مولد واندوگراف چیست و چگونه کار می کند ؟

« مولد واندوگراف چیست ، چگونه کار می کند و چه کاربردی دارد ؟ » مولّد واندوگراف (Van de Graaff generator) ، نام دستگاهی است که بار الکتریکی روی کلاهک فلزی آن انباشته می شود و اگر یک جسم رسانا با کلاهک فلزی این دستگاه تماس پیدا کند ، دارای بار الکتریکی می شود .

در نمونه ی ساده ی مولد واندوگراف ( همانگونه که در تصویر بالا مشاهده می کنید ) ، غلتک M توسط یک موتور الکتریکی می چرخد ( در نمونه ی دستی ، این غلتک با دست و نیروی مکانیکی به حرکت در می آید ) و تسمه روی غلتک چرخانده می شود . معمولاً غلتک M از جنس پلی اتیلن (PE) و غلتک ′M از جنس پرسپکس است .
بر اثر مالش تسمه با غلتک ها ، غلتک M بار منفی و غلتک ′M بار مثبت پیدا می کند . غلتک M که بار منفی دارد ، در یک شانه ی فلزی که متصل به زمین است ، بار مثبت القا می کند . بار مثبت توسط این شانه روی سطح بیرونی تسمه قرار داده می شود . این بار های مثبت ، توسط تسمه ای عایق ، که به کمک شانه ی فلزی دیگری به کلاهک متصل است ، به سطح خارجی کلاهک منتقل می شود . به این ترتیب ، بار الکتریکی مثبت روی سطح خارجی کلاهک انباشته می شود .
اگر جای غلتک های M و ′M با هم عوض شود ، بار منفی در سطح خارجی کلاهک انباشته خواهد شد .
و اما در مورد کاربرد واندوگراف باید گفت که این دستگاه کاربرد های فراوانی در زمینه های آموزشی ، پژوهشی و برخی آزمایش های فیزیک مربوط به الکتریسیته دارد و حتی می توان از آن به عنوان یک وسیله برای سرگرمی و آشنایی هر چه بیش تر با پدیده ی الکتریسیته استفاده کرد !

" مولد واندوگراف " می تواند بار الکتریکی (electrical charge) تولید کند ! ( برای مشاهده عکس های بیش تر " ایـنـجـا " کلیک کنید . )

اگر در رابطه با این مطلب پرسشی دارید می توانید از ما بپرسید ! ( از طریق بخش نظرات همین پست ) ، همچنین اگر شما نیز پرسشی دارید که پاسخی برای آن نیافته اید ، کلید آن در دست ماست ! از ما بپرسید ، خوشحال میشویم بتوانیم به ما کمکی کنیم :)

در رابطه با این مطلب دیدگاه و یا در راستای بهبود آن پیشنهادی دارید ؟! در بخش نظرات همین مطلب مطرح کنید . 

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

فیوز چیست و چگونه کار می کند ؟

شاید برای شما هم این پرسش پیش آمده باشد که فیوز برق چیست و چگونه کار می کند ؟ در اینجا و در بخش پرسش و پاسخ های سایت فیزیک برای زندگی ، به این پرسش پاسخ خواهیم داد :

فیوز چیست و چگونه کار می کند » " فیوز ها (Fuse) " در اصل نوعی ترمز آتش هستند ؛ نقاط ضعف عمدی ای که اگر جریان برق از حد مشخصی در مدار سیم کشی ، بیش تر شود ، متلاشی می شوند تا از ایجاد آسیب یا آتش سوزی جلوگیری کنند ( عبور جریان بیش از حد تعیین شده از مدار می تواند خطرات و آسیب های جبران ناپذیری داشته باشد و موجب بروز آتش سوزی و حتی انفجار در سیم کشی و دستگاه های مصرفی شود ) .
این ویژگی به لطف مولفه ی مرکزی فیوز ، که نوار یا رشته ای فلزی و نازک که ظرفیت گسیختگی پایینی دارد ، ایجاد می شود .
" ظرفیت گسیختگی فلز (Metal rupture capacity) " به بیشینه ی جریانی گفته می شود که می تواند به شکل ایمن از آن عبور کند ، در حالی که هر میزانی بالاتر از آن باعث ذوب شدگی و در نتیجه از هم گسیختگی فلز و مدار می شود . روی ، مس ، نقره و آلومینیوم جزء متداول ترین فلزاتی هستند که به عنوان سیم فیوز استفاده می شوند ، سیم فیوز بین دو پایانه ( ترمینال ) قرار دارد و درون ماده ای عایق پوشانده شده است . اگر سر ریز جریان برق در مدار رخ دهد ، فیوز سوخته و مدار را قطع می کند و در نتیجه میزان خرابی را به کم ترین حد ممکن می رساند ، در این حالت شما برای راه اندازی دوباره ی مدار ، کافیست تنها فیوز را تعویض کنید ، این در حالیست که اگر فیوز وجود نداشت ، ممکن بود ناچار به تعویض کل مدار شوید !

تصویری از نوعی " فیوز " : پاره شدن رشته ی فلزی که درون کپسول شیشه ای قرار دارد ، باعث سوختن فیوز و در نتیجه قطع جریان برق خواهد شد . ( برای دیدن تصاویر بیش تر از انواع فیوز ها " ایـنـجـا " کیک کنید )

---

اگر در رابطه با این مطلب پرسشی دارید می توانید از ما بپرسید ! ( از طریق بخش نظرات همین پست ) ، همچنین اگر شما نیز پرسشی دارید که پاسخی برای آن نیافته اید ، کلید آن در دست ماست ! از ما بپرسید تا در اولین فرصت ممکن پاسخ دهیم ...

در رابطه با این مطلب دیدگاه و یا در راستای بهبود آن پیشنهادی دارید ؟! در بخش نظرات همین مطلب مطرح کنید . 

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

شتاب

در مطالب قبلی " فیزیک برای زندگی " به موضوع حرکت ، سرعت و بحث هایی پیرامون آن پرداختیم ، حال می خواهیم با " شتاب " که یکی از مفاهیم مهم و اساسی در علم فیزیک می باشد ، بیش تر آشنا شویم . با ما همراه باشید ... 

شتاب Acceleration » سرعت یک جسم متحرک ، با تغییر اندازه ی سرعت آن ، یا تغییر جهتش و یا هر دو می تواند تغییر کند . چگونگی تغییر سرعت ، همان شتاب است ! به عبارت دیگر ، به نسبت تغییرات سرعت به بازه ی زمانی این تغییرات ، شتاب می گویند . 

ما با شتاب گرفتن اتومبیل آشناییم . هنگامی که راننده پدال گاز را ( شتاب دهنده ) فشار می دهد ، سرنشینان با فشرده شدن به صندلی هایشان احساس شتاب گرفتن پیدا می کنند . مفهوم مهمی که شتاب را مشخص می کند تغییر است . فرض کنید در حال رانندگی هستیم و در 1 ثانیه سرعت خود را به طور منظم از 30 کیلومتر در ساعت به 35 کیلومتر در ساعت ، و سپس در ثانیه ی بعد به 40 کیلومتر در ساعت ، و ثانیه ی پس از آن به 45 کیلومتر در ساعت و ...افزایش می دهیم . ما سرعت خود را در هر ثانیه ، 5 کیلومتر در ساعت افزایش می دهیم . این تغییر سرعت ، همان چیزی است که آن را در فیزیک شتاب می نامیم . 

در اینجا ، شتاب 5 کیلومتر در ساعت ثانیه است ( به اختصار 5km/h.s ) . توجه کنید که یکای زمان دو بار وارد می شود . یک بار برای یکای سرعت و دوباره برای بازه ی زمانی که در آن سرعت تغییر می کند ( البته در اینجا " کیلومتر در ساعت ثانیه " یکای استاندارد SI برای کمیت فیزیکی " شتاب " نیست ! کمیت استاندارد SI ، متر بر مجذور ثانیه m/s² می باشد که احتمالا برای شما نیز آشنا تر است ! ) . 

به همین ترتیب ، توجه کنید که شتاب فقط تغییر کل در سرعت نیست ؛ بلکه آهنگ زمانی تغییر ، یا تغییر در ثانیه ، در سرعت است . 

اصطلاح شتاب در فیزیک هم در مورد افزایش سرعت به کار می رود و هم برای کاهش آن . مثلا می گوییم ترمز های اتومبیل ، شتاب های کند کننده ی بزرگی تولید می کنند و موجب کاهش سرعت و ایستادن اتومبیل می گردند ؛ یعنی در هر ثانیه ، کاهش شدیدی در سرعت اتومبیل به وجود می آورند . این را اغلب شتاب منفی می نامیم . شتاب منفی را هنگامی تجربه می کنیم که راننده ی اتوبوس یا اتومبیل ترمز کند و ما ناگهان به جلو خیز بر می داریم . هرگاه در مسیر منحنی حرکت کنیم ، حتی اگر حرکت با اندازه ی سرعتی ثابت باشد ، شتاب می گیریم ، زیرا جهت حرکت تغییر می کند ، در نتیجه سرعتمان نیز دائما تغییر می کند . وقتی در معرض این نوع شتاب قرار می گیریم که ناگهان به طرف بخش خارجی منحنی بچرخیم . از این رو بین اندازه ی سرعت و سرعت فرق می گذاریم و شتاب را به صورت آهنگ تغییر سرعت تعریف می کنیم ، تا هم شامل تغییر اندازه و هم تغییر جهت باشد . 

هر کسی که در اتوبوس شلوغی ایستاده باشد ، تفاوت سرعت و شتاب را احساس کرده است . به استثنای خیابان های پر دست انداز (!) می توانید خیلی راحت در اتوبوسی بایستید که با سرعت ثابتی حرکت می کند ، حتی می توانید سکه ای را بالا بیندازید و آن را درست مانند زمانی که اتوبوس ساکن است ، بگیرید . فقط هنگامی که اتوبوس شتاب می گیرد ( سرعت می گیرد یا کند می شود و یا می پیچد ) در ایستادن دچار مشکل می شوید ! 

برای سهولت بیشتر ، ما سعی می کنیم فقط به حرکت در خط راست بپردازیم . وقتی حرکت را در خط راست ( و بدون تغییر جهت ) در نظر می گیریم ، معمولا اندازه ی سرعت و سرعت را ، یکسان در نظر می گیریم . هنگامی که جهت تغییر نکند ، شتاب را می توان به صورت آهنگ تغییر اندازه ی سرعت بیان کرد . 

خود را بیازمایید !

شتاب اتومبیل مسابقه ای که با سرعت ثابت 400km/h از کنار شما رد می شود چقدر است ؟

پاسخ :: خیلی ساده ! در پرسش بالا از کلمه ی " سرعت ثابت " استفاده شده و این به معنای آن است که شتاب صفر است ، زیرا هنگامی که سرعت ثابت باشد و تغییری نکند ، شتابی نیز وجود نخواهد داشت ! توجه کنید که اندازه ی سرعت مهم نیست ، مهم میزان تغییرات آن است . 

در رابطه با این مطلب دیدگاه و یا در راستای بهبود آن پیشنهادی دارید ؟! در بخش نظرات همین مطلب مطرح کنید . 
مطلب قبلی را در این باره ببینید :: سرعت 

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

سرعت

سرعت چیست ؟! » اگر هم اندازه ی سرعت و هم جهت جسمی را بدانیم ، یعنی سرعت آن را می دانیم ! مثلا ، اگر اتومبیلی با 60km/h ( بخوانید : شصت کیلومتر در ساعت ! ) حرکت کند ، فقط اندازه ی سرعت آن را می دانیم . اما اگر بگوییم با 60km/h به طرف شمال حرکت می کند ، سرعت آن را مشخص کرده ایم ! اندازه ی سرعت تنها توصیف سریع بودن جسم و سرعت هم میزان سریع بودن و هم جهت آن است . چون سرعت ، علاوه بر اندازه ، جهت را هم مشخص می کند ، پس یک کمیت برداری خوانده می شود ( کمیت برداری کمیتی در فیزیک است که علاوه بر اندازه ، دارای راستا و جهت مشخص نیز می باشد . ) شاید بدانید که نیرو کمیتی برداری است . بر عکس ، کمیت هایی را که برای توصیف آن ها فقط اندازه کافی است ، کمیت های نرده ای می نامند بنابراین ، اندازه ی سرعت کمیتی نرده ای است ! 

سرعت ثابت

اندازه ی سرعت ثابت به معنی اندازه ی سرعت پایاست ! چیزی که اندازه ی سرعتش ثابت است ، سرعت نمی گیرد و کند هم نمی شود ! از سوی دیگر ، سرعت ثابت به معنای اندازه ی سرعت ثابت و جهت ثابت است . جهت ثابت خط راست است ( مسیر جسم خم نمی شود ! ) پس ، سرعت ثابت به معنی حرکت در خط راست با اندازه ی سرعت ثابت است . 

سرعت متغیر

اگر اندازه ی سرعت یا جهت آن ( یا هر دو آن ها ) تغییر کند ، سرعت تغییر می کند . مثلا ، اتومبیلی که در مسیر منحنی حرکت می کند ، ممکن است اندازه ی سرعتی ثابت داشته باشد ، ولی چون جهتش تغییر می کند ، سرعتش ثابت نیست . در مطالب بعدی " فیزیک برای زندگی " خواهیم دید که این اتومبیل شتاب می گیرد ! 

یک نکته کوچک : توجه !!! کنید که اندازه ی سرعت با سرعت فرق داره ! مثلا وقتی می خواهیم اندازه ی سرعت یک متحرک رو مشخص کنیم باید فقط مقدار عددی سرعت رو بگیم اما اگر بخوایم سرعت یه متحرک رو مشخص کنیم اگر فقط اندازش رو مشخص کنیم کافی نیست ! بلکه باید جهتش رو هم مشخص کنیم ( جهتی که متحرک حر کت می کنه ! ) چون سرعت یک کمیت برداری است . امیدواریم خوب متوجه شده باشید . 

در مطالب بعدی با شتاب و سایر مفاهیم آشنا خواهیم شد ... 

*** در راستای بهبود این مطلب پیشنهادی دارید ؟! در بخش نظرات همین مطلب مطرح کنید . 

برای آشنایی با موارد مرتبط  ، دیگر مطالب وبسایت فیزیک برای زندگی را ببینید ...

نظر شما در مورد این مطلب چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

خلاصه اصطلاحات مبحث مکانیک (1)

در بخش مکانیک ، و در مبحث قانون اول نیوتون - لختی ، اصطلاحاتی وجود دارد که ما در اینجا ، خلاصه و چکیده ی برخی از این اصطلاحات را بیان می کنیم . از آن جایی که قبلاً به طور گسترده تر به این مطالب پرداخته شده ، و مقالات آن در وبسایت فیزیک برای زندگی موجود است ، با کلیک بر روی برخی از عنوان ها می توانید شرح مقصلی از آن را مشاهده فرمایید . . .
خلاصه ی اصطلاح ها
1- قانون اول حرکت نیوتون ( قانون لختی ) : هر جسم ساکن باقی می ماند ، یا به حرکت یکنواخت در خط راست ادامه می دهد ، مگر آنکه نیرو های وارد ، تغییر وضعیت را به آن تحمیل کنند .
2- لختی : ویژگی اجسام که در برابر تغییر حرکت مقاومت کنند .
3- نیرو : نیرو ، در ساده ترین شکل می تواند یک فشار یا کشش باشد .
4- نیروی خالص : مجموع برداری نیروهایی است که بر یک جسم وارد می شوند .
5- تعادل مکانیکی : حالت یک جسم یا دستگاهی از اجسام است که در آن ، طبق قانون اول نیوتون ، هیچ تغییری در حرکت صورت نمی گیرد ؛ اگر جسم ساکن باشد ، در حال سکون باقی می ماند . اگر در حرکت باشد ، حرکت آن بدون هیچ گونه تغییری ادامه می یابد .
6- قاعده ی تعادل : مجموع نیرو های وارد بر هر جسم یا دستگاهی از اجسام در تعادل ، صفر است . آن را به صورت معادله به این شکل نشان می دهیم ؛ .

برای آشنایی با موارد مرتبط دیگر مطالب وبسایت فیزیک برای زندگی را ببینید ...

نظر شما در مورد این مطلب چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

آموزش فصل دما و گرما فیزیک اول دبیرستان

هدف های یادگیری ( فصل دوم - دما و گرما )

دانش آموز عزیز! پس از مطالعه ی دقیق این مبحث قادر خواهید بود:
1- مفهوم انرژی  را تعریف کرده و ارتباط آن را با زندگی روزمره توصیف کنید و اهمیت آن را شرح دهید.
2- ارتباط مفهوم انرژی جنبشی  با رخدادهای روزانه را شرح داده، مسأله های مربوط به آن را حل کنید.
3- مفهوم انرژی درونی  را شرح داده و تأثیر آن را در تغییر حالت و وضعیت اجسام توصیف کنید.
4- پایستگی انرژی  را بیان کنید و از آن در حل مسأله ها استفاده کنید.
5- مفهوم انرژی پتانسیل گرانشی  را تعریف کنید و مسأله های مربوط به آن را حل کنید. 

راهنمای یادگیری

دانش آموز عزیز؛ قبل از مطالعه ی فصل توصیه می شود نقشه ی محتوایی فصل را به دقت مشاهده فرمایید .

 

انرژی خورشیدی

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 .

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 ...

انرژی گرمایی زمین

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 . 

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 ...

کنترل شکافت هسته ای

چه کسی برای اولین بار شکافت هسته ای را کنترل کرد ؟ » انریکو فرمی یکی از بزرگ ترین فیزیک دانان قرن بیستم بود . او در 29 سپتامبر سال 1901 میلادی در شهر رم ، واقع در ایتالیا چشم به جهان گشود . فرمی تحصیلات خود را در دانشگاه پیزا به پایان رساند . او در حالی که فقط 21 سال داست مدرک دکترای خود را دریافت کرد . وی ابتدا در دانشگاه فلورانس و سپس از سال 1927 تا 1938 میلادی در دانشگاه رم مشغول تدریس شد . فرمی در سال 1934 میلادی به کشفی فوق العاده در زمینه ی فیزیک دست یافت . این کشف نتیجه ی ده سال تحقیق و تلاش طاقت فرسای او بود . او دریافت که وقتی مواد توسط نوترون های کند ( کم سرعت ) بمباران می شوند . خاصیت رادیواکتیوی می یابند و از خود تشعشع ساطع می کنند . در این فرایند ، ماده به مواد دیگری تبدیل می شود . برای مثال اگر آهن را از طریق بمباران با نوترون ها به طور مصنوعی رادیواکتیو سازیم ، به منگنز تبدیل می شود .

تقریباً در همین زمان ایتالیا تحت تسلط دولت فاشیست موسولینی در آمد . از آنجا که همسر فرمی ، یهودی بود ، او تصمیم گرفت ایتالیا را ترک کند . در سال 1938 میلادی فرمی به پاس تحقیقاتی که در رشته ی فیزیک و در زمینه ی بمباران نوترونی انجام داده بود ، برنده ی جایزه ی نوبل فیزیک شد . او همراه خانواده ی خود برای دریافت جایزه به سوئد رفت ، اما دیگر هرگز به ایتالیا باز نگشت . او پس از دریافت جایزه به ایالات متحده ی آمریکا رفت و مقیم این کشور شد . تقریباً در همین زمان ، چگونگی شکافت هسته ی اورانیم کشف شد و فرمی آزمایش هایی در این مورد در دانشگاه شیکاگو انجام داد . در سال 1942 میلادی فرمی و دستیارانش نخستین واکنش هسته ای زنجیره ای را کنترل کرد .

فرمی پس از آن ، در انستیتوی مطالعات هسته ای شیکاگو به عنوان استاد مشغول به کار شد . و تا هنگام مرگش در همین سمت باقی ماند . او نخستین دانشمندی بود که در رشته ی فیزیک اتمی ( هسته ای ) ، جایزه ی نوبل دریافت کرد .

نام عنصر شماره ی 100 جدول تناوبی عناصر به افتخار انریکو فرمی فرمیوم نام گرفته است ، انریکو فرمی نخستین کسی بود که واکنش هسته ای زنجیره ای را کنترل کرد . 

همچنین ببینید : تولید انرژی هسته ای - همه چیز درباره ی اورانیم - همجوشی هسته ای - بمب اتمی - بمب هیدروژنی - راکتور اتمی چیست

نظر شما در مورد کنترل شکافت هسته ای چیست ؟ در بخش نظرات منتظریم !

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...

بمب هیدروژنی ( قوی تر از بمب اتمی ) چیست

بمب هیدروژنی ( Hydrogen bomb ) چیست ؟ » پس از ساخت بمب اتمی در سال 1945 میلادی دانشمندان به فکر ساختن بمبی بسیار قوی تر افتادند . در نتیجه ، کار ساختن بمبی با قدرت تخریب فوق العاده زیاد به نام بمب هیدروژنی آغاز شد . نخستین بمب هیدروژنی در سال 1952 میلادی به وسیله ی یک دانشمند آمریکایی به نام ادوارد تلر و همکارانش مورد آزمایش قرار گرفت . قدرت این بمب ، 700 برابر بمبی بود که در هیروشیما منفجر شده بود .

بمب هیدروژنی با استفاده از پدیده ی همجوشی هسته ای ساخته می شود . در فرایند همجوشی ، چهار هسته ی هیدروژن در حرارت بسیار بالا ترکیب می شوند و یک هسته ی هلیم به وجود می آورند . در این واکنش ، مقدار فوق العاده زیادی انرژی گرمایی آزاد می شود . این واکنش درست شبیه واکنشی است که در خورشید و سایر ستارگان رخ می دهد و طی آن ، به طور دایمی مقدار بسیار زیادی انرژی گرمایی و نور تولید می شود . پوسته ی بمب هیدروژنی از آلیاژی بسیار قوی ساخته می شود . دو ایزوتوپ هیدروژن و همچنین یک بمب اتمی برای شروع واکنش همجوشی در داخل این پوسته قرار می گیرد . با انفجار بمب ، ابتدا بمب اتمی منفجر می شود . انفجار بمب اتمی میلیون ها درجه حرارت تولید می کند . این حرارت باعث ترکیب هسته های هیدروژن و ساخته شدن هسته ی هلیم و مقدار زیادی گرما می شود . این واکنش در یک میلیونیم ثانیه رخ می دهد . در همجوشی هسته ای علاوه بر هسته ی هلیم ، نوترون نیز ساخته می شود . نوترون ها موجب شکافت اورانیم موجود در بمب اتمی و تولید مجدد حرارت می شوند . به این ترتیب همجوشی هسته ای مرتب ادامه پیدا می کند . به همین جهت بمب هیدروژنی ، بمبی فوق العاده قوی است .

تاکنون بمب هیدروژنی توسط کشور های ایالات متحده ی آمریکا ، روسیه ، انگلیس ، فرانسه و چین ساخته شده است . روسیه در سال 1962 میلادی نخستین بمب هیدروژنی خود را مورد آزمایش قرار داد . قدرت این بمب معادل قدرت 62 مگاتن TNT بود .

در بمب هیدروژنی دو پدیده ی شکافت هسته ای و همجوشی هسته ای با هم رخ می دهد .

شکافت هسته ای عنصر اورانیم موجود در بمب اتمی موجب آغاز واکنش همجوشی و ترکیب هسته های هیدروژن و ساخته شدن هسته ی هلیم می شود . انرژی حاصل از همجوشی موجب ادامه ی انفجار اتمی می شود و در نتیجه ویرانی عظیمی به بار می آورد . 

نظر شما درمورد بمب هیدروژنی چیست ؟

با فیزیک برای زندگی همراه باشید ...