فیزیک برای زندگی

وبسایتی ویژه ی تمامی دوستاران فیزیک

فیزیک برای زندگی

وبسایتی ویژه ی تمامی دوستاران فیزیک

فیزیک برای زندگی

وبسایت فیزیک برای زندگی ، به جهت آموزش فیزیک ( برای علاقه مندان در تمامی گروه های سنی ) توسط موسسه ی آموزشی فرهنگی محمد راه اندازی شده است. این وبسایت برای کلیه ی علاقه مندان به فیزیک ، دانش آموزان و اساتید دانشگاه دارای مطالبی مفید و غنی شده می باشد که می تواند ضمن ارتقای سطح علمی شما ، برای زندگی بهتر به شما کمک کند. ما ، می کوشیم تا مطالب فیزیک را به روشی نوین آموزش دهیم و درک و فهم آن را ساده تر سازیم .
بی صبرانه منتظر نظرات ، انتقادات و پیشنهادات شما هستیم.
http://physics1.blog.ir

آخرین دیدگاه ها

۹ مطلب با کلمه‌ی کلیدی «انرژی های پاک» ثبت شده است

۰۷مرداد

هیدروژن و پیل های سوختی »  هیدروژن ساده ترین و فراوان ترین عنصر موجود در جهان است ، اتم هیدروژن فقط از یک پروتون و یک الکترون تشکیل شده است . هیدروژن سوخت بسیار مناسبی است و می توان با سوزاندن آن گرما تولید کرد یا آن که از آن در وسیله ای به نام پیل سوختی استفاده کرد و الکتریسیته به وجود آورد . در هر دو حالت ، محصول فرعی این واکنش شیمیایی آی است . در نتیجه هیدروژن سوخت کاملاً تمیز و بدون آلایندگی ای است .
هیدروژن منبع انرژی نیست چرا که برای تولید آن نیاز به انرژی داریم . اما بعضی از کارشناسان بر این باورند که در آینده می توان از این عنصر برای ذخیره و توزیع انرژی استفاده کرد .
منابع هیدروژن
هیدروژن یکی از فراوان ترین عنصر های موجود در کره ی زمین است ، اما همیشه به صورت ترکیب با دیگر مواد شیمیایی است . بنابراین پیش از استفاده از هیدروژن ، باید آن را از درون ترکیب هایش آزاد کنیم . بزرگ ترین منبع هیدروژن در طبیعت ، آب و هیدروژن در طبیعت ، آب و هیدروکربن هایی مانند گاز طبیعی است . از طریق تجزیه ی الکتریکی آب و گرما دادن به هیدروکربن ها ، در نبود اکسیژن ، می توانیم هیدروژن به دست آوریم . در فرایند تجزیه ی مواد زیستی نیز گاز هیدروژن تولید می شود .
سوزاندن هیدروژن
هیدروژن خیلی خوب می سوزد و مقدار زیادی گرما تولید می کند . در اثر واکنش هیدروژن با اکسیژن ، آب تولید می شود . امروزه مصرف هیدروژن بسیار کم است و بیش ترین مورد استفاده ی آن در موتور های موشکی مانند فضاپیما ها و شاتل های فضایی است . در این نوع موشک ها هیدروژن با اکسیژن ترکیب می شود و عمل احتراق روی می دهد و در این واکنش شیمیایی ، جریانی از گاز داغ از انتهای موشک خارج می شود . و نیروی پیشران را ایجاد می کند .
پیل های سوختی
پیل سوختی وسیله ای است که با ترکیب کردن هیدروژن و اکسیژن ، نیروی الکتریسیته تولید می کند . پیل سوختی شبیه یک باتری کار می کند و تا وقتی دارای اکسیژن و هیدروژن است ، می تواند الکتریسیته تولید کند .
یک پیل سوختی از دو الکترود تشکیل شده است که توسط ماده ای به نام الکترولیت از یکدیگر جدا شده اند . هیدروژن به درون یکی از الکترود ها فرستاده و در آن جا به الکترون و پروتون تجزیه می  شود . پروتون ها نیز از راه ماده ی الکترولیت ، به سوی الکترود دیگر می روند ، اما در مورد الکترون ها چنین چیزی روی نمی دهد . در عوض الکترون ها پیش از آن که به سوی الکترود دیگر رانده شوند ، پیل را ترک می کنند و پیش از آن که به الکترود دیگر بروند ، جریان الکتریسیته تولید می کنند . سپس در الکترود دیگر ، این الکترون ها با پروتون ها  و اکسیژن نرکیب می شوند و محصول این واکنش شیمیایی آب است .
کاربرد پیل های سوختی
پیل های سوختی وسایل پیچیده ای هستند که در ساخت آن ها از مواد کمیاب استفاده می شود و در نتیجه بسیار پر هزینه اند . امروزه استفاده از پیل های سوختی محدود است  . در بعضی از ساختمان ها برای فراهم کردن نیروی برق اضطراری ، از پیل های سوختی استفاده می کنند . هم چنین سالیان سال است که برای فراهم کردن نیروی برق فضاپیما ها از این نوع پیل ها استفاده می شود . بیش تر کارخانه های خودروسازی نیز خودروهای آزمایشی ای ساخته اند که نیروی محرکه ی موتور های الکتریکی آن ها را پیل های سوختی فراهم می کنند .

انرژی هیدروژن و پیل سوختی

ساز و کار یک پیل سوختی هیدروزن


نظر شما در مورد هیدروزن و پیل سوختی چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۲۹تیر

انرژی گیاهی » انرژی ای است که از مواد گیاهی مانند چوب به دست می آوریم . این انرژی به صورت انرژی شیمیایی در گیاهان ذخیره شده است . به این مواد گیاهی " بیومس " یا زیست توده ( توده ی زیستی ) می گویند . هم اکنون برای تولید گرما ، الکتریسیته و تهیه ی انواع سوخت های وسایل نقلیه از مواد گیاهی استفاده می کنیم . چوب از شناخته شده ترین منابع انرژی زیستی به شمار می رود .

هزاران سال است که مردم برای فراهم کردن گرمای خود از هیزم استفاده می کنند . با این کار بسیاری از جنگل های جهان نابود شده اند . در روش نوین استفاده از انرژی زیستی ، این منبع انرژی به عنوان یک منبع انرژی تجدید پذیر ( نو شدنی ) به کار می رود ، زیرا با کاشت نهال می توان جنگل ها را نوسازی کرد . هر چند در اثر سوزاندن مواد گیاهی ، دی اکسید کربن در هوا پخش می شود ، اما گیاهانی که می کاریم و جایگزین آن ها می کنیم ، گاز کربن دی اکسید را برای رشد خود دوباره جذب می کنند .

منابع زیست توده

تقریباً همه ی گیاهان ، از چوب و برگ های گیاهان گرفته تا مقوا ( که از خمیر کاغذ به دست می آید ) را می توان یک منبع انرژی زیستی به شمار آورد . بعضی از توده های زیستی از پس مانده های مواد جنگلی ( تراشه ها و خرده های چوب، کشاورزی ( کاه ) ، صنعتی ( کاغذ ) و فضولات جانوران تشکیل می شوند و بعضی دیگر هم تنها از گیاهانی به دست می آیند که فقط برای تولید انرژی کاشته می شوند و آن ها را گیاهان زراعی ویژه ی انرژی یا علوفه های انرژی زیستی می نامند . این دسته شامل گیاهانی مانند خیزران و درختانی مانند بید می شود که رشد بسیار سریعی دارند . در آینده گیاهانی را پرورش می دهند که اصلاح ژنتیکی شده انمد و با این کار امکان تولید توده های زیستی بیش تری فراهم می شود .

سوزاندن زیست توده

بعضی از منابع انرژی زیستی را به عنوان سوخت می سوزانند تا انرژی نهفته در آن ها آزاد شود . هم چنین از این نوع انرژی های زیستی در مراکز تولید نیروی برق به جای سوخت های فسیلی استفاده می کنند . در آینده نیز این مواد را همراه با زغال سنگ در کوره های پیشرفته می سوزانند .

بعضی از کارخانه های تولید الوار و مجتمع های تولید کاغذ ، برای تولید گرما و الکتریسیته از دور ریز چوب ( مانند خاک اره و خرده های چوب ) به عنوان سوخت استفاده خواهند کرد .

سوخت های زیستی

مواد زیستی را نیز می توان به سوخت های مایع یا گاز تبدیل کرد که سوخت های زیستی نامیده می شوند . مانند الکل ، سوخت های مایع ویژه ی موتور های دیزل ، هیدروژن و متان . از تخمیر کردن مواد قندی موجود در مواد گیاهی مانند ذرت و نیشکر می توان الکل به دست آورد . کارشناسان در پی یافتن راه های تازه ای برای تهیه ی الکل از الیاف گیاهان و مواد قندی هستند . از دانه های روغنی گیاهان و ضایعات روغن پخت و پز هم می شود سوخت مایع موتور های دیزل را به دست آورد .

هر دو نوع سوخت مایع حاصل از تخمیر مواد غذایی ( مانند الکل و دیزل ) را می توان به تنهایی یا مخلوط با بنزین و گازوئل در وسایل نقلیه به کاربرد و انتشار مواد آلاینده ی زیان آور را در هوا تا اندازه ای کاهش داد . در برزیل الکل حاصل از تخمیر نیشکر ، یک چهارم سوخت مصرفی وسایل نقلیه را فراهم می کند . هم چنین با گرم کردن توده اهای زیستی در کوره هایی با دمای بسیار زیاد ، در نبود اکسیژن ، می توان گاز هیدروژن و متان به دست آورد که محصول این فرایند ، بیوگاز نامیده می شود . در اثر تجزیه و پوسیدن مواد زیستی به طور طبیعی نیز گاز متان تولید می شود . هیدروژن و متان را می توان به عنوان سوخت در توربین های گازی یا کوره ها به کار برد و الکتریسیته تولید کرد .


یک نیروگاه بهره برداری از انرژی زیست توده ( بیومس )
 

نظر شما در مورد انرژی گیاهی چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۱۹تیر

انرژی اقیانوس ها ( Ocean energy ) » اقیانوس های جهان سرچشمه ی بالقوه ی مقدار زیادی انرژی هستند . سرچشمه ی این انرژی ، پدیده های گوناگونی است که در اقیانوس ها روی می دهد . انرژی جنبشی جریان های جزر و مد آب ، جریان های اقیانوسی ، نیروی امواج آب و انرژی گرمایی سطح آب اقیانوس ها از جمله انرژی های اقیانوسی به شمار می روند .

انرژی جریان های جزر و مد آب

نیروی جاذبه ی ماه آب اقیانوس ها و دریا ها را جا به جا می کند که در ساحل به صورت بالا و پایین رفتن سطح آب ( موج ) آشکار می شود . نیروگاه های جزر و مدی با استفاده از نیروی جزر و مد ، برق تولید می کنند . در این نیروگاه ها ، سدی به نام آب بند بین دریا و دهانه ی رودخانه می سازند و توربین هایی نیز در این مکان جای می دهند . وقتی آب دریا بالا می آید ، جریان آب پس از به کار انداختن توربین ها ، وارد مخزن سد می شود و زمانی که آب دریا پایین می آید ، آب از راه حوضچه ی رودخانه و از مجرای سد ، به دریا بر می گردد و در مسیر برگشت خود ، توربین ها را دوباره به گردش در می آورد . بنابراین توربین ها در هر دو حالت کار می کنند و برق تولید می شود . نیروی جزر و مد یکی از گونه های انرژی های اقیانوسی است که امروزه از آن برای تولید برق بهره برداری می کنند . پژوهشگران هم اکنون در حال طراحی و ساخت توربین هایی هستند که بتوان آن ها را در بستر دریا و در جاهایی که جزر و مد زیاد است ، کار گذاشت .

انرژی امواج آب

پژوهشگران برآورد کرده اند که موج هایی که بر ساحلی به طول دو کیلومتر می کوبند ، برابر یک نیروگاه کوچک با سوخت زغال سنگ می توانند انرژی تولید کنند . کارشناسان در حال بررسی روش های گوناگون بهره برداری هر چه بیش تر از انرژی امواج هستند . هم اکنون از سه نوع سامانه ی مختلف شناور ، ستونی و موجی استفاده می شود . در مولد های شناور ، یک دسته شناور در آب قرار دارند ، و هنگامی که موج عبور می کند ، این شناور ها بالا و پایین می روند . این حرکت ها روغنی را تلمبه می کنند تا توربینی را به حرکت در آورد و برق تولید کند ، ستون های نوسان کننده نیز پر از هوا هستند ، حرکت موج باعث می شود که آب از پایین به درون این ستون ها برود و از آن بیرون بیاید و در نتیجه هوای بالای ستون را بالا و پایین بفرستد ، هوای سامانه های موجی نیز آب بخش های بالایی موج را دریافت می کنند . این آب یک توربین را به کار می اندازد و سپس به دریا بر می گردد.



انرژی گرمایی اقیانوس ها
اقیانوس ها دو سوم سطح کره ی زمین را پوشانده اند . هر روز تابش خورشید سطح آب اقیانوس ها را گرم می کند . بنابراین اقیانوس ها مقدار زیادی از انرژی گرمایی را در خود ذخیره می کنند که به انرژی گرمایی اقیانوسی معروف است . در مناطق گرمسیری ، سطح آب تا 25 درجه ی سانتی گراد گرم می شود ، از آبی که تا این اندازه گرم است می توان برای تولید الکتریسیته ( توضیح زیر را بخوانید ) نیروگاه های انرژی گرمایی اقیانوسی در مقیاس کوچک و به طور آزمایشی طراحی و ساخته شده اند و کارآیی آن ها در دست بررسی است .
ماشین مبدل انرژی گرمایی اقیانوسی
در این دستگاه ها از آب گرم لایه یذ سطحی ، برای تبخیر مایعی مانند آمونیاک استفاده می کنند که در دمای پایین می جوشد . فشار گاز حاصل از تبخیر ، توربین را به گردش در می آورد ، در مرحله ی بعد ، این گاز با آب سردی که از عمق آب بالا می آید ، متراکم می شود ، و دوباره به حالت مایع در می آید و این چرخه بار ها تکرار می شود .

نظر شما در مورد انرژی اقیانوسی چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۱۸تیر

انرژی برق آبی یا هیدرو الکتریک چیست » انرژی آب ، انرژی آب انرژی ای است که از نیروی آب های جاری به دست می آید . از آن جایی که بخش زیادی از انرژی حاصل از نیروی آب برای تولید الکتریسیته مصرف می شود ، به نیروی برق - آبی ( هیدروالکتریک ) نیز معروف است . انرژی برق آبی سرچشمه ی انرژی تجدیدپذیر ( نو شدنی ) به شمار می رود ، چرا که آب در چرخه ی طبیعی خود به رودخانه ها می ریزد . استفاده از نیروی آب های جاری که یکی از قدیمی ترین سرچشمه های انرژی تجدید پذیر است ، از گذشته های بسیار دور و در گستره ی زیادی کاربرد داشته است و نیروگاه های برق آبی بیش از صد سال پیش به کار افتاده اند .

نیروگاه های برق آبی ( هیدروالکتریک )

در یک نیروگاه برق آبی ، آب به سمت توربین ها هدایت می شود . وقتی آب با پره های توربین برخورد می کند ، توربین را به چرخش در می آورد و توربین نیز یک مولد برق را به کار می اندازد و الکتریسیته تولید می کند . توربین ها و مولد های برق انرژی حرکتی آب را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند . نیروگاه های برق آبی انواع مختلفی دارند ، رایج ترین نوع نیروگاه های برق آبی ، نوع مخزنی است که در آن سدی بر روی رودخانه می سازند . آب رودخانه پشت سد جمع می شود و دریاچه ای به وجود می آید . در این نیروگاه ها آب در تمام سال به طور یکنواخت به سمت توربین ها هدایت می شود . حتی زمانی که شدت جریان آب رودخانه کم و زیاد می شود ، آب با سرعت یکنواختی در توربین ها حرکت می کند . نیروگاه برق آبی تزریقی ، نوع دیگری از نیروگاه های برق آبی است که در آن ، آب جاری رودخانه ، توربین را به کار می اندازد . در این نوع نیروگاه ، به دو مخزن آب نیاز داریم که یکی از آن ها بالا تر از دیگری قرار دارد . در آغاز شب که میزان مصرف برق زیاد می شود ، آب ذخیره شده در مخزن بالایی رها می شود تا توربین ها را به حرکت در آورد ، اما هنگامی که مصرف برق کم می شود ، برق تولید شده ی اضافی در مولد ها ، تلمبه هایی را به کار می اندازد که آب را از مخزن پایینی به مخزن بالایی می برد تا در موقع نیاز ، دوباره از آب ذخیره شده در این مخزن استفاده شود .
سد های بزرگ
همه ی نیروگاه های برق آبی بزرگ ، از نوع نیروگاه های مخزنی هستند . برای تهیه ی آب نیروگاه های برق آبی ، سد های بزرگی در نقاط مختلف جهان ساخته شده است . ساخت این سد ها نه تنها از وقوع سیلاب ها جلوگیری می کند ، بلکه از آب این سد ها برای آبیاری زمین های کشاورزی نیز استفاده می کنند . Nایتایپو نمونه ای از این سد های بزرگ است که بین برزیل و پاراگوئه ساخته شده است . 18 توربین این سد ، 12600 مگاوات الکتریسیته تولید می کنند که 25% برق مصرفی برزیل و 75% برق مصرفی پاراگوئه از این نیروگاه برق آبی فراهم می شود .
مشکلات نیروگاه های برق آبی
نیروگاه برق آبی ، یک سرچشمه ی انرژی تجدیدپذیر ( نو شدنی ) و کارآمد است و بسیاری از کشور ها در حال ساختن سد های بزرگ بر روی رودخانه هایشان هستند تا از انرژی آب های جاری بهره برداری کنند . متأسفانه ساختن این سد های بزرگ ، مشکلات زیست محیطی فراوانی به وجود می آورد . با ساختن این سد ها ، مسیر جریان آب رودخانه ها تغییر می کند و از شکل گیری جلگه های سیلابی در زمین های پیرامون رودخانه ها جلوگیری می کند . هنگام جاری شدن سیل و طغیان آب ، این زمین ها از رسوب ها و گل و لای پوشیده می شوند و زمین های کشاورزی نامرغوبی را به وجود می آورند . هم چنین در اثر تشکیل دریاچه های بزرگ در پشت سد ها ، ساکنان این مناطق مجبور می شوند از محل زندگی خود کوچ کنند ، زیستگاه های جانوران نیز زیر آب می رود ، عده ای کشته می شوند و عده ای از آن ها نیز چاره ای جز کوچ کردن به مکانی دیگر ندارند . ماهیان و دیگر گونه های آبزیان نیز هنگام عبور از لای پره های توربین ها ، زخمی یا کشته می شوند . همین مشکلات موجب شده است تا در آمریکا ازر فعالیت سد های بزرگ جلوگیری کنند . کارشناسان نیز در حال طراحی و ساخت توربین هایی هستند که برای آبزیان خطری ایجاد نکنند . به علاوه ی ساخت سد های بزرگ با مخالفت شدید گروه های دوستدار محیط زیست رو به رو شده است . توجه کنید که همه این مشکلات بخاطر تأمین انرژی برای انسان است !
بیاییم همه باهم در مصرف انرژی صرفه جویی کنیم ، دیگران صرفه جویی نمی کنند ؟ چرا ما نکنیم ؟


تولید انرژی الکتریکی از طریق یک نیروگاه برق آبی ( هیدروالکتریک )

نظر شما در مورد انرژی برق آبی و مزایا و معایب آن چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۰۶تیر

انرژی خورشیدی چیست ؟ » انرژی خورشیدی را مستقیم از خورشید دریافت می کنیم . این انرژی از گرما و نور تشکیل شده است . مقدار انرژی ای که خورشید در مدت یک ثانیه تولید می کند برابر است با مقدار انرژی ای که ما در مدت یک میلیون سال د کره ی زمین مصرف می کنیم . در یک روز صاف و آفتابی ، با مقدار انرژی خورشیدی که به یک متر مربع از سطح کره ی زمین می رسد ، می توان روشنایی و گرمای یک شهر کوچک را فراهم کرد . ما می توانیم با استفاده از باتری های خورشیدی و صفحات خورشیدی این انرژی خورشیدی را به دام اندازیم .

صفحه های خورشیدی

ساده ترین نوع صفحه های خورشیدی از صفحه های سیاه رنگی ساخته می شوند که لوله های مارپیچ از میان آن ها می گذرند . این صفحه ها با جذب گرما و نور خورشید گرم می شوند . این گرما هوای درون صفحه های خورشیدی و آب درون لوله ها را گرم می کند . در کشور هایی که آسمان شان همیشه آفتابی است ( مانند ایران ) ، استفاده از صفحه های خورشیدی برای فراهم کردن آب گرم خانه ها بسیار متداول است .

تولید الکتریسیته از گرمای خورشید

یک سامانه ی متمرکز کننده ی انرژی خورشیدی ، پرتو های خورشید را جمع می کند و با بهره گیری از گرمای آن ، برق تولید می کند . دو نوع سامانه ی متمرکز کننده ی انرژی خورشیدی داریم : برج نیروگاهی و شیار جمع کننده .

سامانه ی برج نیروگاهی ، یک برج مرکزی دارد که در پیرامونش صد ها آینه روی زمین قرار گرفته اند . این آینه ها نور خورشید را باز تابانند و درست بر روی یک نقطه از این برج ( کانون ) متمرکز می کنند . نور متمرکز شده ی خورشید دیگ بخار نصب شده بر بالای برج را چنان داغ می کند که آب درون آن بخار می شود . این بخار توربین های مولد برق را به کار می اندازد . شیار های جمع کننده ، شبیه یک نیم لوله اند که در سطح داخلی آن ، آیینه هایی قرار دارد . این شیار ها ، پرتو های نور خورشید را روی لوله ای که از میان آن می گذرد ، متمرکز می کنند . روغنی که درون این لوله ها وجود دارد ، گرمای متمرکز شده ی خورشید را جا به جا می کند و بخار لازم برای چرخش توربین ها را به وجود می آورد .

پیل های خورشیدی

یک پیل خورشیدی ( که به آن سلول ولتایی هم می گویند ) انرژی گرمایی خورشید را مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می کند . یک پیل خورشیدی از دولایه ماده ی نیمه رسانا ساخته می شود که بر روی یکدیگر قرار می گیرند . هنگامی که نور خورشید به نقطه ی تلاقی بین دو نیمه رسانا می تابد ، الکترون ها آزاد می شوند و در نتیجه بین این دو لایه ی نیمه رسانا ، جریان الکتریکی برقرار می شود و مانند یک باتری عمل می کند . هر پیل خورشیدی جریان الکتریکی ضعیفی تولید می کند ، بنابراین برای تولید الکتریسیته ی بیش تر ، باید چندین پیل خورشیدی زا به یکدیگر وصل کرد .

پیل های خورشیدی کاربرد های گسترده ای دارند ، از ساعت و ماشین حساب گرفته تا ایستگاه های فضایی ، از انرژی خورشیدی استفاده می کنند . 

اما پیل های خورشیدی کارآیی زیادی ندارند . هر پیل خورشیدی به طور معمول فقط 15% از انرژی نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند . بنابراین از هزاران پیل خورشیدی که پانصد برابر زمین فوتبال مساحت دارد ، می توان الکتریسیته ای برابر یک نیروگاه کوچک با سوخت زغال سنگ تولید کرد . راه اندازی چنین تأسیساتی برای تولید ، بسیار پر هزینه است . با وجود این هم اکنون به جای نیمه رساناها از پلاستیک ها استفاده می کنند تا کارآیی آن را افزایش دهند و از هزینه ها بکاهند .

سلول خورشیدی

یک سلول خورشیدی - انرژی خورشید یک منبع انرژی تجدید پذیر است

نظر شما در مورد انرژی خورشیدی چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۰۶تیر

انرژی زمین گرمایی چیست ؟ » در هر جایی از سطح زمین که باشید ، اگر دو هزار متر زمین را حفر کنید ، به ناحیه ای می رسید که سنگ های آن داغ است . همه ی بخش های درونی زمین بیش از اندازه داغ است . مقدار انرژی گرمایی ذخیره شده در عمق کرده ی زمین چنان زیاد است که برای ما قابل تصور نیست . انرژی گرمایی زمین نوعی از انرژی است که از درون زمین به دست می آید و تجدیدپذیر ( نوشدنی ) و پاکیزه است .

سرچشمه ی انرژی زمین گرمایی

انرژی گرمایی زمین از سنگ های داغ ، آب و بخار آب داغ زیر زمین به دست می آید . هم اکنون ما از سرچشمه های انرژی گرمایی نزدیک به سطح زمین استفاده می کنیم . این مناطق در محدوده ی آتشفشان های فعال جهان مثل زلاندنو ، ایسلند و بخش غربی ایالات متحده ی آمریکا واقع شده اند . ما از انرژی گرمایی زمین به دو روش بهره برداری می کنیم : استفاده ی مستقیم و تولید الکتریسیته .

استفاده مستقیم از انرژی زمین گرمایی

منظور از استفاده ی مستقیم ، بهره برداری از آب های داغ زیر زمینی و چشمه های آب گرم سطح زمین است . یکی از معمول ترین کاربرد های چشمه های آب گرم ، فراهم کردن انرژی گرمایی خانه هاست . برای این کار آب داغ از راه لوله کشی در رادیاتور های وسایل گرمایی خانه ها جریان پیدا می کند . گرمای یک شهر کوچک را می توان با استفاده از شبکه ی لوله های آب چشمه های آب گرم فراهم کرد که در آن ها جریان دارد . هم چنین از راه تلمبه کردن مستقیم آب های داغ زیر زمینی به گلخانه ها ، می توان انواع گیاهان را در فصل سرما پرورش داد و آب حوضچه های پرورش ماهی را گرم کرد . در ایالات متحده ی آمریکا برای آب کردن یخ سطح بعضی از پیاده رو ها ، زیر آن را لوله کشی می کنند و آب داغ حاصل از انرژی گرمایی زمین در آن ها جریان پیدا می کند . پس از استفاده از این آب ، دوباره آن را به درون زمین تلمبه می کنند تا سطح سرچشمه ی آب های زیر زمینی را بالا نگه دارند . 

تولید الکتریسیته از انرژی زمین گرمایی

آب های زیر زمینی در اثر تماس با شن های داغ بسیار گرم می شوند و دمای آب حتی از دمای جوشش نیز بیش تر می شود و بخار آب با فشار خیلی زیادی تبدیل می شود . سپس این بخار آب را از راه لوله ها به توربین ها می رسانند تا مولد های الکتریسیته را به کار اندازند . پس از آن این بخار آب متراکم می شود ، به صورت مایع در می آید و دوباره به عمق زمین تلمبه می شود .

تلمبه های حرارتی زمین گرمایی

در بیش تر مناطق کره ی زمین ، مقدار دمای پوسته ، در عمق چند متری زمین در تمام سال یکنواخت است ( بین 10 تا 16 درجه ی سانتی گراد ) و تغییر دمای هوای بیرون از زمین ، تأثیری بر آن ندارد . در زمستان ، از این انرژِی گرمایی زمین می توان برای گرم کردن خانه ها استفاده کرد . در تابستان نیز از همین انرژی گرمایی زمین برای خنک نگه داشتن خانه ها استفاده می کنند . این فناوری را تلمبه ی حرارتی زمین گرمایی می نامند.

آینده ی انرژی زمین گرمایی

پژوهش های زیادی انجام می شود تا هزینه های استفاده از انرژی زمین گرمایی کاهش پیدا کند و دانشمندان برای بهره برداری از این انرژی ، در حال یافتن نقاطی هستند که در محدوده ی فعالیت های آتشفشانی قرار ندارند . برای این کار چاه هایی به عمق 5 کیلومتر ( 5000 متر ) حفر می کنند و آب را به عمق زمین تلمبه می کنند تا انرژی حرارتی به دست آورند . 


نیروگاه انرژی زمین گرمایی

نمایی از یک نیروگاه انرژی زمین گرمایی ( گرمایی زمین یا ژئوترمال )

نظر شما در مورد انرژی زمین گرمایی چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۰۴تیر

انرژی باد چیست » خورشید سرچشمه ی انرژی باد است . انرژی گرمایی خورشید ، مناطق گرمسیر را بسیار بیش تر از مناطق قطبی گرم می کند . در این صورت جریان هوایی پدید می آید تا این گرما به طور یک دست در تمام جاهای کره ی زمین پخش می شود . در اثر این جا به جایی جریان هوا ، باد به وجود می آید . ما می توانیم از این انرژی باد برای راه اندازی دستگاه ها و تولید الکتریسیته استفاده کنیم .

مهار کردن انرژی باد

باد همان جریان هوای متحرک است و هوای متحرک نیز دارای انرژی حرکتی است . بنابراین آسیاب های بادی و توربین های بادی می توانند انرژی حرکتی باد را مهار کنند و آن را به کار گیرند . بشر صد ها سال پیش آسیاب های بادی ساخت تا برای آرد کردن گندم و کشیدن آب از چاه ها از انرژی باد استفاده کند . آسیاب های بادی را از یک چرخ پره دار ساده می سازند که پره ها بر اثر وزش باد به چرخش در می آیند . اما این نوع آسیاب ها در مهار کردن انرژی حرکتی باد چندان کارآمد نیستند . توربین های بادی دارای یک استوانه ی گردان است که در اثر باد به چرخش در می آید . توربین بادی انرژی حرکتی باد را به انرژی حرکتی چرخشی پره های توربین تبدیل می کند . بعد انرژی حرکتی توربین هم به یک مولد برق ( ژنراتور ) منتقل می شود و نیروی الکتریسیته را تولید می کند .

ساختار توربین بادی

بیش تر توربین های بادی یک استوانه ی گردان با سه پره دارند . این توربین ها را روی پایه ی فولادی بلندی نصب می کنند و به نام توربین بادی با محور افقی نیز معروفند . این توربین ها که در بالای یک برج بلند نصب می شوند ، بر اثر باد های منظم به چرخش در می آیند و باد های نامنظمی که نزدیک سطح زمین می وزند ، نمی توانند آن ها را بچرخانند . هر کدام از پره های توربین بادی مانند بال هواپیما کار می کنند . وقتی باد روی پره ها می وزد ، اختلاف فشاری که در سطح پایینی و بالایی پره به وجود می آید و استوانه ی گردان توربین بادی می چرخد . پره ها کمی حالت تاب خوردگی دارند زیرا لبه های پره ها در مقایسه با قاعده ی آن ها با سرعت بیش تری حرکت می کنند . پره ی گردان به یک جعبه دنده متصل است که بین توربین و مولد برق ( ژنراتور ) قرار دارد . در اثر چرخش محور جعبه ی دنده ، مولد برق نیز به حرکت در می آید و نیروی الکتریسیته تولید می شود . پره و مولد برق روی یک بخش گردان نصب می شوند که با دستگاه های الکترونیکی تنظیم می شود تا پره های توربین همیشه در برابر وزش باد قرار گیرند .

در بزرگ ترین توربین های بادی ، قطر پره ی چرخان به 66 متر می رسد . اگر سرعت باد زیاد باشد ، این توربین ها می توانند 1/5 مگاوات الکتریسیته تولید کنند و این مقدار الکتریسیته می تواند برق مصرفی 500 خانه را فراهم کند .

مزرعه های بادی

برای تولید مقدار زیاد الکتریسیته ، شمار زیادی توربین بادی در یک ناحیه نصب می شوند که به آن مزرعه ی بادی می گویند . میانگین تولید الکتریسیته ی یک مزرعه ی بادی حدود 200 مگاوات است که برابر نیروی الکتریسیته ی تولید شده در یک نیروگاه کوچک با سوخت زغال سنگ است . جاهایی که در آن ها همواره باد می وزد و سرعت باد نیز زیاد است ، برای مزرعه ی بادی مناسبند . ساحل دریا از جمله جاهای مناسب برای ساخت مزرعه ی بادی است .

انرژی بادی در اندازه کوچک

توربین های بادی در جاهایی که شبکه ی توزیع برق نیست ، بسیار مناسب است . این توربین ها یا مستقیم برق تولید می کنند ، یا باتری ها را پر می کنند . در بیش تر موارد این توربین ها را به مولد های دیزلی متصل می کنند و وقتی باد نمی وزد ، این مولد های دیزلی به طور خودکار روشن می شوند .

مزرعه بادی

نمایی از یک مزرعه بادی - انرژی باد یه منبع انرژی سبز (پاک) به شمار می آید

مزرعه های بادی از یک دسته توربین تشکیل شده اند که به صورت یک صف طولانی در کنار هم قرار دارند و به اندازه ی یک نیروگاه کوچک الکتریسیته تولید می کنند . 


نظر شما در مورد انرژی بادی چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

گروه فیزیک
۲۶دی
توسعه ی شگرف علم و فناوری در جهان امروز ظاهرا آسایش و رفاه زندگی بشر را موجب شده است ، لیکن این توسعه یافتگی ، مایه بروز مشکلات تازه ای نیز برای انسان ها شده است که از آن جمله می توان به آلودگی محیط زیست ، تغییرات گسترده آب و هوایی در زمین و غیره اشاره نمود. به ویژه می دانیم که نفت و مشتقات آن از سرمایه های ارزشمند ملی و حیاتی کشور می باشند که مصرف غیر بهینه از آن ها گاهی زیان های جبران ناپذیری را ایجاد می کند ، از این رو صاحب نظران و کارشناسان به دنبال منابعی هستند که به تدریج جایگزین سوخت های فسیلی شوند.
سوخت های فسیلی آلودگی های زیست محیطی بی شماری را اعمال می نمایند ، به عبارت دیگر از یک طرف در نتیجه سوختن مواد فسیلی گاز های سمی وارد محیط می شوند و تنفس انسان را دچار مشکل می نمایند و محیط زیست را آلوده می نمایند و از طرفی دیگر تراکم این گاز ها در جو زمین مانع خروج گرما از اطراف زمین می شود و باعث افزایش دمای هوا و تغییرات گسترده آب و هوایی در زمین می گردد که اثر گلخانه ای نامیده می شود. چنانچه افزایش دمای هوا مطابق روند فعلی ادامه یابد بازگرداندن آن به وضعیت سابق تقریبا غیر ممکن خواهد بود ، بهترین راه حلی که اکثر دانشمندان پیشنهاد کرده اند متوقف کردن روند رو به رشد این گاز های مضر است.
متخصصان بر این باورند که با استفاده از انرژی های پاک نظیر انرژی خورشیدی ، بادی ، زمین گرمایی ، هیدروژن و ... به جای انرژی های حاصل از سوخت های فسیلی از آلودگی های زیست محیطی و خطرات مرتبط با آن جلوگیری خواهد شد ، از سوی دیگر انرژی های فسیلی مانند : نفت ، گاز و زغال سنگ سرانجام روزی به پایان خواهند رسید و با پایان گرفتن آن ها تمدن بشری که بستگی مستقیم به انرژی دارد دچار یک چالش جدید و بزرگ خواهد شد. این امر سبب شده است که کشور های توسعه یافته صنعتی با جدیت هر چه تمام تر استفاده از سایر انرژی های موجود در طبیعت و به خصوص انرژی های تجدید شونده را مورد توجه قرار دهند. استفاده از انرزی خورشید ، باد و امواج ، زمین گرمایی ، هیدروژن ، زیست توده و ... که به انرژی های تجدید پذیر موسومند مستلزم مطالعات و تحقیقات فراوانی می باشد که قبل از استفاده باید انجام گیرند ، مجموعه انرژی های تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری را در سیستم تامین انرژی جهان بر عهده می گیرند.
انرژی های تج
گروه فیزیک
۲۶دی
با سلام - بنا به درخواست شما کاربران وبسایت فیزیک برای زندگی از این پس بخشی با نام انرژی های پاک به وبسایت ما اضافه خواهد شد. امیدواریم تا شما با استفاده از این بخش مفید با انرژی های پاک آشنا شده و با هم به سوی استفاده از این نوع انرژی ها و خداحافظی با سوخت های فسیلی ( که تجدید پذیرند و برای محیط زیست بسیار مضر ) پیش برویم - مدیریت علمی وبسایت فیزیک برای زندگی .

با ما همراه باشید ...
گروه فیزیک

پشتیبانی

360 رنگ
حمایت از ما
خانه
درباره ما
همکاری با ما