تحقیق بررسی انرژی گرمایی در 11 صفحه ورد قابل ویرایش

چرا آموزش گرما برای ما جالب است ؟

نگاهی به رشد جمعیت نشان می دهد که آهنگ ازدیاد جمعیت در طی هزاران سال به کندی صورت می گیرد, حال آنکه از سالهای 1750 به بعد بر شماره افراد بشر به سرعت افزوده می شود . این افزایش ناشی از تاثیری است که علم و صنعت بر سرنوشت آدمی گذاشته است . قرن هیجدهم دوره انقلاب صنعتی بوده . علوم طبیعی که وارد عصر تجدد شده بود , اثرات خود را بر زندگی انسان ظاهر می نمود . پیشرفتهای پزشکی عمرها را دراز کرد و در نتیجه بر تعداد مردم افزود . تکنیک امکان داد, تا برای جمعیت به سرعت روز افزون مواد خوردنی و پوشیدنی تهیه شود. یکی از ثمرات مهم این پیشرفت ساختمان ماشیهای پر قدرت بخار بود که تحقیق یافت. این نوع ماشینها در سالهای 1370 ابتدا در انگلستان ساخته شد به این منظور که آبهای رخنه کرده را با پمپ از معادن خارج کنند. این ماشینهای پر سرو صدا در ابتدای امر طبعاً مقداری هنگفت جسته و سنگ می بلعیده که برای تهیه آن باز نیروهای انسانی می بایست به کار رود . در آن هنگام جسته و گریخته این سئوال پیش می آید که : آیا ساختن ماشین بخار می تواند در امر اقتصاد عملی و مقرون به صرفه باشد ؟چون همان طور که در مورد این ((ماشینهای جهنمی )) مزاح می کرده اند برای جا دادن این ماشینها نخست لازم بود که محوطه ای را بکنند و سپس تازه کار حفاریهای اصلی را آغاز کنند . مختصر اینکه بالا بردن کیفیت ماشینهای مزبور یک مسئله حاد و فوری روز شده بود جیمز وات انگلیسی موفق شد در این راه قدمی قاطع بردارد. وی در سال 1769 ماشین بخاری ساخت که برای نخستین بار حقیقتاً یک ماشین پرقدرت بود . این ماشین در ازای هر تن زغال که مصرف می کرد پنچ برابر ماشینهای قبلی کار انجام می داد . عصر ماشین طلوع کرده بود به دنبال این طلوع فکر و سرعت صنعتی کردن بر اهمیت ماشین بخار افزود و وجود این نوع ماشینها را برای امر اقتصاد یک عامل حیاتی ساخت . بازده کارها براثر اختراعات جدید همواره بیشتر می شد و رفته رفته این سئوال پیش می آمد که : این بهتر کردن ها سرانجام به کجا خواهد کشید آیا به مرزی می رسد که گذشتن از آن , به علت طبیعت چیزها , غیر ممکن گردد ؟ اما پیش از آنکه به پاسخ این سئوال برسند لازم بود که بسیاری ازمسائل مبهم فیزیکی را روشن نمایند: گرما چیست ؟ گرما را چگونه می توان اندازه گرفت ارتباط گرما با انرژی به چه صورت است ؟ پاسخ این پرسشها در طور قرن نوزده داده شد . آموزش گرما , تقریباً همزمان با آموزش الکتریسیته , تا آن وقت رشد یافته و یک بخش مهم علم فیزیک شده بود . ولیکن علم شیمی هم به نوبه خود پیشرفت کرده بود و اتم را از حالت افسانه ای بیرون می آورد و به صورت یک واقعیت علمی می نمود . اینک از پدیده های طبیعت یک منظره جدید به چشم می خورد . ولیکن در این میان معلوم شد که گرما را نمی توان از طریق کار متناوب ماشینها یکسره به کار مبدل کرد چه انکه بخشی از این گرما به صورت ((اتلاف )) الزاماً به محیط تحویل می شود . در واقع بر اثر همین اتلاف گرما است که میزان انرژی مصرفی امروزه بسیار بالاست و با موانع بی شمار مواجه است . پایه های فنی نیروگاه های جدید نیز بر آموزش گرما نهاده شده است . خواه نیروگاههای سوختی و خواه نیروگاههای اتمی که تا چند سال آینده بخشی از انرژی مصرفی را باید تامین کنند , هر دو نوع با ماشینهای نیرو عمل می کنند , و کارشان تماماً بر اساس قوانین آموزش گرما صورت می گیرد . بدون اطلاع از پایه های آموزش گرما امکان ندار که بتوان به مشکلات انرژی عصر حاضر پی برد .



-بی هنجاری آب

آب یک تغیر حجم بسیار عجیب از خود ظاهر می کند . آن چنان که در نمودار ترسیمی تصویر مقابل نمایش داده شده است حجم یک مقدار معین آب هنگام گرم شدن بین 0 تا 4 درجه سانتیگراد افزایش نمی یابد بلکه به عکس ناگهان کاسته می شود .این کاهش حجم گر چه چندان زیادنیست و از 1/0 در هزار تجاوز نمی کند ولیکن برای آنکه عمیقتاً اثر ببخشد و عوارضی به دنبال باشد کافی است .بی هنجاری آب با طرز قرار گرفتن مولکولهای آب ارتباط تزدیک دارد . وضع قرار گرفتن این مولکولها را تا کنون شنا خته ایم . وضع مولکولهای یخ نسبت به یکدیگر طوری است که منتهای الیه های دارای بارهای غیر همنام سرهای مثبت و منفی حتی المکان به یکدیگر بسیار نزدیک اند .همین امر موجب متبلور شدن یخ می شود که عموماً به صورت برفک ظاهر می گردد . اما فضای خالی بین مولکولها نسبتاً وسیع است به طوری که چگالی یخ حدود 10 درصد از چگالی آب کمتر است . از این رو یخ روی آب شناور می ماند و فقط 10 درصد حجم آن از سطح آب بالاتر قرار می گیرد . مولکولهای یخ هنگام ذوب شدن مواضع خود را کاملاً ترک کرده تحت تاثیر جنبش گرمایی به درون فضاهای خالی ساختمانی یخی می روند . به این ترتیب حجم یخ کاهش می باید و این کاهش ادامه پیدا میکند تا آنکه در دمای 4 درجه سانتیگراد به حداقل خود برسد . هرگاه گرم کردن ادامه یابد از آنجا که جنبش گرمایی تشدید می شود و برای حرکت مولکولها فضایی بیشتر لازم است حجم آب از نو زیاد می شود . بی هنجاری آب برای ماهیها و کلاً برای موجودات آبزی اهمیت دارد . بر اثرهمین بی هنجاری است که آب دریاها در طبقات پایین حتی در سرد ترین هوای زمستانی هرگز یخ نمی بندد . هنگامی که هوا سرد می شود آب دریا از طبقات بالا به طبقات پایین منتقل می گردد و این انتقال آن قدر ادامه می یاببد تا در دمای 4 درجه سانتیگراد با حداکثر چگالی ممکن انباشته شود . اینک اگر هوای خارج باز سرد تر شود که درطبقات بالا به علت کمی چگالی دیگر نمی توانند به پایین منتقل شوند . پس به این ترتیب آبهای طبقات فقط از طریق هدایت گرماست که می توانند سرد شود .اما سرد شدن از این طریق آن چنان به کندی صورت می گیرد که غالباً تا رسید بهار به طول می انجامد یعنی تا زمانی که از آن پس دیگر فاجعه ای جهان گیاهان و جانوران را تهدید نخواهد کرد .