بمب اتمی چیست

بمب اتمی چیست ؟ » بمب اتمی ، سلاحی هسته ای است . این بمب به حدی قوی است که انفجار آن می تواند شهری را به کلی ویران کند . بمب اتمی با استفاده از پدیده ی شکافت زنجیره ای هسته ی عناصر سنگینی همچون اورانیم 235 و پلوتونیم 239 ساخته می شود . هنگامی که این عناصر توسط نوترون های آزاد بمباران می شوند ، هسته ی آن ها شکافته شده ، هسته های کوچک تری به وجود می آید . شکافت هسته ای موجب آزاد شدن مقدار زیادی گرما و نوترون های جدید می شود . این نوترون ها به نوبه ی خود اتم های بیش تری را بمباران می کنند . در نتیجه عمل شکافت به صورت زنجیره ای در کل ماده گسترش می یابد و انفجاری عظیم رخ می دهد . 

نخستین بمب اتمی توسط گروهی از دانشمندان آمریکایی به سرپرستی رابرت اوپنهایمر ساخته شد . این گروه بر روی پروژه ی مانهاتان در لوس آلاموس نیومکزیکو کار می کردند . این پروژه یک طرح سری نظامی در مورد کاربرد اورانیم و پلوتونیم در ساخت بمب اتمی بود . آن ها نخستین بمب اتمی را در 16 ژوئیه ی سال 1945 میلادی در نیومکزیکو مورد آزمایش قرار دادند . یک ماه پس از آن ، نخستین بمب های اتمی در شهر های هیروشیما و ناکازاکی کشور ژاپن منفجر شدند و ویرانی های بسیار و خسارات جبران ناپذیری به بار آوردند  . پس از آن در کشور های روسیه ، انگلستان ، چین و فرانسه نیز بمب اتمی ساخته شد . بمب های اتمی امروزه قدرت های بسیاری دارند و می توانند تنها در چند لحظه میلیون ها نفر را به خاک و خون بکشند . 

ساز و کار یک بمب اتمی

نظر شما در مورد بمب اتمی چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

همجوشی هسته ای چیست

همجوشی هسته ای » فرایند همجوشی هسته ای ( Nuclear fusion ) دقیقاً عکس فرایند شکافت هسته ای است . در این فرایند ، هسته ی اتم ها به یکدیگر جوش می خورند و مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می کنند . همجوشی هسته ای علاوه بر آن که آلاینده و خطری ندارد ، منبع بزرگی از انرژی پایان ناپذیری است که می تواند انرژی جهان آینده را فراهم کند . اما پیش از آن که بتوانیم از انرژی همجوشی هسته ای بهره برداری کنیم ، باید به مشکلاتی که بر سر راه پژوهشگران وجود دارد ، چیره شویم .

جوش خوردن هسته ی اتم ها

در واکنش همجوشی هسته ای ، دو هسته ی سبک به هم دیگر جوش می خورند و هسته ای بزرگ تر و سنگین تر را به وجود می آورند . در فرایند همجوشی هسته ای ، جرم فراورده ها اندکی از کل جرم هسته ی اتم هایی که با یکدیگر برخورد می کنند و به هم جوش می خورند ، کم تر است که همین مقدار جرم ناچیز از دست رفته ، به انرژی بسیار زیادی تبدیل می شود . برای آن که واکنش همجوشی هسته ای انجام شود ، الکترون ها باید از هسته ی اتم هایی که به هم جوش می خورند ، جدا شود . این ماده ی بدست آمده را پلاسما می نامند که از هسته ها و الکترون ها تشکیل شده است . سپس هسته ی اتم ها باید با سرعت بسیار زیادی با یکدیگر برخورد کنند تا به هم جوش بخورند . اما برای آن که هسته ی اتم ها به چنین سرعتی برسند ، باید دمایشان را به 100 میلیون درجه ی سانتی گراد رساند . این دما حتی از دمای مرکز خورشید هم بیش تر است و دستیابی به آن بسیار دشوار است.

پژوهش های همجوشی هسته ای

دانشمندان فرایند همجوشی هسته ای را به دو روش در آزمایشگاه انجام می دهند . در روش اول عنصر سوختی را با پرتوی لیزر قدرتمندی هدف قرار می دهند که با این کار در مرکز آن فشار و دمای بسیار زیادی پدید می آید که کم تر از یک ثانیه دوام دارد .

در روش دوم ، فرایند همجوشی هسته ای در یک اتاقک دونات شکل ( مانند شیرینی تو خالی ) به نام توکاماک انجام می شود . مقدار کمی از عنصر سوختی را که به حالت گاز است ، به این اتاقک وارد می کنند و سپس نیروی الکتریسیته بسیار قدرتمندی از درون آن می گذرد و سوخت را به قدری داغ می کند که به پلاسما تبدیل شود . اگر پلاسما با دیواره ی اتاقک مغناطیسی برخوردکند ، خودش سرد می شود ولی دیواره ی اتاقک را ذوب می کند . بنابراین از میدان های مغناطیسی قوی استفاده می کنند تا پلاسما به دیواره ی اتاقک مغناطیسی برخورد نکند  . با این که فرایند همجوشی هسته ای در توکاماک به طور آزمایشی انجام شده است ، اما انرژی مصرف شده برای حرارت دادن پلاسما و ایجاد میدان مغناطیسی ، از انرژی تولید شده در آن بیش تر است .

برتری های همجوشی هسته ای

اگر ساخت راکتور های همجوشی هسته ای در آینده واقعیت پیدا کند ، آن گاه برای راه اندازی آن ها به دو نوع اتم هیدروژن ( دوتریوم و تریتیم ) به عنوان سوخت این راکتور نیازمندیم . این دو نوع اتم در طبیعت یافت نمی شوند ، بلکه باید آن ها را از واکنش بین هسته های هیدروژن و لیتیم به دست آورد . اتم های هیدروژن و لیتیم نیز در طبیعت فراوانند . بزرگ ترین برتری استفاده از فرایند همجوشی هسته ای به جای شکافت هسته ای در تولید انرژی هسته ای این است که پس مانده های رادیو اکتیو تولید نمی شوند و به همین دلیل هم خطر ساز نیست .

خلاصه واکنش همجوشی هسته ای

از انواع دیگر اتم هیدروژن ، دوتریوم و تریتیوم هستند که به ترتیب دارای یک و دو نوترون اند . برای انجام یک واکنش همجوشی باید دو اتم واکنش همجوشی هسته ای ( یک اتم دوتریوم و یک اتم تریتیم ) با سرعت زیاد به یکدیگر برخورد کنند . در اثر این برخورد ، اتم ها با هم دیگر ترکیب می شوند و یک هسته ی هلیوم ، یک نوترون و مقدار زیادی انرژی به دست می آید . 

خورشید ، فرمانروای منظومه ی شمسی

در اثر همجوشی هسته ای که در مرکز خورشید روی می دهد ، انرژی گرمایی و نوری زیادی آزاد می شود . 

نظر شما در مورد همجوشی هسته ای چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

همه چیز درباره اورانیم

اورانیم چیست » اورانیم ( Uranium ) عنصر ی فلزی ، رادیواکتیو و نقره ای است . این عنصر به صورت اکسید اورانیم در سنگ پیچ بلاند یافت می شود .

اورانیم در سال 1789 میلادی توسط یک شیمیدان آلمانی کشف شد . هنری بکرل دانشمند فرانسوی ، در سال 1896 میلادی ضمن آزمایش هایی که بر روی ترکیبات اورانیم انجام می داد ، متوجه شد که این عنصر دارای خاصیت رادیواکتیوی ( Radioactive ) است .

اورانیم فلزی براق و سفید رنگ است ، ولی در مجاورت هوا تغییر رنگ می دهد و سیاه می شود . این فلز بسیار سنگین است ، به طوری که 0/028 متر مکعب از آن حدود نیم تن ( 500 کیلوگرم ) وزن دارد ! در گذشته از اورانیم برای رنگ آمیزی ابریشم و ظروف چینی استفاده می شد .

اورانیم طبیعی ترکیبی از دو ایزوتوپ 238 و 235 است . 99/27 درصد اورانیم موجود در طبیعت ، اورانیم 238 و 0/72 درصد آن ، اورانیم 235 است .

این فلز به دلیل داشتن دو ویژگی منحصر به فرد ، ماده ای بسیار گرانبها و با ارزش است . نخستین ویژگی آن ، داشتن خاصیت رادیواکتیوی است . اشعه ی رادیواکتیوی که از هسته ی اتم اورانیم خارج می شود ، کاربرد های بسیاری دارد . از این اشعه در کشاورزی ، صنایع مختلف ، زیست شناسی و تحقیقات پزشکی استفاده می شود . ویژگی دیگر اورانیم ، انرژی بسیار زیادی است که باشکافتن هسته ی این ماده به دست می آید . دانشمندان در سال 1938 میلادی پی بردند که اورانیم را می توان توسط ذرات نوترون بمباران کرد و هسته ی آن را شکافت . شکافت هسته ای روشی است که طی آن ، هسته ی اتم اورانیم 235 توسط ذرات نوترون بمباران شده ، به دو قسمت تقسیم می شود ، در نتیجه نیرو ( انرژی ) و گرمای بسیاری آزاد می شود . در سال 1945 میلادی بمب اتمی که با استفاده از همین روش ساخته شده بود ، در جنگ جهانی دوم علیه کشور ژاپن مورد استفاده قرار گرفت . پس از آن ، اورانیم ارزش و اهمیت روزافزونی یافت .

امروزه از انرژی حاصل از شکافت هسته ای برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود . جالب است بدانید که انرژی حاصل از یک کیلوگرم اورانیم با انرژی حاصل از سه میلیون کیلوگرم زغال سنگ برابر است . به همین جهت از اورانیم 235 به عنوان سوخت در راکتور های هسته ای استفاده می شود . انرژی حاصل از شکافت هسته ای در راکتور های اتمی ، برای حرارت دادن آب و تبدیل آن به بخار مورد استفاده قرار می گیرد . این بخار آب ، توربین های تولید برق را به حرکت در می آورد و موجب تولید نیروی الکتریسیته می شود .

از اورانیم برای جذی اشعه ی ایکس و اشعه ی گاما نیز استفاده می شود . از اکسید های اورانیم می توان به عنوان کاتالیزور در برخی فعل و انفعالات شیمیایی استفاده کرد .

چهار میلیونیم از پوسته ی زمین را اورانیم تشکیل داده است . ترکیبات اورانیم در سنگ ها نیز یافت می شوند . سنگ پیچ بلاند مهم ترین سنگ معدن اورانیم است . ذخایر اورانیم جهان بیش تر در انگلستان ، هند و آفریقا یافت می شوند . 

سنگ معدن اورانیم

نظر شما در مورد عنصر اورانیم چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

منبع چرا ؟ چطور ؟ چگونه؟ ( جلد 1 )

نوشته ی دکتر سونیتا گوپتا و دکتر نینا آگراوال

موسسه نشر و تحقیقات ذکر

تولید انرژی هسته ای

انرژی هسته ای » انرژی هسته ای نوعی انرژی است که در هسته ی اتم ها ذخیره شده است . زمانی که هسته ی اتم شکافته می شود ( شکافت هسته ای ) یا هسته ی اتم ها به یکدیگر جوش می خورند ( همجوشی هسته ای ) این انرژی به صورت گرما آزاد می شود . این فرایند ها را واکنش های هسته ای می نامند . از انرژی هسته ای می توان برای تولید الکتریسیته و تهیه ی نیروی محرکه ی زیردریایی ها و همچنین فراهم کردن نیروی الکتریسیته ی کاوشگر های فضایی و تولید سلاح های اتمی ویرانگر استفاده کرد .

شکافت هسته ای

هسته ی یک اتم از ذره های بسیار کوچکی به نام نوترون ها و پروتون ها تشکیل شده است . وقتی هسته ی یک اتم ناپایدار باشد ، هسته ی آن به هسته های کوچک تری شکسته و تعدادی نوترون آزاد می شود . این فرایند را شکافت هسته ای می نامند . جرم فراورده های حاصل از شکافت هسته ای اندکی کم تر از هسته ی اتم اولیه است . این کاهش جرم به انرژی تبدیل می شود . کاهش بسیار اندکی از جرم یک اتم ، به انرژی بسیار زیادی تبدیل می شود . یک گرم جرم ، برابر 90 میلیون میلیون ژول ( 90000000000000j ) انرژی آزاد می کند . این مقدار انرژی می تواند یک لامپ روشنایی را تا مدت سی هزار سال روشن نگه دارد ! انرژی یک کیلوگرم اورانیوم برابر انرژی 5 هزار تن زغال سنگ است .

رآکتور های هسته ای

در یک نیروگاه هسته ای ، برای جوشاندن آب و تبدیل آن به بخار آب از گرمای ناشی از واکنش های هسته ای استفاده می کنند . و فشار بخار آب مولد های برق را به کار می اندازد . واکنش های هسته ای در درون رآکتور های ( reactor ) هسته ای روی می دهد . ابتدا سوخت هسته ای را ( اورانیوم یا پلوتونیوم ) درون میله های سوختی جاسازی می کنند و سپس آن را در مرکز رآکتور قرار می دهند .

حدود شانزده درصد (16%) از نیروی الکتریسیته ی جهان در بیش از 400 نیروگاه هسته ای تولید می شود . کشور فرانسه هفتاد و پنج درصد (75%) نیروی الکتریسیته ی خود را از نیروگاه های هسته ای به دست می آورد .

سود ها و زیان های انرژی هسته ای

هنگام تولید الکتریسیته با استفاده از فناوری انرژی هسته ای ، گاز های اسیدی یا ذره های شیمیایی زیان بار ، در هوا منتشر نمی شوند . ذخیره ی اورانیوم پوسته ی زمین نیز تا هزاران سال دوام دارد . اما حمل و نقل و دفن پس مانده های هسته ای حاصل از فعالیت نیروگاه های هسته ای که خاصیت پرتوزایی مرگباری دارند ، خطر آفرین است . در سال 1986 میلادی نیز انفجاری در یکی از رآکتور های هسته ای چرنوبیل در اوکراین رخ داد و در اثر آن مواد پرتوزا در جوّ زمین آزاد شدند و مشکلات بسیاری به وجود آوردند .

واکنش هسته ای

شکافت هسته ای به ندرت در طبیعت روی می دهد . در نیروگاه های هسته ای فرایند شکافت هسته ای با شلیک کردن نوترون ها به سوخت اورانیوم یا پلوتونیوم انجام می شود . مقتی نوترون های دیگری آزاد می شوند و هسته های اتم های دیگر را هم می شکنند و در نتیجه انرژی گرمایی زیادی تولید می شود .

فقط هسته ی بعضی از اتم های اورانیوم ( هسته ی اورانیوم - 235 ) را می توان شکافت . اورانیوم 235 دارای 235 پروتون و نوترون است و می توان هسته ی بزرگ و ناپایدار آن را شکافت . 

واکنش شکافت هسته ای و تولید انرژی هسته ای

نظر شما در مورد این انرژی هسته ای چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

پذیرش نویسنده برای سایت

با سلام ، همانگونه که می دانید وبسایت فیزیک برای زندگی ، یک وبسایت آموزشی در زمینه ی فیزیک بوده ، که توسط موسسه ی آموزشی و فرهنگی محمد راه اندازی و توسعه یافته است . 

ما ، در نظر داریم برای خدمات رسانی بهتر و افزایش کیفیت سایت ، تعدادی نویسنده ( حداکثر 60 نفر ) در زمینه های گوناگون پذیرش کنیم .

نویسندگان در دو بخش ارسال مطلب و پشتیبانی سایت پذیرفته می شوند.

در بخش ارسال مطلب شما مطلبی را که مربوط به موضوع وب یعنی فیزیک باشد را انتخاب کرده و پس از تایپ و ویرایش ، آن را به صورت پیش نویس در مرکز مدیرییت سایت ذخیره می کنید تا پس از اینکه به تأیید مدیرییت رسید ، برای عموم نمایش داده شود .

رعایت نکات زیر در مطالب ارسالی الزامیست :

1- مطالب به هیچ وجه نباید کپی شده از سایت ها یا وبلاگ های فارسی زبان دیگر باشد .

2- مطالبی که از سایت های غیر فارسی ترجمه شده اند ، حتماً باید با ذکر منبع منتشر شوند .

3- اصطلاحاتی که گاهاً برای عموم ناآشنا تر هستند باید در بخش جداگانه ای از مطلب توضیح داده شوند ( زیر مطلب یا جلوی عبارت )

4- نگارش مطلب باید با رعایت علایم نگارشی فارسی (.،«»() و ... ) بوده و بدون هیچ گونه غلط املایی باشد .

5- مناسب است که برای هر مطلب تصویر یا تصاویری مرتبط با موضوع مورد بحث درج گردد.

6- نکات دیگر در صورت لزوم اطلاع رسانی خواهد شد .

در پخش پشتیبانی ، شما مواردی را همچون نظرات ، پیوند های سایت و ... را مدیرییت کرده و به نظرات ارسالی مخاطبان پاسخ می دهید .

توجه : نظرات و لینک های تأیید شده نباید بر خلاف قوانین وبسایت فیزیک برای زندگی باشد .

_ اگر می خواهید با ما همکاری کنید در بخش نظرات همین مطلب ( پایین صفحه ) زمینه ی فعالیت خود و همچنین آدرس رایانامه ( ایمیل ) خود را وارد کنید یا با [e-mail] تماس بگیرید . پس از پذیرش شما نحوه ی ورود به مرکز مدیرییت و رمز عبور برای شما فرستاده خواهد شد .

- لطفا نام خود را نیز ذکر کرده تا در زیر مطلب با نام خودتان نمایش داده شود ( نام نویسندگی شما نباید بیش از 8 حرف باشد ) .

* در صورتی که دارای وبلاگ یا وبسایت دیگری بوده یا سوابقی در فیزیک داشته و یا در زمینه ی خاصی از فیزیک فعالیت دارید حتماً ذکر کنید.

* در صورت تمایل می توانید شماره ی تماسی نیز به جهت پیگیری های بیشتر بنویسید . 

در این مورد پرسشی دارید ؟ در بخش نظرات مطرح کنید .

در صورتی که آماده اید همین حالا اقدام کنید

باتشکر - مدیرکل وبسایت فیزیک برای زندگی

مسابقه فیزیک 2

توجه : فرصت پاسخگویی به این پرسش ، پایان یافته است ؛ می توانید در مسابقات جدید ما شرکت کنید . . .

در این جا یک پرسش فیزیک یا یک پرسش درباره ی تاریخ فیزیک پرسیده می شه . شما می توانید با دادن پاسخ درست به این پرسش و وارد کردن ایمیل خود ( در بخش نظرات همین مطلب ) هدیه ای را از طرف ما دریافت کنید. این هدیه به شکل یک بسته به ایمیل شما ارسال خواهد شد...

پرسش )  چه کسی و در چه سالی برنده ی جایزه ی نوبل فیزیک ، برای کشف پرتوهای X شد؟

پاسخ خود را ( همراه با ایمیل برای دریافت هدیه ی ویژه ) در بخش نظرات همین مطلب وارد کنید...

پاسخ پرسش در مطالب بعدی داده خواهد شد...

با ما همراه باشید...

 فیزیک برای زندگی

مشکلات سوخت فسیلی

مشکلات سوخت های فسیلی » سوخت های فسیلی از انرژی های تجدیدناپذیر ( نو نشدنی یا تمام شدنی ) هستند . اگر روند مصرف سوخت های فسیلی با سرعت کنونی ادامه پیدا کند ، ذخیره های نفت و گاز به ترتیب در 50 و 75 سال آینده و ذخیره ی زغال سنگ تا 250 سال دیگر به پایان می رسد . از طرف دیگر ادامه ی مصرف سوخت های فسیلی موجب آلودگی هوا ، گرم شدن زمین و دیگر مشکلات زیست محیطی می شود . بیش تر خسارت های زیست محیطی از آلاینده هایی به وجود می آید که نیروگاه ها و وسایل نقلیه ی موتوردار وارد هوا می شود .

اسید موجود در هوا

در اثر سوزاندن زغال سنگ و پالایش نفت خام برای تولید فراورده های نفتی ، عنصر هایی مانند گوگرد و نیتروژن در هوا آزاد می شوند . حذف کامل این عنصر ها بسیار دشوار است . وقتی سوخت های فسیلی را می سوزانیم ، گوگرد و نیتروژن با اکسیژن هوا ترکیب می شوند و دی اکسید گوگرد و دی اکسید ازت می سازند . قطره های ریز آب موجود در جوّ که ابر ها را تشکیل می دهند ، این گاز ها را در خود حل می کنند و باران هایی پدید می آورند که خاصیت اسیدی دارند . وقتی باران اسیدی می بارد ، کم کم خاک سطح زمین و منابع آب های زیرزمینی و رودخانه ها و دریاچه ها آلوده به مواد اسیدی می شوند و در نتیجه درختان از بین می روند و زندگی آبزیان به خطر می افتد .

ذره های ریز آلاینده

ذره های ریز آلاینده به ذره های بسیار کوچک مواد جامد موجود در هوا می گویند که قطر آن ها کم تر از یک دهم میلی متر است . در اثر سوزاندن سوخت های فسیلی ، این ذره ها به صورت دود در هوا پراکنده می شوند ، به وبژه زمانی که اکسیژن هوا کم باشد و سوخت به طور کامل نسوزد ( سوختن ناقص ) . این ذره های ریز جامد علاوه بر آلوده کردن محیط زیست ، کسانی را که مبتلا به تنگی نفس و دیگر بیماری های تنفسی هستند را دچار مشکلات شدید می کند .

دی اکسید کربن و گرمایش جهانی

جوّ زمین گرمای خورشید را جذب می کند زیرا به آن اجازه ی ورود می دهد ، ولی مانع گریز آن می شود . این عمل جوّ اثر گلخانه ای نام دارد و موجب افزایش دمای کره ی زمین می شود . یکی از مهم ترین گاز های پدید آورنده ی اثر گلخانه ای ، گاز کربن دی اکسید (co₂) است . این گاز در اثر سوزاندن سوخت های فسیلی به وجود می آید و مقدار آن در جوّ زمین پیوسته در حال افزایش است . بسیاری از دانشمندان نگران افزایش گاز های گلخانه ای در جوّ زمین هستند . میانگین دمای جوّ زمین در قرن بیستم ، نیم درجه ی سانتی گراد افزایش پیدا کرده است و این افزایش در قرن بیست و یکم به سه درجه ی سانتی گراد می رسد . بنابراین افزایش دمای کره ی زمین که پدیده ی گرمایش جهانی نام دارد ، می تواند تغییرات شدیدی را در وضعیت آب و هوایی کره ی زمین به وجود آورد .

کاهش آلودگی هوا

از راه زدودن مواد شیمیایی موجود در سوخت های فسیلی ( چه در مرحله ی تولید و چه هنگام مصرف کردن آن ها ) که عامل اصلی بارش باران های اسیدی و پدیده ی گرمایش جهانی هستند ، می توان از افزایش این پدیده های ویرانگر جلوگیری کرد . بخش زیادی از گوگرد موجود در گازوئیل در پالایشگاه زدوده می شود تا این نوع سوخت ها با کم ترین مقدار گوگرد تولید شوند ، این کار از بارش باران های اسیدی بیش تر ، جلوگیری می کند . امروزه خودرو ها از وسیله ای به نام مبدّل کاتالیزوری استفاده می کنند که در اگزوز نصب می شود . کار این وسیله تغییر دادن مواد شیمیایی آلاینده به مواد شیمیایی غیر آلاینده است ( مثلاً دی اکسید نیتروژن به نیتروژن و اکسیژن تجزیه می شود ) . هم چنین در اثر فعالیت نیروگاه ها ، گاز سمی دی اکسید گوگرد ، در هوا پخش می شود که با استفاده از وسیله ای به نام صافی هوا می توان از ورود آن به جوّ زمین جلوگیری کرد . در آینده از صافی های ویژه ی جذب کربن دی اکسید نیز استفاده می شود تا از ورود آن به هوا جلوگیری کنند.

یک شهر آلوده
در این تصویر لایه ای از غبار و دود را بر فراز یک شهر می بینید که در اثر پخش ذره های جامد معلق در هوا پدید آمده است .

با فیزیک برای زندگی همراه باشید

اطلاعیه مهم سایت

متاسفانه مدتی است که با قدرت گرفتن وبسایت ما ( فیزیک برای زندگی ) طبق معمول سایت ها و وبلاگ های جعلی دیگری با نام هایی مشابه نام ما همچون فیزیک و زندگی ، فیزیک یعنی زندگی ، فیزیک در زندگی و ... و حتی با همین نام یعنی فیزیک برای زندگی در سراسر شبکه ی جهانی اینترنت سر براورده ند و از نام ما برای رسیدن به اهداف شوم خویش استفاده می کنند ، لذا از شما بازدیدکننده ی محترم خواهشمندیم در صورت مشاهده ی هر گونه از این موارد ، به ما اطلاع دهید تا پیگیری شده و در صورت اثبات تخلف برای ما ، با وبلاگ یا سایت مربوطه برخورد جدی صورت گیرد.

باتشکر - مدیرییت موسسه ی آموزشی فرهنگی محمد

سوخت های فسیلی

سوخت های فسیلی » در آغاز قرن بیست و یکم ، همه ی انرژی مصرفی انسان از سوخت های فسیلی ( نفت ، زغال سنگ و گاز ) فراهم می شد ) در کشور های پیشرفته ی اقتصادی ، حدود هفتاد درصد الکتریسیته از راه سوزاندن سوخت های فسیلی به دست می آید ! همه ی خودرو ها ، کامیون ها و اتوبوس ها از سوخت هایی استفاده می کنند که از سوخت های فسیلی به دست می آیند .

تشکیل سوخت های فسیلی

زغال سنگ ماده ی جامدی است که از باقی مانده ی گیاهانی تشکیل شده است که میلیون ها سال پیش در مرداب های پوشیده از جنگل ها می روییدند . زغال سنگ به صورت لایه هایی است که بخش های بالایی و پایینی آن را لایه هایی از سنگ پوشانده اند . این لایه ها به نام رگه های زغال سنگ معروفند .

نفت و گاز از باقی مانده ی جانداران و گیاهانی تشکیل شده اند که میلیون ها سال پیش زیر بستر دریا ها دفن شده اند و روی شان را گل و لای پوشانده است . نفت و گاز پس از تشکیل در عمق زمین ، در اثر فشار از راه روزنه ها و شکاف های سنگ های متخلخل ( سنگ هایی که روزنه های کوچکی دارند ) به بالا روان می شوند ، اما سرانجام پس از رسیدن به ناحیه ای از سنگ های نفوذناپذیر ( سنگ هایی بدون روزنه ) به دام می افتند و از حرکت باز می مانند و مخزن های نفت و گاز را تشکیل می دهند .

جست و جوی سوخت های فسیلی

زمین شناسان با بررسی نوع ساختار سنگ های عمق زمین می توانند جای ذخیره ی سوخت های فسیلی را شناسایی کنند . آن ها با استفاده از تجربه هایشان می دانند که در کدام سنگ ها احتمال دارد زغال سنگ و نفت و گاز وجود داشته باشد . زمین شناسان برای کشف منبع سوخت های فسیلی از ابزار های گوناگونی استفاده می کنند . آن ها با بررسی و نقشه برداری از سنگ های سطح زمین و هم چنین با استفاده از روش لرزه نگاری ( فرستادن امواج حاصل از یک انفجار به عمق زمین و بررسی نوسان های موج هایی که از لایه های گوناگون سنگ ها باز می گردند . ) و با بررسی تغییر های کوچک میدان مغناطیسی زمین ، به جست و جوی خود ادامه می دهند . اگر در لایه هایی از سنگ ها نشانه هایی از سوخت های فسیلی یافت می شود ، در آن صورت سوراخی در زمین حفر می کنند تا به آن لایه ها دسترسی پیدا کنند . اگر مقدار ذخیره ی سوخت زیاد باشد ، عملیات حفر معدن یا ساخت سکوی نفت و گاز آغاز می شود . 

پالایش نفت خام

نفتی که از اعماق زمین استخراج می شود ، نفت خام نام دارد . نفت خام از مواد شیمیایی گوناگونی به نام هیدروکربن تشکیل شده است . هیدروکربن ها ترکیب هایی هستند که از عنصر های هیدروژن و کربن ساخته می شوند . هیدروکربن های موجود در نفت خام در پالایشگاه از یکدیگر جدا می شود . گاز های بوتان و پروپان ، بنزین ، سوخت دیزل ، نفت سفید و نفت کوره از انواع سوخت هایی هستند که از پالایش نفت خام در پالایشگاه به دست می آیند . مولکول های هیدروکربن مایع سنگین نیز طی فرایندی به نام کراکینگ ( مولکول شکنی : یعنی فرایند تبدیل مولکول های بزرگ تر به مولکول های کوچک تر ) شکسته می شوند تا بنزین یا گازوئیل بیش تری تولید شود .

انرژی حاصل از سوخت های فسیلی

با سوزاندن سوخت های فسیلی می توان انرژی شیمیایی ذخیره شده در آن ها را آزاد کرد . در این صورت انرژی به صورت گرما آزاد می شود . سوختن ، نوعی واکنش شیمیایی است که بین سوخت و اکسیژن هوا روی می دهد . از این واکنش بخار آب ، گاز کربن دی اکسید و گرما به دست می آید . اگر سوخت های مایع و جامد به قطره های ریز یا ذره های بسیار کوچک تبدیل و با اکسیژن مخلوط شوند . بسیار تند تر می سوزند.

پلمبه سنگ ( شیل ) نفتی

پلمبه سنگ ( شیل ) نفتی به نوعی از سنگ های رسوبی دانه ریز می گویند که دارای مواد آلی ( بقایای گیاهان و جانوران مرده ) هستند . اگر این مواد را حرارت دهند ، به ماده ای شبیه نفت تبدیل می شود . هرچند فرایند بهره برداری از شیل نفتی ( کندن چاه ، خرد کردن سنگ ها ، جا به جا کردن ، حرارت دادن و دور ریختن مواد اضافی ) انرژی بسیار زیادی نیز نیاز دارد ، اما در آینده سوخت حاصل از استخراج پلمبه سنگ های نفتی می تواند منبع انرژِی مهمی به شمار آید .

یک پالایشگاه نفت
در پالایشگاه های نفت ، نفت خام در فرایند های پالایش نفت خام به انواع فراورده ها مثل بنزین تبدیل می شود.

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

تولید الکتریسیته

تولید الکتریسیته » الکتریسیته یکی از مناسب ترین صورت های انرژی است . جریان الکتریسیته از راه سیم های برق به خانه ها ، کارخانه ها ، و اداره ها می رسد و سپس در این جاها به آسانی به دیگر صورت های انرژی مثل انرژی نورانی ، گرمایی و حرکتی تبدیل می شود . میزان تقاضا برای انرژی الکتریکی در مقایسه با دیگر انواع انرژی آهنگ رشد بسیار سریع تری دارد .

دانش الکتریسیته

وسایلی مانند موتور های الکتریکی ، چراغ های روشنایی الکتریکی و بخاری های برقی زمانی کار می کنند که جریان الکتریسیته از درون آن ها بگذرد . جریان الکتریسیته از ذره های باردار بسیار کوچکی به نام الکترون ( الکترون ها دارای بار مثبت + هستند ) تشکیل شده است . هر کدام از الکترون ها بار الکتریکی بسیار کمی را جا به جا می کنند . الکترون ها در راستای اجسامی به نام رساناهای الکتریکی جا به جا می شوند اما یک رسانای الکتریسیته هم تا حدودی سرعت حرکت الکترون ها را کند می کند . این اثر مقاومت الکتریکی نام دارد . جریان الکتریسیته تنها زمانی برقرار می شود که یک نیروی الکتریکی ( نیروی محرکه ی الکتریکی یا اختلاف پتانسیل که ولتاژ نیز نامیده می شود و با نماد  v نشان داده می شود ) الکترون ها را به حرکت در می آورد .

جریان مستقیم و متناوب

جریان الکتریسیته به دو شکل مستقیم یا متناوب تولید می شود . در جریان مستقیم ، جریان الکتریسیته در راستای یک رسانای الکتریکی به طور پیوسته و در یک جهت جریان پیدا می کند . در جریان متناوب ، الکتریسیته نخست در یک جهت و سپس در جهت دیگر حرکت می کند و در هر ثانیه چند بار حرکتش عوض می شود . یکی از امتیاز های مهم جریان متناوب بر جریان مستقیم این است که ولتاژ جریان متناوب را می توان با دستگاهی به نام ترانسفورماتور تغییر داد .

خط های انتقال برق

جریان الکتریسیته ای که از راه پریز های برق به خانه می رسد و چراغ ها را روشن می کند خط اصلی برق نامیده می شود . الکتریسیته ای که در نیروگاه ها تولید می شود ، از راه شبکه ی سیم های انتقال نیرو و به صورت جریان متناوب به مراکز مورد نیاز منتقل می شود . ولتاژ انرژی الکتریسیته که برای مصرف به خانه ها و اداره ها می رسد ، 110 یا 220 ولت است . اما انرژی الکتریسیته ای که به کارخانه ها فرستاده می شود ، ولتاژ بسیار بالایی دارد ( 11 هزار یا 33 هزار ولت ) و این ولتاژ بالا نیروی محرکه ی ماشین های بزرگ را فراهم می کند .

باتری ها

باتری دستگاهی برای ذخیره ی  الکتریسیته است . مواد شیمیایی درون باتری انرژی الکتریکی را در خود ذخیره می کنند . زمانی که یک مدار الکتریکی به باتری وصل می شود ، انرژی شیمیایی ذخیره شده در باتری به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و الکتریسیته در مدار جریان می یابد .

تولید و توزیع الکتریسیته

تولید الکتریسیته در نیروگاه ها با استفاده از انرژی سوخت های فسیلی و رساندن آن به خانه ها ، به این شکل است :

1. با سوزاندن سوخت های فسیلی ، انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوخت به انرژی گرمایی تبدیل می شود .
   
2. گرمای به دست آمده آب را می جوشاند و بخار آب پرفشاری تولید می شود .
   
3. بخار آب در میان پره های توربین ها جریان پیدا می کند و آن ها را به گردش در می آورد .
   
4. دستگاهی به نام ژنراتور ( مولد برق ) جریان الکتریسیته تولید می کند . ژنراتور دستگاهی است که انرژی حرکتی ( چرخش ) توربین ها را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند .
   
5. ولتاژ جریان الکتریسیته را افزایش می دهد تا به صد ها هزار ولت برسد که به وسیله ی خط های انتقال الکتریسیته در سر تا سر کشور توزیع می شود . وقتی جریان الکتریسیته با این ولتاژ زیاد منتقل می شود ، از هدر رفتن انرژی به صورت گرما تا اندازه ی زیادی کاسته می شود که در اثر مقاومت الکتریکی سیم های برق به وجود می آید .
   
6. ولتاژ جریان الکتریسیته در ایستگاه های محلی انتقال نیرو کم می شود تا برای مصرف در خانه ها مناسب باشد و از آنجا به منازل و ... می رود .

 
نمایی از یک مرکز توزیع برق
مهندسان در مرکز توزیع برق ، به طور مداوم میزان برق خارج شده از نیرو گاه را زیر نظر دارند .

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...