب متمرکز می کرد، آب را به جوش آورده و بخار مورد نیاز ماشین های بخار را تامین می کرد.

در سال ۱۸۸۵ «کارل بنز» آلمانی اولین موتور سه چرخه را که با سوخت فسیلی کار می کرد، به راه انداخت و کمی بعد «گوتلیب دایملر» در سال ۱۸۸۷ ماشین چهارچرخه خود را ساخت. کمی بعد از این ماجراها دو طراح فرانسوی اولین خودرو را که به سبک جدید طراحی شده بود، ساختند و «میشلن» مخترع دیگر فرانسوی اولین تایر را که حاوی هوا بود، ابداع کرد. این تایرها نسبت به تایرهای قدیمی مزیت های بسیاری داشت که از جمله می توان به راحتی استفاده و سهولت ساخت آنها اشاره کرد. «چارلز پارسونز» انگلیسی اولین توربین بخار را که برای تولید الکتریسیته به کار می رفت، اختراع کرد. در سال ۱۸۷۹ «تام ادیسون» لامپ الکتریکی خود را تکمیل و محصول جدیدی را به جامعه صنعتی عرضه کرد. کمی بعدتر «ادیسون» اولین کارگاه تولید برق را ساخت. این کارگاه از سوخت زغال سنگ استفاده و بخار مورد نیاز ژنراتورها را تامین می کرد. در سال ۱۸۹۷ «پارسونز» ماشین بخار خود را روی قایقش که توربینیا نام داشت، نصب کرد و توانست با این قایق از بزرگ ترین و سریع ترین کشتی های زمان خود سبقت بگیرد. به زودی کشتی های بخار در همه جا به کار گرفته شد. البته در همان زمان در خشکی ها نیز استفاده از چراغ های برق که از انرژی پاکیزه و آسان الکتریسیته استفاده می کردند، رو به افزایش گذاشت. در سال ۱۸۹۱ اولین نیروگاه برقابی جهان به طور همزمان در فرانکفورت آلمان و ایالات متحده راه اندازی شد. در آن زمان هیچ کس فکر نمی کرد زمانی برسد که نیروگاه های برقی یک چهارم کل الکتریسیته مورد نیاز جهان را تامین کند.

آغاز قرن جدید تحولات بی شمار دیگری را به همراه داشت. در سال ۱۹۰۸ اولین نیروگاه زمین گرمایی در ایتالیا آغاز به کار کرد و توانست از انرژی زیرزمینی جریان برق تولید کند. «اینشتین» نیز تئوری انقلابی خود را منتشر کرده و در ضمن آن اعلام کرد ماده می تواند به انرژی تبدیل شود. انرژی باد نیز در سال های اولیه دهه ۱۹۲۰ برای تولید الکتریسیته به کار رفت. اولین ژنراتور بادی در ایالات متحده ساخته شد. اما به هر حال نفت و گاز به عنوان مهم ترین تولیدکنندگان انرژی به کار گرفته شدند زیرا تصور می کردند نفت منبع پایان ناپذیر انرژی است. پس از آن دوره انرژی هسته یی آغاز شد. «اتوهان» شیمیدان آلمانی در سال ۱۹۳۳ فرآیند شکافت هسته یی را کشف کرد (آزادسازی انرژی به وسیله شکافت اتم های اورانیوم). در سال ۱۹۴۲ فیزیکدان ایتالیایی «انریکو فرمی» که در ایالات متحده امریکا ساکن بود اولین رآکتور شکافت هسته یی را طراحی و بر ساخت آن نظارت کرد. در سال ۱۹۵۴ اولین نیروگاه هسته یی تولید برق در شوروی سابق افتتاح شد در حالی که همان زمان آزمایشگاه تلگراف «بل» در ایالات متحده موفق به ساخت اولین سلول خورشیدی شد که می توانست برق تولید کند. اما با همه این مسائل استفاده از سوخت های فسیلی همچنان ادامه دارد و حدود سه چهارم کل نیروگاه های برق امریکا از سوخت های فسیلی استفاده می کنند. امروز هر شهروندی یا صاحب یک خودروی احتراق داخلی است یا از وسایل نقلیه عمومی استفاده می کند که سوخت های فسیلی به کار می برد. ایالات متحده به رغم توسعه منابع انرژی جایگزین غیرآلاینده، همچنان به استفاده سوخت های فسیلی (که مطمئن هستیم روزی به پایان خواهد رسید) به عنوان منابع سوخت ادامه می دهد.

● انواع منابع انرژی

ـ الکتریسیته؛ واقعیت این است که ما روزانه مقدار بسیار زیادی انرژی الکتریکی را مصرف می کنیم که قسمت عمده آن از سوختن سوخت های فسیلی تامین می شود. این سوخت بسیار آلاینده و در عین حال تجدیدناپذیر است.

ـ آب؛ ژنراتورهای تولید جریان الکتریسیته، می تواند کارش را بدون نیاز به بخار، بلکه با استفاده از انرژی آب ذخیره شده در پشت سدها فراهم آورد. طی قرن های متمادی آب، توربین آسیاب ها یا حتی ساعت های آبی را می چرخاند. (ساعت آبی ۲۰۰۰ سال پیش در کتابخانه بزرگ اسکندریه به کار می رفت.) امروزه انرژی آب بیشتر از هر منبع انرژی دیگر برای تولید برق به کار می رود.

ـ زیست جرم؛ از سوزاندن زباله هایی که حاوی مقادیر قابل توجهی از ترکیبات آلی است می توان الکتریسیته تولید کرد که در نهایت این الکتریسیته برای گرم کردن آب و تولید بخار به کار می رود. معمول ترین و فراوان ترین نوع زیست جرم چوب است، اما امروزه از زباله های جامد شهری و کشاورزی و گازهای حاصل از انباشت و تجزیه زباله ها نیز به عنوان منبع زیست جرم استفاده می شود.

ـ باد؛ ایرانیان طرح های جالبی داشتند که توسط آن می توانستند از انرژی باد استفاده کرده و پره های تلمبه یی را به چرخش درآورند که برای آبیاری مزارع وسیع به کار می رفت. از آن زمان تاکنون در سرتاسر جهان آسیاب های بادی برای آرد کردن گندم ها و پمپ کردن آب به کار می رود و بالاخره از دهه ۱۹۴۰ به بعد برای تولید الکتریسیته به کار گرفته شده است.

نیروگاه های بادی به شکل امروزی از دهه ۱۹۸۰ رواج یافت. این نیروگاه ها در آن زمان تنها حدود ۵۰ کیلووات انرژی تولید می کردند اما اکنون این مقدار به بیش از چندین مگاوات می رسد. نیروگاه های کنونی در جهت حرکت باد، تغییر راستا می دهند و با محورهای افقی یا قائم، انرژی جنبشی باد را به انرژی مکانیکی و سپس آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. نیروگاه های بادی با هزینه بسیار کم و توان بالا، بدون آلودگی زیست محیطی و نیاز به فضای گسترده، می توانند در بسیاری از مناطق راهگشا باشند.

ـ انرژی خورشیدی؛ پرتوهای درخشان خورشید، سیاره ما را میلیون ها سال متمادی روشن و حیات را در زمین ممکن ساخته و انسان از فواید آن بهره های بسیار برده است. از دهه ۱۹۷۰ فناوری لازم برای متمرکز کردن این پرتوها برای تبدیل انرژی آنها به الکتریسیته در اختیار بشر قرار گرفت. در نیروگاه های حرارتی خورشیدی، پرتوهای خورشید توسط آیینه های بزرگی روی مخزن های عظیم آب متمرکز شده و باعث گرم شدن و تبخیر آب می شود که در نهایت انرژی مورد نیاز برای تولید الکتریسیته تامین می شود.

در حال حاضر، تامین انرژی بیش از ۱۶۰ هزار روستا در سراسر جهان بر پایه انرژی خورشیدی است و این تازه آغاز راه است. در کشوری مانند اندونزی که از چندین هزار جزیره کوچک و بزرگ تشکیل شده، به کارگیری نیروگاه و خطوط انتقال نیرو، تقریباً ممکن نیست و انرژی خورشیدی تنها امید جمعیت ۲۰ میلیونی روستاهای اندونزی است. هم اکنون تحقیقات دامنه دار و بی وقفه یی در حال انجام است و در آینده یی نه چندان دور، موج ساخت و بهره برداری از نیروگاه های بزرگ خورشیدی، همه گیر خواهد شد. امروزه از شیوه های مختلفی برای تولید برق از انرژی خورشیدی استفاده می شود، اما متداول ترین روش مهار انرژی خورشیدی با کمک سلول های خورشیدی یا راه اندازی نیروگاه های حرارتی است.

صحرای نوادا در امریکا که زمانی محل آزمایش های هسته یی بود، اینک به بزرگ ترین آزمایشگاه خورشیدی جهان تبدیل شده و بانک جهانی نیز از مدت ها پیش تحت فشار است تا طرح بهره گیری از انرژی خورشیدی و دیگر طرح های سازگار با محیط زیست را زیر پوشش مالی قرار دهد.

نیروگاه های خورشیدی با هزینه یی بسیار کم، بدون تولید گازهای مخرب و بدون اشغال فضاهای مفید، به زودی جایگزینی کامل برای نیروگاه های سوخت فسیلی خواهد بود.

ـ انرژی زمین گرمایی؛ از اولین نیروگاه های برق که در ایتالیا ساخته شد، تا پیشرفته ترین نوع آن که امروز در سرتاسر جهان به وفور یافت می شود، همه نیروگاه های زمین گرمایی از آب داغ طبیعی و بخار آب برای چرخاندن توربین های ژنراتورها استفاده می کنند. پیشرفت های اخیر در فناوری می تواند باعث گسترش استفاده از آن و کاهش هزینه ها شود. انتظار می رود در آینده یی نزدیک استفاده از این منبع به خصوص در مناطقی مانند غرب امریکا و اندونزی که دسترسی به این منبع آسان است، گسترش یابد. انرژی زمین گرمایی منبع بسیار مناسبی برای بهره برداری از انرژی های طبیعت است که انسان می تواند بسته به نیاز و شرایط موجود، یا مستقیم از انرژی حرارتی برای گرمایش ساختمان ها یا گرم کردن آب مصرفی واحدهای مسکونی یا دیگر موارد مشابه استفاده کند یا آنکه از این انرژی برای تولید جریان الکتریسیته استفاده کند. امروزه در بیش از ۳۰ کشور جهان انرژی زمین گرمایی بخش بسیار مهمی از منابع انرژی را تامین می کند و این مساله برای تامین انرژی کشورهای در حال توسعه بسیار حیاتی است. برای مثال در کشوری مانند فیلیپین انرژی زمین گرمایی حدود ۲۷ درصد از کل انرژی الکتریکی این کشور را تامین می کند.

نیروگاه های انرژی زمین گرمایی به طور معمول بین حداقل ۱۰۰ کیلووات تا ۱۰۰ مگاوات الکتریسیته تولید می کند که میزان تولید واقعی به عوامل بسیاری بستگی دارد. از عوامل موثر بر میزان تولید نیروگاه به منابع انرژی موجود و مقدار تقاضا برای انرژی می توان اشاره کرد. انرژی زمین گرمایی مخصوصاً برای کشورهای در حال توسعه یی که دارای منابع سوخت های فسیلی همانند نفت، زغال و گاز طبیعی نیستند، بسیار مهم است. برای مثال در تبت که منابع انرژی قابل توجهی ندارد، درصد زیادی از انرژی مصرفی از این راه تامین می شود. البته لازم به ذکر است که در دهه گذشته بسیاری از کشورها با استفاده از کمک های سازمان ملل متحد نیروگاه های مناسبی را برای خود تدارک دیده اند.

اما مساله بسیار مهمی که در اولین نگاه جلب توجه می کند میزان سرمایه گذاری لازم برای ساخت یک نیروگاه زمین گرمایی مناسب است. در پاسخ باید گفت هزینه های مورد نیاز عمدتاً به مشخصات زمین شناختی منطقه و بزرگی طرح اجرا شده بستگی دارد. اما در مجموع باید گفت هزینه های اولیه ساخت این گونه نیروگاه ها سنگین است و این مساله استفاده گسترده از منبع رایگان انرژی را محدود می سازد. اخیراً بانک جهانی از طرحی که در هلند در حال اجرا است و طی آن قرار است از آب گرم چاه های نفت استفاده شود، حمایت به عمل آورده است. انتظار می رود با انجام این کار نیاز به زغال سنگ برای گرمایش منازل مسکونی و ساختمان ها به شدت کاهش یابد.

ـ انرژی هسته یی؛ انرژی هسته یی از بحث برانگیزترین انرژی های تجدیدپذیر است که با وجود تنگناها و دغدغه ها، هنوز بسیاری از کشورها آن را سالم ترین و ارزان ترین منبع انرژی آینده خود می دانند و بهره گیری از آن را در دستور کار برنامه بلندمدت خود قرار داده اند. قیمت هر کیلووات ساعت برق هسته یی، معادل نصف هزینه برق تولیدشده از سوخت های فسیلی است. بزرگ ترین مشکل این انرژی، پسماند های پرتوزاست که برای دفع آن در مقیاس وسیع، حتماً باید چاره یی اندیشیده شود. از این انرژی می توان برای تولید برق و تولید گرما بهره برد البته امروزه نگرانی هایی درباره محدود بودن منابع اورانیوم در جهان وجود دارد اما رشد فناوری، امکان به کارگیری سایر مواد پرتوزا به جای اورانیوم را فراهم کرده است.



نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

انرژی ها-فصل پنجم علوم اول راهنمایی

تاریخ:چهارشنبه 7 دی 1390-10:16

انرژی


در محیط اطراف ما چیزهایی در حال حركت و جابجایی هستند. موادی تغییر می كنند و خاصیت آنها عوض می شود .


در تمام این پدیده ها، عامل مشتركی وجود دارد.

.:: انرژی ::.

انرژی را توانایی انجام كار گویند.
انرژی عاملی است كه باعث حركت یا تغییراتی در مواد می شود.
یكای اندازه گیری انرژی به افتخار دانشمند به نام جیمز ژول ، ژول نامیده شده است.
دسته بندی انرژی به دو صورت انجام می گیرد.

الف: بر اساس صورتهای انرژی
ب :
بر اساس انواع انرژی



الف: صورت های انرژی


1) انرژی شیمیایی:

صورتی از انرژی است كه در مولكول های بعضی از مواد ذخیره شده است. انرژی موجود در مواد غذایی، انرژی سوخت هایی چون نفت و بنزین و ...


این صورت انرژی را نمی توان از روی ظاهر آن تشخیص داد و برای آزاد كردن این انرژی ، یك تغییر شیمیایی لازم است.
در هر گرم از غذایی كه ما می خوریم و یا سوختی كه در ماشین می ریزیم، مقداری انرژی شیمیایی ذخیره شده است.
این انرژی را با واحد كیلوژول بر گرم بیان می كنند. به طور مثال انرژی شیمیایی نفت 9/47 كیلوژول بر گرم است یعنی در هر گرم نفت مقدار 9/47 كیلوژول (47900 ژول) انرژی شیمیایی ذخیره شده است.
یكی از مشكلات بسیار مهم استفاده از سوخت ها، آلوده كردن هوا به علت تولید گازهای كربن دی اكسید و گوگرد دی اكسید است.


2) انرژی گرمایی :

صورتی از انرژی است كه به جنبش مولكول ها بستگی داد.
هرچه تعداد مولكول های یك جسم بیشتر و جنبش مولكول های آن بیشتر باشد. انرژی گرمایی آن بیشتر است.
از این انرژی در پختن غذا، گرم كردن خانه و ... استفاده می شود.


3) انرژی نورانی:

صورتی از انرژی است كه از جایی به جای دیگر منتقل می شود.


4) انرژی الكتریكی:

یكی از صورتهای انرژی است كه در زندگی روزمره بیشترین استفاده را دارد.
زیرا این انرژی به راحتی منتقل شده و به آسانی به صورتهای دیگر انرژی تبدیل می شود.
انرژی الكتریكی را می توان از طرق باد، آبهای جاری و سوزاندن سوختها به دست آورد.

5) انرژی صوتی:

این صورت انرژی باعث حركت مولكول های هوا شده و به آسانی از یك نقطه به نقطه دیگر منتقل می شود.

6) انرژی مكانیكی:

تمام اجسام در حال حركت دارای انرژی مكانیكی هستند.


7) انرژی هسته ای (اتمی):

در هسته بعضی از اتم های سنگین مانند اتم اورانیوم و توریم انرژی قابل ملاحظه ای ذخیره شده است.
این انرژی مانند انرژی شیمیایی از روی ظاهر آن قابل تشخیص نیست و برای آزاد كردن آن یك واكنش هسته ای لازم است.
اگر هسته اتم های سنگین شكافته شود مقدار قابل ملاحظه ای انرژی بخصوص گرما تولید می كند. از این انرژی برای به كار انداختن توربین های بخار برای تولید برق استفاده می شود.
شما در سالهای آینده با این انرژی و راههای آزاد كردن انرژی هسته ای به طور كامل آشنا خواهید شد.


ب) انواع انرژی


1) انرژی پتانسیل :

انرژی ذخیره شده در اجسام را انرژی پتانسیل می گویند.
وقتی فنری كشیده یا فشرده می شود و یا وزنه ای از سقف آویزان می شود دارای انرژی ذخیره شده است.
این انرژی به صورتهای مختلف در مواد ذخیره می شود، بنابراین انرژی پتانسیل انواع گوناگونی دارد.


الف) انرژی پتانسیل گرانشی:

شخصی كه روی پله نردبانی ایستاده است. جسمی كه بر روی طاقچه قرار دارد. سنگی كه بالای كوه قرار دارد.

همه دارای انرژی ذخیره شده هستند.
این نوع انرژی كه جسم فقط به علت ارتفاعش از سطح زمین دارد، انرژی پتانسیل گرانشی نام دارد.
یكای اندازه گیری انرژی پتانسیل گرانشی(
U ) ، ژول (j) می باشد.

عوامل موثر بر انرژی پتانسیل گرانشی:
1) جرم جسم(m)

یكای اندازه گیری: كیلوگرم(kg)
هرچه جرم جسم بیش تر باشد، انرژی بیش تری در جسم ذخیره می شود.

2) ارتفاع جسم از سطح زمین(h)

یكای اندازه گیری: متر(m)
هرچه ارتفاع جسم از سطح زمین بیشتر باشد، انرژی پتانسیل گرانشی نیز بیشتر خواهد بود.

3) شتاب گرانش زمین (g)

یكای اندازه گیری: متر بر مجذوز ثانیه ( )
شتاب گرانشی بر روی سطح زمین معادل 10 است.
(در فصل بعد - نیرو - با این مفهوم بیشتر آشنا خواهید شد.)
انرژی پتانسیل گرانشی به روش زیر محاسبه می شود:

ب)انرژی پتانسیل كشسانی:

اگر فنری را كشیده یا فشرده كنیم مقداری انرژی در فنر ذخیره می شود.
هر چه فنر بیشتر كشیده یا فشرده شود ، انرژی ذخیره شده در آن بیشتر است.
انرژی ذخیره شده در فنر را انرژی پتانسیل كشسانی می گویند.


ج) انرژی پتانسیل الكتریكی:

انرژی ذخیره شده در بارهای الكتریكی را می گویند.
با این انرژی در سال های آینده به طور كامل آشنا خواهد شد.


2) انرژی جنبشی:

انرژی كه جسم به علت حركت خود دارد، انرژی جنبشی گفته می شود.
باد، آب جاری، اتومبیل در حال حركت، پرنده ی در حال پرواز و ... دارای انرژی جنبشی هستند.


عوامل موثر بر انرژی جنبشی:

الف) جرم جسم(m)

یكای اندازه گیری : كیلو گرم(kg)
هرچه جرم جسم متحرك بیشتر باشد، انرژی جنبشی آن نیز بیشتر است.


ب) مجذور سرعت

یكای اندازه گیری: (متر بر ثانیه)
هرچه جسم با سرعت بیشتری حركت كند، انرژی جنبشی آن بیشتر خواهد بود.

انرژی جنبشی (k) را به روش زیر می توان محاسبه كرد:

مثال: شخصی به جرم 50 كیلو گرم با سرعت 2 متر بر ثانیه در حال حركت است . انرژی جنبشی این شخص را محاسبه كنید.

نكته: انرژی از هر صورتی كه باشد ممكن است از نوع جنبشی یا پتانسیل باشد.
انرژی گرمایی ، نورانی، الكتریكی از نوع جنبشی و انرژی شیمیایی و هسته ای از نوع پتانسیل هستند.
انرژی مكانیكی هم به شكل انرژی جنبشی و هم به شكل انرژی ذخیره شده(پتانسیل ) می تواند باشد.

مثال:
انرژی وزنه آویخته شده، فنر كشیده شده مكانیكی از نوع پتانسیل است.


انرژی وزنه رها شده، فنر رها شده مكانیكی از نوع جنشی است.


گلوله در نقطه 1 دارای انرژی پتانسیل مكانیكی است. زیرا گلوله از سطح زمین ارتفاع دارد.
گلوله در نقطه 3 دارای انرژی مكانیكی جنبشی است . زیرا گلوله در حال حركت است.


تبدیل انرژی:

در شرایط مناسب انرژی را می توان از یك صورت به صورت دیگر یا از یك نوع به نوع دیگر تبدیل كرد.

چند مثال برای تبدیل انرژی:

مكانیكی انرژی الكتریكی


گرما انرژی الكتریكی


انرژی جنبشی انرژی پتانسیل


نورانی و گرمایی انرژی الكتریكی


انرژی جنبشی انرژی پتانسیل


انرژی نورانی انرژی شیمیایی



نكته: منبع اصلی تمام صورتها و انواع انرژی ، خورشید است.

به طور مثال انرژی موجود در مواد غذایی ، انرژی شیمیایی است.
گیاهان سبز با استفاده از انرژی نورانی خورشید عمل فتوسنتز(غذاسازی) را انجام می دهند. در این عمل انرژی نورانی خورشید به انرژی شیمیایی تبدیل می شود. این انرژی در گیاهان ذخیره می شود . با خوردن این گیاهان و یا حیواناتی كه از این گیاهان تغذیه كرده اند، این انرژی به بدن ما منتقل می شود. در هنگام فعالیت های روزمره این انرژی آزاد شده و به صورت های مختلفی به خصوص گرما و مكانیكی تبدیل می شود.


پایستگی انرژی :
قانون پایستگی انرژی بیان می كند كه انرژی نه خود به خود به وجود می آید و نه خود به خود نابود می شود، بلكه از صورتی به صورت دیگر یا از نوعی به نوع دیگر تبدیل می شود. معمولاً وقتی می خواهیم یك صورت انرژی را به صورت دیگر تبدیل كنیم، مقداری از انرژی اولیه به صورت های دیگری كه مورد نظر ما نیست تبدیل می شود.

مثال 1:

یك ماشین اسباب بازی را در نظر بگیرید كه به طور كامل كوك شده است اگر آنر ا رها كنید. انرژی پتانسیل كشسانی آن آزاد شده و به انرژی جنبشی مكانیكی تبدیل می شود ولی بعد از توقف اسباب بازی چرخ های آن نیز گرم شده است. یعنی بخشی از انرژی پتانسیل به انرژی گرمایی نیز تبدیل شده است.
این انرژی گرمایی در اثر اصطكاك چرخ ها با زمین و اصطكاك مولكول های هوا با بدنه اسباب بازی بوجود آمده است.


مثال 2:

وقتی یك خودرو حركت می كند . انرژی شیمیایی ذخیره شده در بنزین به انرژی مكانیكی (حركتی) تبدیل می شود، اما بخشی از این انرژی به گرما تبدیل می شود به همین دلیل و قتی خودرو را روشن می كنیم، پس از مدتی موتور آن داغ می شود.

میدانیم منبع اصلی تمام انرژی ها ، خورشید است.
در مثال 1 ، انرژی موجود در اسباب بازی چگونه از خورشید تأمین می شود؟



نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

آیا در آینده ماشین ها با انرژی هسته ای حرکت می کنند؟

تاریخ:دوشنبه 5 دی 1390-11:12

The Cadillac World Thorium Fueled Concept The Cadillac World Thorium Fueled Concept

ممکن است در آینده خودروی ساخته شود که 100 سال بدون نیاز به سوخت گیری کار کند. کادیلاک در نمایشگاه Auto Show در شیکاگو اولین خودرو مفهومی که از انرژی هسته ای استفاده می کند را به نمایش گذاشت. این خودرو از توریم به عنوان سوخت استفاده می کند. هر چند خودرو به نمایش گذاشته شده فعلا دارای راکتور توریم نیست اما محققین این شرکت اعلام کرده اند که به فناوری مربوطه دست یافته اند و امکان ساخت خودرو هسته ای را دارند



نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

انرژی آزاد هلمولتز

تاریخ:دوشنبه 28 آذر 1390-14:39

انرژی آزاد هلمولتز تابعی ترمودینامیکی است که توانایی سیستم برای انجام کار را در شرایط هم‌دما نشان می‌دهد.


تعریف

A=U-TS\,

که در آن:



نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

انرژی آزاد گیبس

تاریخ:دوشنبه 28 آذر 1390-14:34

انرژی آزاد گیبس کمیتی ترمودینامیکی است که میزان خودبه‌خود انجام شدن یک واکنش را نشان می‌دهد. این کمیت با G نمایش داده می‌شود. انجام یک فرآیند از لحاظ ترمودینامیکی هنگامی امکان‌پذیر است که تغییرات انرژی آزاد گیبس منفی باشد.

انرژی آزاد گیبس را می‌توان از این معادلات بدست آورد:

G \equiv U+PV-TS \,
G \equiv H-TS \,

این فرمول‌ها دربرگیرندهٔ دو عامل است که در انجام‌پذیری واکنش‌ها در طبیعت مؤثرند: آنتالپی (انرژی سیستم) و آنتروپی (بی‌نظمی سیستم).

انتالپی (H) تغییرات انرژی ضمن انجام واکنش را دربرمی‌گیرد. این تغییرات هم انرژی جنبشی راشامل می‌شود و هم انرژی پتانسیل را، به شرط آن که در حین انجام واکنش فشار وارد بر سیستم ثابت باشد.

یک واکنش زمانی از نظر انرژی انجام‌پذیر تلقی می‌شود که بر اثر انجام آن انرژی سیستم کمتر شود. به عبارت بهتر سیستم پایدارتر شود. در این صورت تغییرات انتالپی منفی خواهد بود.

اما در اطراف ما بسیاری از واکنش‌ها اتفاق می‌افتند که در آن‌ها سیستم گرما می‌گیرد و انرژی آن افزایش می‌یابد، یعنی تغییرات انتالپی در آن‌ها مثبت است. این گونه واکنش‌ها به علت عامل دوم رخ می‌دهند که آنتروپی نامیده می‌شود و با S نشان داده می‌شود. این عامل نشان‌دهندهٔ میزان بی‌نظمی سیستم است و زمانی مساعد است که انجام واکنش سبب زیادشدن بی‌نظمی در سیستم شود. در فرمول انرژی آزاد گیبس عامل S در T ضرب می‌شود که دمای مطلق (کلوین) گاز است، یعنی اثر عامل بی‌نظمی در دمای بالا بیشتر است.



نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

ترمودینامیک

تاریخ:دوشنبه 28 آذر 1390-14:29

ترمودینامیک (ریشهٔ یونانی دارد و از دو بخش θερμη به معنی گرما و δυναμις به معنی نیرو تشکیل شده که که از سرهم بندیشان می‌شود نیروی گرما[۱]) شاخه‌ای از فیزیک و شیمی است که پدیده‌های ماکروسکوپیکی که از تغییر دما، فشار و حجم در یک سیستم فیزیکی اتفاق می‌افتدبررسی  می‌کند.   

تاریخچه

 
سعدی کارنو (۱۷۹۶ - ۱۸۳۲): پدر ترمودینامیک

شروع ترمودینامیک از ساخت اولین پمپ خلأ در سال ۱۶۵۰ میلادی و توسط اتو وان گریکه (به انگلیسی: Otto von Guericke) شروع شد و ثابت کرد که نظریه ارسطو مبنی بر اینکه طبیعت از خلا متنفر است، اشتباه است.مدتی بعد فیزیکدان و شیمی‌دان ایرلندی رابرت بویل طرز کار دستگاه جریکو را یاد گرفت و به همراه فیزیکدان انگلیسی رابرت هوک توانست اولین پمپ هوا را در سال ۱۶۵۶ بسازد.[۴] و بین حجم و فشار رابطه‌ای تعریف کردند، که امروزه به قانون بویل مشهور است. سپس در سال ۱۶۷۹ شریک بویل دنیس پاپین اولین steam digester را ساخت که یک ظرف دربسته با در محکم بود که در آن بخار با فشار بالا تولید می‌شد. بررسی علمی ماشین بخار توسط سعدی کارنو شروع شد به افتخار کارنو چرخه‌ای که بر اساس دو دما کار می‌کند که بالاترین بازدهی را دارد، چرخه کارنو نامیده‌اند.

نیروهای ترمودینامیکی

پنج نیروی مهم ترمودینامیک عبارتند از:

انرژی درونی U\,
انرژی آزاد هلهمولتز A=U-TS\,
آنتالپی H=U+PV\,
انرژی آزاد گیبس G=U+PV-TS\,
پتانسل بزرگ \Phi_{G}=U-TS-\mu N\,

قوانین ترمودینامیک

قانون صفرم ترمودینامیک

قانون صفرم ترمودینامیک بیان می‌کند که اگر دو سیستم با سیستم سومی در حال تعادل گرمایی باشند، با یکدیگر همدمامی باشند.

قانون اول ترمودینامیک

انرژی درونی یک سیستم منزوی ثابت و پایدار است. قانون اول ترمودینامیک که به عنوان قانون بقای کار و انرژی نیز شناخته می‌شود، می‌گوید: تغییر انرژی درونی یک سیستم برابر است با مجموع گرمای داده شده به سیستم و کار انجام شده بر آن:

ΔU = QW

قانون دوم ترمودینامیک

ساخت یک موتور سیکلی که تأثیری جز انتقال مداوم گرما از دمای سرد به دمای گرم نداشته باشد، غیر ممکن است. بیان کلوین-پلانک:غیرممکن است وسیله‌ای بسازیم که در یک سیکل عمل کند ودر عین حال فقط بایک مخزن تبادل حرارت داشته باشدیعنی غیر ممکن است یک موتور حرارتی بدون از دست دادن گرمادرQc به کار خود ادامه دهد. بیان کلازیوس:امکان ندارد که یک یخچال طی یک چرخه، تمام انرژی را که از منبع سرد دریافت می‌کند به منبع گرم انتقال دهد؛ بلکه مقداری از این انرژی را طی این فرا

قانون سوم ترمودینامیک [ویرایش]

قانون سوم ترمودینامیک می‌گوید هنگامی که انرژی یک سیستم به حداقل مقدار خود میل می‌کند، انتروپی سیستم به مقدار قابل چشم‌پوشی می‌رسد. یا بطور نمادین: هنگامی که U\longrightarrow{U_{0}}، S\longrightarrow{0}

دسته‌بندی ترمودینامیک



نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 

انرژی درونی

تاریخ:دوشنبه 28 آذر 1390-14:15

انرژی درونی

 
ترمودینامیک
Triple expansion engine animation.gif



در ترمودینامیک، انرژی درونی به انرژی ذرات سازنده مواد اطلاق می‌شود که با U یا E نشان داده می‌شود. بالارفتن انرژی درونی به دو صورت تغییر دما یا فاز ماده ظاهر می‌شود. واحد انرژی درونی در سیستم SI، ژول است.

اگر نیروی داخلی یک عضو تنشی بیشتر از تنش مجاز عضو مربوطه باشد عضو توان خود را از دست داده و دچار گسیختگی می‌شود. البته نسبت به میزان نیرو می‌تواند گسیختگی الاستیک یا گسیختگی پلاستیک باشد.[نیازمند منبع]

محتویات

ترکیب انرژی

انرژی درونی یک جسم مجموع تمام صورت‌های انرژی است که برای آن وجود دارد این صورت‌های عبارتنداز:[۱]

نوع ترکیبانرژی درونی (U)
انرژی بارز انرژی‌های جنبشی ملموس (حرکت و چرخش و لرزش مولکول‌ها، حرکت و اسپین الکترون و اسپین هسته) .
انرژی نهان انرژی که برای تغییر فاز مصرف می‌شود.
انرژی شیمیایی انرژی میان پیوند شیمیایی .
انرژی هسته‌ای انرژی بسیار زیادی که صرف نگاه داشتن هسته می‌شود.
انرژی‌های متقابل انرژی‌هایی که در سیستم به طور ذاتی وجود دارند (مثلاً تبادل گرما، تبادل جرم، کار و ...) اما در هنگام فرآیند مصرف می‌شوند.
انرژی گرمایی مجموع انرژی بارز و انرژی نهان.

قانون اول ترمودینامیک

قانون اول ترمودینامیک بیان می‌کند:

\delta u=\delta Q + \delta W \,

که در آن \delta u \, تغییرات انرژی درونی \delta Q \,تغییرات گرما \delta W \, تغییرات کار



نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

واکنش شیمیایی

تاریخ:پنجشنبه 24 آذر 1390-16:20



هرگاه موادی به مواد جدید تبدیل شوند، گفته می‌شود که واکنش شیمیایی رخ داده است.


img/daneshnameh_up/4/49/F-laser-reaction.jpg

چگونگی انجام یک واکنش شیمیایی

برای اینکه واکنش شیمیایی رخ دهد، باید پیوندهای بین اتمها و مولکولها شکسته شوند و به نحو دیگری تشکیل شوند. از آنجا که این پیوندها معمولا قوی هستند، اغلب برای شروع یک واکنش انرژی لازم است. این انرژی معمولا به شکل گرما است. مواد جدید (محصولات واکنش) خواص متفاوت با مواد اولیه (واکنش دهنده ها) دارند. واکنشهای شیمیایی فقط در آزمایشگاه رخ نمی‌دهند. این واکنشها دائما در اطراف ما در حال وقوع اند، مانند زنگ زدن اتومبیلها و پخته شدن غذا.

انواع واکنشهای شیمیایی

بعضی از واکنشهای شیمیایی بسیار سریع، یعنی ظرف چند ثانیه رخ می‌دهند. بعضی دیگر از واکنشها بسیار کند هستند و تا هزاران سال به طول می‌انجامند (فساد یک جسد مومیایی شده باستانی نمونه ای از واکنشهای بسیار کند است).

نحوه انجام واکنش

برای اینکه یک واکنش شیمیایی رخ دهد، باید مواد واکنش‌دهنده با هم تماس یابند تا محصولات جدیدی را تشکیل دهند. هر چیزی که تماس بین ذرات واکنش‌دهنده را افزایش دهد، سرعت واکنش را زیاد می‌کند. این کار را به چند طریق می‌توان انجام داد:


  1. با افزایش غلظت واکنش‌دهنده‌ها ، بطوری که ذرات بیشتری وجود داشته باشد. به این ترتیب ذرات به دفعات بیشتری به هم برخورد می‌کنند و بنابر این سریعتر واکنش می‌کنند و محصولات واکنش را تشکیل می‌دهند.

  2. با افزایش فشار درون ظرف واکنش ، بطوری که ذرات به هم فشرده شوند و در نتیجه بیشتر به هم برخورد کنند.

  3. با افزایش دمایی که واکنش در آن رخ می‌دهد. این کار به ذرات انرژی بیشتری می‌دهد، در نتیجه سریعتر حرکت می‌کنند و به دفعات بیشتری برخورد می‌کنند.

  4. با افزایش مساحت رویه واکنش‌دهنده‌ها با شکستن فیزیکی آنها. این کار فرصت بیشتری را برای تماس و واکنش به واکنش‌دهنده‌ها می‌دهد.

img/daneshnameh_up/8/86/reaction.gif

استفاده از کاتالیزور

راه دیگری برای تغییر سرعت یک واکنش استفاده از کاتالیزور است. کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش را تغییر می‌دهد، اما خود آن در پایان واکنش از نظر شیمیایی بدون تغییر می‌ماند. کاتالیزگرها معمولا واکنش را سریعتر می‌کنند. این مواد این کار را با فراهم کردن مسیر دیگری برای واکنش انجام می‌دهند، مسیری که نیاز به انرژی کمتری دارد.

به دلیل پائین آمدن «سد» انرژی ذرات بیشتری واکنش می‌کنند و واکنش سریعتر انجام می‌شود. کاتالیزگرها در تولید صنعتی مواد مختلف، مانند بنزین ، مارگارین ، آمونیاک اهمیت زیادی دارند. اکثر کاتالیزگرهای صنعتی فلز هستند و به شکل دانه های فلزاند. بعضی از کاتالیزگرها برای کند کردن واکنشها به کار می‌روند و بازدارنده نامیده می‌شوند.

اکسایش و کاهش

اکسایش و کاهش فرایندهایی هستند که در بعضی واکنشهای شیمیایی رخ می‌دهند: وقتی که اکسیژن به ماده ای اضافه می‌شود، وقتی که ماده ای هیدروژن از دست می‌دهد و وقتی که ماده ای الکترون از دست می‌دهد.

کاهش ، عکس اکسایش است. این فرایند در سه حالت رخ می‌دهد: وقتی که ماده ای اکسیژن از دست می‌دهد، وقتی که ماده ای هیدروژن بدست می‌آورد و وقتی که مادهای الکترون بدست می آورد.

به عنوان مثال وقتی که منیزیم در هوا سوزانده می‌شود، این فلز با به دست آوردن اکسیژن و اکسیده شدن تبدیل به خاکستر می‌شود. این خاکستر اکسید منیزیم است.

واکنشهای اکسایش و کاهش

اکسایش و کاهش همیشه همراه با هم در یک واکنش رخ می‌دهند.در این صورت، واکنش را واکنش اکسایش- کاهش می‌نامند. بعضی از واکنشهای اکسایش- کاهش در صنعت مفید است. مثلا استخراج آهن از سنگ معدن آن با ترکیب کردن سنگ معدن با منواکسید کربن در کوره بلند آهن انجام می‌شود. در این واکنش سنگ معدن آهن اکسیژن از دست می‌دهد و آهن تشکیل می‌شود و منواکسید کربن ، اکسیژن بدست می‌آورد و تبدیل به دی‌اکسید کربن می‌شود.

نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

قانون بقای انرژی

تاریخ:پنجشنبه 24 آذر 1390-16:18

اطلاعات اولیه

اگر علاوه بر نیروهای پایستار و اصطکاک ، نیروهای ناپایستار و غیر اصطکاکی را نیز در نظر بگیریم، بر اساس قضیه کار و انرژی ، مجموع کار انجام شده توسط تمام این نیروها با تغییرات انرژی جنبشی برابر است. اگر کار انجام شده توسط نیروهای پایستار بر روی ذره را با و کار انجام شده توسط نیروی اصطکاک را با و کل کار انجام شده توسط نیروهای ناپایستار غیر اصطکاکی را با نشان دهیم، قضیه کار انرژی به صورت زیر بیان خواهد شد:



در رابطه فوق تغییر انرژی جنبشی است. از طرف دیگر ، می‌دانیم که هر نیروی پایستار را می‌توان به یک انرژی پتانسیل و هر نیروی اصطکاک را به انرژی داخلی وابسته کرد. بنابراین اگر علاوه بر موارد گفته شده صورتهای دیگر انرژی را نیز در نظر بگیریم، خواهیم داشت:



عبارت فوق که در آن تغییرات انرژی جنبشی و تغییرات انرژی پتانسیل و انرژی داخلی سیستم است، قانون بقای انرژی نامیده می‌شود.

تاریخچه

قانون بقای انرژی در واقع از تجربیات ماست و مشاهدات ما از طبیعت آن را نقض نکرده است. بر این اساس قانون بقای انرژی را اصل پایستگی انرژی نیز می‌گویند. در طول تاریخ علم فیزیک بارها درستی قانون بقای انرژی مورد سوال قرار گرفته است، اما همین تردیدها خود به محرکی برای کشف دلایل قانون بقای انرژی تبدیل شده‌اند. در این پژوهشها ، دانشمندان در پی یافتن پدیده‌هایی غیر از حرکت بوده‌اند، پدیده‌هایی که همراه با نیروهای برهمکنش میان اجسام ظاهر می‌شوند و البته این نوع پدیده‌ها همواره وجود دارند.

در برهمکنش‌های دیگر ، انرژی ممکن است به صورت نور ، الکتریسیته و مانند آن تولید شود. بنابراین علاوه بر انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل اجسامی که به صورت مستقیم قابل مشاهده هستند، صورتهای دیگر انرژی نیز وجود دارد و در واقع ، قانون بقا انرژی بیانگر پایستگی انواع مختلف انرژی است که علاوه بر مکانیک در شاخه‌های دیگر علم فیزیک نیز بکار می‌رود.

ارتباط پایستگی انرژی با پایستگی انرژی مکانیکی

هر چند اصل پایستگی انرژی جنبشی بعلاوه انرژی پتانسیل (انرژی مکانیکی) غالبا مفید است، اما این اصل در واقع حالت محدودی از اصل کلی بقای انرژی است. انرژی‌های جنبشی و پتانسیل تنها هنگامی بقا خواهند داشت که نیروهای پایستار عمل می‌کنند، در صورتی که انرژی کل همیشه بقا دارد.

بقا انرژی در نسبیت

با ظهور نسبیت انیشتین ، در قوانین بقای فیزیک کلاسیک تجدید نظر کلی حاصل شد. به عنوان مثال ، قانون بقای اندازه حرکت خطی و قانون مطلق بودن فضا در فیزیک کلاسیک به هم خورده و به جای آن کمیتی تعریف شد که برابر مجموع مربع اندازه حرکت خطی و مربع فاصله است و همواره پایسته می‌ماند.

قانون بقای انرژی نیز از این قاعده کلی مستثنی نبوده، بلکه قانون جدیدی به نام پایستگی جرم بوجود آمد. بر اساس این قانون ، جرم به انرژی و بر عکس انرژی به جرم تبدیل می‌شود. البته تمام این موارد در سرعت‌های نزدیک به سرعت نور صورت می‌گیرد و در سرعت‌های پائین قوانین بقای فیزیک کلاسیک به قوت خود باقی است.

نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 


  • تعداد صفحات :4
  • 1  
  • 2  
  • 3  
  • 4  
شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic