تبلیغات
علم و دانش - مطالب دما و گرما(فیزیک)
آموختن علم و دانش بیشتر

معنای فیزیک و متافیزیک

تاریخ:چهارشنبه 17 مهر 1392-16:35

معنای فیزیک و متافیزیک

لفظ فیزیک در قدیم و جدید در اصطلاحات مختلفی به کار رفته است که در این نوشتار به طور اختصار به آن می پردازیم:

واژه فیزیک به علمى اطلاق مى‏شود که در مورد پدیدارهاى طبیعت مادى از قبیل حرکت، ثقل، فشار، حرارت، نور، صدا، برق و ... تحقیق مى‏کند. بحث در این موضوعات، غیر از موضوع ترکیب اجسام است؛ زیرا ترکیب اجسام و تغییراتى که عارض آن مى‏شود، فقط در علم شیمى مورد بحث است. اما دانشمندان جدید، دو علم فیزیک و شیمى را تحت یک عنوان مى‏نامند و آن عبارت است از: "علوم فیزیکى. علوم فیزیکى در مقابل علوم طبیعى و زیستى است که موجودات زنده را مورد بحث قرار مى‏دهد. فیزیکى منسوب به فیزیک است و به امورى اطلاق مى‏شود که متعلق به پدیدارهاى طبیعت مادى است. این اصطلاح در مقابل غیبى است؛ زیرا امر غیبى تعلق به پدیدارهایى که مربوط به حوزه حس و تجربه است ندارد، بلکه متعلق به چیزى است که برتر از این پدیدارها است. نیز این اصطلاح در مقابل روحى است؛ زیرا فیزیکى، چنان که گفته‏اند، متعلق به پدیدارهاى مادى‏ای است که تابع قانون حتمیّت و جبر علمى است. اما روحى متعلق به پدیدارهاى نفسانى است که به آزادى متصف می شوند.

همچنین فیزیکى در مقابل ریاضى یا نظرى است؛ زیرا فیزیکى متعلق به ظواهر اجسام حقیقى است، و ریاضى یا نظرى متعلق به معانى مجرد است‏".

ارسطو اولین کسی است که به این موضوع پی برد که یک سلسله مسائل وجود دارد که در هیچ علمی اعم از طبیعی، ریاضی، اخلاقی یا اجتماعی نمی گنجد. وی تشخیص داد محوری که این مسائل را به عنوان عوارض و حالات گرد خود جمع کرده، موجود "بما هو موجود است"، ولی ارسطو هیچ نامی روی این علم نگذاشته بود، اما وقتی آثار او را در یک دائرة المعارف جمع کردند، این بخش از نظر ترتیب بعد از بخش طبیعیات (فیزیک) قرار گرفت، ولی چون نام مخصوص نداشت به متافیزیک (بعد از فیزیک) معروف شد که ترجمه عربی آن "ما بعد الطبیعة" است.

بر اثر گذشت زمان فراموش شد که نام گذاری  این علم به جهت واقع شدن بعد از مباحث طبیعیات بوده ؛ چنین گمان شد، این نام از آن جهت بر این علم گذاشته شده است که مسائل این علم یا حداقل بعضی از مسائل این علم مثل: خدا و عقول مجرده خارج از طبیعت هستند؛ از این رو برای افرادی مثل ابن سینا این سؤال پیش آمد که می بایست این علم را ما قبل الطبیعة نام نهاد؛ چرا که خداوند و عقول مجرده از نظر رتبه وجودی قبل از طبیعت هستند نه بعد از آن.

بعدها در میان بعضی از متفلسفان جدید این اشتباه لفظی و ترجمه ای منجر به یک اشتباه معنوی شد. گروه زیادی از اروپائیان کلمه ماوراء الطبیعة را معادل "مابعد الطبیعة" پنداشتند و گمان کردند که موضوع این علم اموری است که خارج از طبیعت هستند حال آن که موضوع این علم شامل طبیعت و ماورای طبیعت و هر چه موجود است می شود. این دسته از افراد متافیزیک را این گونه تعریف کردند: متافیزیک علمی است که فقط درباره خدا و امور مجرد از ماده بحث می کند.

پس برای فهم این دو واژه باید تقسیمات حکمت را هم بیان کرد. "حکمت به دو بخش نظری و عملی تقسیم می شود. حکمت نظری که ناظر به دانستنی ها است، شامل طبیعیات، ریاضیات و الهیات بود، و طبیعیات شامل کیهان شناسی، معدن شناسی، حیوان شناسی و گیاه شناسی می شد. ریاضیات به حساب، هندسه، هیئت و موسیقی تقسیم می شد و الاهیات هم به دو بخش الاهیات به معنی الاعم (مباحث مربوط به اصل هستی) و الاهیات به معنی الاخص (مباحث مربوط به خدا شناسی) که مجموع این دو بحث الاهیات را، متافیزیک می گفتند".


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

ایستگاه فیزیك و دنیای علم

تاریخ:چهارشنبه 3 مهر 1392-08:22

(( تلفنهای همراه زیر پوستی ))

حالا دیگر دست یا بازو را هم به تلفن تبدیل می كنند .دیگر نیازی به هندز فری نخواهد بود.

تلفن مفهومی ، دیجیتال تاتواینتر فیس به شكل تاتو است اما در زیر پوست دست كاشته

می شود .... این تلفن با تبدیل گلوكز و اكسیژن خون به الكتریسیته كار می كند .

وبا استفاده از نقطه ای كه بر روی دست قرار دارد خاموش و روشن می شود ....

اثرات نامطلوب 
لامپ های کم مصرف بر انسانلامپ های فلورسنت فشرده معروف به ( كم مصرف ) .....

پژوهشگران كشور با تحقیقاتی اثرات نا مطلوب لامپ ها ی كم مصرف را بر......

مغز جنین ، كاهش حافظه ، پوست و چشم به اثبات رساندند و ضمن هشدار نسبت به

نحوه ی استفاده از این لامپ ها خواستار پروتكلی برای معدوم سازی با استفاده صحیح از آن شدند.

محققان كشور نوعی شیشه های نامرئی تولید كردند كه موجب كاهش اتلاف انرژی می شود به گونه ای كه در مناطق سردسیر مانع خروج گرما به خارج محیط و مانع انتقال گرما به محیط در متاطق گرمسیر می شود.

در حال حاضر با تولید شیشه های رفلكس در مقیاس صنعتی، كشور از واردات شیشه های خاص نیز بی ‌نیاز شده است به گونه ای كه 90 درصد كل شیشه های رفلكس كشور با نرخ تولید محصول 20 هزار متر در روز به وسیله این شركت تولید می شود.

خودروی ضد كربن چینی، قرار است اولین خودروی دنیا باشد كه مانند برگ، دی‌اكسید كربن مصرف می‌كند و اكسیژن آزاد می‌نماید

بقیه در ادامه مطلب


ادامه مطلب


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

فیزیك روشنگر جهان

تاریخ:جمعه 1 شهریور 1392-14:58

اكنون ۱۰۰ سال از زمانی كه اینشتین ۵ مقاله را منتشر كرد، می گذرد. او جایزه نوبل را دریافت كرد و از معروف ترین معادله علمی دنیا پرده برداشت و فیزیك را در مسیری قرار داد كه تا امروز همچنان دنبال می شود.
یك قرن پیش نظریه های اینشتین پیشرفت های جدید ماموریت های فضایی را به وجود آورد. اكنون ماهواره ای با نام كاوشگر گرانش B كه ۶۵۰ كیلومتری بالای زمین می گردد به دنبال پیداكردن تاثیرات پیچیده ای است كه نظریه نسبیت اینشتین پیش بینی كرده است. كشف این تاثیرها نیازمند دقتی بی نظیر است. چرخنده های ابزار ژیروسكوپ ماهواره بهترین گوی هایی هستند كه تاكنون به دست بشر ساخته شده اند. این ماموریت آخرین مدركی است كه نشان می دهد جست وجو به دنبال مسیر اینشتین هرگز پایان نمی یابد.
اكنون ۱۰۰ سال از زمانی كه اینشتین ۵ مقاله را منتشر كرد، می گذرد. او جایزه نوبل را دریافت كرد و از معروف ترین معادله علمی دنیا پرده برداشت و فیزیك را در مسیری قرار داد كه تا امروز همچنان دنبال می شود. كار اینشتین در كنار پیشرفت های پی درپی در مكانیك كوانتوم، در كشف های علمی شكوفا شد كه از بسیاری جهات زندگی عادی را تحت تاثیر قرار می دهد. «استفن بنكا» (S.Benka) سردبیر مجله فیزیكس تودی (Physics Today) می گوید: «اكنون دوران طلایی فیزیك است. فیزیك نه تنها ما را از جهان طبیعت آگاه می كند، بلكه زندگی بشر را نیز در بسیاری از موارد كاربردی تحت تاثیر قرار می دهد. برای مثال با استفاده از شبكه هشدار دهنده سونامی به سرعت در مورد زمین و سیستم های فیزیكی آن اطلاعات كسب می كنیم.» به گفته وی: «حوزه زیست شناسی نیز به وسیله فیزیك روشن تر می شود.»
وی می گوید: حتی جنبه های پیچیده فیزیك كوانتوم استفاده كاربردی به شكل كدهای غیرقابل شكست (hard*to*break) دارد كه از اطلاعات بانكی آن لاین محافظت می كند.
دیگر جنبه های فیزیك بیشتر به صورت نظریه باقی مانده است: امكان وجود بعدهای بیشتر، رمزگشایی دینامیك فیزیكی سیستم های پیچیده و به شدت غیرقابل پیش بینی مثل وضعیت آب و هوای زمین.
در سال ۱۹۰۵ پنج مقاله اینشتین نشان داد كه چطور به طور قطعی می توان وجود اتم را ثابت كرد. موضوع وجود یا عدم وجود اتم حتی تا صد سال پیش هم موضوع بحث برانگیزی بود. اینشتین نشان داد كه نور از قسمت های مجزا به اسم فوتون تشكیل شده است و دیدگاه ما را نسبت به فضا و زمان برای همیشه تغییر داد. این دستاوردها برای فرد ۲۶ ساله ای كه به تازگی دكترای خود را گرفته و در اداره ثبت اختراعات سوئیس كار می كند، چندان هم بد نیست. یكی از این مقاله های شگفت انگیز كه شهرت كمتری دارد در مورد پرسشی است كه هزاران سال است برای مشاهده كنندگان به صورت معما باقی مانده است. چرا ذرات غبار در هوا و ذرات شن در آب به صورت نامرتب می چرخند؟
گیاه شناسی به نام رابرت براون این پدیده را در سال ۱۸۲۷ بررسی كرد و بعد از آن فیزیكدانان آن را «حركت براونی» نامگذاری كردند. اینشتین علت این حركت را برخورد ذرات با مولكول ها دانست. او نشان داد این حركت چگونه محاسبه می شود و چند مولكول به یك ذره شن ضربه می زنند و با چه سرعتی حركت می كنند. ژان پرن (Jean Perrin) فیزیكدان فرانسوی از دیدگاه اینشتین برای انجام چند آزمایش استفاده كرد و یك بار برای همیشه وجود اتم و مولكول را ثابت كرد. این كارش جایزه نوبل را برای او به ارمغان آورد. ایده اصلی اینشتین كه در سال ۱۹۰۵ منتشر شد این بود كه نور ذره ای است كه مانند موج رفتار می كند.
این ایده به اثر فتوالكتریك مربوط می شود. در این اثر نور به مواد خاصی می تابد و جریان الكتریكی ایجاد می كند. سلول های فتوالكتریك كه برای بازكردن در سوپرماركت استفاده می شود از همین اثر استفاده می كند. اینشتین در توضیح این پدیده گفت نور مجموعه ای از ذرات به نام فوتون است و انرژی آنها تنها بستگی به رنگ نور دارد. او برای این دیدگاه جایزه نوبل دریافت كرد. این كشف همچنین راه را برای گسترش علم فیزیك كوانتوم باز كرد. بسیاری از فیزیكدانان به دیدگاه های نسبیت توجه می كنند كه در سال ۱۹۰۵ ارائه شد. پیامدهای بعدی بزرگترین دستاورد او بودند. استیون واینبرگ (Steven Weinberg) فیزیكدان دانشگاه تگزاس و برنده جایزه نوبل می گوید: همه ما تصوری از فضا و زمان داریم كه در ما ایجاد شده است. این چیزی است كه اینشتین خلاف آن را ثابت كرد. او برای اولین بار نشان داد فضا و زمان بخشی از فیزیك است نه متافیزیك.
نیوتن و فیزیكدانان بعد از او فضا و زمان را اساساً مطلق در نظر گرفتند. فرض می شد كه فضا و زمان برای تمام مشاهده كنندگان یكسان است. هیچ كس هم در مورد صحت این فرض شك نكرد. اما اینشتین گفت قانون های طبیعت و سرعت نور مطلق هستند و برای تمام مشاهده كنندگانی كه به طور ثابت و وابسته به هم در حركت هستند یكسان است. مشاهده كنندگانی كه با سرعت های متفاوت درحركتند بعدهای فرازمانی كسب كرده و ساعت شان با سرعت متفاوتی كار می كند.
این اصول مهم پیامدهای مهمی دارند این پیامدهای مهم را كه اینشتین مهم ترین دستاورد زندگی اش می داند، مشهورترین معادله فیزیك است: E=mc۲. این معادله نشان می دهد جرم ماده و انرژی هم ارز هستند. این نظریه موجب پیشرفت بمب اتمی و نیروگاه های هسته ای شد. بعد از آن اینشتین اصل هم ارزی نسبیت را اضافه كرد و نظریه خود را با افزودن گرانش به آن گسترش داد. او فرض كرد وقتی به جسمی نیرویی وارد می شود جرمی كه شتاب را تعیین می كند و جرمی كه بر اثر جاذبه به وجود می آید یكسان هستند. در این نظریه گرانش كشش بین اجسام نیست.
به همین شیوه است كه جرمی مثل زمین فضا را تغییر می دهد و بر سرعت حركت ساعت تاثیر می گذارد. امروزه كاوشگر گرانش B مسیر منحنی ای را در فضا طی می كند كه توسط جرم زمین تولید شده است. هیچ نیروی گرانشی آن را در فضا نگه نداشته است و آن فقط مسیر مشخص را طی می كند. ماهواره ای به دقت حركت های آن را دنبال می كند تا دریابیم آیا با پیش بینی های اینشتین مطابقت دارد یا خیر؟ اینشتین همچنین پیش بینی كرد كه چرخش زمین فضا را به دور خود می كشد. این پدیده پیش از این فقط یك بار مشاهده شده بود. دانشمندان امیدوارند كاوشگر گرانش B دقت مشاهده را نسبت به آزمایش های قبلی تا ده برابر افزایش دهد.



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

آزمایش تعیین درصد رطوبت

تاریخ:سه شنبه 22 مرداد 1392-15:02

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.() 

گرما و قانون گازها

تاریخ:سه شنبه 8 مرداد 1392-23:38

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.() 

یکا های دما

تاریخ:چهارشنبه 11 اردیبهشت 1392-15:17

اندازه گیری دما یکی از مهمترین مسائل چه در زندگی روزمره و چه در علوم است. بخاطر همین اهمیت در طول تاریخ روشهای مختلفی برای اندازه گیری دما ابداع شده است و به علت وجود نارسائیهایی در آنها همواره به تکامل آن اهتمام ورزیده شده است. در اینجا می‌خواهیم در مورد انواع یکاهای‌دما ، نارسائیهای آن و فرم تکامل یافته امروزی آنها بحث کنیم. مسیر تحولی و رشد در تمام وسایلی که در سده ۱۸ برای اندازه گیری دما طراحی شد، در واقع اندازه گیریها عبارت بودند از پیدا کردن طول ستون آب – الکل و یا جیوه.

بدیهی است که می‌شد دو دماسنج یکسان ساخت و آنها را طوری تنظیم کرد که همواره قرائتهای یکسان داشته باشند، اما این دماسنجها فقط در گستره دمایی محدودی کار می‌کردند. مایعی که با آن دماسنج را پر می‌کردند یخ می‌بست یا به جوش می‌آمد. با چنین دماسنجهایی نمی‌توانستند دماهای خیلی بالا یا خیلی پایین را اندازه بگیرند. از طرفی رابطه میان درجات بین دماسنجها متفاوت بود پس نخستت لازم بود نقطه‌های مرجع ، یعنی شرایط متناظر با نقاط انتخابی معین روی مقیاس دماسنج ، مانند مبدا مقیاس ، انتخاب شوند. دوم آن که ضریبی برای درجه که به انتخاب دما بستگی نداشته باشد و بتوان برای بازسازی مقیاس در هر زمان و در هر نقطه از زمین ، استفاده کرد.

چگونه می‌توان دما را به طرز دقیقتر تعیین کرد، تا اینجا هنوز بدون پاسخ مانده است. اگر دما کمیتی فیزیکی است باید روشی برای تعیین آن وجود داشته باشد، روشی که حداقل در اصل مستقل از ماده‌ای باشد که در طراحی دماسنج بکار رفته است. این مساله بعد از ابداع ترمودینامیک حل شد. راه حل را در سال ۱۲۲۷/۱۸۴۸، رودلف ژولیوس امانوئل کلوزیوس ، با بهره گیری از نظریه کارنو درباره گرما پیدا کرد.

اندازه گیری دما

بسیاری خواص فیزیکی سنجش پذیر وجود دارند که همچنانکه ادراک فیزیولوژیکی ما از دما تغییر می‌کند، آنها هم تغییر می‌کنند. از جمله این خواص می‌توان از حجم یک مایع ، طول یک میله ، فشار یک گاز در حجم ثابت ، حجم یک گاز در فشار ثابت ، مقاومت الکتریکی یک سیم نام برد. هر یک از این خواص را می‌توان در ساختن یک دماسنج ، یعنی به وجود آوردن یک مقیاس “خصوصی دما” بکار برد. پس ابتدا باید یک ماده دماسنجی بخصوص با یک خاصیت دماسنجی خاصی از این ماده انتخاب کنیم.

سپس این مقیاس دمایی را توسط یک رابطه فرضی یکنوا و پیوسته بین خاصیت دماسنجی انتخاب شده و دمای اندازه گیری شده با مقیاس خصوصی ، تعریف کنیم. باید توجه کنیم که هر نوع انتخاب ماده و خاصیت دماسنجی ، همراه با رابطه‌های مفروض بین خاصیت و دما ، منجر به یک خاصیت دمایی خاص می‌شود که اندازه گیریهای آن الزاما با اندازه گیریهای حاصل از هر مقیاس دمایی دیگری که مستقلا تعریف شده است، توافق نخواهد داشت. فرض کنیم ماده دماسنجی را انتخاب کرده باشیم، خاصیتی از این ماده را که می‌خواهیم از آن در تدوین مقیاس دمایی استفاده کنیم بالا نشان می‌دهیم. به دلخواه ، یک تابع خطی از ، X را به عنوان دمای دماسنج مورد نظر و هر سیستمی که با آن در تعادل گرمایی است انتخاب می‌کنیم:

T(X) = ax

در این رابطه a مقدار ثابتی است که باید آنرا تعیین کنیم. با انتخاب این مشکل خطی برای (T(X ، آنرا طوری ترتیب داده‌ایم که اختلاف دماهای مساوی یا بازه‌های دمایی مساوی ، متناظر با تغییرات مساوی در X باشند. به این معنی که مثلا هر گاه طول ستون جیوه در لوله دماسنج جیوه‌ای به اندازه یک واحد تغییر کند، دما نیز به اندازه ثابت و معینی تغییر خواهد کرد و فرقی نمی کند که دمای شروع کار چه باشد. پس نسبت در دمای اندازه گیری شده توسط یک دماسنج ، مساوی با نسبت X های متناظر آنهاست. یعنی:

T(X1)/T(X2) = X1/X2

تعیین ثابت دماسنجی

برای تعیین ثابت a و در نتیجه درجه بندی کردن دماسنج ، نقطه استاندارد ثابتی را مشخص می‌کنیم که در آن تمام دماسنجها برای دمای T مقدار یکسانی را نشان بدهند این نقطه ثابت را نقطه سه گانه آب انتخاب می‌کنیم که در آن یخ ، آب و بخار آب باهم در حال تعادل هستند. این حالت فقط در فشار معینی حاصل می شود و یگانه است. فشار بخار آب در نقطه سه گانه ۴٫۵۸ میلیمتر جیوه است. دما در این نقطه ثابت استاندارد ، به دلخواه مساوی با ۲۷۳٫۱۶ درجه کلوین اختیار شده است که در ابتدا به صورت K273.16˚ نوشته می‌شد. بعدا نام کلوین (با نماد K) جای درجه کلوین (با نماد K˚) را گرفت.

واحد دمای ترمودینامیکی

کلوین واحد دمای ترمودینامیکی است. کلوین یعنی واحد دمای ترمودینامیکی عبارت است از: ۲۷۳٫۱۶/۱ دمای ترمودینامیکی نقطه سه گانه آب.

دماسنجهای گوناگون را بسازیم؟

اگر مقادیر مربوط به نقطه سه گانه را با شاخص tr مشخص کنیم، در مورد هر دماسنجی داریم:

T(X)/T(XXtr)=X/XXtr

که برای تمام دماسنجها T(XXtr) = 273.16K است و در نتیجه:

T(X) = 273.16K X/TXtr

پس هر گاه مقدار خاصیت دماسنجی X باشد، با قرار دادن مقدار X و Xtr در سمت راست معادله فوق ، دمای (T(X در مقیاس خاصی که انتخاب کرده‌ایم، برحسب K بدست می‌آید. در مورد یک گاز با فشار ثابت ، X متناظر است با V یعنی حجم گاز و:

(P ثابت ۲۷۳٫۱۶V/VXtr = T(V

در مورد یک گاز با حجم ثابت X متناظر با P، یعنی فشار گاز؛

(V ثابت ۲۷۳٫۱۶K P/PXtr = T(P

در یک دماسنج مقاومتی پلاتینی ، X همان R یعنی مقاومت الکتریکی است.

T(R) = 273.16K R/RXtr

دماسنج استاندارد

دماسنجهایی که در مورد آنها صحبت کردیم همه در نقطه ثابت استاندارد یعنی سه گانه آب باهم توافق دارند، ولی مشکل آنجاست که آزمایش نشان می‌دهد که دماسنجها دمای یک سیستم معین را با مقادیر متفاوتی نشان می‌دهند. حتی هنگامی که دماسنجهایی از یک نوع ، مثلا دماسنجهای گازی ولی با گازهای متفاوت بکار برده می‌شوند باز هم مقادیر متفاوتی را برای یک سیستم اندازه گیری می‌کنند.

بنابراین، برای داشتن یک مقیاس دمایی قطعی باید یک دماسنج استاندارد انتخاب کرد. این انتخاب بر پایه تسهیلات تجربی صورت نمی گیرد، بلکه با تحقیق این نکته به عمل می اید که مقیاس دمایی تعریف نشده به وسیله یک دماسنج بخصوص، تا چه حد می تواند در فرمول بندی قوانین فیزیک مفید باشد. کوچکترین اختلالها در مقادیری مشاهده می‌شود که توسط دماسنجهای مختلف “گاز با حجم ثابت” خوانده شده اند، و این ما را بر آن می‌دارد که یک گاز را به عنوان ماده استاندارد دماسنجی انتخاب کنیم.

هر چه فشار گاز را کم کنیم، اختلاف مقادیر خوانده شده توسط دماسنجهایی که در آنها از گازهای متفاوت استفاده شده است نیز کلاهش می یابد. پس دماسنج گازی با حجم ثابت معیار خوبی خواهد بود.

مقیاس دمایی سیلسیوس

در مقیاس دمایی سیلسیوس ، از یکای “درجه سیلسیوس” (با علامت C˚) استفاده می‌شود. در این مقیاس نقطه سه گانه آب (طبق تعریف مساوی با ۲۳۷٫۱۶K) مطابق است با C 0.01˚. نقطه پایینی در مقیاس سیلسیوس دمایی است که در آن یخ و آب اشباع شده از هوا در فشار جو باهم در تعادلند و نقطه ذوب یخ نامیده می‌شود. که ۰٫۰۰ درجه سیلسیوس است و دمایی که در آن بخار و آب در فشار یک اتمسفر در حال تعادلند و نقطه بخار نامیده می‌شود و ۱۰۰,۰۰ درجه سسلسیوس است. بین این دو نقطه به صد قسمت مساوی تقسیم می‌شود که هر یک ، یک درجه سیلسیوس با یک درجه سانتیگراد نام دارد. اگر Tc دمای سیلسیوس باشد، معادله Tc =T – 273.15 ارتباط دمای سیلسیوس (Tc(˚C را با دمای کلوین (T(K بیان می‌کند.

مقیاس دمای فارنهایت

در درجه بندی فارنهایت مایع دماسنجی جیوه اختیار می‌شود. نقطه پایینی دمای مخلوط یخ و نشادر و حد بالای آن دمای بدن انسان سالم اختیار می‌شود و آن را عدد ۹۶ در نظر می‌گیرند و از صفر تا ۹۶ را به ۹۶ قسمت مساوی تقسیم می‌کنند و هر یک ، یک درجه فارنهایت نامگذاری می‌شود. از مقیاس فارنهایت که هنوز هم در بعضی از کشورهای انگلیسی نیز استفاده می‌شود، در کارهای علمی استفاده نمی‌شود (خود انگلیسیها در سال ۱۹۶۴ مقیاس سیلسیوس را برای استفاده‌های تجاری و غیر نظامی پذیرفتند). رابطه مقیاسهای فارنهایت و سیلسیوس به این صورت است:

Tf = 32 + 9/5Tc

از این رابطه می‌توان نتیجه گرفت که نقطه یخ (C 0.00˚) معادل با ۳۲٫F 0˚ و نقطه بخار (۱۰۰٫C 0˚) معادل با ۲۱۲٫F 0˚ و هر درجه فارنهایت دقیقا ۵٫۹ برابر یک درجه سیلسیوس است.

مقیاس عملی بین المللی دما

دماسنج استاندارد عبارتست از دماسنج گازی با حجم ثابت. نقطه ثابت استاندارد در دماسنجی ، نقطه سه گانه آب است که برای آن به دلخواه مقدار۲۷۳٫۱۶ K در نظر گرفته شده است. مقیاس گازی برای تعریف دمای گاز کامل از رابطه (T= 273.16 K (limp/P + r بکار می‌رود. این مقیاس در گستره‌ای که یک دماسنج گازی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، با مقیاس کلوین (تومودینامیکی مطلق) یکسان است.


نوع مطلب : دما و گرما(فیزیک) 

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

بمب هسته ای چگونه کار می‌کند؟

تاریخ:یکشنبه 18 تیر 1391-20:30

بمب هسته ای چگونه کار می‌کند؟

شما احتمالاً در کتابهای تاریخ خوانده‌اید که بمب هسته‌ای در جنگ جهانی دوم توسط آمریکا علیه ژاپن بکار رفت و ممکن است فیلم‌هایی را دیده باشید که در آنها بمب‌های هسته‌ای منفجر می‌شوند. درحالیکه در اخبار می‌شنوید، برخی کشورها راجع به خلع سلاح اتمی با یکدیگر گفتگو می‌کنند، کشورهایی مثل هند و پاکستان سلاح‌های اتمی خود را توسعه می‌دهند.

ما دیده‌ایم که این وسایل چه نیروی مخرب خارق‌العاده‌ای دارند، ولی آنها واقعاً چگونه کار می‌کنند؟ در این بخش خواهید آموخت که بمب هسته‌ای چگونه تولید می‌شود و پس از یک انفجار هسته‌ای چه اتفاقی می‌افتد؟

فیزیک هسته‌ای

مقاله فیزیک - شکل شکاف هسته ای

انرژی هسته‌ای به 2 روش تولید می‌شود:

1- شکافت هسته‌ای: در این روش هسته یک اتم توسط یک نوترون به دو بخش کوچکتر تقسیم می‌شود. در این روش غالباً از عنصر اورانیوم استفاده می‌شود.

2- گداخت هسته‌ای: در این روش که در سطح خورشید هم اجرا می‌شود، معمولاً هیدروژن‌ها با برخورد به یکدیگر تبدیل به هلیوم می‌شوند و در این تبدیل، انرژی بسیار زیادی بصورت نور و گرما تولید می‌شود.

مقاله فیزیک - گداخت هسته ای

در شکل زیر نمونه ای از شکافت هسته اتم اورانیوم نمایش داده شده است:

و در شکل زیر گداخت هسته‌ای اتم‌های هیدروژن و تبدیل آنها به هلیوم 3 و الکترون آزاد نمایش داده شده است:

طراحی بمب‌های هسته‌ای:

برای تولید بمب هسته‌ای، به یک سوخت شکافت‌پذیر یا گداخت‌پذیر، یک وسیله راه‌انداز و روشی که اجازه دهد تا قبل از اینکه بمب خاموش شود، کل سوخت شکافته یا گداخته شود نیاز است.

بمب‌های اولیه با روش شکافت هسته‌ای و بمب‌های قویتر بعدی با روش گداخت هسته‌ای تولید شدند. ما در این بخش دو نمونه از بمب های ساخته شده را بررسی می کنیم:

بمب‌ شکافت هسته‌ای :

مقاله فیزیک - بمب شکاف هسته ای(هیروشیما )

1- بمب‌ هسته‌ای (پسر کوچک) که روی شهر هیروشیما و در سال 1945 منفجر شد.

2- بمب هسته‌ای (مرد چاق) که روی شهر ناکازاکی و در سال 1945 منفجر شد.

بمب گداخت هسته‌ای : 1- بمب گداخت هسته‌ای که در ایسلند بصورت آزمایشی در سال 1952 منفجر شد.

بمب‌های شکافت هسته‌ای:



بمب‌های شکافت هسته‌ای از یک عنصر شبیه اورانیوم 235 برای انفجار هسته‌ای استفاده می‌کنند. این عنصر از معدود عناصری است که جهت ایجاد انرژی بمب هسته‌ای استفاده می‌شود. این عنصر خاصیت جالبی دارد: هرگاه یک نوترون آزاد با هسته این عنصر برخورد کند ، هسته به سرعت نوترون را جذب می‌کند و اتم به سرعت متلاشی می‌شود. نوترون‌های آزاد شده از متلاشی شدن اتم ، هسته‌های دیگر را متلاشی می‌کنند.

زمان برخورد و متلاشی شدن این هسته‌ها بسیار کوتاه است (کمتر از میلیاردم ثانیه ! ) هنگامی که یک هسته متلاشی می‌شود، مقدار زیادی گرما و تشعشع گاما آزاد می‌کند.

مقدار انرژی موجود در یک پوند اورانیوم معادل یک میلیون گالن بنزین است!

در طراحی بمب‌های شکافت هسته‌ای، اغلب از دو شیوه استفاده می‌شود:

روش رها کردن گلوله:

در این روش یک گلوله حاوی اورانیوم 235 بالای یک گوی حاوی اورانیوم (حول دستگاه مولد نوترون) قرار دارد.

هنگامی که این بمب به زمین اصابت می‌کند، رویدادهای زیر اتفاق می‌افتد:

1- مواد منفجره پشت گلوله منفجر می‌شوند و گلوله به پائین می‌افتد.

2- گلوله به کره برخورد می‌کند و واکنش شکافت هسته‌ای رخ می‌دهد.

3- بمب منفجر می‌شود.

در بمب هیروشیما از این روش استفاده شده بود. نحوه انفجار این بمب در شکل زیر نمایش داده شده است:

روش انفجار از داخل:

مقاله فیریک - روش نفجار از داخل (ناکازاکی)


در این روش که انفجار در داخل گوی صورت می‌گیرد، پلونیم 239 قابل انفجار توسط یک گوی حاوی اورانیوم 238 احاطه شده است.

هنگامی که مواد منفجره داخلی آتش گرفت رویدادهای زیر اتفاق می‌افتد:

1- مواد منفجره روشن می‌شوند و یک موج ضربه‌ای ایجاد می‌کنند.

2- موج ضربه‌ای، پلوتونیم را به داخل کره می‌فرستد.

3- هسته مرکزی منفجر می‌شود و واکنش شکافت هسته‌ای رخ می‌دهد.

4- بمب منفجر می‌شود.

بمبی که در ناکازاکی منفجر شد، از این شیوه استفاده کرده بود. نحوه انفجار این بمب، در شکل زیر نمایش داده شده است.

بمب‌ گداخت هسته‌ای: بمب‌های شکافت هسته‌ای، چندان قوی نبودند!

بمب‌های گداخت هسته‌ای ، بمب های حرارتی هم نامیده می‌شوند و در ضمن بازدهی و قدرت تخریب بیشتری هم دارند. دوتریوم و تریتیوم که سوخت این نوع بمب به شمار می‌روند، هردو به شکل گاز هستند و بنابراین امکان ذخیره‌سازی آنها مشکل است. این عناصر باید در دمای بالا، تحت فشار زیاد قرار گیرند تا

مقاله فیزیک - بمب گداخت هسته ای ( ایسلند )

به فاصله از مرکز انفجار بمب که کانون انفجار نامیده می‌شود بستگی دارد.

زیانهای ناشی از انفجار بمب هسته‌ای عبارتند از :

- موج شدید گرما که همه چیز را می‌سوزاند.

- فشار موج ضربه‌ای که ساختمان‌ها و تاسیسات را کاملاً تخریب می‌کند.

- تشعشعات رادیواکتیویته که باعث سرطان می‌شود.

- بارش رادیواکتیو (ابری از ذرات رادیواکتیو که بصورت غبار و توده سنگ‌های متراکم به زمین برمی‌گردد)

درکانون زلزله، همه‌چیز تحت دمای 300 میلیون درجه سانتی‌گراد تبخیر می‌شود! در خارج از کانون زلزله، اغلب تلفات به خاطر سوزش ایجادشده توسط گرماست و بخاطر فشار حاصل از موج انفجار ساختمانها و تاسیسات خراب می‌شوند. در بلندمدت، ابرهای رادیواکتیو توسط باد در مناطق دور ریزش می‌کند و باعث آلوده شدن موجودات، آب و محیط زندگی می‌‌شود.

دانشمندان با بررسی اثرات مواد رادیواکتیو روی بازماندگان بمباران ناکازاکی و هیروشیما دریافتند که این مواد باعث: ایجاد تهوع، آب‌مروارید چشم، ریزش مو و کم‌شدن تولید خون در بدن می‌شود. در موارد حادتر، مواد رادیواکتیو باعث ایجاد سرطان و نازایی هم می‌شوند. سلاح‌های اتمی دارای نیروی مخرب باورنکردنی هستند، به همین دلیل دولتها سعی دارند تا بر دستیابی صحیح به این تکنولوژی نظارت داشته باشند تا دیگر اتفاقی بدتر از انفجارهای ناکازاکی و هیروشیما رخ ندهد.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

شکافت هسته ای

تاریخ:یکشنبه 18 تیر 1391-15:06

اگر نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ 235U نفوذ کند، در اثربرخورد به هسته اتم 235U ، اورانیوم به دو قسمت شکسته می‌شود که اصطلاحا شکافت هسته‌ای نامیده می‌شود.




img/daneshnameh_up/2/26/fission.gif

مقدمه

در واکنشهای شکافت هسته‌ای مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می‌گردد (در حدود 200Mev)، اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته 235U ، آزادی دو نوترون است که می‌تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته 235U را می‌شکند. چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می‌کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می‌باشند. سپس شکست هسته‌ای و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می‌یابد. در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر می‌شود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هسته‌ای شروع می‌گردد. در واکنشهای کنترل شده هسته‌ای تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی بتدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می‌شود.



img/daneshnameh_up/6/6e/fissionanim.gif

انرژی شکافت هسته‌ای

کشف انرژی هسته‌ای در جریان جنگ جهانی دوم صورت گرفت و اکنون برای شبکه برق بسیاری از کشورها هزاران کیلو وات تهیه می کند (نیروگاه هسته ای). بحران انرژی بر اثر بالارفتن قیمت نفت در سال 1973 استفاده از انرژی شکافت هسته‌ای بیشتر وارد صحنه کرد. در حال حاضر ممالک اروپایی انرژی هسته‌ای را تنها انرژی می‌داند. که می‌تواند در اکثر موارد جایگزین نفت شود. استفاده از انرژی شکافت هسته‌ای که بر روی یک ماده قابل احتراق کانی که بصورت محدود پایه گذاری می‌شود. برای سایر کشورها خطرات بسیار دارد در حال حاضر تولید الکتریسته با استفاده از شکافت هسته‌ای کنترل شده به میزان زیادی توسعه یافته و مورد قبول واقع شده است. تولید انرژی هسته‌ای در کشورهای توسعه یافته بخش مهمی از طرح انرژی ملی را تشکیل می‌دهد.

انرژی بستگی هسته‌ای

می‌توان تصور کرد که جرم هسته ، M ، با جمع کردن Z (تعداد پروتونها) ضربدر جرم پروتون و N تعداد نوترونها ضربدر جرم نوترون بدست می‌آید.


M = Z×Mp + N×Mn

از طرف دیگر M همیشه کمتر از مجموع جرمهای تشکیل دهنده‌های منزوی هسته است. این اختلاف به توسط فرمول انیشتین توضیح داده می‌شود که رابطه بین جرم و انرژی هم ارزی جرم و انرژی را برقرار می‌سازد. اگر یک دستگاه مادی دارای جرم باشد در این صورت دارای انرژی کلی E است. E = M C2 که در آن C سرعت نور در خلا و M جرم کل هسته مرکب از نوکلئونها و E مقدار انرژیی است که در اثر فروپاشی جرم M تولید می‌شود. بنابر این اصول انرژی هسته‌ای بر آزاد سازی انرژی پیوندی هسته استوار است. هر سیستمی که دارای انرژی پیوندی بیشتر باشد پایدار می‌باشد. در واقع جرم مفقود شده در واکنشهای هسته‌ای طبق فرمول E = M C2 به انرژی تبدیل می‌شود. پس انرژی بستگی اختلاف جرم هسته و جرم نوکلئونهای تشکیل دهنده آن است، که معرف کاری است که باید انجام شود تا نوکلئونها از هم جدا شوند.



img/daneshnameh_up/c/cb/nuclearreactors.jpg

مواد شکافتنی

مواد ناپایدار برای اینکه به پایداری برسند، انرژی گسیل می‌کنند تا به حالت پایدار برسد. معمولا عناصری شکافت پذیر هستند که جرم اتمی آنها بالای 150 باشد ،235U و 238U در معادن یافت می‌شود. 99.3 درصد اورانیوم معادن 238U می‌باشد.و تنها 7% آن 235U می‌باشد. از طرفی 235U با نوترونهای کند پیشرو واکنش نشان می‌دهد. 238Uتنها با نوترونهای تند کار می‌کند، البته خوب جواب نمی‌دهد. بنابر این در صنعت در نیروگاههای هسته‌ای 235U به عنوان سوخت محسوب می‌شود. ولی به دلایل اینکه در طبیعت کم یافت می‌شود. بایستی غنی سازی اورانیوم شود، یعنی اینکه از 7 درصد به 1 الی 3 درصد برسانند.

شکافت 235U

در این واکنش هسته‌ای وقتی نوترون کند بر روی 235U برخورد می کند به 236U تحریک شده تبدیل می‌شود. نهایتا تبدیل به باریوم و کریپتون و 3 تا نوترون تند و 177 Mev انرژی آزاد می‌شود. پس در واکنش اخیر به ازای هر نوکلئون حدود 1 Mev انرژی آزاد می‌شود. در واکنشهای شیمیایی مثل انفجار به ازای هر مولکول حدود 30 Mev انرژی ایجاد می‌شود. لازم به ذکر است در راکتورهای هسته‌ای که با نوترون کار می‌کند، طبق واکنشهای به عمل آمده 2 الی3 نوترون سریع تولید می‌شود. حتما این نوترونهای سریع باید کند شوند.



داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

انرژی همبستگی

تاریخ:جمعه 16 تیر 1391-15:57

دید کلی

مفاهیم ساختار اتمی و هسته‌ای این است که اتم مرکب از هسته و الکترونهایی ‏است که ‏آن را احاطه کرده‌اند و اینکه هسته از پروتون و نوترون ساخته شده است به این پرسش ‏‏اساسی می‌انجامد که:‏ آیا جرم یک اتم خنثی با مجموع جرمهای پروتونها ، نوترونها و الکترونهایی که آن اتم ‏خنثی را تشکیل ‏می‌دهند. برابر است یا نه؟‏ این پرسش را به دقت می‌توان پاسخ داد. زیرا جرم پروتون ، نوترون و الکترون و همچنین جرم‏های تقریبا ‏تمام اتمهای گوناگون معلوم هستند.



img/daneshnameh_up/d/da/enerjihambastegi.jpg

منشأ انرژی همبستگی هسته

در فیزیک یک اصل کلی است که می‌گوید: برای متلاشی کردن یک سیستم یا مجموعه پایدار ‏باید کار ‏انجام داد. مثلا اگر سیستمی از نوترونها و پروتونها ، که هسته اتم را ایجاد می‌کنند، پایدار باشد. برای از ‏هم سوا کردن آنها باید انرژی مصرف نمود.‏ جرم کلی یک هسته پایدار باید کمتر از مجموع جرمهای جداگانه نوترونها و پروتونهای تشکیل ‏دهنده آن ‏باشد. از طریق محاسبه و تجربه معین شده است که اختلافی بین مجموع جرم ‏نوکلئونهای هسته و جرم هسته ‏پایدار وجود دارد. این اختلاف جرم معادل انرژی هست که جهت ‏متلاشی کردن کامل هسته لازم است. این ‏انرژی موسوم به انرژی همبستگی اتم می‌باشد.‏

محاسبه انرژی همبستگی هسته

بررسی جرمهای اتمی شناخته شده نشان می‌دهد که برای هر نوع اتم ، جرم اتمی همواره ‏کمتر از ‏مجموع جرمهای ذرات تشکیل دهنده به حالت آزاد آنهاست. ساده‌ترین اتم که دست ‏کم شامل یک پروتون ، ‏یک نوترون و یک الکترون باشد دوتریم است. در این مورد جرمها عبارتند ‏از:‏



جرم سکون یک پروتون = amu ‏1.007276‏‏
جرم سکون یک نوترون = amu‏ 1.008665‏
جرم سکون یک الکترون = amu‏ 0.000549‏
جرم سکون ذرات تشکیل دهنده در حالت آزاد = amu‏ 2.016490‏
جرم سکون اتم دوتریوم = 2.014102‏ amu
تفاوت (‏Δm = 0.002388amu‏)‏

تفاوت جرم سکون ، ‏Δm‏ ، ممکن است کوچک به نظر آید، لیکن به علت ضریب C2 در ‏رابطه ‏E = mC2 این تفاوت جرم با تفاوت انرژی قابل ملاحظه‌ای مطابقت دارد. بنابرین ‏تفاوت جرم (‏Δm) با تفاوت انرژی (‏ΔE‏) با رابطه ‏ΔE = ΔmC2 به هم مربوط می‌شوند. ‏یک ضریب تبدیل مناسب ‏برای تبدیل جرم اتمی (برحسب واحد جرم اتمی) به انرژی (برحسب مگا الکترون ‏ولت) عبارت ‏است از (‏amu = 93.1Mev‏).‏

بنابرین اگر تشکیل یک اتم دوتریوم را به هنگام ترکیب یک پروتون و یک نوترون (و اتصال با ‏یک ‏الکترون) را در نظر بگیریم، در این فرآیند مقدار جرمی برابر با: ‏Mev = 1amu/931Mev x ‎‎0.002388 amu‏ 2.22 به هنگام ترکیب این سیستم از ذرات ترکیب شونده آن ، پیش از آن که به ‏صورت یک اتم ‏دوتریوم در آمده باشد، به اطراف تابیده است.‏ انرژی از دست رفته مورد نظر را که از محاسبه تفاوت در جرم سکون حاصل شده ، می‌توان با ‏نتیجه یک ‏آزمایش مستقیم مقایسه کرد. وقتی هیدروژن با نوترون بمباران می‌شود. یک نوترون ‏به صورت واکنش زیر ‏گیر می‌افتد:


10n + 11H → 21H + γ

در این واکنش هیچگونه اجزای ذره‌ای که انرژی جنبشی زیادی داشته باشند، ایجاد ‏نمی‌شود. بنابراین جرمی ‏برابر ‏amu‏‏ ‎0.002388‎‏ که تفاوت سبکتر شدن ‏‎21H‏ از ‏‏10n + 11H است، بوسیله اشعه گاما ربوده می‌شود. ‏انرژی این اشعه از طریق آزمایش معین و معلوم شده ‏که ‏MeV‏ 22.2 یعنی درست همان مقدار پیشگویی شده ‏است.‏

برهمکنش هسته دوتریوم با اشعه گاما

واکنش معکوس ، یعنی واکنشی که در آن دوتریم با اشعه گاما بمباران می‌شود، نیز ‏بررسی شده‌است:‏

  • اگر انرژی پرتوهای ‏اشعه‏ کمتر از ‏MeV ‏22.2 باشد، این واکنش صورت نمی‌گیرد. اما اگر ‏پرتوهای ‏V‏ با ‏انرژی ‏MeV ‏22.2 یا بیشتر بکار گرفته شوند، واکنش صورت می‌گیرد. یعنی ‏پروتون و نوترون از هم جدا ‏و آشکار پذیر می‌شوند.

                                                                ‎21H + γ → 10n + 11H

به دنبال گیر اندازی یک نوترون بوسیله ‏‎11H‏ ، انرژی در یک ‏‏اشعه گاما آزاد می‌شود. این انرژی (‏MeV‏ 22.2) انرژی اتصال دوترون نامیده می‌شود. ‏این انرژی را ‏می‌توان انرژی‌ دانست که وقتی یک پروتون و یک نوترون برای ایجاد یک ‏هسته باهم ترکیب می‌شود، آزاد ‏می‌گردد. برای حصول واکنش معکوس ‏‏(وقتی‎21H ‎‏ با اشعه ایکس بمباران ‏می‌شود) انرژی باید جذب ‏شود.

  • بنابراین می‌توان چنین پنداشت که انرژی اتصال مقدار انرژی لازم برای شکستن ‏هسته به ذرات هسته‌ای ‏سازنده آن است. ‏

انرژی هسته‌ای

مفهوم انرژی هسته‌ای برای تمام مواردی که اجزایی ساده بوسیله نیرویی به هم ‏می‌پیوندند و یک سیستم ‏پیچیده بوجود می‌آورند، بکار می‌آید. مثلا زمین در مداری ‏به دور خورشید قرار گرفته و با جاذبه گرانشی ‏به آن متصل است و در این صورت برای ‏جدا شدن و گریز از خورشید باید مقداری انرژی جنبشی اضافی به ‏آن داده شود.

در یک اتم هیدروژن ‏eV‏ ‏13 لازم است تا الکترون از قید هسته‌ای که با جاذبه الکتریکی ‏به آن اتصال ‏یافته خلاص شود. برعکس ، وقتی یک هسته ‏عریان‎11H ‎‏ الکترونی را گیر ‏می‌اندازد و به یک اتم هیدروژن ‏خنثای پایدار معمولی مبدل می‌شود. سیستم مقداری انرژی برابر با ‏eV‏ 13 ‏بوسیله ‏تابش از دست می‌دهد و این درست انرژی فوتون گسیل یافته‌ای است که در این ‏فرآیند یعنی ، فرآیند ‏گیراندازی الکترون ، مشاهده می‌شود. اما فقط انرژیهای اتصال ‏هسته‌ای آنقدر بزرگ‌ هستند که تفاوت جرم ‏مربوط به آنها قابل اندازه‌گیری می‌شود.‏





داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

گرما مادر انرژی ها

تاریخ:پنجشنبه 22 دی 1390-01:45

نور یكی از مباحث و پدیده هایی است كه از قرن هیجدهم دانشمندان را به خود معطوف كرده است . دوگانه بودن خواص نور ، یكی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است . الكترون ها نیز همانند نور دارای خواص موجی و مادی مى باشند ، هنگامى كه الكترون های یك اتم ، انرژی دریافت می كنند به سطوح بالای اتم می روند كه حالت برانگیختن به اتم دست داده می شود . هنگامی كه الكترون ها از سطوح انرژی بالاتر به سطوح انرژی پایین تر می روند ، آن مقدار انرژى كه دریافت كرده اند را به صورت نور پس می دهند .

ارتعاش اتم ها باعث تولید نور می شود ، و نور گسیل شده از الكترون های یك اتم ، در یك جهت و راستا قرار دارند . اما نور های گسیلی از مجموعه اتم ها در تمام جهات و به خط مستقیم سیر می كنند . در لیزر نور های گسیلی در یك جهت و راستا است . نور را می توان در فرآیند های فیزیكی ، واكنش های شیمیایی ، سوختن و شكاف های هسته ای ، مشاهده كرد . قبل از شروع در مورد تولید نور در این فرآیند ، بهتر است ابتدا بحثی در مورد گرما داشته باشیم . با پی بردن به ماهیت گرما ، می توانیم نور را به آسانی بشناسیم . گرما موجی است كه طول موجش بزرگتر از طول موج نور مرئی است .

هنگامی كه امواج گرما انرژی دریافت می كنند ، طول موج آن ها كاهش می یابد و با دریافت انرژی به طور متداول ، این امواج در محدوده طیف رنگی ( نور مرئی ) قرار می گیرند ، كه در این حالت ما ، این امواج گرما را به صورت نور مشاهده می كنیم .این امواج با دریافت انرژی بیشتر ، از محدوده نور مرئی خارج می شوند ( مانند شكاف های هسته ای) . پس امواج گرما در دو حالت ، نامرئی هستند : امواجی كه طول موجشان بیشتر از طول موج پرتو فرو سرخ و همچنین امواجی كه طول موجشان كمتر از طول موج پرتو فرا بنفش است . با این ایده ، عقیده همفری دیوی مبتنی بر اینكه نور از تمركز گرما در یك نقطه ایجاد می شود ، اثبات می شود .

پس به این نتیجه می رسیم كه مبنای نور گرما ست . حال به بحث اول خود بر می گردیم ، و ابتدا از تولید نور در فرآیند فیزیكی می پردازیم : اگر به یك لامپ نگاه كرده باشید متوجه می شوید كه عامل روشنایی آن یك رشته فلزی است كه می درخشد ، و یا اگر به یك آهن گداخته ای توجه كرده باشید ، می بینید كه آهن بر اثر حرارت روشنایی بدست آورده است . اكنون می خواهیم به عوامل انتشار نور در این فرآیند ها بپردازیم : تمام مواد از ذرات بسیار ریزی ( مولكول ها و اتم ها ) تشكیل شده اند كه این مواد پیوسته در حال حركتند . در ترمو دینامیك جنبش مولكول ها را گرما می نامند ، پس مواد در خود گرما دارند ، بنابراین از مواد امواج گرمایی تولید می شود . هنگامی كه این مواد انرژی دریافت می كنند ، امواج گرمایی آن ها نیز با دریافت این مقدار انرژی طول موجشان كاهش پیدا می كند ، ودر نتیجه در محدوده نور مرئی قرار می گیرند .

فلز مقاوم رسانایی است كه مقاومت الكتریكی آن زیاد است . هنگامی كه آن را در مدار می گذاریم و جریان را از آن عبور می دهیم ، الكترون های حامل انرژی در مدار ، بر اثر بر خورد با اتم های فلز ، مقداری از انرژی خود را به فلز منتقل می كنند ، و از این طریق امواج گرمای فلز ، انرژی دریافت می كنند . و در نهایت ما این امواج گرمایی را به صورت نور مشاهده خواهیم كرد . طرز و مبنای ساختار روشنایی لامپ اینگونه است . وهمچنین می توان با حرارت دادن برخی از فلزات ، به امواج گرمایی آن ها انرژی داد . (البته موادی كه از این طریق برای تولید نور مورد استفاده قرار می گیرند ، باید نقطه ذوبشان بالا باشد ، تا انرژی دریافتی باعث ذوب و تغییر حالتشان نشود ) . واكنش های شیمیایی زمانی رخ می دهند كه در طی یك فرآیند ، پیوند میان دو اتم یا دو یون شكسته شود و از طریق تشكیل پیوند جدید ، یك ماده جدید ایجاد می شود .

برای شكستن پیوند مقداری انرژی مصرف و بر اثر تشكیل پیوند مقداری انرژی آزاد می شود . انرژی مبادله شده در این واكنش ها به صورت گرما ست . اگر گرما انرژی بیشتری را دریافت كند ، آنگاه به نور تبدیل می شود . پس اساس و پایه تبادل انرژی در واكنش های شیمیایی ، انرژی گرمایی است . می دانیم كه پیوندها بر اثر تبادل یا به اشتراك گذاشتن الكترون های لایه ظرفبت ایجاد می شود . الكترون ها بر اثر اختلاف پتانسیل الكتریكی از نقطه ای به نقطه ای دیگر جابجا می شوند . اگر الكترون از سطح انرژی بالاتر به سطح پایین تر برود ، مقداری از انرژی پتانسیل آن كاهش و به صورت انرژی جنبشی تبدیل می شود ، كه می توان از انرژی آن در فعالیت های مختلف استفاده كرد . اما اگر بخواهیم الكترون را از سطح انرژی پایین به سطح بالا ببریم ، باید مقداری انرژی به آن بدهیم . تشكیل و شكستن پیوندها نیز بر اساس ایجاد اختلاف پتانسیل الكتریكی است .

هنگامی كه پیوندی تشكیل می شود ، الكترون های لایه ظرفیت یك اتم از سطح انرژی بالاتر ( اتمی كه الكتروگا تیوی آن كم است ) به سطح انرژی پایین تر (اتمی كه الكتروگاتیوی آن زیاد است ) می رود و درنتیجه در این مسیر مقداری انرژی آزاد می كند . اما هنگامی كه پیوند شكسته می شود ، الكترون از سطح انرژی پایین تر به سطح انرژی بالاتر منتقل می شود ، كه برای این كار انرژی لازم است . به همین دلیل است كه شكستن پیوند گرماگیر و تشكیل آن گرماده . در یك واكنش شیمیایی فقط پیوند هایی كه حساس و ضعیف و یا در برابر پیوند های مواد دیگر ناپایدار هستند (ناپایداری پیوندها بر اثر اختلاف پتانسیل الكتریكی بین دو محدوده اتم ایجاد می شود )، می شكنند . و از طریق تشكیل پیوند جدید ، مواد جدیدی حاصل می شوند .

پس در یك واكنش شیمیایی بر اثر شكسته شدن و تشكیل پیوندها ، گرما مبادله می شود . انرژی یك واكنش شیمیایی برابر است با مجموع انرژی آزاد شده بر اثر تشكیل پیوند ، و انرژی لازم برای شكستن پیوند . اگر انرژی لازم برای شكستن پیوندها كمتر از انرژی آزاد شده بر اثر تشكیل پیوند باشد ، آنگاه واكنش گرماده است ،كه در این واكنش ها می توان گرما و نور مشاهده كرد . سوختن تمام هیدروكربنات ها ، گرماده است .

منبع :www.roshd.ir



نوع مطلب : دما و گرما(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

کار و گرما

تاریخ:پنجشنبه 22 دی 1390-01:43

 

كار و گرما

گرما نوعی انرژی است كه از اجسام گرم به اجسام سرد منتقل می شود.

موتورهای حاوی گاز داغ ...

ما بدون « موتورهای گرمایی » نمی توانیم به نقاط دور دست مسافرت كنیم. در این موتورها از سوخت برای ایجاد گازهای داغ منبسط شده ودرنتیجه ایجاد حركت، استفاده می شود. همچنین، این موتورها توان اتومبیلها وقایقها وموشكها را تأمین می كنند وژنراتورهای برق را راه اندازی می كنند.

توربینهای بخار ...

در نیروگاهها به كمك توربینهای بخار، گرمای تولید شده را به انرژی الكتریكی ( برق ) تبدیل می كنند. در مركز این توربینها چرخی قرار دارد كه از یكسری پره تشكیل شده و به یك میلة گردان وصل است. درون دیگ، آب تحت فشار زیادی جوشیده وبخاری با فشار بسیار زیاد تولید می كند. این بخار با شدت به پره های توربین برخود كرده و موجب چرخش آنها می شود. در یك توربین بخار كه با دقت طراحی وساخته شده باشد، تنها یك سوم انرژی بخار صرف چرخاندن پره ها می شود.

موتورهای بنزینی ...

در موتورها ی بنزینی، دراثر یك انفجار، گاز بسیار داغی ایجاد می شود. این گاز به جای خروج از موتو، موجب حركت یك پیستون می شود. در این نوع موتورها، مخلوطی از قطرات بنزین وهوا به عنوان سوخت موتور مورد استفاده قرار می گیرد. این مخلوط در داخل سیلنر ( استوانه ) توسط جرقةئ شمع منفجر می شود وگاز بسیار داغی تولید می كند. این گاز داغ، پیستون را به شدت به طرف پایین می راند.

داخل یك موتور بنزینی معمولی چه اتفاقی می افتد ؟ …

پیستون یك موتور بنزینی چهار ضربه ای به ترتیب، به طرف پایین، بالا، پایین وبالا حركت می كند. حركت پیستون به طرف پایین وبالا یك ضربه نا میده می شود و هر ضربه اثر متفاوتی بر گازهای داخل سیلندر دارد. این ضربه ها به همین ترتیب و مدام تكرار می شوند.

انبساط جامدات

چرا گرما جامدات را منبسط می كند ؟…

وقتی یك جسم جامد گرم می شود، مولكولهای آن با انرژی بیشتری ارتعاش می كنند وفاصلة مولكولها از یكدیگر نیز بیشتر می شود. در نتیجه، این جسم جامد در تمام جهات، اندكی بزرگتر ( منبسط ) می شود.

جریانهای همرفتی ( جابجایی )

انبساط وهمرفتی گرمایی ...


همرفت ، انتقال انرژی گرمایی توسط جریانهای مایع گرم ( یا گاز ) است.

هنگامی كه یك قطره از مایع گرم شود‌، منبسط شده وحجمش افزایش می یابد. البته مقدار ماده ( جرم آن ) تغییری نمی كند و در حجم منبسط شده پخش می شود. بنابراین چگالی یك مایع گرم كمتر از چگالی مایع سرد اطراف آن می شود. پس در یك ظرف محتوی مایع گرم وسرد، مایع سرد به طرف ته ظرف پایین خواهد رفت ومایع گرم بالا خواهد آمد. این مثال ساده، علت ایجاد جریان همرفتی را نشان می دهد.

انبساط هوا

با گرم كردن هوا، انبساط آن وبا سرد كردن هوا، انقباض آن را خواهید دید.

وقتی یك بادكنك را در داخل ظرف آب جوش قرار دهید، هوای داخل آن منبسط می شود ( حجم بادكنك زیاد می شود ) و وقتی از ظرف خارج كنید، سرد شده وهوای داخل آن منقبض می شود ( حجم بادكنك كم می شود ). اندازه گیری انبساط هوا ...

وقتی كه فشار گاز ثابت نگه داشته شود، حجم جرم معینی از گاز، متناسب با دمای كلوین آن است. به عبارت دیگر،

C مقدار ثابت = T دمای گاز بر حسب كلوین / حجم گاز V

رسانش گرما

قطعه ای از سیم مسی را بر روی شعلة چوب كبریت نگهدارید. گرما سریعأ در سیم مسی منتقل می شود. با اینكه حركت گرما دیده نمی شود اما وقتی كه به انگشت شما می رسد آن را احساس می كنید. به این نوع انتقال انرژی گرمایی، رسانش یا هدایت گرمایی می گویند.

آزمایش : آیا آب رسانای خوبی برای گرماست ؟

یك لولة آزمایش بلند را از آب سرد پر كنید وآن را بهصورت كج بر روی شعلة ملایم چراغ نگه دارید. مقداری پودر رنگی را بالای آب بریزید و وسط لولة آزمایش را بهآرامی حرارت دهید. بالا وپایین لوله را با دست لمس كنید تا دمای این دو نقطه را امتحان كنید.

آیا هوا رسانای خوبی برای گرماست ؟

عایقهای گرمایی خوب، نظیر پرها، بلوز های پشمی و پلی استایرن دارای حفره های كوچك هوا هستند. این حفره های كوچك، رسانای بدی برای گرما هستند، و عایقهای بسیار مؤثری به شمار می روند.در دما در صحبتهای روزمره، اغلب می گوییم كه « امروز هوا گرم است » یا « این چای سرد است ». اصطلاح علمی برای بیان میزان گرم بودن اجسام را دما می نامند.

اندازه گیری دما

دماسنـجها طوری مدرج می شوند كه دمـا را بر حسب درجـة سیلسیوس نـشان بدهند. یخ هـمیشه در دمـای یكسانـی ذوب مـی شـود كـه آن را صفر درجه سیلسیوس می نامند. بخار بالای آب در حال جوش در فشار معمولی نیز همیشه دمای یكسانی دارد كه آن را 100 درجة سیلسیوس می نامند. این دو دما را بر روی یك دماسنج مشخص می كند وفاصلة بین آنها را به 100 قسمت تقسیم می كنند و هر قسمت را یك درجة سیلسیوس می گویند.

دماسنجهای پزشكی ــ از دماسنجهای پزشكی برای اندازه گیری دمای بدن انسان استفاده می شود.

دماسنجهای الكترونیكی ــ در دماسنجهای الكترونیكی از یك شاخص میله ای استفاده می شود، این شاخص، دما را به ولتاژ تبدیل می كند ودستگاه اكترونیكی، این ولتاژ را به صورت یك عدد نشان می دهد.

منبع :www.schoolnet.ir



نوع مطلب : دما و گرما(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 


  • تعداد صفحات :2
  • 1  
  • 2