تحقیق بررسی انرژي گرمايي

دسته بندي : فنی و مهندسی » فنی و حرفه ای
تحقيق بررسي انرژي گرمايي در 11 صفحه ورد قابل ويرايش

چرا آموزش گرما براي ما جالب است ؟

نگاهي به رشد جمعيت نشان مي دهد كه آهنگ ازدياد جمعيت در طي هزاران سال به كندي صورت مي گيرد, حال آنكه از سالهاي 1750 به بعد بر شماره افراد بشر به سرعت افزوده مي شود . اين افزايش ناشي از تاثيري است كه علم و صنعت بر سرنوشت آدمي گذاشته است . قرن هيجدهم دوره انقلاب صنعتي بوده . علوم طبيعي كه وارد عصر تجدد شده بود , اثرات خود را بر زندگي انسان ظاهر مي نمود . پيشرفتهاي پزشكي عمرها را دراز كرد و در نتيجه بر تعداد مردم افزود . تكنيك امكان داد, تا براي جمعيت به سرعت روز افزون مواد خوردني و پوشيدني تهيه شود. يكي از ثمرات مهم اين پيشرفت ساختمان ماشيهاي پر قدرت بخار بود كه تحقيق يافت. اين نوع ماشينها در سالهاي 1370 ابتدا در انگلستان ساخته شد به اين منظور كه آبهاي رخنه كرده را با پمپ از معادن خارج كنند. اين ماشينهاي پر سرو صدا در ابتداي امر طبعاً مقداري هنگفت جسته و سنگ مي بلعيده كه براي تهيه آن باز نيروهاي انساني مي بايست به كار رود . در آن هنگام جسته و گريخته اين سئوال پيش مي آيد كه : آيا ساختن ماشين بخار مي تواند در امر اقتصاد عملي و مقرون به صرفه باشد ؟چون همان طور كه در مورد اين ((ماشينهاي جهنمي )) مزاح مي كرده اند براي جا دادن اين ماشينها نخست لازم بود كه محوطه اي را بكنند و سپس تازه كار حفاريهاي اصلي را آغاز كنند . مختصر اينكه بالا بردن كيفيت ماشينهاي مزبور يك مسئله حاد و فوري روز شده بود جيمز وات انگليسي موفق شد در اين راه قدمي قاطع بردارد. وي در سال 1769 ماشين بخاري ساخت كه براي نخستين بار حقيقتاً يك ماشين پرقدرت بود . اين ماشين در ازاي هر تن زغال كه مصرف مي كرد پنچ برابر ماشينهاي قبلي كار انجام مي داد . عصر ماشين طلوع كرده بود به دنبال اين طلوع فكر و سرعت صنعتي كردن بر اهميت ماشين بخار افزود و وجود اين نوع ماشينها را براي امر اقتصاد يك عامل حياتي ساخت . بازده كارها براثر اختراعات جديد همواره بيشتر مي شد و رفته رفته اين سئوال پيش مي آمد كه : اين بهتر كردن ها سرانجام به كجا خواهد كشيد آيا به مرزي مي رسد كه گذشتن از آن , به علت طبيعت چيزها , غير ممكن گردد ؟ اما پيش از آنكه به پاسخ اين سئوال برسند لازم بود كه بسياري ازمسائل مبهم فيزيكي را روشن نمايند: گرما چيست ؟ گرما را چگونه مي توان اندازه گرفت ارتباط گرما با انرژي به چه صورت است ؟ پاسخ اين پرسشها در طور قرن نوزده داده شد . آموزش گرما , تقريباً همزمان با آموزش الكتريسيته , تا آن وقت رشد يافته و يك بخش مهم علم فيزيك شده بود . وليكن علم شيمي هم به نوبه خود پيشرفت كرده بود و اتم را از حالت افسانه اي بيرون مي آورد و به صورت يك واقعيت علمي مي نمود . اينك از پديده هاي طبيعت يك منظره جديد به چشم مي خورد . وليكن در اين ميان معلوم شد كه گرما را نمي توان از طريق كار متناوب ماشينها يكسره به كار مبدل كرد چه انكه بخشي از اين گرما به صورت ((اتلاف )) الزاماً به محيط تحويل مي شود . در واقع بر اثر همين اتلاف گرما است كه ميزان انرژي مصرفي امروزه بسيار بالاست و با موانع بي شمار مواجه است . پايه هاي فني نيروگاه هاي جديد نيز بر آموزش گرما نهاده شده است . خواه نيروگاههاي سوختي و خواه نيروگاههاي اتمي كه تا چند سال آينده بخشي از انرژي مصرفي را بايد تامين كنند , هر دو نوع با ماشينهاي نيرو عمل مي كنند , و كارشان تماماً بر اساس قوانين آموزش گرما صورت مي گيرد . بدون اطلاع از پايه هاي آموزش گرما امكان ندار كه بتوان به مشكلات انرژي عصر حاضر پي برد .



-بي هنجاري آب

آب يك تغير حجم بسيار عجيب از خود ظاهر مي كند . آن چنان كه در نمودار ترسيمي تصوير مقابل نمايش داده شده است حجم يك مقدار معين آب هنگام گرم شدن بين 0 تا 4 درجه سانتيگراد افزايش نمي يابد بلكه به عكس ناگهان كاسته مي شود .اين كاهش حجم گر چه چندان زيادنيست و از 1/0 در هزار تجاوز نمي كند وليكن براي آنكه عميقتاً اثر ببخشد و عوارضي به دنبال باشد كافي است .بي هنجاري آب با طرز قرار گرفتن مولكولهاي آب ارتباط تزديك دارد . وضع قرار گرفتن اين مولكولها را تا كنون شنا خته ايم . وضع مولكولهاي يخ نسبت به يكديگر طوري است كه منتهاي اليه هاي داراي بارهاي غير همنام سرهاي مثبت و منفي حتي المكان به يكديگر بسيار نزديك اند .همين امر موجب متبلور شدن يخ مي شود كه عموماً به صورت برفك ظاهر مي گردد . اما فضاي خالي بين مولكولها نسبتاً وسيع است به طوري كه چگالي يخ حدود 10 درصد از چگالي آب كمتر است . از اين رو يخ روي آب شناور مي ماند و فقط 10 درصد حجم آن از سطح آب بالاتر قرار مي گيرد . مولكولهاي يخ هنگام ذوب شدن مواضع خود را كاملاً ترك كرده تحت تاثير جنبش گرمايي به درون فضاهاي خالي ساختماني يخي مي روند . به اين ترتيب حجم يخ كاهش مي بايد و اين كاهش ادامه پيدا ميكند تا آنكه در دماي 4 درجه سانتيگراد به حداقل خود برسد . هرگاه گرم كردن ادامه يابد از آنجا كه جنبش گرمايي تشديد مي شود و براي حركت مولكولها فضايي بيشتر لازم است حجم آب از نو زياد مي شود . بي هنجاري آب براي ماهيها و كلاً براي موجودات آبزي اهميت دارد . بر اثرهمين بي هنجاري است كه آب درياها در طبقات پايين حتي در سرد ترين هواي زمستاني هرگز يخ نمي بندد . هنگامي كه هوا سرد مي شود آب دريا از طبقات بالا به طبقات پايين منتقل مي گردد و اين انتقال آن قدر ادامه مي ياببد تا در دماي 4 درجه سانتيگراد با حداكثر چگالي ممكن انباشته شود . اينك اگر هواي خارج باز سرد تر شود كه درطبقات بالا به علت كمي چگالي ديگر نمي توانند به پايين منتقل شوند . پس به اين ترتيب آبهاي طبقات فقط از طريق هدايت گرماست كه مي توانند سرد شود .اما سرد شدن از اين طريق آن چنان به كندي صورت مي گيرد كه غالباً تا رسيد بهار به طول مي انجامد يعني تا زماني كه از آن پس ديگر فاجعه اي جهان گياهان و جانوران را تهديد نخواهد كرد .