فيزيك - شيمي

زندگي يعني تحقيق كردن و آموختن چيزي جديد(به ياد اينشتين ايران) ××× همه چیز از فیزیک و شیمی و رياضي

یه سوال!!!

سلام بر همه ی فیزیکی های عزیز

خب یکی از دوستان سوالی را در مورد دو تا پست قبل یعنی همون آزمایش تامسون ارائه کردند که من البته جواب ایشان رو ارسال کردم اما می خواستم بدونم کسی می تونه به این سوال جواب بده یا اصلا جوابهای دیگه ای هم هست؟

سوال جناب فیزیکی عزیز این بود:

چرا تامسون نتونست در همون بار اول بار و جرم الکترون رو به تنهایی اندازه بگیره و تنها نسبتشونو اندازه گیری کرد؟؟؟

منتظر پاسخ های شما در نظرات هستم

+ نوشته شده در  جمعه دوازدهم مهر 1387ساعت 3:50  توسط م.ر.ف  | 

Space and time warps

سلام بر همه ی فیزیکی های عزیز

امروز با یه مقاله ی زیبای فیزیک اومدم با عنوان:

Space and time warps (public lecture)

از استفان هاوکینگ هست در قالب pdf تقدیم به همه ی عاشقان e-book های فیزیکی

برای دریافت روی لینک زیر کلیک کنید:

space and time warps(s hawking)

 

 

+ نوشته شده در  پنجشنبه یازدهم مهر 1387ساعت 1:25  توسط م.ر.ف  | 

آزمایش تامسون ( محاسبه نسبت بار به جرم الکترون )

با سلام و عرض خسته نباشید خدمت دوستان گرامی

یکی از دوستان سوالی را مطرح کردند که برای جواب به این دوست عزیز پست حاضر تقدیم شما گرامیان می شود:

آزمایش تامسون ( محاسبه نسبت بار به جرم الکترون ) 

در آزمایش تامسون از اثر میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی استفاده شده است. دستگاهی که در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفته است از قسمتهای زیر تشکیل شده است:

الف ) اطاق یونش که در حقیقت چشمه تهیه الکترون با سرعت معین می باشد بین کاتد و آند قرار گرفته است. در این قسمت در اثر تخلیه الکتریکی درون گاز ذرات کاتدی ( الکترون ) بوجود آمده بطرف قطب مثبت حرکت می کنند و با سرعت معینی از منفذی که روی آند تعبیه شده گذشته وارد قسمت دوم می شود. اگر بار الکتریکی q  تحت تاثیر یک میدان الکتریکی بشدت E  قرار گیرد، نیروییکه از طرف میدان بر این بار الکتریکی وارد می شود برابر است با:      

F= q.E

 در آزمایش تامسون چون ذرات الکترون می باشند q = -e بنابراین:

F= -eE  

از طرف دیگر چون شدت میدان E  در جهت پتانسیلهای نزولی یعنی از قطب مثبت بطرف قطب منفی است بنابراین جهت نیروی  در خلاف جهت یعنی از قطب منفی بطرف قطب مثبت می باشد. اگرx  فاصله بین آند و کاتد باشد کار نیروی F در این فاصله برابر است با تغییرات انرژی جنبشی ذرات . از آنجاییکه کار انجام شده در این فاصله برابراست با مقدار بار ذره در اختلاف پتانسیل موجود بین کاتد وآند بنابراین خواهیم داشت

ev0 =½m0v2

که در آن  v0    اختلاف پتانسیل بین کاتد و آند e  بار الکترون  v  سرعت الکترون و  m0  جرم آن می باشد. بدیهی است اگر v0  زیاد نباشد یعنی تا حدود هزار ولت رابطه فوق صدق می کند یعنی سرعت الکترون مقداری خواهد بود که می توان از تغییرات جرم آن صرفنظ نمود . بنابراین سرعت الکترون در لحظه عبور از آند بسمت قسمت دوم دستگاه برابر است با:

v = √(2e v0/ m0)

 

ب) قسمت دوم دستگاه که پرتو الکترونی با سرعت v وارد آن می شود شامل قسمتهای زیر است :

 دستگاه پرتوی الکترونی

 

1- یک خازن مسطح که از دو جوشن  A  وB  تشکیل شده است اختلاف پتانسیل بین دو جوشن حدود دویست تا سیصد ولت می باشد اگر پتانسیل بین دو جوشن را به v1   و فاصله دو جوشن را به d   نمایش دهیم شدت میدان الکتریکی درون این خازن E = v1/d   خواهد بود که در جهت پتانسیلهای نزولی است.

 

2- یک آهنربا که در دو طرف حباب شیشه ای قرار گرفته و در داخل دو جوشن خازن: یک میدان مغناطیسی با شدت B  ایجاد می نماید . آهنربا را طوری قرار دهید که میدان مغناطیسی حاصل بر امتداد ox   امتداد سرعت - و امتداد  oy امتداد میدان الکتریکی - عمود باشد.

 

پ) قسمت سوم دستگاه سطح درونی آن به روی سولفید آغشته شده که محل برخورد الکترونها را مشخص می کند.

وقتی الکترو از آند گذشت و وارد قسمت دوم شد اگر دو میدان الکتریکی و مغناطیسی تاثیر ننمایند نیرویی بر آنها وارد نمی شود لذا مسیر ذرات یعنی پرتو الکترونی مستقیم و در امتداد ox   امتداد سرعت ) خواهد بود و در مرکز پرده حساس p یعنی نقطه  p0 اثر نورانی ظاهر می سازد.

اگر بین دو جوشن خازن اختلاف پتانسیلv1 را برقرار کنیم شدت میدان الکتریکی دارای مقدار معین E خواهد بود و نیروی وارد از طرف چنین میدانی بر الکترون برابر است با   FE = e E  این نیرو در امتداد  oy و در خلاف جهت میدان یعنی از بالا به پایین است.

 

میدان مغناطیسی B  را طوری قرار می دهند که برسرعتv   عمود باشد . الکترون در عین حال در میدان مغناطیسی هم قرار می گیرد و نیرویی از طرف این میدان بر آن وارد می شود که عمود بر سرعت و بر میدان خواهد بود . اگر این نیرو را بصورت حاصلضرب برداری نشان دهیم برابر است با:

   FM = q.(VXB)

در اینجا q = e    پس:

FM = q.(VXB)

و مقدار عددی این نیرو مساوی است با  F = e v B   زیرا میدان B   بر سرعت v   عمود است یعنی زاویه بین آنها 90 درجه و سینوس آن برابر واحد است. اگر میدان B     عمود بر صفحه تصویر و جهت آن بجلوی صفحه تصویر باشد امتداد و جهت نیروی FM در  جهت  oy یعنی در خلاف جهت FE خواهد بود. حال میدان مغناطیسی B  را طوری تنظیم می نمایند کهFE = FM  گردد و این دو نیرو همدیگر را خنثی نمایند. این حالت وقتی دست می دهد که اثر پرتو الکترونی روی پرده بی تغییر بماند پس در این صورت خواهیم داشت:

         FM = FE

        e.v.B = e E

        v = E/ B

چون مقدار E و B  معلوم است لذا از این رابطه مقدار سرعت الکترون در لحظه ورودی به خازن بدست می اید . حال که سرعت الکترون بدست آمد میدان مغناطیسی B  را حذف می کنیم تا میدان الکتریکی به تنهای بر الکترون تاثیر نماید . از آنجاییکه در جهت ox  نیرویی بر الکترون وارد نمی شود و فقط نیروی FE  بطور دائم آنرا بطرف پایین می کشد لذا حرکت الکترون در داخل خازن مشابه حرکت پرتابی یک گلوله در امتداد افقی می باشد و چون سرعت الکترون را نسبتا کوچک در نظر می گیریم معادلات حرکت الکترون ( پرتو الکترونی ) در دو جهت ox و oy  معادلات دیفرانسیل بوده و عبارت خواهد بود از  

m0(d2x /dt2)/span>=0     در امتداox 

  m0d2y /dt2)=e. E      در امتداoy

با توجه به اینکه مبدا حرکت را نقطه ورود به خازن فرض می کنیم اگر از معادلات فوق انتگرال بگیریم خواهیم داشت:

y=(1/2)(e.E)t2/m0

x=v.t

 معادلات فوق نشان می دهد  که مسیر حرکت یک سهمی است و مقدار انحراف پرتو الکترونی از امتداد اولیه (ox  )  در نقطه خروج از خازن مقدار  y  در این لحظه خواهد بود . اگرطول خازن را به L  نمایش دهیم x = L    زمان لازم برای سیدن به انتهای خازن عبارت خواهد بود از t = L / v  اگر این مقدار  t  را در معادله y   قرار دهیم مقدار انحراف در لحظه خروج از خازن به دست می آید:

     Y =  ½ e( E/m0) ( L/ v )2

     e/ m0 = ( 2y/ E ) ( v/ L )2

که در آن v سرعت الکترون که قبلا بدست آمده است. L و E بترتیب طول خازن و شدت میدان الکتریکی که هر دو معلوم است پس اگر مقدار y را اندازه بگیریم بار ویژه یا e/m0  محاسبه می شود.

 پس از خروج الکترون از خازن دیگر هیچ نیرویی بر آن وارد نمی شود بنابراین از آن لحظه به بعد حرکت ذره مستقیم الخط خواهد بود و مسیر آن مماس بر سهمی در نقطه خروج از خازن است . اگر a  فاصله پرده از خازن یعنی D P0 باشد می توانیم بنویسیم:

P0P1 = y + DP0 tgθ

tgθعبارتست از ضریب زاویه مماس بر منحنی مسیر در نقطه خروج از خازن و بنابراین مقدار یست معلوم پس باید با اندازه گرفتن فاصله اثر روی پرده( P0 P1)به مقدار y رسید و در نتیجه می توانیم e/ m0 را محاسبه نماییم.

مقداری که در آزمایشات اولیه بدست آمده بود 108×7/1 کولن بر گرم بود مقداریکه امروزه مورد قبول است و دقیقتر از مقدار قبلی است برابر 108×7589/1 کولن بر گرم است.

علاوه بر تامسون، میلیکان نیز از سال 1906 تا 1913 به مدت هفت سال با روشی متفاوت به اندازه گیری بار الکترون پرداخت.

+ نوشته شده در  پنجشنبه یازدهم مهر 1387ساعت 1:13  توسط م.ر.ف  | 

معذرت خواهی

سلام دوستان عزیز

از اینکه مدت طولانی مطلب نمی نوشتم واقعا معذرت می خواهم، دیگه کنکور بود دیگه، خب خدا رو شکر رتبم خوب شد می تونم راحت برم فیزیک تهران که عشقمه

انشاالله در پی راه اندازی یک سایت باحال فیزیک با بروبچ دانشگاه شریف و تهران هستیم که دیگه حسابی بترکونیم و از شرمندگی شما در بیایم.

ممنون

+ نوشته شده در  جمعه هشتم شهریور 1387ساعت 18:56  توسط م.ر.ف  | 

کی چی رو کشف کرد؟

به نام خدا

 

این متن مهم ترین پژوهش های انجام شده توسط دانشمندان مطرح شده در فصل اول شیمی (2) را بیان می کند که امیدوارم آنها را خوب به خاطر بسپارید:

 

کار مهم انجام شده

نام دانشمند

آب را عنصر اصلی جهان هستی می دانست.

تالس

چهار عنصر آب هوا خاک آتش را عناصر اصلی سازنده کاینات می دانست(عناصر اربعه ارسطو).

ارسطو

با انتشار کتابی به نام شیمیدان شکاک تعریف تازه ای از عنصر را بیان نمود. وی در کتاب خود عنصر را ماده ای که نمی توان آن را به مواد ساده تری تبدیل کرد معرفی کرد و شیمی را علمی تجربی نامید و از دانشمندان خواست تا افزون بر مشاهده کردن و اندیشیدن و نتیجه گیری که هر سه تنها ابزار یونانیان برای مطالعه ی طبیعت بود به پژوهش های عملی نیز اقدام کنند.

رابرت بویل

برای نخستین بار واژه ی اتم به معنای تجزیه ناپذیر را مطرح کرد و گفت که همه ی مواد از ذرات کوچک و تجزیه ناپذیری به نام اتم ساخته شده اند.

دموکریت

نخستین نظریه ی اتمی را در 7 بند ارایه کرد که البته نواقصی هم داشت.

دالتون

آزمایش ها و تحقیقات زیادی روی برقکافت ترکیب های شیمیایی فلزدار انجام داد که انجام این ازمایش ها توسط فارادی به کشف الکترون منجر شد.

مایکل فارادی

1- آزمایشات زیادی روی لوله ی پرتوی کاتدی انجام داد.

2- تامسون با تغییر جنس کاتد در لوله ی کاتدی از آهن به مس نشان داد که همه ی مواد از الکترون ها ساخته شده اند.

3- نسبت بار به جرم الکترون توسط جوزف تامسون مشخص گردید.

4- مدل الکترونی کیک کشمشی یا مدل هندوانه ای توسط جوزف تامسون ارائه شد.

تامسون

مقدار بار الکتریکی الکترون توسط رابرت میلیکان دانشمند آمریکایی تعیین شد.

میلیکان

خاصیت پرتوزایی را با تحقیق بر روی سنگ معدن اورانیم و در ماجرای فیلم عکاسی کشف کرد.

هانری بکرل

انتخاب نام پرتوزایی و مطالعه روی مواد پرتوزا به همراه همسرش پی یر کوری

ماری کوری

1- مطالعه در خاصیت پرتوزایی و کشف پرتو های آلفا و بتا و گاما و مقایسه ی جنس و بار و قدرت نفوذ هر پرتو

2- کشف هسته ی اتم(طی آزمایش معروف بمباران ورقه ی طلا) و ارائه مدل اتم هسته دار

3- محاسبه ی تقریبی قطر اتم و قطر هسته ی اتم

4- کشف پروتون

ارنست رادرفورد

کشف نوترون

جیمز چادویک

تعیین عدد اتمی عنصرها

هنری موزلی

1- طراحی چراغ بونزن

2- اختراع دستگاه طیف بین

3- کشف عناصر روبیدیم و سزیم حین انجام آزمایش روی یک سنگ معدنی لیتیم دار

رابرت بونزن

1- توجیه طیف نشری خطی هیدروژن

2- پیشنهاد مدارهای الکترونی در اطراف هسته

3- ارائه ی مدل اتمی سیاره ای یا منظومه ای

نیلز بور

ارائه ی مدل کوانتومی اتم با توجه به رفتار ذره ای و موجی الکترون و با تاکید بر رفتار موجی آن

شرودینگر

پرتوی ایکس توسط رونتگن دانشمند آلمانی کشف شد.

رونتگن

برای نخستین بار طیف نشری خطی هیدروژن را یافت و موفق به اندازه گیری دقیق طول موج هر خط شد.

آنگستروم

 

با تشکر از همراهی شما دوستان

خواهشمندم با نظرات خود ما را در راستای ارائه ی مطالب بهتر یاری کنید.

صمیمانه آرزوی شادکامی و پیروزی برای شما دارم...

+ نوشته شده در  شنبه بیست و نهم دی 1386ساعت 18:18  توسط م.ر.ف  | 

گزیده ای از زندگی نامه ی پروفسور حسابی

با سلام و عرض خسته نباشید مجدد

امروز تصمیم گرفتم گوشه ای از زندگی نامه ی پروفسور حسابی را که در سایت ایشان آمده است برای شما عزیزان در وبلاگ قرار دهم تا همه ی ما هم با کمک خداوند بتوانیم راه او را پیش بگیریم و ایران را در زمینه ی علمی قوی و قوی تر سازیم:

سيد محمود حسابي در سال 1281 (ه.ش), از پدر و مادري تفرشي در تهران زاده شدند. پس از سپري نمودن چهار سال از دوران كودكي در تهران, به همراه خانواده (پدر, مادر, برادر) عازم شامات گرديدند. در هفت سالگي تحصيلات ابتدايي خود را در بيروت, با تنگدستي و مرارت هاي دور از وطن در مدرسه كشيش هاي فرانسوي آغاز كردند و همزمان, توسط مادر فداكار, متدين و فاضله خود (خانم گوهرشاد حسابي) , تحت آموزش تعليمات مذهبي و ادبيات فارسي قرار گرفتند. استاد, قرآن كريم را حفظ و به آن اعتقادي ژرف داشتند. ديوان حافظ را نيز از برداشته و به بوستان و گلستان سعدي, شاهنامه فردوسي, مثنوي مولوي, منشات قائم مقام اشراف كامل داشتند.

 شروع تحصيلات متوسطه ايشان مصادف با آغاز جنگ جهاني اول, و تعطيلي مدارس فرانسوي زبان بيروت بود. از اين رو, پس از دو سال تحصيل در منزل براي ادامه به كالج آمريكايي بيروت رفتند و در سن هفده سالگي ليسانس ادبيات, در سن نوزده سالگي, ليسانس بيولوژي و پس از آن مدرك مهندسي راه و ساختمان را اخذ نمودند. در آن زمان با نقشه كشي و راهسازي, به امرار معاش خانواده كمك مي كردند. استاد همچنين در رشته هاي پزشكي, رياضيات و ستاره شناسي به تحصيلات آكادميك پرداختند.

شركت راهسازي فرانسوي كه استاد در آن مشغول به كار بودند, به پاس قدرداني از زحماتشان, ايشان را براي ادامه تحصيل به كشور فرانسه اعزام كرد و بدين ترتيب در سال1924 (م) به مدرسه عالي برق پاريس وارد و در سال 1925 (م) فارغ التحصيل شدند.

همزمان با تحصيل در رشته معدن, در راه آهن برقي فرانسه مشغول به كار گرديدند و پس از پايان تحصيل در اين رشته كار خود را در معادن آهن شمال فرانسه و معادن زغال سنگ ايالت "سار" آغاز كردند. سپس به دليل وجود روحيه علمي, به تحصيل و تحقيق, در دانشگاه سوربن, در رشته فيزيك پرداختند و در سال 1927 (م) در سن بيست و پنج سالگي دانشنامه دكتراي فيزيك خود را , با ارائه رساله اي تحت عنوان "حساسيت سلول هاي فتوالكتريك", با درجه عالي دريافت كردند.

استاد با شعر و موسيقي سنتي ايران و موسيقي كلاسيك غرب به خوبي آشنايي داشتند وايشان در چند رشته ورزشي موفقيت هايي كسب نمودند كه از آن ميان مي توان به ديپلم نجات غريق در رشته شنا اشاره نمود.

پروفسور حسابي به دليل عشق به ميهن و با وجود امكان ادامه تحقيقات در خارج از كشور به ايران بازگشت و با ايمان و تعهد, به خدمتي خستگي ناپذير پرداخت تا جوانان ايراني را با علوم نوين آشنا سازد. پايه گذاري علوم نوين و تاسيس دارالمعلمين و دانشسراي عالي, دانشكده هاي فني و علوم دانشگاه تهران, نگارش ده ها كتاب و جزوه و راه اندازي و پايه گذاري فيزيك و مهندسي نوين, ايشان را به نام پدر علم فيزيك و مهندسي نوين ايران در كشور معروف كرد. حدود هفتاد سال خدمت علمي ايشان در گسترش علوم روز و واژه گزيني علمي در برابر هجوم لغات خارجي و نيز پايه گذاري مراكز آموزشي, پژوهشي, تخصصي, علمي و ..., از جمله اقدامات ارزشمند استاد به شمار مي رود كه براي نمونه به مواردي اشاره مي كنيم:

_ اولين نقشه برداري فني و تخصصي كشور (راه بندرلنگه به بوشهر) 

_ اولين راهسازي مدرن و علمي ايران (راه تهران به شمشك) 

_ پايه گذاري اولين مدارس عشايري كشور 

_ پايه گذاري دارالمعلمين عالي 

_ پايه گذاري دانشسراي عالي 

_ ساخت اولين راديو در كشور 

_ راه اندازي اولين آنتن فرستنده در كشور 

_ راه اندازي اولين مركز زلزله شناسي كشور 

_ راه اندازي اولين رآكتور اتمي سازمان انرژي اتمي كشور 

_ راه اندازي اولين دستگاه راديولوژي در ايران 

_ تعيين ساعت ايران 

_ پايه گذاري اولين بيمارستان خصوصي در ايران, به نام بيمارستان "گوهرشاد" 

_ شركت در پايه گذاري فرهنگستان ايران و ايجاد انجمن زبان فارسي 

_تدوين اساسنامه طرح تاسيس دانشگاه تهران 

_ پايه گذاري دانشكده فني دانشگاه تهران 

_ پايه گذاري دانشكده علوم دانشگاه تهران 

_ پايه گذاري شوراي عالي معارف 

_ پايه گذاري مركز عدسي سازي اپتيك كاربردي در دانشكده علوم دانشگاه تهران 

_ پايه گذاري بخش آكوستيك در دانشگاه و اندازه گيري فواصل گام هاي موسيقي ايراني به روش علمي 

_ پايه گذاري و برنامه ريزي آموزش نوين ابتدايي و دبيرستاني 

_ پايه گذاري موسسه ژئوفيزيك دانشگاه تهران 

_ پايه گذاري مركز تحقيقات اتمي دانشگاه تهران  

_ پايه گذاري اولين رصدخانه نوين در ايران 

_ پايه گذاري مركز مدرن تعقيب ماهواره ها در شيراز 

_ پايه گذاري مركز مخابرات اسدآباد همدان 

_ پايه گذاري انجمن موسيقي ايران و مركز پژوهش هاي موسيقي 

_ پايه گذاري كميته پژوهشي فضاي ايران 

_ ايجاد اولين ايستگاه هواشناسي كشور (در ساختمان دانشسراي عالي در نگارستان دانشگاه تهران) 

_ تدوين اساسنامه و تاسيس موسسه ملي ستاندارد 

_ تدوين آيين نامه كارخانجات نساجي كشور و رساله چگونگي حمايت دولت در رشد اين صنعت 

_ پايه گذاري واحد تحقيقاتي صنعتي سغدايي (پژوهش و صنعت در الكترونيك, فيزيك, فيزيك اپتيك, هوش مصنوعي) 

_ راه اندازي اولين آسياب آبي توليد برق (ژنراتور) در كشور 

_ ايجاد اولين كارگاه هاي تجربي در علوم كاربردي در ايران 

_ ايجاد اولين آزمايشگاه علوم پايه در كشور

برگرفته از http://www.hessaby.com/

+ نوشته شده در  یکشنبه شانزدهم دی 1386ساعت 18:23  توسط م.ر.ف  | 

مغناطيس و القاي الكترومغناطيس

به نام خدا

بعد از مدتي كه متاسفانه نتوانستم وبلاگ را آپديت كنم دوباره سعي كردم تا مطلب جديدي رو ارائه كنم و فقط خواهشي از همگي شما عزيزان داشتم و اونم اين بود كه اولا اگر مطالب وبلاگ بنده رو در وبلاگ خودتون مي گذاريد واقعا باعث افتخار بنده است كه مقاله ي بنده را انتخاب كرده ايد ولي براي دوري از هرگونه كارهاي غيراخلاقي ديگر و قانون شكني لطفا آدرس وبلاگ بنده را درج نماييد خواهش ديگر بنده اين بود كه حتما بنده حقير را با نظرات زيباي خودتان ياري كنيد و به عنوان حسن ختام صحبت هايم شما رو دعوت مي كنم تا سري به گروه فيزيك-شيمي در ياهو بزنيد و از مقالات و بحث ها و نامه هاي علمي كه آن جا هست استفاده ببريد.

خب مطلب امروز در مورد القاي الكترومغناطيس از كتاب فيزيك(3) هست كه فقط بنده در اينجا قصد دارم تا مفاهيم اين فصل را به طور كامل و بدون هيچ گونه گزافه گويي به شما ارائه دهم و از تمامي فرمول هاي اين فصل فقط براي توضيح مفاهيم استفاده كرده ام و هرگز به طور صرف  فرمول هاي اين فصل را به شما ارائه نخواهم كرد. شما را دعوت مي كنم تا پايان اين بحث با ما باشيد:

دو فصل پاياني فيزيك سوم دبيرستان در مورد مغناطيس و القاي الكترومغناطيس هستند كه در دبيرستان بحث جديدي به شمار مي روند.

بحث را با خلاصه ي بسيار كوتاهي از فصل چهارم آغاز مي كنم:

در فصل چهارم مي بينيم كه:

مغناطيس خاصيتي از موادي مانند آهن و كبالت و نيكل و يا آلياژهاي آن هاست كه براده هايي از همين اجسام را جذب مي كنند.

هر آهنربا كه خاصيت مغناطيسي دارد داراي دو قطب شمال گرا و جنوب گرا است كه در اين نواحي خاصيت مغناطيسي بسيار شديد است و همواره در اطراف مواد مغناطيسي خطوط ميدان مغناطيسي مشاهده مي شوند.

خطوط ميدان مغناطيسي خطوط بسته اي هستند كه در آهنربا همواره از قطب شمال گرا به قطب جنوب گرا در خارج آهنربا مي باشد و بايد توجه داشت كه خطوط ميدان مغناطيسي هيچ نقطه ي آغاز و يا پاياني ندارند و اهنربايي وجود ندارد كه تك قطبي باشد.

اجسام نيز از نظر خاصيت مغناطيسي و شدت اين خاصيت درون خود به سه دسته ي زير تقسيم مي شوند:

1- اجسام فرومغناطيس: اجسامي هستند كه وقتي در يك ميدان مغناطيسي خارجي قرار مي گيرند داراي خاصيت مغناطيس مي شوند.

2- اجسام پارامغناطيس: اجسامي هستند كه وقتي در يك ميدان مغناطيسي خارجي قرار مي گيرند به كندي و به ندرت خاصيت مغناطيسي پيدا مي كننند.

3- اجسام ديامغناطيس: اجسامي هستند كه هيچ گاه خاصيت مغناطيسي پيدا نمي كنند حتي اگر در يك ميدان مغناطيسي خارجي قرار گيرند.

وقتي عقربه ي مغناطيسي درون يك ميدان مغناطيسي قرار گيرد همواره در جهتي مي ايستد كه جهت ميدان مغناطيسي خارجي را نشان مي دهد.

وقتي يك سيم طويل حامل جريان الكتريكي درون ميدان مغناطيسي قرار گيرد به آن يك نيروي الكترومغناطيسي وارد مي شود كه در فصل چهارم فرمولي براي به دست اوردن نيروي وارد بر سيم راست حامل جريان الكتريكي آورده شده است كه در اين فرمول نيروي وارد بر سيم با انداهي ميدان مغناطيسي و شدت جريان الكتريكي و طول سيم و همچنين سينوس زاويه ي بين ميدان مغناطيسي و شدت جريان الكتريكي رابطه ي مستقيمي دارد و بايد توجه داشت كه اين نيرو همواره بر سوي جريان الكتريكي و ميدان مغناطيسي عمود است و جهت آن با قاعده ي دست راست مشخص مي شود.

از آنجاكه جريان الكتريكي در واقع همان حركت الكترونهاست و جهت جريان الكتريكي برابرست با جهت حركت پروتون ها در سيم بنابر اين به يك بار متحرك نيز وقتي در ميدان مغناطيسي قرار گيرد نيروي الكترومغناطيسي وارد مي شود كه اندازه ي اين نيرو با فرمولي كه در كتاب آمده است قابل اندازه گيري است كه اين نيرو با بار ذره و سرعت حركت بار و ميدان مغناطيسي و سينوس زاويه ي بين بردار حركت و ميدان مغناطيسي رابطه ي مستقيمي دارد و جهت نيروي وارد بر بار مثبت همانند جهت نيروي وارد بر سيم حامل جريان در ميدان مغناطيسي به دست مي ايد اما نيروي وارد بر بار منفي دقيقا خلاف نيروي وارد بر بار مثبت مي باشد.

تاكنون به بررسي نيروي وارد بر سيم و بارمتحرك در يك ميدان مغناطيسي پرداخته ايم و اكنون مي خواهيم به بررسي ميدان هاي يك سيم راست و سيم پيچ يا پيچه و سيملوله بپردازيم:

بسيار جالب است كه يك سيم راست حامل جريان خود نيز ميدان مغناطيسي توليد مي كند كه سوي آن بر طبق قانون دست راست محاسبه مي شود و براي اندازه گيري آن در كتاب فيزيك فرمولي نيز آورده شده است.

همانطور كه يك سيم راست ميدان مغناطيسي توليد مي كند يك سيم پيچ و سيملوله نيز ميدان مغناطيسي ايجاد مي كنند كه اگر بخواهيم از لحاظ اندازه ميدان يك سيم راست طيل را با ميدان يك سيم پيچ و ميدان يك سيملوله مقايسه كنيم بايد بدانيم كه ميدان مغناطيسي در مركز سيملوله بسيار بيشتر از ميدان مغناطيسي در پيچه و ميدان مغناطيسي در پيچه(سيم پيچ داراي يك حلقه) بيشتر از ميدان مغناطيسي در اطراف سيم راست است كه با مراجعه به فرمول هاي آن ها در كتاب فيزيك(3) اين موضوع به قطع با توجه به ضرايب آن ها مشخص مي شود.

 

بخش بعدي مقاله كه در مورد فصل پنجم فيزيك(3) مي باشد انشاءالله مفصل تر در مقاله بعدي در اختيار شما عزيزان قرار خواهد گرفت.

با تشكر

محمدرضا فولادي (مدير گروه فيزيك-شيمي)

+ نوشته شده در  شنبه هفدهم شهریور 1386ساعت 19:17  توسط م.ر.ف  | 

امكانات جديد وبلاگ

دوستان عزيز ۳ مورد امكانات جديد را به سايت افزوديم تا بتوانيم ارتباط بسيار كهنه و قديمي خودمان را با شما چند برابر كنيم.

با اين هدف امكانات نظر سنجي اس ام اسي/ خبرنامه وبلاگ/ نظرسنجي وبلاگ راه اندازي شدند و اميدوارم تا با نظرات و فعاليت هاي خودتان ما را دلگرم به فعاليت چند برابر كنيد.

 

با تشكر از حضور دلگرم كننده و پرمهرتان

+ نوشته شده در  چهارشنبه بیستم تیر 1386ساعت 11:34  توسط م.ر.ف  | 

اثر هارمونيك ها بر خازن ها

با سلام و عرض خسته نباشيد خدمت شما دوست عزيز

بلاخره بعد از يك مدت مديدي تصميم گرفتم بلاخره براي خالي نبودن عريضه هم كه شده مطلبي بفرستم و به اصطلاح اينترنتي آپ تو ديت باشم و ميگن به فارسي بگو به روز بودن.

بلاخره امروز مطلبي رو از سايت هوپا انتخاب كردم تا براتون بزارم اينجا، كه ملاك من هم از انتخاب اين موضوع تنوعي در مطالب وبلاگ است و بس!

اثر هارمونيك ها بر خازن ها

نقش خازنها به عنوان المان هاي الكتريكي و الكترونيكي كارآمد در صنايع مربوط به توليد و انتقال و توضيع امروزي غير قابل انكار است بگونه اي كه ديگر هرگز نمي توان چنين صنايعي را بدون وجود خازنهاي نيرو متصور شد.از اين رو شناخت كامل خازنها و عوامل تاثير گذار برآنها و حفظ و نگهداري و نظارت دقيق بر آنها ، براي افزايش طول عمر خازن ها و كار كرد بهينه آنها امري است الزامي و اجتناب ناپذير.

كليد واژه- خازن قدرت ، فركانس ، هارمونيك ها.
مقدمه

درسالهاي اوليه هارمونيكها در صنايع چندان رايج نبودند.به خاطر مصرف كننده هاي خطي متعادل. مانند : موتورهاي القايي سه فاز،گرم كنندها وروشن كننده هاي ملتهب شونده تا درجه سفيدي و ..... اين بارهاي خطي جريان سينوسي اي در فركانسي برابر با فركانس ولتاژ مي كشند. بنابراين با اين تجهيزات اداره كل سيستم نسبتا با سلامتي بيشتري همراه بود. ولي پيشرفت سريع در الكترونيك صنعتي در كاربري صنعتي سبب بوجود آمدن بارهاي غير خطي صنعتي شد. در ساده ترين حالت ، بارهاي غيرخطي شكل موج بار غير سينوسي از شكل موج ولتاژ سينوسي رسم مي كنند (شكل موج جريان غير سينوسي).

پديدآورنده هاي اصلي بارهاي غير خطي درايوهاي AC / DC ، نرم راه اندازها ، يكسوسازهاي 6 / 12 فاز و ... مي باشند. بارهاي غيرخطي شكل موج جريان را تخريب مي كنند. در عوض اين شكل موج جريان شكل موج ولتاژ را تخريب مي نمايد. بنابراين سامانه به سمت تخريب شكل موج  در هر دوي ولتاژ و جريان مي شود. در اين مقاله سعي شده است تا بزباني هرچه ساده تر توضيحي در مورد نحوه عملكرد هارمونيك ها و راه كاري براي دوري از تاثير گذاري آنها بر خازنها ي نيرو ارائه شود.


اساس هارمونيك ها :

اصولا هارمونيك ها آلوده سازي شكل موج را در اشكال سينوسي آنها نشان مي دهند. ولي فقط در مضارب فركانس اصلي . تخريب شكل موج را مي توان در فركانس هاي مختلف (مضارب فركانس اصلي) بعنوان يك نوسان دوره اي بوسيله آناليز فوريه تجزيه و تحليل كرد. در حال حاضر هارمونيكهاي فرد و زوج و مرتبه 3 در اندازه هاي مختلف ضرايب فركانس هاي مختلف در سامانه هاي الكتريكي موجودند كه مستقيما تجهيزات سامانه الكتريكي را متاثر مي سازند. در معنايي وسيعتر هارمونيكهاي زوج و مرتبه 3 هريك تلاش مي كنند كه ديگري را خنثي نمايند. ولي در مدت زماني كه بار نا متعادل است اين هارمونيك هاي زوج و مرتبه 3 منجر به اضافه بار در نول و اتلاف انرژي شديد مي شوند. با تمام احوال هارمونيك هاي فرد اول مانند هارمونيك پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و .... عملكرد اين تجهيزات الكتريكي را تحت تاثير قرار مي دهند. براي فهم بهتر تاثير هارمونيك ها ، شكل زير تاثير تخريب هارمونيك پنجم بر شكل موج سينوسي را نشان مي دهد :

 
 

هارمونيك هاي ولتاژ و جريان تاثيرات متفاوتي بر تجهيزات الكتريكي دارند. ولي عموما بيشتر تجهيزات الكتريكي به هارمونيكهاي ولتاژ بسيار حساس اند. تجهيزات اصلي نيرو مانند موتورها، خازن ها و غيره بوسيله هارمونيكهاي ولتاژ متاثر مي شوند. به طور عمده هارمونيكهاي جريان موجب تداخل مغناطيسي (Magnetic Interfrence) و همچنين موجب افزايش اتلاف در شبكه هاي توزيع مي شوند. هارمونيكهاي جريان وابسته به بار اند ، در حالي كه سطح هارمونيكهاي ولتاژ به پايداري سامانه تغذيه و هارمونيكهاي بار (هارمونيكهاي جريان) بستگي دارد. عموما هارمونيك هاي ولتاژ از هارمونيك هاي جريان كمتر خواهند بود.    
 

تشديد:

اساسا تشديد سلفي – خازني در همه انواع بارها مشاهده مي شود. ولي اگر هارمونيك ها در شبكه توضيع شايع نباشند تاثير تشديد فرونشانده مي شود.
در هر تركيب سلفي – خازني چه در حالت سري و چه در حالت موازي ، در فركانسي خاص تشديد رخ مي دهد كه اين فركانس خاص فركانس تشديد ناميده مي شود. فركانس تشديد فركانسي است كه در آن رآكتنس خازني (Xc) و رآكتنس القايي (XL) برابر هستند.
براي تركيبي مثالي براي بار صنعتي كه شامل اندوكتانس بار و يا رآكتنس ترانسفورماتور كه بعنوان XL عمل مي كند و رآكتنس خازن تصحيح ضريب توان كه بصورت Xc خودنمايي مي كند فركانس تشديدي برابر با LC خواهيم داشت . رآكتنس خازني متناسب با فركانس كاهش مي يابد (توجه : Xc با فركانس نسبت عكس دارد). در حاي كه رآكتنس القايي متناسب با آن افزايش مي يابد (توجه
: XL با فركانس نسبت مستقيم دارد).اين فركانس تشديد به سبب متغير بودن الگوي بار متغير خواهد بود. اين مساله براي ظرفيت خازني ثابت كل براي اصلاح ضريب توان پيچيده تر است. براي درك صحيح اين پديده لازم است دو نوع وضعيت تشديد شامل حالت تشديد سري و حالت تشديد موازي مورد توجه قرار گيرند. اين دو امكان در زير توضيح داده مي شوند.
 
تشديد سري:

يك تركيب سري رآكتنس سلفي – خازني ، مدار تشديد سري شكل مي دهد كه در شكل زير نشان داده شده است.
 
 
به خاطر تركيب سري سلف و خازن ، در فركانس تشديد امپدانس كل به پايين ترين سطح كاهش مي يابد و اين امپدانس در فركانس تشديد طبيعتي مقاومتي دارد. بنا براين در فركانس تشديد رآكتنس خازني و رآكتنس سلفي (القايي) برابر هستند.اين امپدانس پايين براي توان ورودي در فركانس تشديد ، افزايش تواني جريان را نتيجه مي دهد.شكل داده شده زير رفتار امپدانس خالص در وضعيت تشديد سري را نشان مي دهد.

 
 


در كاربري صنعتي رآكتنس ترانسفورماتور قدرت به علاوه خازنهاي اصلاح ضريب توان در سمت ولتاژ پايين به عنوان يك مدار تشديد موازي براي سمت ولتاژ بالاي ترانسفورماتور عمل مي كند. اگر اين فركانس تشديد تركيب سلف و خازن بر فركانس هارمونيك شايع در صنعت منطبق شود ، بخاطر بستري با امپدانس پايين ارائه شده توسط خازن ها براي هارمونيك ها ، منجر به افزايش تواني جريان خازن ها خواهد شد. از اين رو خازن هاي ولتاژ پايين در سطحي بسيار بالا اضافه بار پيدا خواهند كرد كه همچنين اين عمل موجب تحميل بار اضافي بر ترانسفورماتور مي شود. اين پديده منجر به تخريب ولتاژ در شبكه ولتاژ پايين مي شود.
 

تشديد موازي:


يك تشديد موازي تركيبي از رآكتنس خازني و القايي است كه در شكل زير نمايش داده شده است.
 
 

در اينجا رفتار امپدانس برعكس حالت تشديد موازي خواهد بود كه در شكل داده شده در زير ، نشان داده شده است.در فركانس تشديد امپدانس منتجه مدار به مقداري بالا افزايش مي يابد. اين ، منجر به بوجود آمدن مدار تشديد موازي ميان خازن هاي اصلاح ضريب توان و اندوكتانس بار مي شود كه نتيجه آن عبور ولتاژ بسيار بالا هم اندازه  امپدانس ها و جريان هاي گردابي بسيار بالا درون حلقه خواهد بود.

 
 


در كاربري صنعتي خازن اصلاح ضريب توان مدار تشديد موازي با اندوكتانس بار تشكيل مي دهد.هارمونيك هاي توليد شده از سمت بار رآكتنس شبكه را افزايش مي دهند. كه موجب بلوكه شدن هارمونيك هاي سمت تغذيه مي شود.اين منجر به تشديد موازي اندوكتانس بار و اندوكتانس خازني مي شود. مدار LC (سلفي – خازني) مواز ي ، شروع به تشديد ميان آنها مي كند كه منجر به ولتاژ بسيار بالا و جريان گردابي بسيار بالا در درون حلقه مدار سلف – خازن (LC) مي شود. نتيجه اين امر آسيب به تمام سمت ولتاژ پايين سامانه الكتريكي است.
ايزوله كردن تشديد موازي از ايزولاسيون تشديد سري نسبتا پيچيده تر است.اساسا اين امر بخاطر تنوع بار صنعتي از زماني به زمان ديگر است كه موجب تغيير فركانس تشديد مي شود. شكل زير تاثير ظرفيت خازني ثابت و اندوكتانس متغير را نشان مي دهد.
 


 
اين تغيير مداوم فركانس تشديد ممكن است موجب تطبيق فركانس تشديد بر فركانس هارمونيك شود كه ممكن است منتج به ولتاژ بالا و جريان بالا كه سبب نقص و خرابي تجهيزات الكتريكي مي شوند ، گردد.بنا بر اين در هر دو تشديد موازي و سري خازنهاي قدرت متاثر هستند كه بكار گيري دستگاه هاي حفاظتي و ايمني را براي خازنها ايجاب مي نمايد. اين امر درك صحيح بر خازنهاي قدرت را قبل از از اعمال تصحيح بخاطر تاثير هارمونيك ها و تشديد ايجاب مي نمايد.
 
خازنهاي قدرت:

خازنهاي اصلاح ضريب توان نسبت به هارمونيك ها حساس اند و بيشتر عيوب خازنهاي قدرت ، عيوبي با طبيعت زير را نشان مي دهند :
هارمونيك ها – هارمونيك هاي پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و ...
تشديد
اضافه ولتاژ
امواج كليد زني
جريان هجومي
ولتاژ آني بازگيري جرقه
تخليه / بازبست ولتاژ
 
بسته به طراحي ساختاري اساسي ، حدود پايداري در مقابل اضافه ولتاژ ، اضافه جريان و هارمونيكها براي دور كردن خازن از خرابي بسيار مهم است.
اساسا خازن ها امواج كليد زني توليد مي كنند كه عموما به عنوان جريان هجومي و اضافه ولتاژ آني دسته بندي مي شوند.
جريان هجومي پديده اي است كه هنگام به مدار وصل كردن خازن ها رخ مي دهد. امپدانس ارائه شده توسط خازن طبيعتا بسيار كم و مقاومتي است. اين امر منجر به جريان هجومي به بزرگي 50 تا 100 برابر جريان اسمي مي شود كه از خازن عبور مي كند ، اما چرا از خازن؟ زيرا امپدانس ترانسفورماتور در زمان روشن كردن خازن ها فقط در مقابل شار جريان مقاومت مي كند.
اين امر هنگامي پيچيده تر مي گردد كه در تركيب موازي بانك خازني ممكن است جريان هجومي كليد زني به سطحي بالاتر از 200 تا 300 برابر جريان اسمي برسد. اين جريان هجومي نتيجه تخليه خازن هاي از پيش شارژ شده موازي با آن مي باشد. در زير اين مطلب نشان داده شده است.نوعا جريان هجومي علاوه بر تخريب در شكل موج جريان سبب تخريب در شكل موج ولتاژ مي شود.
 
 
در هنگام خاموش كردن (از مدار خارج كردن) خازن ها ، بسته به شارژ ذخيره شده در آن ، اضافه ولتاژ ناگهاني بالاتري در زمان خاموش كردن خازن ها بوجود خواهد آمد كه ممكن است موجب پديد آمدن جرقه در پايه ها شود.
هنگامي كه خازن خاموش مي شود شار الكتريكي در خود نگه مي دارد و بوسيله مقاومتهاي تخليه ، تخليه (Discharge) مي شود. مدت زمان تخليه عموما بين 30 تا 60 ثانيه مي باشد. تا زماني كه تخليه بشكل موثري صورت نگرفته نمي توان خازنها را به مدار باز گرداند. هرگونه بازبست خازن قبل از تخليه كامل دوباره موجب افزايش جريان هجومي مي شود.
 
علاوه بر دستگاه هاي مسدود كننده هارمونيك ها كه با صحت خازن ها نسبت مستقيم دارند ، و در سر خط بعدي تشريح مي شوند ، دستگاه هاي تحليل برنده امواج كليد زني مثل جريان هجومي ، اضافه ولتاژ آني و غيره نياز دارند كه بطور دقيق تعريف و بررسي شوند.
 
دستگاه هاي مسدود كننده هارمونيك ها:
براي كاربري سالم خازن ها لازم است كه فركانس تشديد مدار LC (سلف – خازن) كه شامل ادوكتانس بار و خازنهاي اصلاح ضريب توان مي شود ، به فركانسي دور از كمترين فركانس هارمونيك تغيير داده شود. براي مثال هارمونيك هايي كه در سامانه توليد مي شوند و خازن هاي قدرت را متاثر مي سازند ، هارمونيك هاي پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و غيره هستند. پايين ترين هارمونيكي كه بر خازن ها تاثير مي گذارد هارمونيك پنجم است كه در فركانس 250 هرتز ديده مي شود. اساسا اگر خازن ها با سلف ها موازي شده باشند ، انتخاب مقدار اندوكتانس به شكل زير است :
تركيب سري LC (سلف – خازن) در فركانسي زير 250هرتز تشديد مي كند . بنابراين در همه فركانس هاي هارمونيك ها تركيب سري سلف و خازن مانند يك تركيب سلفي عمل خواهد كرد و امكان تشديد براي هارمونيك پنجم يا هر هارمونيك بالاتري از بين مي رود. شكل زير ناميزان سازي (De – Tuning) خازن ها را نشان مي دهد.
 
 
اين تركيب سلف و خازن كه در آن فركانس تشديد در فركانسي دور از فركانس هارمونيك تنظيم شده است ، مدار LC (سلف – خازن) ناميزان شده
(De-Tuned) نام دارد. ضريب نا ميزان سازي نسبت رآكتنس به طرفيت خازني است. در مدار خازني ناميزان شده ، اساسا سلف مانند دستگاه مسدود كننده هارمونيك ها عمل مي كند. براي خازن ها ضريب مناسب ناميزان سازي حدود % 7 است كه فركانس تشديد را در 189 هرتز تنظيم مي كند.
اما ، ناميزان سازي % 5.67 همچنين در جايي استفاده مي شود كه فركانس تشديدي معادل 210 هرتز دارد . هر دو درجه ناميزان سازي ، مسدود كردن (بلوكه كردن) هارمونيك ها از خازن ها را تضمين مي كنند. شكل زير درجه ناميزان سازي را نمايش مي دهد.

 
 
 


بانك هاي ناميزان سازي خازن:


بانك هاي ناميزان سازي خازن نيازمند آن هستندكه با نكات اساسي زير مشخص شوند :
انتخاب درجه ناميزان سازي
محاسبه خازن كل خروجي مورد نياز
محاسبه افزايش ولتاژ بوسيله سلف هاي سري
درجه ناميزان سازي مطلوب بر پايه هارمونيك موجود است. لازم است كه هارمونيك هاي سمت بار اندازه گيري شوند تا در درجه ناميزان تصميم گيري شود.
*
خروجي خازن و سطح ولتاژ نياز به انتخاب صحيح بر اساس درجه ناميزان سازي دارند. براي مثال براي %7 ناميزان سازي براي رسيدن به 200 كيلو ولت آمپر رآكتيو خروجي (KVAR) در 400 ولت ، نياز به آن داريم كه خازن 240 KVAR خروجي با ولتاژ 400 ولت انتخاب نماييم. اين بدليل افزايش ولتاژ بوسيله اندوكتانس سري است. مشابها براي رسيدن به 200 KVAR خروجي در ولتاژ 440 ولت به خازن هاي 240 KVAR خروجي 480 ولتي نياز است.
محاسبه افزايش ولتاژ به سبب رآكتنس سري ، بر اساس ناميزان سازي است و به روش زير انجام مي گيرد :
( درجه ناميزان سازي – 1) / (ولتاژ نرمال مجاز) = ولتاژ خازن
 

سامانه خازني ايده آل:

براي تصحيح ضريب توان در بار صنعتي كنوني كه شامل هارمونيك ها و تشديد مي شود ، يك سامانه اتصال خازني اساسا بايد خصوصيات زير را دارا باشد :
ظرفيت خازني متغير بر اساس توان رآكتيو براي دوري از تغيير فركانس تشديد. اين امر انتخاب صحيح پنل هاي APFC را ممكن مي سازد. پنل APFC بايد خصوصيات زير را داشته باشد.
حسگرها بايد به طور مداوم سطح هارمونيك هاي ولتاژ را نمايش دهد و خازن ها را تحت زير سطوح بالاتر هارمونيك ها محافظت نمايد.
انتخاب محدوده هارمونيك هاي پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و همچنين شناخت تخريب همه هارمونيك ها براي تنظيم حدود ايمن و همچنين پيش بيني تغييرات بعدي هارمونيك ها.
مونيتورينگ جريان RMS براي محافظت خازن ها تحت هر حالت تشديد.
كنترل مشخصات ، براي دوري از بكارگيري ظرفيت مازاد خازني تحت حالت كم بار.
انتخاب خازن با عمر بالا و با تضمين مشخصات زير :
ظرفيت اضافه بار : حداقل دو برابر جريان اسمي به طور مداوم و 350 برابر آن هنگام جريان هجومي.
قابليت پايداري در مقابل اضافه ولتاژ :بيشتر از %10 و بالاتر از ولتاژ مجاز بصورت پيوسته.
قابليت پايداري در مقابل هارمونيك ها : تضمين محدوده هاي هارمونيك هاي پنجم ، هفتم ، يازدهم ، سيزدهم و همچنين براي محدوده هاي THD.
مدار سلفي De – Tuned براي مسدود كردن هارمونيك ها (الگوي هارمونيك بار بايد قبل از تعيين درجه ناميزان سازي (De – Tuning) اندازه گيري شود).
انتخاب سطح خازن و سطح ولتاژ براساس درجه ناميزان سازي.
دستگاه هاي كليدزني با تقليل دهنده هاي داخلي براي تقليل امواج كليد زني براي خازن هاي قدرت.
اساسا اين خصوصيات با مطالعه متناسب هارمونيك هاي ولتاژ بار همراه است كه تضمين مي كند كه تاثير مخرب هارمونيك ها و تشديد از خازن ها دور شود كه بدين وسيله عمر خازن ها و كارايي كل سامانه الكتريكي را افزايش مي دهد.
 

نتيجه گيري

علم به شرايط و خصوصيات خازن ها و عوامل موثر بر آنها از جمله هارمونيك ها نه تنها موجب افزايش امنيت و سلامتي و طول عمر آنها خواهد شد بلكه سبب كاهش هزينه هاي پيش بيني شده و نشده در بكار گيري انرژي الكتريكي مي شود.
+ نوشته شده در  سه شنبه نوزدهم تیر 1386ساعت 1:25  توسط م.ر.ف  | 

فسفرسانس و فلوئورسانس

فسرسانس و فلوئورسانس پديده هايي هستند كه در آنها يك ماده خاص كه بطور عام به آن فسفر گفته ميشود پس از قرار گرفتن در مقابل نور مرئي يا غير مرئی يا حرارت ( تحريك شده ) اين انرژي را در خود ذخيره مي كند و سپس آن انرژي را بصورت طيفي از امواج مرئي در طول مدت زماني منتشر مي كند .

. اگر اين بعنوان شباهت اين دو پديده باشد تفاوت آنها در اختلاف زماني بين اين دو دريافت و تابش يا به عبارت گر دوام تابش است . اگر زمان تحريك كمتر از ۱۰ به توان ۸- ثانيه باشد، اين پديده را Fluorescent مي ناميم و اگر زمان تحريك بيش از ۱۰ به توان ۸- ثانيه باشد آن را Phosphorescent مي ناميم.به عبارتي در فسفرسنس تحريك طولاني تر و تشعشع طولاني تري داريم و در فلوئورسنس تحريك كوتاهتر تر و تشعشع كوتاهتري تري داريم.در فلوئورسانس كه نمونه آن نور مهتابي يا صفحه تلويزيون است تابش آني است و تقريبا" بلافاصله بعد از قطع نور تمام ميشود . در حالي كه در فسفرسانس ماده بعد از قطع نور نيز تا مدتي به تابش ادامه ميدهد كه مقدار آن بسته به ماده مورد استفاده مي تواند از چند ثانيه تا چندين روز طول بكشد . در فلوئورسانس برانگيختگي ميان دو تراز اصلي با انرژي هاي E1,E2 اتفاق مي افتد كه جابجايي بين أنها كاملا" أزاد است .الكترون با دريافت انرژي بر انگيخته شده وبه تراز E2 مي رود وپس از 8تا 10 ثانيه دوباره به تراز اول بر مي گردد و فتوني با انرژي E2-E1 تابش مي كند اما در فسفرسانس ماجرابدليل وجود يك تراز مياني كمي پيچيده تر است اين تراز كه مابين تراز پايه و برانگيخته قرار دارد تراز نيمه پايدار مي باشد و مانند يك دام براي الكترونها عمل ميكند به خاطر شرايط خاص اين تراز انتقال الكترون از أن به ساير ترازها ممنوع واحتمال أن بسيار كم است بنابراين چنانچه الكتروني پس از برانگيختگي از تراز E2 در دام تراز نيمه پايدار بيافتد انجا مي ماند تا زماني كه به طريقي ديگر مجددا" برانگيخته شود وبه تراز E2 برگردداين اتفاق مي تواند تحت تاثير جنبشهاي گرمايي اتمها يا مولكولهاي مجاور ويا برانگيختگي نوري روي دهد اما احتمال وقوع أن بسيار كم است به همين دليل چنين الكترونهايي تا مدتها در تراز مياني مي مانند (بسته به ساختار اتمي ماده و شرايط محيطي) وهمين عامل تاخير در باز تابش بخشي از انرژي دريافت شده است.تحريك اين ماده ها به گونه هاي مختلف انجام مي شوند: بمباران فوتوني، الكترونها، يونهاي مثبت، واكنشهاي شيميايي، گرما و گاهي اوقات ( مخصوصاً در جانداران ) تنش هاي مكانيكي... راز کرمهای شب تاب در فسفرسانس است.
برای ساختن مواد درخشنده در تاريکی بايد فسفری وجود داشته باشد که با استفاده از نور معمولی انرژی بگيرد و طول تابش ان زياد باشد.برای مثال دو فسفری که اين ويژگی ها را دارند مثل ( Zinc Sulfide ) و ( Strontium Aluminate ). که ( Strontium Aluminate ) بهتر است برای طول تابش بيشتر.
اين مواد با پلاستيک مخلوط ميکنند و مواد درخشنده در تاريکی را ميسازند.
بعضی مواقع ممکن است شما موادی را ببينيد که ميدرخشند ولی به انرژی احتياجی ندارند!يکی از ان مثالها بروی عقربه های ساعتهای گران قيمت است.درانها فسفر با يک عنصر راديو اکتيو مخلوط شده (مثل راديوم- radium) که ان عنصر با انتشار راديو اکتيو فسفر را مرتبا با انرژی ميکند.
شرحي از نحوه ي كار لامپ هاي فلوئورسنت :

در اين لامپها يك تخليه ي الكتريكي در محيطي از بخار جيوه و يك گاز خنثي ( مانند آرگون ) انجام مي شود. بخار جيوه بر اثر اين تخليه ي انرژي و جذب اين انرژي، شروع به تشعشع مي كند و طول موج اين تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است كه در محدوده ي طيف UV ( فرا بنفش ) است.

از ديگر سوي، دبواره ي داخلي لامپ را با مواد فسفرسنتي پوشش مي دهند و اين مواد توسط اشعه ي UV تحريك شده، نور مرئي تابش مي كنند.
در دهه ي ۱۹۴۰ اين پوشش Zn2SiO4 (سيليكات زيركونيم) بود و از Mn بعنوان Activator استفاده مي كردند. بعدها يك محلول فسفاتي به صورت Ca5.(PO4)3.(Cl,F).Sb3+ion.Mn2+ion - كه Sb3+ion يعني يون ۳ بار مثبت آنتيموان - استفاده شد كه Activator ان، Sb ( آنتيموان ) بود.

چه موادي اين گونه هستند (نام عنصر ها) و رنگ نور انها به چه بستگي دارد؟

شماره - ماده ي زمينه - Activator - رنگ تشعشع - كاربرد
-------------------------------------------------------------- ( زمان عملكرد كوتاه )
۱ - CaWO4 - بدون Activator - آبي - لامپ آبي
۲ - Pb - CaWO4 - آبي كم رنگ - لامپ آبي
۳ - Pb - BaSi2O5 - فرا بنفش - لامپ تشعشع طولاني مدت فرابنفش
۴ - Mn - Zn2SiO4 - سبز - لامپ سبز
۵ - Pb3Mn - CaSiO3 - بين زرد و نارنجي - لامپ رنگي با كيفيت بالا
۶ - Mn - Cd2B2O5 - نارنجي / زرد - لامپ ترنر
-------------------------------------------------------------- ( زمان عملكرد طولاني )
۱ - Mn - Zn2SiO4 - زرد سبز - رادار و اسيلوگراف
۲ - Pb3Mn - CaSiO3 - نارنجي - رادار
۳ - Mn - (Zn,Be).SiO4 - سفيد - تلويزيون هاي دقيق

اينم متني براي شيمي دوم دبيرستان

با تشكر

منتظر نظرات شما هستم

+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و هشتم فروردین 1386ساعت 12:19  توسط م.ر.ف  | 

قانون كيرشهف

خب به درخواست يكي از دوستان عزيز

بخش فيزيك سوم دبيرستان رو راه اندازي كردم و امروز سعي مي كنم تا مقالاتي رو براي شما در اين مورد در وبلاگ قرار بدم.

اولين مقاله كه لينك اونرو قرار دادم در مورد قانون كيرشهف هست كه در مورد شدت جريان ها و ولتاژهاي مدارها و حلقه هاي هر مدار و گره هاي موجود در مدار بحث مي كند.

هر سوالي در مورد اين قانون كه تقريبا مشهورترين قانون در بحث الكتريسيته جاري سال سوم دبيرستان مي باشد هست در قسمت نظرات بگذاريد در اسرع وقت جواب مي دم.

http://physics.about.com/od/electromagnetics/f/KirchhoffRule.htm

لينك فوق حاوي مقاله است.

با تشكر

 

+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و هشتم فروردین 1386ساعت 12:8  توسط م.ر.ف  | 

سوزاندن يك بطري نوشابه خانواده ‪ ۵۷‬ماده شيميايي در هوا آزاد مي‌كند

 دفتربررسي آلودگي آب وخاك سازمان حفاظت محيط زيست اعلام‌كرد: با سوزاندن يك بطري نوشابه خانواده، ‪ ۵۷‬ماده شيميايي از آن در هوا آزاد مي‌شود.

به‌گزارش روزچهارشنبه‌خبرنگار ايرنا، تقريبا ‪ ۱۶‬درصد وزن زباله‌ها پلاستيك است كه حدود ‪ ۳۵‬تا ‪ ۴۰‬درصد از حجم زباله را اشغال مي‌كند.

براساس اين گزارش، زماني كه‌مواد پلاستيكي را دور مي‌ريزيم و در فضاي باز رها مي‌كنيم يا در محل دفن زباله‌ها مي‌ريزيم، صدها سال طول مي‌كشد تا پلاستيك تجزيه شود.

براساس تحقيقات انجام شده، پلاستيك، پسماندي است كه‌ازلحاظ انرژي بسيار با صرفه عمل مي‌كند، چنانچه انرژي خيلي كمتري براي ساخت يك بطري پلاستيكي نسبت به ساخت بطري شيشه‌اي مصرف مي‌شود.

از آنجايي كه پلاستيك‌ها سبك هستند، انرژي كمتري براي حمل وانتقال آنها مصرف مي‌شود، گرچه پلاستيك‌ها بطور كلي سبك هستند ، ولي دفع آنها در محل‌هاي دفن زميني، گزينه خوبي نيست.

براساس گزارش دفتربررسي آلودگي آب‌وخاك سازمان‌حفاظت محيط زيست، بازيافت وزباله‌سوزي دوروشي است كه كاربري اين روشها، موجب بازپس‌گيري برخي ارزش‌هاي پلاستيك مي‌شود.

اين گزارش ادامه مي‌دهد: بازيافت، موجب بازيابي موادخام مي‌شودو مي‌تواند در ساخت دوباره اقلام پلاستيكي به كارآيد.

براساس تحقيقات انجام‌شده، زباله‌سوزي موجب بازيابي انرژي شيميايي مي‌شود كه مي‌تواند به منظور توليد بخار و الكتريسته به كار رود.

بررسي‌ها نشان مي‌دهد، درصورتي كه دفن زميني پلاستيك انجام شود، هيچكدام از اين مزايا را دربر ندارد، افزون براين ، دفن بهداشتي پلاستيك به معني دفن هميشگي است، چرا كه اين نوع پسماند تجزيه نمي‌شود.

+ نوشته شده در  سه شنبه بیست و هشتم فروردین 1386ساعت 11:48  توسط م.ر.ف  | 

سخنان بزرگان دانش و انديشه از گذشته تا كنون

 

 

اگر مشکلی داری، به دلیل طرز فکر توست و تنها راهی که می توانی مشکلات را برای همیشه حل کنی، این است که طرز فکرت را تغییر دهی. (وین دایر)

 

اگر همواره مانند گذشته بينديشيد، هميشه همان چيزهايي را به‌دست مي‌آوريد كه تا بحال كسب كرده‌ايد (فاينمن)

 

احمق ها از گذشته حرف می زنند ، دیوانه ها از آینده و عقلا از حال ( ناپلئون بناپارت)

 

زندگيت هرچه باشد با آن روبرو شو و آن را در آغوش گير ، از آن دوري مکن و به نامهاي سخت و درشتش مخوان .

زندگي آنقدر بد نيست که توهستي (ثورو ويک)

 

شاید من بهتر می دانم که چرا بشر تنها حیوانی است که می خندد.تنها انسان است که به شدت رنج می برد و مجبور است خنده را بیافریند.(نیچه)

 

اشخاص موفق از عمل باز نمي ايستند. اشتباه مي كنند، اما دست نمي كشند. ( كنراد هيلتون)

 

شايد مانند كودكي باشيم كه در كنار دريا با سنگ ريزه ها و صدفهاي زيبا بازي مي كند اما غافل ار آنيم كه دريايي بس بزرگ و اقيانوسي بي كران در مقابل ديدگانمان وجود دارد كه در اعماق آن اسرار عظيم و شگفت انگيز نهفته است. (نيوتن)

 

تجربه را در روي تختخواب نرم و متكاي پرقو نميتوان بدست آورد(اري پيد)

 

در كارهاي دشوار نشاط بسيار وجود دارد (پاستور)

 

امر سياست در ايجاد فرصت نيست , بلكه از فرصت استفاده كردن است (فردريك كبير)

 

تمام شان و عظمت انسان در فكر است.( بلز پاسكال)

 

بزرگترین افتخار این نیست که هرگز سقوط نکنیم، بلکه از هر سقوط دوباره برخیزیم. (کنفوسیوس)

 

از تمام صفاتی که برای پرورش جان و جسم شما سودمند است هیچ یک به سودمندی تصمیم و اراده نیست. (پوشه)

 

از روی سئوالهای افراد بهتر از جوابهاشان می‌توانید درباره آنها قضاوت و داوری کنید. (ولتر)

 

کسی که عقل را بر احساساتش غلبه دهد قوی ترین و نیرومندترین انسان روی زمین است. (مولای متقیان)

 

خردمند کسی است که گفتارش را کردارش تصدیق کند. (مولای متقیان (

 

خردمند آنچه را که می‌داند نمی‌گوید و آنچه را که بگوید می‌داند. (ارسطو)

 

آنانکه از زندگي پيروز و کامياب شده اند ، اول از نظر فکر و روح پيروز و کامياب بوده اند. (اديسون)

 

باید بر فریب حواس خود پیروز شویم. (فردریش نیچه)

 

آینده از آن کسانی است که به استقبالش می روند. (فردریش نیچه)

 

+ نوشته شده در  شنبه بیست و ششم اسفند 1385ساعت 14:55  توسط م.ر.ف  | 

شهادت امام جانان بر تمامی مسلمانان تسلیت باد

·     بهترين عبادت

امام حسين (ع) مي فرمايد: جمعي خدا را از شوق بهشت مي پرستند، اين عبادت سوداگران است و گروهي خدا را از بيم دوزخ مي پرستند، اين عبادت بردگان است و مردمي هم خدا را از روي شکر مي پرستند. اين عبادت آزادگان و بهترين عبادت است.

 

·     پاداش عبادت

امام حسين فرمود: هر کس خدا را آنگونه که حق پرستش اوست بپرستند، خدا از فيض خود به او بالاتر از آرزوها و کفايتش ارزاني دارد.

 

·     کبريايي ازآن خداوند است

يک نفر به امام حسين (ع) عرض کرد: در تو کبر وجود دارد؟ حضرت فرمود: همه کبريايي و عظمت از آن خداوند يگانه است که در ديگري نيست. خداي متعال فرمود: عزت، مخصوص خدا و رسول او و اهل ايمان است.

 

·     ادب چيست؟

از امام حسين (ع) پرسيدند: ادب چيست؟ فرمود: اين است که از خانه خود بيرون آيي و با هيچ کس برخورد نکني مگر آنکه او را برتر از خود ببيني.

 

·        پاداش سلام

امام حسين (ع) فرمود: سلام ، هفتاد حسنه دارد، شصت و نه حسنه آن، ازآن سلام کننده و يکي ازآن جوابگو است.

 

·     بخيل کيست؟

امام حسين (ع) فرمود: بخيل کسي است که از سلام کردن بخل ورزد.

 

·     نشانه هاي خائن و بدکار

امام حسين مي فرمايد: « درستکار آسوده است، بي گناه بي باک، خيانتکار ترسان و بدهکار هراسان است. هرگاه آشفتگي و بلا بر عاقلي روي آورد اندوه خود را با دور انديشي مي زدايد و براي چاره جويي در خانه عقل را مي کوبد.

 

·     سلام قبل از کلام

مردي با امام حسين (ع) آغاز سخن کرد که خدا عافيتت بخشد، حالت چگونه است؟ فرمود: خدا عافيتت دهد سلام کردن بر سخن گفتن مقدم است. سپس فرمود: تا کسي سلام نداده به او اجازه سخن گفتن ندهيد.

 

·     صفات نيک

امام حسين (ع) در خطبه اي فرمود: هان اي مردم! در اخلاق شايسته و والا با هم رقابت کنيد و در سودهاي معنوي و بهشتي از هم پيشي گيريد، مپسنديد آن کار نيکي را که در آن شتاب ننموده ايد.

بدانيد که هر کار نيکي، سپاسي را بهره مي دهد و پاداشي را از پي مي آورد، چنانچه کار نيک را مجسم بنگريد، آن را در چهره انساني نيکو و زيبا مي ديديد که ناظران را مسرت مي بخشد. هر کس که بخشش کرد ، سروري يافت و هرکس بخل ورزيد، فرو مايه شد.

 

·     راستي و دروغ

امام حسين (ع) فرمود: راستي، عزت است و دروغ، ناتواني، اسرار امانت است و همسايگي، خويشاوندي، ياري رساني صميميت است و کار، تجربه آموزي، اخلاق نيک عبادت است و سکوت، زينت، تنگ نظري و آزمندي، فقر، بخشندگي دارايي و مهرباني، خردمندي است.

 

·     سوگند زياد

امام حسين (ع) فرمود: از سوگند زياد بپرهيزيد زيرا سوگند آدمي از چهار خصلت سرچشمه مي گيرد: يا از خواري است که در خود مي يابد و او را بر ذلت تصديق مردمش بر مي انگيزد و يا از ناتواني در منطق است که سوگندها را پرکننده خلأها و پيوند ساز سخنان بي ربط خود مي کند و يا از بدبيني مردم است که از آنان نسبت به خود سراغ دارد و مي داند که سخنش را جز با سوگند نمي پذيرند و يا از آن روست که زبان خود را بي انديشه بکار مي گيرد.

 

·     آداب سخن

امام حسين (ع) فرمود: پشت سر کسي که از تو ناپيداست چيزي مگو، مگر آنچه که مي پسندي او پشت سرت از تو گويد و همانند بنده اي رفتار کن که مي داند به گنهکاري خود گرفتار مي شود و به نيک رفتاري خود پاداش مي گيرد.

 

·        خوف از خدا

به امام حسين (ع) عرض شد: بيم تو از پروردگارت چه فراوان است؟ فرمود: در روز قيامت جز آنکس که در دنيا خوف خدا داشته کسي ايمن نيست.

 

·     گريه از خشيت الهي

روايت شده که امام حسين (ع) فرمود: گريستن از خشيت خدا، رهايي از آتش دوزخ است و فرمود: گريه ديده ها و خشيت دلها، رحمتي از خداست.

******************************************

به مناسبت فرا رسيدن ايام سوگوار محرم بنده هم عزم خود را براي اشنايي بيشتر خودم و شما با امام حسن - عليه السلام - و اخلاق و معرفت و منش ايشان جزم كردم و اميد دارم تا بتوانم در اين راه در كسب معرفت تلاش كرده باشم.

به ياد همه ي شهيدان اسلام كه هميشه زنده اند و عموي خودم شهيد محمدرضا فولادي كه تمامي فعاليت هاي علمي و موفقيت ها هر چند ناچيزم را به او تقديم مي كنم، باشد تا مورد رحمت خداوند قرار گيرد.

 

+ نوشته شده در  شنبه سی ام دی 1385ساعت 11:58  توسط م.ر.ف  | 

شش عدد حاكم بر جهان

سلام دوستان عزیز، مقاله ذیل را به تمامی علم دوستان و عاشقان تقدیم می کنم امیدوارم رضایت آنها رو جلب کند:

متن زير خلاصه مقاله پروفسور« سر مارتين ريس » يكي از پيشگامان كيهان شناسي در جهان است. وي استاد تحقيقات انجمن سلطنتي در دانشگاه كمبريج و داراي عنوان اخترشناس سلطنتي است. در عين حال وي عضو انجمن سلطنتي، آكادمي ملي علوم ايالات متحده و آكادمي علوم روسيه است. وي ضمن مشاركت با چندين همكار بين المللي ايده هاي بسيار مهمي در مورد سياهچاله ها، تشكيل كهكشان ها و اخترفيزيك انرژي بالا داشته است

شش عدد بر كل جهان حاكم است كه از زمان انفجار بزرگ شكل گرفته اند. اگر هر كدام از اين اعداد با مقدار فعلي آن كمي فرق داشت، هيچ ستاره، سياره يا انساني در جهان وجود نداشت. قوانين رياضي عامل تحكيم ساختار جهان است. اين قاعده فقط شامل اتم ها نمي شود، بلكه كهكشان ها، ستاره ها و انسان ها را نيز در برمي گيرد. خواص اتم ها ـ از جمله اندازه و جرمشان، انواع مختلفي كه از آنها وجود دارد و نيروهايي كه آنها را به يكديگر متصل مي كند ـ عامل تعيين كننده ماهيت شيميايي جهاني است كه در آن به سر مي بريم. تعداد بسيار اتم ها به نيروها و ذرات داخل آنها بستگي دارد. اجرامي را كه اخترشناسان مورد بررسي قرار مي دهند ـ سيارات، ستارگان و كهكشان ها ـ توسط نيروي گرانش كنترل مي شوند. و همه اين موارد در جهان در حال گسترشي روي مي دهد كه خواصش در لحظه انفجار بزرگ اوليه در آن تثبيت شده است. علم با تشخيص نظم و الگوهاي موجود در طبيعت پيشرفت مي كند، بنابراين پديده هاي هر چه بيشتري را مي توان در دسته ها و قوانين عام گنجاند. نظريه پردازان در تلاشند اساس قوانين فيزيكي را در مجموعه هاي منظمي از روابط و چند عدد خلاصه كنند. هنوز هم تا پايان كار راه زيادي باقيمانده است، اما پيشرفت هاي به دست آمده نيز چشمگيرند.

 در آغاز قرن بيست و يكم، شش عدد معرفي شدند كه به نظر مي رسد از اهميت فوق العاده اي برخوردارند. دو تا از اين اعداد به نيروهاي اساسي مربوط مي شوند؛ دو تاي ديگر اندازه و «ساختار» نهايي جهان ما را تثبيت مي كند و بيانگر آن هستند كه آيا جهان براي هميشه امتداد مي يابد يا خير؛ و دو عدد باقيمانده بيانگر خواص خود فضا هستند.
اين شش عدد با يكديگر« نسخه»اي را براي جهان تشكيل مي دهند. گذشته از اين جهان نسبت به مقدار اين شش عدد بسيار حساس است: اگر يكي از اين اعداد تنظيم نشده باشد، آن وقت نه ستاره اي در جهان وجود مي داشت و نه حياتي.


آيا تنظيم اين اعداد از يك حقيقت فاقد قدرت تعقل يا يك تصادف ناشي شده است يا بيانگر مشيت خالقي مهربان است؟ به نظر من هيچ كدام از آنها. ممكن است بي نهايت جهان ديگر وجود داشته باشد كه اعدادشان متفاوت باشند. بسياري از اين جهان ها ممكن است عقيم يا مرده زاد باشند. ما فقط در جهاني مي توانيم به وجود آييم كه تركيب «صحيحي» از اجزا باشد (و به همين دليل است كه اكنون خود را در اين جهان مي يابيم) درك اين حقيقت چشم انداز نو و بنياديني را در مورد جهان ما، جايگاه ما در اين جهان و ماهيت قوانين فيزيكي پيش روي ما مي گشايد.
اين نكته بسيار حيرت انگيز است كه در جهان در حال گسترشي كه نقطه آغازينش آن چنان «ساده» است كه فقط به وسيله چند عدد مشخص مي شود، مي تواند (اگر اين اعداد به طور دقيق تنظيم شده باشند) به جهاني با ساختار بسيار دقيق و پيچيده، همچون جهان ما بدل شود. شايد ارتباطي بين اين اعداد وجود داشته باشد. اما با اين همه ما امروزه نمي توانيم مقدار ساير اعداد را با دانستن فقط يكي از آنها تعيين كنيم. فعلاً هيچ كدام از ما نمي دانيم كه آيا روزي تئوري اي با نام «تئوري نهايي» (Theory of everything) به وجود مي آيد كه بتواند رابطه اي ارائه دهد كه تمام اين اعداد را به هم مربوط كند، يا آنها را به نوعي با هم گرد آورد. من روي اين شش عدد تاكيد كرده ام، به خاطر اينكه هر كدام از اين اعداد به تنهايي، نقش بسيار مهم و حياتي را در جهان ما ايفا مي كند، و با همديگر تعيين كننده نحوه تكامل جهان و استعدادهاي ذاتي آن است. از اين گذشته، سه تا از اين اعداد (كه به جهان در مقياس بزرگ وابسته است) به تازگي با دقت زياد اندازه گيري شده است.

 

 سر برآوردن حيات انسان در سياره زمين حدود  ۵/۴  5.6 ميليارد سال به درازا كشيده است. حتي پيش از آنكه خورشيد ما و سيارات گرداگرد آن تشكيل شوند، ستاره هاي قديمي تر، هيدروژن را به كربن، اكسيژن و ديگر اتم هاي جدول تناوبي تبديل مي كردند. اين فرآيند حدود ده ميليارد سال به درازا كشيده است. اندازه جهان قابل مشاهده تقريباً برابر فاصله اي است كه نور بعد از انفجار بزرگ پيموده است بنابراين اين جهان قابل مشاهده كنوني بايد بيش از ۱۰ ميليارد سال نوري وسعت داشته باشد.  

  بسياري از مناقاشات پردامنه و طولاني مباحث كيهان شناختي امروزه ديگر پايان يافته، و در مورد بسياري از مواردي كه پيش از اين موضوع بحث بودند، ديگر مناظره اي صورت نمي گيرد. بسياري از ما در اغلب موارد طرز فكرمان را تغيير داده ايم، يا حداقل خودم اين كار را كرده ام. امروزه ديگر ايده هاي كيهان شناسي از تئوري هاي مربوط به زمين خودمان آسيب پذيرتر و ناپايدارتر نيستند.


زمين شناسان به اين نتيجه رسيده اند كه قاره هاي اين سياره در حال حركت تدريجي هستند كه سرعت حركتشان تقريباً برابر سرعت رشد ناخن هاست، ديگر آنكه اروپا و آمريكاي شمالي در ۲۰۰ ميليون سال قبل به يكديگر متصل بودند. ايده شان را مي پذيريم، هر چند كه درك چنين گستره زماني وسيعي بسيار مشكل است. در عين حال، حداقل خطوط كلي نحوه شكل گيري و تكامل زيست كره و بر آمدن انسان ها را باور داريم.
امروزه بسياري از دستاوردهاي كيهان شناختي به وسيله داده هاي معتبري تاييد و تثبيت شده است. پذيرش بسياري از دلايل تجربي مويد انفجار بزرگ كه ده تا پانزده ميليارد سال پيش به وقوع پيوسته، آن چنان اجتناب ناپذير است كه شواهد ارائه شده توسط زمين شناسان براي پذيرش تاريخچه سياره مان، زمين، اين تغيير موضع بسيار حيرت انگيز است:

 

اينشتين در يكي از مشهورترين كلمات قصار خود مي گويد: «غيرقابل درك ترين چيز در مورد جهان، قابل درك بودن آن است. » وي در اين عبارت بر شگفتي خود در مورد قوانين فيزيك كه ذهن ما نسبتاً با آنها خو گرفته و تا حدودي با آنها آشناست تاكيد مي كند، قوانيني كه نه فقط در روي زمين بلكه در دوردست ترين كهكشان ها هم مصداق دارد. نيوتن به ما آموخت همان نيرويي كه سيب را به سمت زمين مي كشد، ماه و سيارات را در مدار خود به گردش در مي آورد. هم اكنون مي دانيم همين نيروست كه عامل تشكيل كهكشان ها است و همين نيروست كه باعث مي شود ستاره ها به سياهچاله تبديل شوند. شايد هم روزي همين نيرو است باعث رمبش (Collapse) كهكشان آندرومداي بالاي سر ما شود.
اتم هاي موجود در دوردست ترين كهكشان ها با اتم هايي كه ما در آزمايشگاه ها با آنها مواجه مي شويم يكسان است. به نظر مي رسد تمام اجزاي جهان به شيوه يكساني تكامل مي يابند، همان طور كه در آغاز هم منشا مشتركي داشتند. اگر اين وحدت رويه وجود نداشت كيهان شناسي هيچ دستاوردي براي ما نداشت يا شايد هم هيچ گاه به وجود نمي آمد. پيشرفت هايي كه اخيراً صورت گرفته است هر چه بيشتر توجه ما را به اسرار نوظهوري در مورد جهان، قوانين حاكم بر آن و حتي سرنوشت نهايي آن جلب مي كند. اين پرسش ها به كسر بسيار كوچكي از اولين ثانيه پس از انفجار بزرگ اشاره دارد، زماني كه شرايط آنچنان حادي حاكم بود كه دانش فعلي فيزيك ما از درك جزئيات آن ناتوان است و درست در همين لحظه است كه ماهيت زمان، تعداد ابعاد و منشاء ماده باعث سرگشتگي ما مي شود.

در لحظه آغازين تشكيل جهان همه چيز چنان فشرده و شديداً چگال است كه مسائل مربوط به كيهان و دنياي خرد  يكي مي شوند. فضا را نمي توان به طور مشخص و دقيقي تقسيم كرد. جزئيات مربوط به اين مسئله هنوز هم مثل معمايي براي ما بي جواب مانده است، اما بعضي از فيزيكدانان گمان مي برند، اجزاي ريزي به عنوان واحدهاي فضا وجود دارند كه اندازه آنها در مقياس  
ده بتوان 33-  سانتي متر است.  
اين عدد ده به توان بيست مرتبه كوچك تر از هسته اتم است: اين عدد چنان كوچك است كه تصور آن هم مشكل است، براي آشنايي بيشتربا ذهن مي توان گفت اگر هسته اتم آنچنان بزرگ شود كه وسعتي برابر يك شهر بزرگ را داشته باشد آن وقت واحد فضا برابر هسته يك اتم خواهد بود. در اين صورت با مسئله جديدي مواجه مي شويم، حتي اگر چنين ساختارهاي ريزي وجود داشته باشد، ماهيت آنها بايد وراي درك ما از فضا و زمان باشد.
 
  آيا مناطقي وجود دارد كه نور آنها پس از گذشت ده ميليون سال
يا از زمان انفجار بزرگ هنوز هم فرصت كافي نداشته است كه به ما برسد؟ متأسفانه در مورد اين مسئله جواب روشن و قاطعي وجود ندارد. با اين همه از لحاظ نظري هيچ محدوديتي در مورد گستره جهان ما (در فضا و نسبت به زمان هاي آينده) و در مورد اينكه چه چيزي ممكن است در آينده هاي دور به چشم ما برسد، وجود ندارد. در حقيقت جهان را مي توان بسيار گسترش داد. ميزان گسترش آن به چند ميليون سال دورتر از حوزه قابل رويت توسط ما محدود نمي شود بلكه مي توان آن را به ميزان ده به توان چند ميليون سال هم گسترش داد.
اما اين هم تمامي ماجرا نيست. ممكن است، جهان ما حتي اگر گسترش يافته و دورتر از افق ديد فعلي ما قرار گيرد، خود عضوي از يك مجموعه بزرگ تر و نامحدود باشد. مفهوم «multivers» در مقابل «universe»  ، نتيجه توسعه طبيعي تئوري هاي كيهان شناسي موجود است. اين تئوري ها داراي اعتبارند، زيرا مي توانند پديده هايي را كه مشاهده مي كنيم تفسير كنند. قوانين فيزيكي و هندسه ممكن است در جهان هاي ديگر متفاوت باشد.  چيزي كه جهان ما را از ساير جهان ها متمايز مي كند ممكن است همين شش عدد باشد.

 
1-  عدد كيهاني امگا نشان دهنده مقدار ماده ـ كهكشان ها، گازهاي پراكنده و «ماده تاريك» ـ در جهان ماست. امگا اهميت نسبي گرانش و انرژي انبساط در جهان را به ما ارائه مي دهد جهاني كه امگاي آن بسيار بزرگ است، بايستي مدت ها پيش از اين درهم فرورفته باشد، و در جهاني كه امگاي آن بسيار كوچك است، هيچ كهكشاني تشكيل نمي شود. تئوري تورم انفجار بزرگ مي گويد، امگا بايد يك باشد؛ هر چند اخترشناسان درصددند مقدار دقيق آن را اندازه بگيرند.

2- اپسيلون بيانگر آن است كه هسته هاي اتمي با چه شدتي به يكديگر متصل شده اند و چگونه تمامي اتم هاي موجود در زمين شكل گرفته اند. مقدار اپسيلون انرژي ساطع شده از خورشيد را كنترل مي كند و از آن حساس تر اينكه، چگونه ستارگان، هيدروژن را به تمامي اتم هاي جدول تناوبي تبديل مي كنند، به دليل فرآيندهايي كه در ستارگان روي مي دهد، كربن و اكسيژن عناصر مهمي محسوب مي شوند ولي طلا و اورانيوم كمياب هستند. اگر مقدار اپسيلون 006/ يا 008/ بود ما وجود نداشتيم. عدد كيهاني e توليد عناصري را كه باعث ايجاد حيات مي شوند ـ كربن، اكسيژن، آهن و... يا ساير انواع كه باعث ايجاد جهاني عقيم مي شود را كنترل مي كند.

 
3- اولين عدد مهم تعداد ابعاد فضا است. ما در جهاني سه بعدي زندگي مي كنيم. اگر D برابر دو يا چهار بود امكان تشكيل حيات وجود نداشت. البته زمان را مي توان بعد چهارم فرض كرد، اما بايد در نظر داشت بعد چهارم از لحاظ ماهيت با ساير ابعاد تفاوت اساسي دارد چرا كه اين بعد همانند تيري رو به جلو است، ما فقط مي توانيم به سوي آينده حركت كنيم.
4- چرا جهان پيرامون اين چنين وسيع است كه در طبيعت عدد مهم و بسيار بزرگي وجود دارد. N نشان دهنده نسبت ميان نيروي الكتريكي است كه اتم ها را كنار يكديگر نگاه مي دارد و نيروي گرانشي ميان آنهاست. اگر اين عدد فقط چند صفر كمتر مي داشت، فقط جهان هاي مينياتوري كوچك و با طول عمر كم مي توانست به وجود آيد. هيچ موجود بزرگ تر از حشره نمي توانست به وجود آيد و زمان كافي براي آنكه حيات هوشمند به تكامل برسد در اختيار نبود.
 5- هسته اوليه تمام ساختارهاي كيهاني ـ ستاره ها، كهكشان ها و خوشه هاي كهكشاني ـ در انفجار بزرگ اوليه تثبيت شده است. ساختار يا ماهيت جهان به عدد Q كه نسبت دو انرژي بنيادين است، بستگي دارد. اگر Q كمي كوچك تر از اين عدد بود جهان بدون ساختار بود و اگر Q كمي بزرگ تر بود، جهان جايي بسيار عجيب و غريب به نظر مي رسيد، چرا كه تحت سيطره سياهچاله ها قرار داشت.

6- اندازه گيري عدد لاندا در بين اين شش عدد، مهم ترين خبر علمي سال ۱۹۹۸ بود، اگرچه مقدار دقيق آن هنوز هم در پرده ابهام قرار دارد. يك نيروي جديد نامشخص ـ نيروي «ضدگرانش» كيهاني ـ ميزان انبساط جهان را كنترل مي كند.

خوشبختانه عدد لاندا بسيار كوچك است. در غير اين صورت در اثر اين نيرو از تشكيل ستارگان و كهكشان ها ممانعت به عمل مي آمد و تكامل كيهاني حتي پيش از آنكه بتواند آغاز شود، سركوب مي شد.

 

منبع: پرشین بلاگ

+ نوشته شده در  جمعه بیست و نهم دی 1385ساعت 17:7  توسط م.ر.ف  | 

تبريك عيد سعيد فطر

با سلام بر تمامي عزيزان

عيد سعيد فطر را برتمامي عاشقان و رهروان راه الهي تبريك عرض مي كنم و از اينكه نتونستم يك مدت بنويسيم عذر خواهي مي كنم.

انشاءالله جبران مي كنم ... .

+ نوشته شده در  دوشنبه یکم آبان 1385ساعت 21:24  توسط م.ر.ف  | 

بعد پنجم ماده

خب بعد از حدود یک ماه البته کمتر میخوام امروز براتون یه مطلب جالب بزارم تا روح کنجکاو همیشگیتونو ارضا کنم

البته ببخشید که نتونستم بنویسم، خیلی درگیر امتحانات و سایر کارها بودم، اما الان دیگه اومدم بنویسم.

 اكنون دسامبر 2005 است و تصادم دهنده عظيم هادرون (ال اچ سي) در سرن در نزديكي ژنو اولين عمليات موفقيت آميز خود را به پايان رسانده است . در اتاق فرمان نيمه تاريكي در اعماق زمين، نمايشگر رايانه تصاوير رنگي دو رويداد ذوره اي از ميليلردها رويداد مشاهده شده توسط يكي از آشكارسازهاي غول پيكر ( ال اچ سي ) را نشان ميدهد. اين تصاوير براي فيزيكداناني كه دور آن جمع شده اند و طي هفته هاي گذشته به سختي مشغول كار بوده اند ، بسيار مهيج است آنها از خوشحالي فرياد ميكشند ،زيرا بر صفحه نمايش امظاي غير قابل ترديد بعد پنجم را ميبينند .گروه بسياري از فيزيكدانان بر اين عقيده اند كه چهار بعد چهان ما ( سه بعد مربوط به فضا و يك بعد مربوط به زمان) همانند نوك يك كوه يخ هستند كه قسمت اعظم آن زير آب قرار دارد. علاوه بر اين ميگويند ممكن است به زودي قادر به ديدن اثرات بعد پنجم باشند. حتي ممكن است بعد پنجم دست خود را در دور بعدي آزمايشهاي شتاب دهنده، براي ما رو كند و اين چشم اندازي است كه دهان هر فيزيكدان ذره اي را آب خواهد انداخت ! اما اين شور و شعف تنها به خاطر خود بعد پنجم نخواهد بود . زيرا چنين چيزي گامي بزرگ در پيشروي دراز مدت به سوي يك « نظريه همه چيز» خواهد بود .

نظريه اي كه دانشمندان مدتها در جستجوي آن بودند و چهار نيروي اساسي فيزيك را با هم يكي خواهد كرد . كوردون كين ، نظريه پردازي از دانشگاه ميشيگان ، ميگويد: اگر بعد پنجم را كشف كنيم ، اين مهمترين كشف پس از نظريه كوانتوم خواهد بود نظريه اي كه دانشمندان مدتها در جستجوي آن بودند و چهار نيروي اساسي فيزيك را با هم يكي خواهد كرد .

انديشه وجود بعد پنجم چيز جديدي نيست و از كارهاي انجام گرفته دو رياضي دان‌ آلماني به نام هاي تئودور-كالوتساو اسكار كلاين در دهه 1920 ناشي شده است ، با استفاده از كارهاي انيشتين كه نشان داده بود (گرانش از انحناي ساختار چهار بعدي فضا -زمان ناشي ميشود ) اين دو رياضي دان كه مستقل از يكديگر كار ميكردند در جستجوي اين بودند كه نشان دهند ممكن است نتوان نيروي الكترومغناطيسي توسط يك بعد پنجم به حساب آورد براي توضيح اينكه چرا هرگز اثرات بعد پنجم در انرژيها و فواصل عادي ديده شده است ، آنها فرض كردند كه بعد پنجم به اندازه اي كوچكتر از يك اتم در هم پيچيده است در نظريه كالوتسل-كلاين(KK ) هر نقطه فضاي عادي ، در واقع يك حلقه در اين بعد پنجم ميباشد . يك ذره باردار ( حتي اگر در فضاي عادي بي حركت باشد ) همانند موش در چرخ گردان دائماً به دور حلقه در حركت خواهد بود آنچه ما بار الكتريكي ميناميم ، در واقع حركت در اين بعد مخفي ميباشد . چند ارتباط قانع كننده بين اين حركت و نظريه كلاسيك الكترومغناطيس وجود دارد . به عنوان مثال ، اگر قانون نيوتن را كه ميگويد براي هر عمل در امتداد بعد در هم پيچيده يك عكس العمل وجود دارد را اعملا منيد به قانون بقاي بار الكتريكي خواهد رسيد. كالوتسا و كلاين علي رغم موفقيتي كه بدست‌آوردند نتوانستند تعريفي مه نيروي الكتومغناطيسي و گرانش را با هم در بر بگيرد ، ادامه دهنده دو نيروي اساسي ديگر در آن زمان كشف نشده بودند .

اين دو نيرو عبارتند از نيروي ضعيف كه روي كواركها عمل ميكنند تا «چاشي» آنها رامثلاً‌از يك كوارك بالا به يك كوارك پائين انتقال دهد . و نيروي قوي كه چيزي را به نام بار «رنگي» كواركها شناخته ميشود ، تغيير ميدهد . تا اينجا براي ساختن چهارچوبي كه شامل همه اين چهار نيرو باشد ، نسخه هاي جديد نظريه KK بايد ابعاد بيشتري را در نظر بگيرد . خواص كواركها مثل چاشني و رنگ در حلقه هاي چند بعدي KK تبديل به رقصهاي مداري ميشوند .

امروزه نظريات ابر ريسماني كه قطعات اساسي سازنده ماده را به عنوان ظهور چهار بعدي تكه هاي كوچكي از ريسمان ارتعاش كننده در نظر ميگيرند ، به ده بعد نياز دارد .

معمولاً بيان ميشود كه شش بعد اضافي ، با شعاع انحنائي معادل1035 متر در هم پيچيده شده اند اين مقدار به عنوان طول « پلانك» ناميده ميشود مقياسي كه در آن گرانش از لحاظ قدرت باساير نيروهاي طبيعت قابل مقايسه ميشود اصل عدم قطعيت كه يكي ار اجزاي اصلي نظريه كوانتوم است ، ميگويد كه هر چه مقياسي را كع ميخواهيد كاوش كنيد كوچكتر باشد ، به انرژي بيشتري نياز خواهيد داشت بنابراين مقياس بسيار كوچك پلانك با انرژي عظيمي معادل 1019 گيگا الكترون ولت (GeV ) مرتبط است . اين انرژي تنها در خلال اولين كسر تأييد انفجار بزرگ در دسترس ذرات قرار داشت و مقدار آن 100 تريليون برابر بالاترين انرژي هايي است كه امروزه در شتابدهنده هاي ذرات ميتوان به آن دست يافت .

بنابراين هيچ تعجبي ندارد كه تا قبل از اين بعد پنجم تنها به عنوان يك كنجكاوي ذهني در نظر گرفته ميشد .

موضوعي كه همه چيز را دستخوش تغيير كرده است ، فهميدن اين مسئله است كه نيازي نيست ابعاد اضافي در اندازه اي به كوچكي طول يك پلانك در هم پيچيده شده باشند كيت دنيس از آزمايشگاه فيزيك ذره اي سرن ميگويد :هيچ دليل قابل قبولي در اين مورد وجود نداشت ، جز اينكه طول پلانك يك مقياس فيزيكي طبيعي است اگر ابعاد اضافي بزرگتر از ابعاد پلانك باشند در اين صورت اثرات آنها در انرژي كمتري (كه حتي ممكن است انرژي كمي معدلGeV 1000 باشد) توسط ذرات قابل احساس خواهد بود . و اين چيزي است كه توسط تصادم دهنده هادرون به آساني قابل دسترسي خواهد بود .

اين نظر كه ممكن ا ست ابعاد اضافي در طولهايي بسيار بزرگتر از مقياس پلانك ظهور كنند اولين بار توسط ايگناتيوس آنتونيادليس ار دانشكه فني پاريس مطرح شد . در سال 1990 او سعي ميكرد كه يك مسله پيچيده در مسئله ابر آسماني را حل كند ، و متوجه شد كه مسئله را مي توان با ابعاد اضافي بزرگي كه دقيقاً‌چنين ويژگي هائي را دارا بودند حل كرد . با اين حال او به مشكل جديدي برخورد كرد ابعاد بيشتر به طور خودكار ذرات جديدي را به وجود مي آورند و اين ذرات اثرات مشكل برانگيزي دارند . ذرات جديد به اين دليل به وجود مي آيند كه تمامي ذرات اصلي ميتوانند شبيه موج نيز رفتار كنند تصور اين مسئله مشكل است اما هنگامي كه يك ذره اساسي در ابعاد بالاتر حركت مي كند مؤلفخ موج مانند آن به حركت در اطراف آن در بعد بالاتر مي پردازند و توليد يك مجموعه «پژواك» ميكند اين پژواكها كه حالات كالوسا -كلاين ناميده ميشوند براي ما به عنوان ذرات كاملاً‌جديد به نظر خواهند رسيد به عنوان مثال بوزون كه يكي از حمل كنندگان نيروي هسته اي ضعيف است داراي مجموعه كاملي از خويشاوندان بزرگتر است كه در تصادمهاي پرانرژي موجوديت خواهند يافت.

مسئله اي كه آنتونياديس با آن برخورد كرد مبدأ تلاشهاي دانشمندان براي يافتن بك «‌نظريه بزرگ واحد»‌ (GUT ) گرديد چنين نظريه اي بايد توضيح دهد كه چگونه نيروهاي ضعيف ،قوي و الكترومغناطيسي، همچنان كه جهان اوليه سرد ميشد از حل يك نيروي واحد تنها بيرون آمدند و از هم جدا شدند و برعكس چگونه در انرژي هاي بسيار زياد اين سه نيرو مجدداً‌ يكي ميشوند طبق اين نظريه با افزايش انرژي نيروهاي الكترومغناطيسي و ضعيف ، قويتر و نيروي قوي ضعيفتر ميشود آنها در انرژي حدودGeV 1016 تبديل به يك نيروي واحد ميشوند متأسفانه ظهور گروه هايي از ذرات جديد حامل بعد نيرو از دل بعد پنجم نيروهاي ضعيف الكتريكي و قوي را قويتر را قويتر از آنچه كه انتظار ميرود ميسازد و اغلب فيزيكدانان از جمله آنتونياديس گمان ميكنند كه آنها آنقدر قوي خواهند شد كه نمي توان شيوه هاي مرشوم رياضي را در موردشان بكار برد .

كواركهاي آزاد به نظر ميرسد كه اين مسئله مانع بزرگي بر سر راه باشد ، دنيس ميگويد: اين چيزي بيشتر از يك مشكل رياضي است نيروها آنقدر قوي خواهند شد كه كل روش نظري براي اتحاد نيرو ها را نا معتبر ميكند اين همانند آن است كه بخواهيم كواركها را هنگامي كه نيروهاي بين آنها آنقدر قو ي است كه وجود كواركهاي آزاد را امكان پذير ميسازد به عنوان ذرات آزاد در نظر بگيريم .

آنتونياديس با خنثي كردن اثرات پژواكهاي KK راهي را براي حل مسئله و در نتيجه حفظ اتحاد در انرژي GeV 1016 پيدا كرد اما در اوايل سال 98 براي دنيس و دو نفر از همكارانش در سرن به نامهاي ايمليان دوداس و توني كركتا اين سؤال پيش خواهد آمد كه چه روي خواهد داد اگر به پژواكهاي KK اجازه داده شود تا در قدرت نيروهاي ضعيف الكتريكي و قوي دستكاري كنند . اين سه نفر خيلي خود ه اين نتيجه رسيدند كه بعضي از نيروها خيلي زود قوي ميشوند اما در كمال تعجب دريافتند كه نيروها هنوز يكي «متحد»‌ شوند علاوه بر اين اتحاد هنگامي روي داد كه نيروها هنوز ضعيفتر از آن بودند كه بتوان شيوه هاي مرسوم رياضي را در مورد آنها بكار بود دنيس مي گويد : بر خلاف تصور همه اتحاد در انرژي كمتر از GeV 1016 امكان پذير است در حقيقت اگر ابعاد اضافي در طولي معادل m 1019 متر در هم پيچيده شده باشند انرژي اتحاد مي تواند مقداري برابر GeV 1000 داشته باشد .

محققان از اين موضوع شگفت زده شدند زيرا گمان ميرفت كه اتحاد در چنين انرژي كمي غير ممكن است يكي از دلايل براي اين موضوع واپاشي پروتون بود اگرچه نظريه هاي GUT پيش بيني ميكنند كه پروتون ها بايد واپاشيده شوند اما اين واپاشي هرگز مشاهده نشده است توضيح معمول براي اين مسئله اين بود كه واپاشي شامل يك ذره حامل نيروي GUT است اين ذره آنقدر سنگين است كه تا كنون شناخته نشده است اما اگر مقياس GUT از GeV 1016 پائين تر آورده شود حاملين نيروي GUT نسبتاً ‌سبكتر خواهند شد و بنابراين شاهد واپاشي پروتون هاي بسياري خواهيم بود دنيس مي گويد : خوشبختانه يك بعد پنجم ما را نجات خواهد داد واپاشي پروتون بايد به حفظ اندازه حركت در 5 بعد بپردازد بنابراين خواص بعد پنجم را مي توان چنان انتخاب كرد كه بسياري از عواملي كه در فروپاشي پروتون دخالت دارند بقاي اندازه حركت در 5 بعد را نقض كنند و بدين ترتيب واپاشي پروتون روي ندهد .

البته این مقاله کار خودم نبود اما چون جالب بود من خوشم اومد بزارم تا شما هم استفاده کنید.

پیشاپیش از نظرات شما متشکریم

با تشکر

+ نوشته شده در  سه شنبه سوم مرداد 1385ساعت 13:55  توسط م.ر.ف  | 

محاسبات ذهنی-قسمت دوم

به نام خدا

امروز مي خوام تا قسمت دوم محاسبات ذهني رو براي شما علاقه مندان بنويسيم، اميدوارم از اين سري مباحث جالب و نو خوشتون بياد.

 

محاسبات ذهني – قسمت دوم

 

ضرب n رقم 1 در يك عدد دو رقمي

اين ضرب دو حالت دارد:

حالت اول- مجموع ارقام عدد دو رقمي كمتر از 10 باشد

در اين حالت ابتدا يكان را در سمت راست جواب مي نويسيم، سپس به تعداد يكها يك واحد كمتر مجموع ارقام دو رقمي را مي نويسيم و آن گاه در سمت چپ جواب دهگان عدد دورقمي را مي آوريم.

مثال:

255553 = 23 ×11111

 3777774= 34×111111

حالت دوم- مجموع ارقم عدد دو رقمي 10 يا بيشتر از 10 باشد

در اين حالت به دهگان يك واحد افزوده و در سمت چپ جواب مي نويسيم و آن گاه به تعداد يكها دو واحد كمتر، جمع نهايي عدد دو رقمي را مي نويسيم و آن گاه يك واحد كمتر از جمع نهايي را در كنار آن مي نويسيم و سپس عدد يكان را مي آوريم.

مثال:

866658= 78×11111

74444444437=67×1111111111

 

ضرب يك عدد دو رقمي با يكان 5 در خودش

هرگاه عددي با يكان 5 در خودش ضرب شد براي مثال 25×25 شد براي جواب ذهني به اين ضرب از شيئه زير عمل مي كنيم:

ابتدا در سمت راست جواب غدد 25 را مي نويسيم و آن گاه دهگان آن عدد را در عددي كه از جمع دهگان عدد با يك به دست آمده است ضرب مي كنيم و آن گاه سمت چپ جواب را كامل مي كنيم.

مثال:

625 = 25×25

9025 = 95×95

خب با اين دو ضرب،  بخش دوم محاسبات ذهني هم پايان يافت.

 

بنابر توصيه ي الهام خانم قرار شده از به بعد بنويسم:

 

پيشاپيش از نظرات شما راجع به اين موضوع متشكريم!!!

 

+ نوشته شده در  سه شنبه ششم تیر 1385ساعت 16:26  توسط م.ر.ف  | 

محاسبات ذهنی

به نام خدا

 

امروز قصد دارم تا يه تنوعي به مطالب وبلاگ بدم و با توجه به اينكه به كنكور هم نزديك مي شويم و مي دانم كه اين بحث علاقه مندان بسياري دارد مي خواهم تا روش جواب دادن سريع به اعمال رياضي و به عبارت ديگر محاسبات ذهني را به ما آموزش دهم، اين قسمت اولين قسمت محاسبات ذهني است كه شامل دو سه تا تعريف و توضيح روش ضرب اعداد مي باشد.

پس از خواندن اين قسمت كه اولين قسمت مي باشد، اگر دوست داريد تا قسمت هاي بعدي كه شامل روش ها و ضرب هاي اعداد ديگر است را بدانيد حتما نظر بدهيد تا به نوشتن مطالب بعد دلگرم شوم:

 

 

محاسبات ذهني – قسمت اول

تعاريف و اصطلاحات:

1- اعداد مقلوب: هرگاه در يك n رقمي از رقم يكان شروع كرده و تا آخرين رقم به ترتيب بنويسيم، عدد حاصل را مقلوب n رقمي مي ناميم.

مثال:

مقلوب عدد 13579 مي شود: 97531

مقلوب عدد 124578 مي شود: 875421

2- اعداد مكمل: اعداد مكمل براي هر عدد يك رقمي بيان مي شود و بايد توجه داشت كه جمع هر عدد با مكملش برابر 10 مي شود بنابر اين براي به دست آوردن مكمل يه عدد يك رقمي مي بايست آنرا از 10 كم كنيم.

مثال:

مكمل عدد 4 مي شود 6 و همچنين مكمل عدد 9 مي شود 1

براي به دست آوردن مكمل يه n رقمي يكان را از 10 كم مي كنيم و بقيه ي اعداد را از 9 كم مي كنيم.

مثال:

مكمل عدد 123456 مي شود: 876544

3- جمع نهايي ارقام: مقصود از جمع نهايي ارقام اينست كه اعداد يك رقم را آنقدر با هم جمع كنيم تا حاصل يك عدد يك رقمي شود.

مثال:

جمع نهايي عدد 1357 مي شود: 7 = 1+6 = 16 = 1+3+5+7

بنابر اين جمع نهايي 1357 شد: 7 يعني يك عدد يك رقمي كه از جمع ارقام اين رقم به دست آمد.

 

و حالا مي ريم سر اصل بحث و امروز و در قسمت اول روش ضرب هر n رقمي در عدد 11 رو و همچنين ضرب هر عدد در 25 رو به شما آموزش مي دهم.

 

ضرب هر n رقمي در عدد 11:

در ضرب هر عددي در 11 ابتدا عدد سمت راست n رقمي را مي نويسيم، سپس هر عدد را با عدد قبلش از سمت راست به چپ جمع كرده و مي نويسيم(اگر حاصل جمع يك عدد دو رقمي شد يكان را مي نويسيم و يك واحد به جمع ارقام قبل اضافه مي كنيم) و در پايان هم عدد سمت چپ n رقمي را مي نويسيم.

مثال:

  13574= 11 × 1234

13336796= 11 × 1212436

 

ضرب هر عدد n رقمي در 25:

ابتدا عددي كه در 25 ضرب شده است را بر 4 تقسيم مي كنيم، آن گاه خارج قسمت را در سمت چپ نوشته و اگر باقيمانده صفر بود دو رقم 00 را در سمت راستش مي نويسيم، اگر 1 بود 25، اگر 2 بود 50 و اگر باقيمانده 3 بود عدد 75 را سمت راست خارج قسمت مي نويسيم و بدين ترتيب جواب ضرب در 25 به دست آمده است.

مثال:

3075=25×123

21095300=25 × 843812

 

خب بحث امروز ما در مورد محاسبات ذهني به پايان رسيد، اگر از اين قسمت خوشتان آمد و دوست داريد قسمت هاي بعد رو هم براتون شرح بدم حتما نظر بذاريد و ما رو به ادامهي اين بحث بسيار جالب دلگرم كنيد.

 

با تشكر

 

محمدرضا فولادي

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و چهارم خرداد 1385ساعت 10:46  توسط م.ر.ف  | 

ديدگاه اينشتين نسبت به مكانيك كوانتومى


او هرگز با كوانتوم آشتى نكرد

هميشه وقتى سخن از اينشتين به ميان مى آيد، ذهن ها متوجه نظريه نسبيت و پيامدهاى انقلابى آن در فيزيك مى شود. اما كمتر كسى اين نكته را به خاطر مى آورد كه اينشتين همانطور كه در اولين انقلاب علمى قرن بيستم يعنى نظريه نسبيت سهيم بود، در انقلاب ديگر يعنى فيزيك كوانتومى نيز نقش بسزايى داشت. حتى جايزه نوبل هم به خاطر مقاله «اثر فوتوالكتريك» كه تاييدى بر كوانتومى بودن نور بود، به او اهدا شد. اما بازى سرنوشت آنگونه شكل گرفت كه يكى از بزرگترين حاميان مكانيك كوانتومى، منتقد تراز اول آن نيز باشد. اين مقاله نگاهى است به واكنش اينشتين نسبت به مكانيك كوانتومى و مباحثات او با فيزيكدانان بانى نظريه كوانتوم به ويژه نيلز بور. هدف توصيف اتفاقاتى است كه در تاريخ كوانتوم افتاده است و تنها در موارد ضرورى مسائل علمى ذكر شده است.

كنگره سولوى

همه چيز از كنگره سولوى شروع شد. بانى اين سرى كنگره ها، يك صنعتگر آلمانى به نام ارنست سولوى بود. او اولين كنگره بين المللى سولوى را كمى قبل از شروع جنگ جهانى اول، در شهر بروكسل برگزار كرد. قرار بر اين بود كه در اين كنفرانس ها حدود 30 نفر از فيزيكدانان برجسته دعوت شوند و بر روى موضوع از قبل تعيين شده اى، بحث و بررسى كنند. از سال 1911 تا 1927 پنج كنگره با اين روش برگزار شد و هر كدام به يكى از پيشرفت هاى فيزيك در آن سال ها اختصاص داشت. معروف ترين كنگره سولوى در سال 1927 و با موضوع فيزيك كوانتومى برگزار شد. در بين شركت كنندگان در اين كنفرانس 9 فيزيكدان نظرى حضور داشتند كه بعد ها همه آنها به خاطر سهم مهمى كه در شكل گيرى نظريه كوانتوم داشتند، برنده جايزه نوبل شدند. ماكس پلانك، نيلز بور، ورنر هايزنبرگ، اروين شرودينگر و... آلبرت اينشتين از جمله آن فيزيكدان ها بودند. اما اينشتين هنگام شركت در كنگره به خاطر نظريه نسبيت و همين طور دريافت جايزه نوبل به قدر كافى مشهور بود. به همين دليل نظر او براى ديگر فيزيكدان ها اهميت زيادى داشت. هنگام برگزارى پنجمين كنگره سولوى يكى، دو سال بود كه از ارائه فرمول بندى شسته رفته اى از مكانيك كوانتومى مى گذشت. ماكس بورن يك فرمول بندى آمارى از مكانيك كوانتومى منتشر كرده بود و هايزنبرگ هم اصل عدم قطعيت (uncertainty principle) خود را مطرح كرده بود. نيلز بور نيز براساس اين دستاوردها تعبير معرفت شناختى خود را از مكانيك كوانتومى پيشنهاد كرده بود كه در ضمن آن ايده مكمليت (complementarity) را نيز معرفى مى كرد. همه اين موارد دلايلى كافى بودند كه اينشتين در تمام طول كنفرانس با بور و هايزنبرگ به بحث بنشيند.

تعبير كپنهاگى

نكته مهم در اصل عدم قطعيت هايزنبرگ اين بود كه، نمى توان مكان و تكانه (يا سرعت) يك ذره را به طور همزمان و به طور دقيق اندازه گيرى كرد. با اندازه گيرى مكان عدم قطعيتى در اندازه گيرى سرعت به وجود مى آيد و بالعكس. با مطرح شدن اين اصل جنجال برانگيز خيلى ها عدم قطعيت را ذاتى طبيعت دانستند و گفتند كه اين مشكل دستگاه اندازه گيرى يا ناظر نيست. به اين ترتيب اصل عليت را زير سئوال بردند، به اين معنى كه وقتى نمى توانيم زمان حال يك سيستم را به طور دقيق بدانيم پس از آينده آن نيز چيزى نمى دانيم و از آنجا كه اين جهل به ذات طبيعت و نه به دستگاه اندازه گيرى مربوط است، روابط على مخدوش مى شود. اين نتيجه گيرى از يك اصل كاملاً فيزيكى يكى از جنبه هاى تعبيرى بود كه بعدها به «تعبير كپنهاگى» از مكانيك كوانتومى معروف شد. از ديگر مولفه هاى تعبير كپنهاگى ويژگى آمارى و احتمالاتى پديده هاى زيراتمى بود. براى مثال اگر ناظرى سرعت ذره اى را در راستاى معينى اندازه گيرى كند، به احتمال X يك مقدار خاص و به احتمال Y مقدار ديگرى را به دست مى آورد. روى دادن هر كدام از اين احتمالات هم كاملاً تصادفى است و هيچ مكانيسمى براى چگونگى اتفاق آنها بيان نمى شود. نكته ديگر تعبير كپنهاگى انكار واقعيت فيزيكى بود، به اين معنا كه فرمول بندى مكانيك كوانتومى تنها واقعيت موجود است. پيش بينى نتايج و كارآمد بودن فرمول بندى كافى است و لازم نيست كه اين فرمول بندى حتماً با يك واقعيت عينى فيزيكى متناظر باشد.

اينشتين بر ضد بور

اينشتين به هيچ وجه نمى توانست زير بار يك چنين تعبيرى برود. او فيزيكدانى بود كه همواره به دنبال كشف طبيعت بود و يك چنين نظريه اى با اين نتايج عجيب و غيرشهودى او را راضى نمى كرد. اينشتين به رئاليسم اعتقاد داشت و نمى توانست بپذيرد كه مشاهده كننده واقعيت يك پديده فيزيكى را تعيين مى كند. او معتقد بود كه فيزيكدان ها به ايده آليسمى از نوع باركلى روى آورده اند كه آنها را سرمست كرده است و از هدف اصلى علم و همچنين فيزيك دور شده اند. به همين دليل بود كه در كنگره سولوى به شدت در مقابل نظريات بور و هايزنبرگ موضع گيرى كرد. هايزنبرگ در خاطرات خود مى نويسد: «همه بحث ها در سر ميز غذا شكل مى گرفت و نه در تالار كنفرانس و بور و اينشتين كانون همه بحث ها بودند. بحث معمولاً از سر ميز صبحانه شروع مى شد و اينشتين آزمايش فكرى جديدى كه گمان مى كرد اصل عدم قطعيت را رد مى كند، مطرح مى كرد. پس از بحث هاى بسيار در طول روز، بور سر ميز شام به اينشتين ثابت مى كرد كه آن آزمايش هم نمى تواند اصل عدم قطعيت را خدشه دار كند. اينشتين كمى ناراحت مى شد، اما صبح روز بعد با يك آزمايش فكرى ديگر كه پيچيده تر از آزمايش قبلى بود، از راه مى رسيد. پس از چند روز پاول اهرنفست فيزيكدان هلندى كه دوست اينشتين بود گفت: من به جاى تو خجالت مى كشم، استدلال هاى تو در برابر مكانيك كوانتومى شبيه استدلال هايى است كه مخالفانت در برابر نظريه نسبيت مى آورند.» اينشتين با اين آزمايش هاى فكرى مى خواست وجود ناسازگارى در مكانيك كوانتومى را نشان دهد تا بتواند آن را رد كند، اما موفق نشد. او هميشه مى گفت نمى تواند قبول كند كه خدا شير يا خط بازى مى كند. او معتقد بود اگر خدا مى خواست تاس بازى كند اين كار را به طور كامل انجام مى داد و در آن صورت ما ديگر مجبور نبوديم به دنبال قوانين طبيعت بگرديم، چرا كه ديگر قانونى نمى توانست وجود داشته باشد. جواب بور به تمامى اين جملات نغز اين بود كه: ما هم وظيفه نداريم براى خدا در اداره كردن جهان تعيين تكليف كنيم. به اين ترتيب بور در پنجمين كنگره سولوى توانست از سازگارى منطقى تعبير كپنهاگى دفاع كند. اما بحث هاى اينشتين و بور به ششمين كنگره سولوى در سال 1930 نيز كشيده شد و باز هم اينشتين نتوانست نتيجه اى بگيرد. پس از آن تلاش كرد كه ناقص بودن مكانيك كوانتومى را نشان دهد.

اينشتين، پودلسكى و روزن

اينشتين در ادامه تلاش هايش براى اثبات ناقص بودن تعبير استاندارد مكانيك كوانتومى، مقاله اى را در سال 1935 با همكارى پودلسكى و روزن منتشر كرد. اين مقاله با عنوان «آيا توصيف مكانيك كوانتومى از واقعيت فيزيكى مى تواند كامل باشد؟» بعدها با نام اختصارى EPR معروف شد. آنها در مقاله شان سعى كردند كه با يك آزمايش فكرى نشان دهند عناصرى از واقعيت وجود دارند كه در توصيف كوانتومى وارد نشده اند و بنابراين مكانيك كوانتومى ناقص است. طبق نظر اينشتين نظريه اى كامل است كه هر عنصرى از واقعيت فيزيكى مابه ازايى در آن داشته باشد. چهار ماه بعد، بور در مقاله اى با همان عنوان آزمايش EPR را رد كرد و نشان داد كه استدلال آنها مغالطه آميز است.اما اين پايان ماجرا نبود. نه اينشتين و نه بور، هيچكدام راضى نشده بودند. اينشتين تا پايان عمرش در سال 1955 همچنان مشكلات مكانيك كوانتومى را يادآورى مى كرد. در مورد بور هم معروف است عكسى كه از تخته سياه او درست يك روز قبل از مرگ او گرفته شده، شامل طرح آزمايشى است كه در سال 1930 مورد بحث او و اينشتين بوده است. اينشتين هيچ گاه مكانيك كوانتومى را نپذيرفت و در بهترين حالت قبول كرد كه اين نظريه، فقط يك نظريه موقتى است كه كامل نيست و فيزيكدانان بايد به دنبال نظريه اى ديگر باشند. نظريه اى كه هم به عليت و هم به رئاليسم مقيد باشد و در عين حال زيبا و ساده نيز باشد.

منابع:

1- جزء و كل/ ورنر هايزنبرگ/ حسين معصومى همدانى/ نشر دانشگاهى

2- تحليلى از ديدگاه هاى فلسفى فيزيكدانان معاصر/ مهدى گلشنى/ انتشارات مشرق

3- Stanford Encyclopedia of Philosophy / Quantum Mechanics

به نقل از سي پي اچ تئوري
+ نوشته شده در  یکشنبه چهاردهم خرداد 1385ساعت 17:25  توسط م.ر.ف  | 

تحقیق آماری

سلام بر شما دوستان عزيز

بنده قصد انجام تحقيق آماري دارم و قصد دارم تا در آن تحقيق يك سري مطالب و اطلاعات آماري را توضيح دهم، پس از مدتي كه به دنبال موضوع مي گشتم به موضوعي برخوردم كه به نظرم جالب آمد و بنابر اين تصميم گرفتم تا در آن مورد تحقيق كنم، از شما خواهشمندم تا اگر به اين وبلاگ وارد شديد بي نظر خارج نشويد، براي اين منظور مي توانيد نظرسنجي زير را ببينيد و نظر دهيد:

موضوع:  

بهترين خواننده ايراني كيست؟

 ما به نظرات شما نيازمنديم         ××× we need for  your comments 

+ نوشته شده در  چهارشنبه دوم فروردین 1385ساعت 16:16  توسط م.ر.ف  | 

دلخوری

 

سلام بر همگي دوستان عزيز و گرامي

 

اميدوارم حالتون خوب باشه و پيروز و سربلند در كنار خانواده هايتان زيست كنيد!

امروز من يك گله از شما داشتم و گله من اينست كه چند وقتي مي شه كه ديگه براي من نظر نمي فرستين، دليل اين امر ممكن است به خيلي چيز ها مانند كم شدن مطالب وبلاگ، جالب نبودن وبلاگ و ... يا تنبلي مخاطبان بستگي داشته باشد.

بنده حقير از شما مخاطب گرامي اين وبلاگ (يا هر وبلاگ ديگري) خواهشمندم تا براي ادامه حيات وبلاگ و براي دلگرمي نويسنده وبلاگ حتي براي يك بار هم كه شده براي آن نظر بگذاريد و در نظرات خودتان از مطالب انتقاد كنيد و براي هرچه بهتر شدن وبلاگ ها پيشنهاد دهيد،  آنچه را كه مي خواهيد بدانيد و در وبلاگ وجود داشته باشد براي ما بفرستيد و ... .

 

با تشكر از همراهي شما

 

منتظر نظرات گرامي شما هستيم!!
+ نوشته شده در  چهارشنبه دوم فروردین 1385ساعت 14:18  توسط م.ر.ف  | 

کوانتش در فیزیک کلاسیک

نظريه نسبيت و نظريه مكانيك كوانتومي دو شالوده نظري مهم فيزيك قرن بيستم را تشكيل مي دهند. درست همان گونه كه نظريه نسبيت به بينش هاي جديدي از طبيعت فضا و زمان و نتايج عميقي در مكانيك كلاسيك و الكترومغناطيس منجر مي شود.

نظريه مكانيك كوانتومي نيز به روش هاي فكري كاملا جديدي كه پايه فهم ساختار اتمي و هسته اي اند، منجر مي شود. با اين وجود بعضي از جنبه هاي توصيف كوانتومي طبيعت كاملا جديد نيستند و در حقيقت در فيزيك كلاسيك نيز يافت مي شوند.

تقسيم بندي كميت ها:

در مطالعه دنياي فيزيكي با دو نوع عام از كميت هاي فيزيكي سروكار داريم: كميت هايي كه داراي پيوستاري از مقاديرند «كميت هاي پيوسته). و كميت هايي كه كوانتيده اند. كميت هاي كوانتيده محدود به مقادير گسسته معيني هستند. گاهي آنها را به عنوان كميت هايي كه داراي "اتميسيته" يا "دانه" هستند نيز بيان مي كنند.

برخي كميت هاي فيزيكي پيوسته كلاسيكي يا غير كوانتيده عبارتند از:

سرعت يك ذره آزاد كه مي تواند از صفر تا سرعت نور تغيير كند.

بزرگي اندازه حركت زاويه اي يك ذره كه از صفر تا بينهايت مي تواند هر مقداري را اختيار كند.

انرژي مكانيكي يك دستگاه دو ذره اي ، كه هر گاه اين دو ذره به يكديگر مقيد باشند هر مقدار منفي (Em<0) و هر گاه آزاد باشند هر مقدار مثبتي (Em>0) را مي توانند بپذيرند. كه Em معرف اترژي مكانيكي سيستم مي باشد.

زاويه بين جهت گشتاور دو قطبي يك آهنربا و يك مغناطيس خارجي ، كه مي تواند از 0 تا 180 درجه تغيير كند.

برخي كميت هاي فيزيكي با مقادير كوانتيده عبارتند از:

جرم هاي سكون مشاهده شده اتم ها كه در يك گستره پيوسته قرار نمي گيرند. اين مطلب ابتدا در مطالعات بنيادي تركيبات شيميايي كه به نظريه اتمي دالتون منجر شدند، مشاهده شد.

امروزه جرم اتم هايي كه در طبيعت يافت مي شود بادقت زيادي معلوم شده است. اما جالب است بدانيم كه اين جرم ها تقريبا به نسبت اعداد صحيح اند، نه دقيقاً برابر با آن.

يكي از وظايف فيزيك هسته اي توضيح اين انحراف ها نسبت به اعداد صحيح به كمك چند اصل اساسي است.

بار الكتريكي كوانييده است:

زيرا بار كل هر جسمي دقيقا ً مضرب صحيحي (مثبت يا منفي) از بار الكتريكي بنيادي الكترون (e) است. كوانتومي شدن بار كه به وضوح در مفهوم شميايي ظرفيت و در قوانين الكتروليز آشكار شده بود، به وسيله آزمايش قطره روغن ميليكان به طور مستقيم نشان داده شد. در اين آزمايش بار الكترون مستقيماً اندازه گيري شداندازه گيري بار الكترون).

كوانتيدگي فركانس نوسان فيزيك امواج ايستاده:

امواج ايستاده و تشديد كه ظهورات كاملاً برجسته كوانتش در فيزيك كلاسيك هستند. فركانس نوسان يك تار مرتعش تشديد كننده كه دو انتهاي آن ثابت است فقط مي تواند مضرب صحيحي از پايين ترين فركانس يا فركانس اصلي نوسان باشد. فركانس اصلي به نوبه خود با استفاده از خواص فيزيكي و طول تار تعيين مي شود.

اين موج مكرراً از مرزها يا از دو انتهاي ثابت تار رويش باز مي تابد و با خود موج اوليه تداخل سازنده ايجاد مي كند و فيزيك امواج ايستاده توليد مي گردد.

تشديد فقط در صورتي حاصل مي شود كه فاصله بين دو نقطه انتهايي «طول تار) دقيقاً مضرب نصف صحيحي از نصف طول موج باشد. البته فقط وقتي موج داراي گسترش نامتناهي در فضا باشد، فركانس آن دقيقاً تعيين مي شود.

اين استدلال حتي براي موج هايي كه بين مرزهاي بازتابان به دام افتاده اند، نيز معتبر است. زيرا مي توان چنين تصور نمودكه اين فيزيك امواج بينهايت بار برروي خود تاب خورده است.

مثالهاي عام كوانتش كلاسيكي:

يك تاس پرتابي برروي وجوه خود فقط اعداد صحيح 1و2و3و4و5و6 را دارد. اين تاس يكي از مثال هاي روزمره است كه كميت هاي كوانتيده را نشان مي دهند. مثال هاي معروف ديگر عبارتند از:

روي يك سكه ، افراد مردم و تعداد سكه ها

نظريه مكانيك كوانتومي در مورد كوانتش چه مي گويد؟

نظريه مكانيك كوانتومي به مقدار زيادي مبتني بر اين كشف است كه بعضي كميت ها كه در فيزيك كلاسيك پيوسته در نظر گرفته مي شدند، در حقيقت كوانتيده اند. از لحاظ تاريخي آغاز اين نظريه به تعبير شدت تابش الكترومغناطيسي از يك جسم سياه بر حسب طول موج با انتظارات نظري الكترومغناطيس توافق ندارد.

ماكس پلانك تدوين كننده نظريه مكانيك كوانتومي در سال 1900 ميلادي نشان داد كه تجديد نظر در مفاهيم كلاسيكي به كمك كوانتش انرژي منجر به برقراري توافق بين آزمايش و نظريه مي شود و از اين طريق يك پل ارتباطي بين مكانيك كلاسيك و مكانيك كوانتومي ايجاد شد كه با وجود تعارضات فاحش ، تشابهات زيادي نيز باهم دارند.
+ نوشته شده در  سه شنبه یکم فروردین 1385ساعت 17:30  توسط م.ر.ف  | 

پیل های سوختی

 

بسمه تعالي

امروز مقاله اي رو با عنوان پيل هاي سوختي براي شما عزيزان قرار مي دهم.

اين مقاله به زحمت آقا مهدي تهيه شده است كه من هم در همين جا از همكاري ايشان قدرداني مي كنم و اميدوارم به ارسال مقالات زيبايشان ادامه دهند.

اين مقاله زيبا و جالب را با هم مي خوانيم:

ماشيني كه از اگزوزش به جاي دود فقط آب خارج مي شود. اين جمله را شايد بارها قبل از اين شنيده يا خوانده باشيد. مي خواهم شما را كمي با اين موضوع آشنا كنم. راستش را بخواهيد همه ماشينها يي كه از موتورهاي احتراقي برخوردارند از اگزوزشان آب خارج مي شود ( بصورت بخار)  ولي مشكل اين ماشينها در درجه اول به خاطر حضور كربن در سوختهاي مصرفي آنهاست كه در بهترين حالت توليد گاز كربنيك كرده كه مقدار زياد آن در كره زمين باعث بروز مشكلات زيست محيطي زيادي مثل گرم شدن كره زمين شده است، و در صورت ناقص سوختن توليد منوكسيد كربن كرده كه گازي بسيار كشنده است. و مشكل دوم آنها راندمان كم و آلودگي صوتي است. يكي از راههاي حل مشكل اول حذف هيدروژن از سوختهاست و بالطبع آخرين حد اين حذف گاز هيدروژن خواهد بود. يعني اگر ماشيني به جاي بنزين يا گاز طبيعي از هيدروژن استفاده كند از اگزوزش  فقط آب ( به شكل بخار) خارج خواهد شد. اين ايده مدتيست كه مورد توجه خودروسازان است ولي اين آن داستاني نيست كه مي خواهم برايتان تعريف كنم.

 تقريبا سي سال است كه به طور جدي روي منابع جديد توليد انرژي الكتريكي يعني پيلهاي سوختيfuel cell سرمايه گذاري و مطالعه شده است. اين ژنراتور ويژگيهاي منحصر به فردي دارند مثلا توان الكتريكي كه توليد مي كنند در مقايسه با وزنشان از همه منابع انرژي بيشتر است. ( به جز سوخت هسته اي) آنها هيچ صدايي ندارند، و از همه جالبتر راندمان آنها در بدترين حالت چند برابر ژنراتورهاي فعلي در بهترين حالتشان مي باشد. و يك ژنراتور آن اگر سوخت مسموم كننده به آن وارد نشود و يا آسيبهاي فيزيكي به دستگاه وراد نشود يك عمر كار ميكند ( ان شاء ا... 100 سال عمر كنيد و حتي بيشتر!). اين ژنراتور به طور مستقيم انرژي شيميايي سوخت ( مثل هيدروژن ، گاز طبيعي و يا الكلها) را به انرژي الكتريكي تبديل مي كند و طي اين تبديل ما با سيكل كارنو مواجه نخواهيم بود يعني راندمان ما به كمي ماشينهاي حرارتي فعلي نخواهد شد. اين تبديل با كمك كاتاليزورهاي گران قيمت پلاتين انجام ميشود و در واقع اين كار در يك سل الكترو شيميايي انجام مي شود. در سمت كاتد اين سل الكتروشيميايي سوخت مثل هيدروژن در حضور پلاتين اكسيد شده و حاصل اين اكسيداسيون توليد يون هيدروژن (H+) و الكترون است . الكترون از طريق سيم و پروتون از طريق الكتروليت به سمت الكترود كاتد مي روند. در كاتد اكسيژن هوا با الكترون و پروتون ( ارسالي از سمت آند) تركيب شده ( البته حضور پلاتين لازم است) و محصول واكنش كاتدي آب است. واكنش احياي اكسيژن كه در كاتد اتفاق مي افتد،  مشكل اصلي سر راه اين تكنولوژي است؛ واكنشي كه تك تك سلولهاي موجودات هوازي قادر به انجام آن هستند. نتيجه كلي كار همان الكتروني بود كه از سيم منتقل  شد، اين الكترون يا همان جريان برق مي تواند يك ماشين را به حركت در آورد. از چاه آب بكشد و برق يك روستاي دور افتاده را تامين كند. در حاليكه  هر سلول پيل سوختي در هر سانتيمتر مربع 1 تا 2 آمپر برق توليد مي كند و يك سري پيل سوختي با ابعاد يك باطري ماشين بيش از يك كيلو وات توان توليد مي كند .

خودرو سازان مهم دنيا هم اكنون شمارش معكوس خود را براي توليد خودروهايي كه به جاي موتورهاي احتراقي  از پيلهاي سوختي استفاده مي كنند شروع كرده اند. تصور كنيد خياباني را كه پر از ماشين است و فقط صداي چرخها بر روي جاده از آن به گوش مي رسد و كف جاده هم خيس است  چون از اگزوز ماشينها آب ( اين بار مايع ) خارج مي شود. مواد مورد نياز براي ساخت پيل سوختي كه  مورد توجه خودرو سازان است عبارت است از پلاتين ، كربن و پليمري به نام نفيون كه از آن به عنوان الكتروليت استفاده مي شود. قيمت اصلي پيلهاي سوختي را همين نفيون دارد. و ساخت پيل سوختي نيز از تكنولوژي بالايي برخوردار است كه خوشبختانه در مراكز دانشگاهي  كشور اين توانمندي در حال بلوغ است. توجه علاقه مندان به اين موضوع را به جستجو با كليد واژه هاي

 fuel cell, "proton exchange membrane fuel cell", "making electricity with hydrogen" 

جلب مي كنم.

+ نوشته شده در  پنجشنبه بیست و پنجم اسفند 1384ساعت 18:16  توسط م.ر.ف  | 

نطريه اي براي همه چيز

New Page 1

نظريه اي براي همه چيز

A Theory for Everythings


سالهاي متمادي است كه بحث تئوري همه چيز در فيزيك مطرح شده است. منظور از اين تئوري چيست؟ يك تئوري براي همه چيز به چه سئوالاتي بايد پاسخ دهد؟

اجازه دهيد بحث را با سخنان هاوكينگ دنبال كنيم. هاوكينگ مي گويد.

نظريه نسبيت عام اينشتين نظريه‌اي در باره جرم‌هاي آسماني بزرگ مثل ستارگان، سيارات و كهكشان‌هاست كه براي توضيح گرانش در اين سطوح بسيار خوب است.

مكانيك كوانتومي نظريه‌اي است كه نيروهاي طبيعت را مانند پيام‌هايي مي‌داند كه بين فرميون‌ها (ذرات ماده) رد و بدل مي‌شوند. مكانيك كوانتومي در توضيح اشياء، در سطوح بسيار ريز خيلي موفق بوده بوده است.

يك راه براي تركيب اين دو نظريه بزرگ قرن بيستم در يك نظريه واحد آن است كه گرانش را همانطور كه در مورد نيروهاي ديگر با موفقيت به آن عمل مي‌كنيم، مانند پيام ذرات در نظر بگيريم. يك راه ديگر بازنگري نظريه نسبيت عام اينشتين در پرتو نظريه عدم قطعيت است.

با توجه به سخنان هاوكينگ دو نظريه مهم فيزيك و مكانيك كوانتوم، هريك به تنهايي خوب عمل مي كنند، اما با يكديگر ناسازگارند. بنابراين مسئله اصلي اين است كه راهي بيابيم تا اين دو نظريه را با يكديگر تركيب كنيم.

براي تركيب اين دو نظريه تلاشهاي زيادي انجام شده است كه به چند مورد آنها اشاره مي كنيم:

ابر گرانش

همه ي مواد موجود در طبيعت از دو نوع ذره ي بنيادي به نام فرميون ها و بوزن ها تشكيل شده اند. تفاوت فرميون ها و بوزن ها در اسپين آنها مي باشد به طوري كه اسپن فرميون ها نيمه درست و اسپين بوزن ها عددي درست است. همه ي انواع ذرات دست كم از دو خاصيت ذاتي جرم و اسپين برخوردارند. جرم خاصيتي آشنا براي تمام مواد است كه به همان صورتي كه براي اجسام بزرگ مقياس در نظر گرفته مي شود ، در مورد كوچك ترين اجزا تشكيل دهنده ي ماده نيز كاربرد دارد . اسپين خاصيت ظريف تري است كه در اجسام بزرگ مقياس به سادگي قابل شناسايي نيست . اسپين ، در واقع ، خاصيتي است كه در قرن بيستم كشف شد تا رفتار بي هنجار الكترون ها را در ميدان مغناطيسي توضيح دهد.

هر تقارني كه در جست و جوي ارتباط ميان فرميون ها و بوزون ها ، يعني ذراتي با اسپين هاي متفاوت ، باشد ابَرَتقارن ناميده مي شود. و اما ابَرَگرانش ، نظريه اي پيشنهادي در فيزيك بنيادي است كه ابرتقارن و گرانش را در هم مي آميزد. اولين نظريه ي ابرگرانش توسط سه فيزيكدان در سال 1976 فرمول بندي شد.

ابر ريسمان

در مطالعات و بررسي هاي مرسوم در فيزيك كوانتومي نسبيتي ، ذرات بنيادي را به صورت نقاط رياضي و بدون گستردگي فضايي در نظر ميگيريم. اين رهيافت موفقيت هاي بسيار چشمگيري داشته است ، ولي در انرژي هاي خيلي خيلي زياد يا فاصله هاي بسيار بسيار كوتاه كه بزرگي ميدان گرانشي با بزرگي نيروهاي هسته اي و الكترو مغناطيسي قابل مقايسه مي شود اين رهيافت با شكست رو به رو مي شود. در سال 1974 ژوئل شرك و جان شوارتز به منظور غلبه بر اين مشكل توصيف وحدت يافته اي از ذرات بنيادي را بر اساس منحني هاي يك بعدي بنيادي به نام ريسمان مطرح كردند . به نظر ميرسد كه نظريه هاي ريسمان از هر نوع ناسازگاري كه در تمام تلاش هاي قبلي دست يابي به نظريه اي وحدت يافته براي توصيف گرانش و ساير نيرو ها ايجاد مزاحمت كرده است ، مبراست . نظريه ابرريسمان كه در آنها از نوع خاصي تقارن به نام ابرتقارن ، بهره گيري مي شود ، بيشترين اميدواري را براي ارائه ي نتايج واقع بينانه پديد آورده اند.

بوزون هگز

در دهه هاي اخير فيزيكدانان يك مدل تحت عنوان مدل استاندارد را ارائه كردند تا يك چوب بست نظري براي فهم ذرات بنيادي و نيروهاي طبيعت فراهم آورند. مهمترين ذره در اين مدل، يك ذره ي فرضي موجود در همه ي ميدانهاي كوانتومي است كه نشان مي دهد ساير ذرات چگونه جرم به دست مي آورند. در واقع اين ميدان پاسخ مي دهد كه همه ي ذرات در حالت كلي چگونه جرم به دست مي آورند. اين ميدان، ميدان هگز Higgs field خوانده مي شود. نتيجه ي منطقي دوگانگي موجو - ذره اين است كه همه ي ميدانهاي كوانتومي داراي يك ذره ي بنيادي باشند كه با ميدان در آميخته است. اين ذره كه با همه ي ميدانها در آميخته و موجب كسب جرم توسط ساير ذرات مي شود، هگز بوزون Higgs boson ناميده مي شود.

جمع بندي

حال مطلب بالا را جمع بندي مي كنيم:

يك - نسبيت عام بايد مكانيك كوانتوم تركيب شود تا مشكلات موجود در فيزيك نظري بر طرف گردد. طبق نسبيت عام مسير نور در ميدان گرانشي خميده است كه آن را تحت عنوان فضا - زمان مطرح مي كنند. مكانيك كوانتوم به ويژگيها و رفتار ذرات زير اتمي مي پردازد و با كوانتومها يا كميتهاي گسسته سروكار دارد. در حاليكه در نسبيت عام فضا - زمان پيوسته است.

دو - بايد ارتباط بين فرميونها و بوزونها توضيح داده شود. همجنانكه مي دانيم فرميونها شامل ذراتي نظير الكترونها و پروتونها هستند كه داراي اسپين نادرست مي باشند و بوزونها داراي اسپين درست هستند.

سه - هگز بوزونها بايد توضيح داده شوند، يعني اينكه ذرات چگونه جرم به دست مي آورند. با توجه به رابطه جرم - انرژي مي دانيم هرگاه ذره اي در يك ميدان شتاب بگيرد، انرژي و در نتيجه جرم آن افزايش مي يابد. بنابراين مسئله اين است كه اين پديده يعني افزايش جرم را چگونه مي توان توجيه كرد؟

راه حل

براي رسيدن به يك راه حل اساسي كه بتواند مشكلات عمده ي فيزيك معاصر را بر طرف سازد، راه هاي مختلفي وجود كه به نتايج متفاوت و گاهي ناسازگار مي انجامد. نظريه هاي مختلفي كه در اين زمينه مطرح شده اند، بخوبي نشان مي دهند كه نگرش بانيان آنها بر اساس دو گانگي بين بوزونها و فرميونها شكل گرفته است. سئوال اساسي اين است كه آيا حقيقتاً بوزون و فرميون دو موجود كاملاً متفاوت از يكديگرند؟ در نظريه ريسمانها، ريسمان به عنوان يك بسته فوق العاده كوچك انرژي تلقي مي شود و كه با پيوستن آنها به يكديگر و با ارتعاشات مختلف آنها ساير ذرات نمود پيدا مي كنند. در نظريه هگر بوزون به دنبال ذره اي هستند كه موجب ايجاد يا افزايش جرم مي شود. اگر اين مسئله ي هگز بوزون را با دقت بيشتري بررسي كنيم شايد بتوانيم به نتايج جالب توجه تري برسيم.

اجازه بدهيد تصورات خود را از بوزون و فرميون يا به عبارت ديگر از جرم - انرژي و نيرو تغيير دهيم. در فيزيك مدرن جرم و انرژي دو تلقي مختلف از يك كميت واحد هستند. جرم هر ذره را مي توان با محتويات انرژي آن اندازه گرفت و همچنين انرژي يك ذره را مي توان با جرم آن هم ارز دانست. لذا در فيزيك معاصر ما با دو كميت بيشتر سروكار نداريم، انرژي و نيرو.

اگر رابطه ي نيرو و انرژي را با ديد متفاوتي مورد بحث قرار دهيم، مي توانيم به نتايج جالب توجهي برسيم. نيرو به عنوان انرژي در واحد طول مطرح مي شود كه براي آن رابطهي زير داده شده است:

F=-dU/dx => du= - Fdx

حال ذره اي را در نظر بگيريد كه انرژي آن در حال تغيير است. اين تغييرات را از دو جهت مي توان مورد توجه قرار داد. يكي از جهت افزايش و ديگري از جهت كاهش. از نظر افزايش نسبيت براي آن محدوديتي قائل نشده است و طبق رابطه ي جرم نسبيتي، جرم آن بينهايت قابل افزايش است. اما از جهت كاهش طبيعت خود براي آن محدوديت قائل شده و آن اين است كه تمام ذره تمام انرژي خود يا به عبارت ديگر، جرم - انرژي خود را از دست بدهد.

ذره اي را در نظر بگيريد كه در يك ميدان داراي شتاب منفي است. اگر فاصله به اندازه ي كافي بزرگ و ميدان بسيار قوي باشد، آيا انرژي آن به صفر خواهد رسيد؟ چنين آزمايشي براي اجسام مثلاً يك فطعه فلز چندان قابل تصور نيست، اما براي يك كوانتوم انرژي( فوتون) به خوبي قابل درك است. زيرا در نسبيت فوتون نمي تواند از يك سياه چاله بگريزد. اين پديده را چگونه مي توان توجيه كرد؟ يكبار ديگر به رابطه نيرو - انرژي بر گرديم.

F=-dU/dx => du= - Fdx

در رابطه ي بالا انرزِ و فاصله تغيير مي كنند، اما نيرو ثابت است. اگر نيرو يعني F يك كميت ثابت و تغيير ناپذير است، چگونه مي توان هگز بوزون را توجيه كرد؟ يعني واقعاً اين كاهش يا افزايش جرم چگونه امكان پذير است. متاسفانه اين ديدگاه از مكانيك كلاسيك به نسبيت تسري يافت و هيچگونه بخثي در اين زمينه مطرح نشد. اگر بخواهيم با همان نگرش كلاسيكي مشكلات فيزيك و ناسازگاري نسبيت و مكانيك كوانتوم را بر طرف سازيم، راه به جايي نخواهيم برد، همچنانكه تا به حال اين چنين بوده است.

اشكال بعدي كه مانع رسيدن به يك نتيجه ي قابل توجه مي شود اين است فيزيكدانان به مشكلات به گونه اي پراكنده برخورد مي كنند. هگز بوزون مسير خود را مي پيمايد، مكانيك كوانتوم مي خواهد مشكلات فيزيك را در چاچوب قوانين كوانتومي حل كند، و مهمتر از همه اينكه مكانيك كلاسيك تقريباً به فراموشي سپرده شده است. همه اينها هر كدام نگرشي خاص به جهان دارند و عموميت ندارند. در حاليكه طبيعت يگانه است و قانون نيز بايستي از يك وحدت برخوردار باشد كه هست. تركيب مكانيك كوانتوم و نسبيت زماني امكان پذير است كه نگرش هگز بوزون همراه با مكانيك كلاسيك نيز در اين تركيب منظور گردد .

هر كدام از اين تئوري ها قسمتي از قوانين حاكم بر طبيعت را نشان مي دهند. اگر در يك نگرش همه جانبه اين قسمتهاي مختلف را كه با تجربه تاييد شده اند توام در نظر بگيريم مي توانيم به يك فيزيك يا يك نظريه براي همه چيز برسيم .

از كجا شروع كنيم؟

1 - با روند تكامل نظريه ها پيش مي رويم. نخست مكانيك كلاسيك را در نظر مي گيريم و به مورد خاص آن قانون دوم نيوتن توجه مي كنيم، اين قانون را با جرم نسبيتي يعني

m=m0/(1-v2/ c2)1/2 , E=mc2

و نظريه هگز بوزون مي توان تركيب كرد. اگر ذره/جسمي تحت تاثير نيرو جرمش تغيير مي كند، اين تغيير جرم ناشي از اين است كه بوزون (نيرو) تبذيل به انرژي مي شود. البته اين روند جهت معكوس نيز دارد، يعني در روند عكس با كاهش سرعت، انرژي به نيرو يا بوزون تبديل مي شود.

2 - در مورد قضيه كار انرژي

W=DE

برخوردي دوگانه وجود دارد. قسمت كار آن را با مكانيك كوانتوم مد نظر قرار مي دهند و كار را كميتي پيوسته در نظر مي گيرند، در حاليكه با انرژي آن برخوردي كوانتومي دارند. در واقع بايستي هر دو طرف رابطه را با ديد كوانتومي در نظر گرفت. در اين مورد مثالهاي زيادي مي توان ارائه داد كه با اين برخورد دوگانه در تناقض قرار خواهد گرفت. اگر اين مورد را بكار بنديم مشكل ارتباط فرميونها و بوزونها بر طرف خواهد شد. اين مورد مكمل قسمت پيشين است و حرف تازه اي نيست.

3 - اگر بپذيريم كه كار كوانتومي است، الزاماً به اين نتيجه خواهيم رسيد كه نيرو بطور كلي و از جمله گرانش نيز كوانتومي است. مفهوم صريح و در عين حال ساده آن اين است كه فضا - زمان كوانتومي است. با نگرش كوانتومي به گرانش يا به تعبير نسبيت فضا - زمان، مكانيك كوانتوم و نسبيت با يكديگر تركيب خواهند شد. تنها موردي كه در اين جا بايد متذكر شد اين است كه كوانتومي بودن فضا - زمان مي تواند انحناي آن را نيز نتيجه دهد.

چنين نگرشي مي تواند به يك نظريه براي همه چيز منتهي شود. نظريه اي كه تحت عنوان نظريه سي. پي. اچ. مطرح شده است.

+ نوشته شده در  جمعه چهاردهم بهمن 1384ساعت 13:20  توسط م.ر.ف  | 

جدول تناوبي

New Page 1

به نام خدا

جدول تناوبي(periodic table)

جدول تناوبي عناصر جدولي است كه بر اساس قانون تناوبي عنصرها(قرارگرفتن به ترتيب افزايش عدد اتمي) استوار است و 7 تناوب يا دوره و 18 گروه يا خانواده دارد.

برخي از گروه هاي جدول تناوبي به سبب خصوصيات فيزيكي و شيميايي مشابهشان و همچنين به علت ويژگي بارزي كه دارند را با نام هاي مختلف مي شناسيم (فلزات قليايي، فلزات قليايي خاكي، فلزات سكه ساز، كالكوژن ها و هالوژن ها و گازهاي نجيب يا بي اثر)، هر تناوب يا دوره با يك فلز قليايي آغاز و به يك گاز بي اثر ختم مي گردد، برخي از خواص عناصر جدول تناوبي به صورت متناوب و داراي روندي خاص هستند.

 

عناصر گروه اول جدول تناوبي

اين شش عنصر را با نام فلزات قليايي(alkali metals) نيز مي شناسيم، همگي داراي آرايش الكتروني لايه ي آخر مشابهي هستند، همگي به ns1 ختم مي شوند و به همين خاطر داراي واكنش پذيري بسيار زيادي هستند، چون آن ها مي توانند در واكنش هاي شيميايي آن 1 الكترون لايه ظرفيت خود را از دست بدهند و به يون مثبت(كاتيون) تبديل گردند، انسان ها در گذشته  از محلول خاكستر چوب براي از بين بردن چربي ها استفاده مي كردند و نام آنرا قليا ناميده بودند، پس از تحقيقات متمادي مشخص گرديد كه در خاكستر چوب از عناصر گروه اول وجود دارد و به همين دليل نام عناصر گروه اول را فلزات قليايي گذاشتند.

عناصر گروه اول فلزاتي بسيار نرم مي باشند كه به راحتي با چاقو بريده مي شوند و سطح آن ها داراي جلاي فوق العاده زيادي مي باشد، با اكسيژن هوا به آساني واكنش مي دهند و اكسيد فلز مربوطه را توليد مي كنند به همين علت آن ها را در آزمايشگاه درون نفت نگهداري مي كنند، لازم به ذكر است كه فلزات قليايي از بالا به پايين يا به عبارت ديگر با افزايش عدد اتمي نرم تر مي شوند.

عناصر گروه اول به ترتيب عبارتند از:

Li  Na  K  Rb  Cs  Fr

از بالا به پايين واكنش پذيري اين عناصر افزايش مي يابد.

انرژي نخستين يونش اين عناصر بسيار كم و پايين است و از بالا به پايين اين انرژي كاهش مي يابد اما انرژي دومين يونش فلزات قليايي بسيار بالاست به گونه اي كه تاكنون تركيبات دو يا چند ظرفيتي در اين عناصر ديده نشده است. 

سديم فراوان ترين عنصر قليايي مي باشد و پس از آن پتاسيم قراردارد و بقيه عناصر اين گروه نسبتا كمياب مي باشند و فرانسيم هم كه عنصري راديواكتيو يا پرتوزا مي باشد.

از آلياژ سديم و پتاسيم در رآكتورهاي هسته اي براي سردكردن و انتقال حرارت استفاده مي شود.

 

عناصر گروه دوم جدول تناوبي

اين شش عنصر را با نام فلزات قليايي خاكي مي شناسيم، چون اين عناصر در پوسته ي زمين يافت مي شوند.

همگي به ns2 ختم مي شوند بنابر اين، نسبت به فلزات قليايي واكنش پذيري كم تري دارند، چون از دست دادن دو الكترون(در فلزات قليايي خاكي) سخت تر از ازدست دادن يك الكترون مي باشد.

سختي و چگالي و دماي ذوب جوش اين عناصر از عناصر گروه اول بيش تر مي باشد.

همانند عناصر گروه اول از بالا به پايين واكنش پذيري شان زياد مي شود به گونه اي كه بريليم عملا در آب بي اثر است، منيزيم فقط با آب جوش واكنش مي دهد و با آب سرد واكنش بسيار كمي دارد اما كلسيم علاوه بر واكنش با آب جوش با آب سرد نيز واكنش مي دهد.

منيزيم در صنعت هواپيماسازي مورد استفاده قرار مي گيرد، آلياژ منيزيم و آلومينيوم كه براي ساخت هواپيما مورد استفاده قرار مي گيرند با نام آلياژ سبك شناخته مي شوند.

بريليم در كاني معروف به بريل با فرمول Be3Al2 يافت مي شود.

منيزيم دومين فلز فروان در هيدروسفر يا آب هاي دريا مي باشد.

كلسيم به صورت سنگ آهك، مرمر و ... در طبيعت موجود است، كلسيم فراوان ترين فلز قليايي خاكي مي باشد.

استرانسيوم و باريم بيشتر به صورت سولفات يافت مي شوند و راديم، عنصر آخر گروه دوم هم كه يك عنصر راديواكتيو مي باشدكه از تغييراتي در اورانيوم –238 به وجود مي آيد.

 

عناصر گروه هاي سوم تا دوازدهم

اين فلزات را عناصر واسطه مي نامند، فلزات واسطه به دوسته ي كلي تقسيم مي شوند:

1- فلزات واسطه خارجي:

اين دسته از فلزات را مي توان در خود جدول تناوبي مشاهده نمود ، در عناصر واسطه خارجي زير لايه ي d در حال پرشدن مي باشد، اين عناصر نسبت به فلزات گروه اول و دوم سختي، چگالي و دماي ذوب و جوش بالاتري دارند، همه فلزات (اعم از قليايي، قليايي خاكي و واسطه و فلزات اصي دسته p) جامد مي باشند به جز جيوه كه در دماي اتاق به حالت مايع مي باشد و يك استثناء به شمار مي آيد. در آرايش الكتروني اين عناصر بي نظمي هاي متعددي ديده مي شود، براي مثال دو نمونه از اين بي نظمي ها در دو عنصر Cr و Cu ديده مي شوند، گروه يازدهم يا IB با نام فلزات سكه ساز نيز شناخته مي شوند كه شامل سه عنصر مس، نقره و طلا مي باشد، البته در بين فلزات واسطه خارجي نامگذاري هاي ديگري نيز وجود دارد كه به صورت دسته اي صورت گرفته اند و نظمي بين اين دسته بندي ها ديده نمي شود، براي مثال دو نمونه از اين دسته بندي ها عبارتند از:

- فلزات پلاتيني: كه شامل شش عنصر پالاديم، پلاتين، روديم، ايريديم، روتنيم و اوسميم مي باشد.

- تريادها يا فلزات فرومانتيك يا دسته ي سه تايي ها: كه شامل آهن، كبالت و نيكل سه عنصر كه در نامگذاري آيوپاك در يك گروه قرار گرفته اند و در تناوب چهارم جدول تناوبي و گروه هاي هشتم و نهم و دهم قراردارند.

 

2- فلزات واسطه داخلي:

با مشاهده ي جدول تناوبي دو دسته از عناصر را مشاهده مي كنيد كه جدا از جدول تناوبي و در پايين تصوير قرار گرفته اند، اينها همان عناصر واسطه ي داخلي هستند كه عناصر دسته ي اول خواصي مشابه فلز لانتان دارند و به لانتانيدها مشهور هستند و عناصر دسته ي دوم خواصي مشابه فلز اكتينيم دارند و به اكتينيدها معروف شده اند.

از آن جا كه قرار دادن لانتانيد ها و اكتينيدها در خانه هاي پلاك 57 و 89  ميسرنمي شد، اين دو گروه در پايين جدول تناوبي و به صورت جداگانه اما با ارجاع به دو عنصر لانتانيم(لانتان) و اكتينيم قرارگرفته اند.

الف)لانتانيدها: در اين عناصر زيرلايه ي 4f در حال پرشدن مي باشد و شامل عناصر از عدد اتمي 58 تا 71 مي باشند.

 

ب)اكتينيدها: در اين عناصر زيرلايه ي 5f در حال پرشدن مي باشد و شامل عناصر از عدد اتمي 90 تا 103 مي باشد، براي مطالعه ي اكتينيدها ساختارهسته نسبت به آرايش الكتروني عناصر از اهميت بيش تري برخوردار مي باشد، مشهورترين اكتينيد كه امروزه بحث هاي زيادي را در اقتصاد و سياست و علم به خود اختصاص داده است اورانيوم مي باشد كه از آن انواع استفاده هاي صلح آميز و غير صلح آميز(براي ساخت سلاح هاي شيميايي) مي شود.

 

عناصر گروه هاي سيزدهم تا هجدهم

در همه ي اين عناصر زيرلايه ي p در حال پرشدن مي باشد و به همين علت آن ها را عناصر اصلي دسته p  مي نامند، و آرايش الكتزوني لايه ي آخر آن ها به ترتيب عبارتند از:

گ13/IIIA

گ14/IVA

گ15/VA

گ16/VIA

گ17/VIIA

18/ VIIIA

سرگروه:B

سرگروه:C

نيتروژنN

اكسيژنO

فلوئورF

هليم He

ns2np1

ns2np2

ns2np3

ns2np4

ns2np5

ns2np6

از بين اين شش گروه، سه گروه داراي نام هاي مشخصي هستند: كالكوژن ها(گروه 16)، هالوژن ها(گروه 17)، گازهاي نجيب يا بي اثر يا كامل يا نادر(گروه 18).

در بين اين شش گروه، سه نوع ماده مشاهده مي شود: نافلز، شبه فلز و فلز كه ازنظر گوناگوني مواد، عناصر اصلي دستهp داراي گوناگوني زيادي هستند.

گروه 13 داراي دو نوع ماده: شبه فلز و فز مي باشد.

گروه هاي 14 و 15 و 16 داراي سه نوع ماده به ترتيب از بالا به پايين نافلز، شبه فلز و فلز مي باشند،

گروه 17 با نام هالوژن ها شناخته مي شود و همگي نافلز مي باشند و همانطور كه مي دانيد همه ي نافلزات به جز برم(استثناء) يا جامد هستند يا گاز.

و گروه 18 كه با نام هاي مختلفي مانند گاز نجيب شناخته مي شوند به حالت گازي شكل مي باشند و از نظر نوع ماده نافلز هستند.

 

الف) گروه 17(هالوژن ها)

عناصر گروه هفدهم با نام عناصر هالوژن يا نمك ساز شناخته مي شوند و به اين علت به اين نام مشهورند كه با اكثر فلزات همچون فلزات قليايي يا قليايي خاكي واكنش مي دهند و نمك توليد مي كنند.

عناصر اين گروه عبارتند از:

F Cl Br I At

كه فلوئور و كلر در دماي اتاق در حالت گازي مي باشند و برم هم كه تنها استثناي نافلزي مي باشد به حالت مايع است و يد و استاتين هم به حالت جامد مي باشد.

هالوژن ها واكنش پذيرترين نافلزات هستند كه لايه ي آخرشان به ns2 np5 ختم مي شوند كه مي توانند به راحتي يك الكترون بگيرند و به آرايش گاز نادر بعد از خود برسند و به آنيون(يون با بار منفي) تبديل شوند.

فلوئور 08/0 % ليتوسفر يا همان پوسته ي جامد زمين را تشكيل مي دهد و مهمترين كاني آن فلوئورين مي باشد.

كلر 19% ليتوسفر را تشكيل مي دهد و معروف ترين تركيب آن NaCl  مي باشد.

برم بيش تر به صورت برميد سديم، برميد پتاسيم، برميدمنيزيم و ... يافت مي شود.

يد در تركيب هايي چون يدات سديم و ... يافت مي شود.

استاتين هم كه يك عنصر راديواكتيو مي باشد.

 

ب) گروه 18(گازهاي نجيب)

اين گروه از جدول تناوبي نام هاي مختلفي هم چون گازهاي كامل(بعلت اينكه آرايش الكتروني آن ها در لايه آخر كامل مي باشد)، گازهاي نادر(بعلت اينكه تركيبات نسبتا كمي دارند)، گازهاي نجيب يا noble gasses(بعلت اينكه تمايلي به شركت در واكنش هاي شيميايي ندارند)و گازهاي بي اثر(بعلت اينكه در واكنش هاي شيميايي شركت نمي كنند) دارند.

اين گروه شامل عناصر نافلزي زير مي باشد:

He  Ne  Ar  Kr  Xe  Rn

همگي اين عناصر به جز هليم در لايه ي آخر خود داراي آرايش ns2np6 مي باشند كه اين آرايش كامل بوده و به  علت تكميل بودن لايه ظرفيت اين عناصر تمايلي به شركت در واكنش هاي شيميايي ندارند.

هليم هم كه در تناوب اول جدول تناوبي قرار گرفته به 1s2 ختم مي شود كه يك آرايش كامل در لايه ي ظرفيت مي باشد.

گرچه اين عناصر تركيبات كمي دارند اما مصارف صنعتي زيادي دارند، براي مثال نئون براي ساخت تابلوهاي تبليغاتي ، از آرگن در جوشكاري و ... استفاده مي شود.

اميدوارم تا اين مقاله ناچيز توانسته باشد حس كنجكاوي و روح علم دوست شما را راضي كرده باشد...  

در انتظار مقالات و نوشته هاي بعد باشيد

محمدرضا فولادي

+ نوشته شده در  جمعه سی ام دی 1384ساعت 13:47  توسط م.ر.ف  | 

تشكر و اطلاع در مورد مطالب آينده

New Page 1

دوستان عزيز انشاءالله به زودي مقاله اي را در مورد جدول تناوبي و بررسي عناصر گروه هاي مختلف براي شما مي گذارم.
از تمامي افرادي هم كه در قسمت هاي گذشته نظر گذاشته اند مانند دوستان عزيزم:unreve و سمانه خانم، زهراخانم، بي نام آشنا، آقا رضا و ... كه همواره مرا در هرچه بهتر كردن اين وبلاگ ياري مي كنند، متشكرم

اگر مي خواهيد در هر موضوع از فيزيك، شيمي يا حتي رياضيات مطالبي رو بدونيد نظر بگذاريد تا بنده براي كمك به شما دوست عزيز دست به كارشوم.

با تشكر
محمدرضا فولادي××× خدمتگزار شما

+ نوشته شده در  پنجشنبه بیست و دوم دی 1384ساعت 11:44  توسط م.ر.ف  | 

میلاد

ميلاد حضرت مسيح بر تمامي مسيحيان  ايران و جهان مبارك باد.

happy new year to you...

 

+ نوشته شده در  شنبه سوم دی 1384ساعت 12:28  توسط م.ر.ف  | 

اتم

New Page 1

اتم(atom)

همه ي مواد از اتم ها تشكيل شده اند و اتم ها، خود از ذرات زير اتمي مختلفي تشكيل شده اند كه عمده ترين آن ها سه ذره ي پروتون، نوترون و الكترون هستند، البته بايد يادآوري كرد كه هر كدام از اين سه ذره خود از ذرات ديگري نيز تشكيل شده اند.

پروتون(p)

جايگاه پروتون درون هسته ي اتم مي باشد، اين ذره كه داراي جرم نسبي 1+ مي باشد، توسط رادرفورد كشف شد و يك نيروي جاذبه بسيار قوي را با نوترون ها درون هسته ي هر اتم به وجود مي آورند.

پروتون ها و نوترون ها نسبت به الكترون ها بسيار سنگين تر هستند و جرم حدودي آن ها برابر است با 1 a.m.u و براي نشان دادن عدد جرمي هر عنصر، مجموع تعداد نوترون ها و پروتون هاي آن را بررسي مي كنيم، چون الكترون جرم بسيار كم و كوچكي دارد.

نوترون(n)

جايگاه نوترون همانند پروتون درون هسته اتم مي باشد، نوترون ذره اي خنثي مي باشد و جرم زيادي دارد.

تعداد نوترون ها در هسته ي اتم ها يا مساوي با تعداد پروتون هايش است يا اينكه از آن ها بيش تر مي باشد.

نوترون توسط جيمز چادويك، يكي از شاگردان رادرفورد، كشف گرديد 

الكترون(e)

ذره اي است با بار نسبي 1- كه در اطراف هسته ي اتم در فضاهايي به نام اوربيتال و به عبارتيدر مدارهايي مجاز به نام تراز انرژي در حال گردش مي باشد.

در هر اتم خنثي تعداد پروتون ها با تعداد الكترون ها برابر است و بار موثري در هسته نداريم، اگر اتمي يك الكترون از دست بدهد به يون يك بار مثبت و اگر الكترون بگيرد به يون يك بارمنفي تبديل مي گردد.

الكترون داراي دو وضعيت حركتي است:

1-     حركت اسپيني: گردش الكترون به دور خودش را حركت اسپيني يا زاويه اي الكترون مي گويند.

2-     حركت اوربيتالي: حركت الكترون در اطراف هسته ي اتم را حركت اوربيتالي مي نامند.

و طبق مكانيك كوانتومي، مي دانيم كه الكترون ماهيت موجي، ذره اي دارد، يعني هم رفتار موجي دارد و هم به صورت يك ذره است.

اوربيتال(orbital)

فضايي سه بعدي در اطراف هسته اتم است كه احتمال حضور الكترون در آن جا بسيار زياد است.

هر اوربيتال را با سه عدد كوانتومي n و L و  ml مشخص مي كنند كه n عدد كوانتومي اصلي و مشخص كننده ي شماره لايه ها است و L عدد كوانتومي اوربيتالي كه مشخص كننده ي زيرلايه ها مي باشد و ml  كه مشص كننده ي جهت گيري الكترون ها در اوربيتال مي باشد.

عدد اتمي(Z)

به تعداد پروتون هاي يك اتم عدد اتمي آن مي گويند.

عدد اتمي عناصر در سمت چپ و پايين نماد شيميايي عناصر قرار مي گيرد و مشخص كننده ي اتم و نوع عنصر و ويژگي هاي آن مي باشد.  

عدد جرمي(A)

به مجموع تعداد پروتون ها و نوترون هاي يك اتم عدد جرمي مي گويند.

عدد جرمي در سمت چپ و بالاي نماد شيميايي عناصر قرار مي گيرد.

ايزوتوپ

به اتم هايي از يك عنصر كه عدد اتمي يكسان اما عدد جرمي متفاوتي دارند ايزوتوپ مي گويند يا به عبارت ديگر ايزوتوپ هاي يك عنصر عدد اتمي، تعداد پروتون و الكترون برابر دارند اما تعداد نوترون هاي آن ها متفاوت است.

ايزوتون

به اتم هايي از يك عنصر كه تعداد نوترون هاي برابري داشته باشند ايزوتون مي گويند.

در ايزوتون ها، نوترون ها برابر، پروتون ها و الكترون ها متفاوت هستند.  

ايزوبار

به اتم هايي از يك عنصر كه عدد جرمي برابري داشته باشند، ايزوبار مي گويند.

در ايزوبارها، مجموع پروتونها و نوترون ها برابر و تعداد پروتون ها نابرابر هستند.

+ نوشته شده در  جمعه دوم دی 1384ساعت 13:2  توسط م.ر.ف  | 

سرعتي بالاتر از سرعت نور

New Page 1

سرعتي بالاتر از سرعت نور

آيا واقعا ممكن است كه سرعت هاي بالاتر از سرعت نور وجود داشته باشد؟

بر اساس نظريه نسبيت هيچ فرآيند فيزيكي نمي تواند در سرعت هاي بالاتر از سرعت نور در خلا انجام گيرد. بدون ترديد ، قابل قبول نبودن اين سرعت ها يكي از عجيب ترين فرضيات فيزيك جديد است.
ابر نور
در كنار دنيايي با سرعت هاي كمتر از سرعت نور (جهان تارديون ، مشتق از كلمه لاتين تاردوس به معناي آهسته) دنياي ديگري وجود دارد كه سرعت نور در آن از سرعت هاي ديگر كمتر است، نه بيشتر (جهان تاكيون مشتق از لغت يوناني تاخيس به معني سريع مي باشد). دنياي دوم كشف نشده است ، زيرا هيچ نقطه مشتركي با دنياي اول ندارد.

در سالهاي اخير ، تعدادي مقاله تحقيقاتي منتشر شده كه نويسندگان آنها احتمال وجود ذرات «ابر نور» را كه تا كنون ناميده اند، مورد بررسي قرار داده اند.

واقعيت عجيبي كه در مورد فرضيه ابر نور وجود دارد، آنست كه اين فرضيه ، نظريه نسبيت خاص را نقض نمي كند ، بلكه آن را با دنيايي كه در آن سوي محدوده سرعت نور قرار دارد سازگارتر و هماهنگ تر مي سازد.
اگر تاكيون‌ها وجود داشتند؟
عقايد متفاوتي در اين مورد وجود دارد. اگر تاكيون ها واقعا وجود داشته باشند، چه مي شود؟ در اين صورت آنها نوع سوم ذراتي مي باشند كه براي ما شناخته شده اند. اولين نوع شامل ذراتي است كه هيچگاه به سرعت نور نمي رسند. (يعني تقريبا تمام ذرات بنيادي شناخته شده) ، نوع دوم فوتون‌ها (كوانتاهاي تابش الكترومغناطيسي) و احتمالا نوترينوها مي باشند كه هر دو آنها با سرعت نور منتشر مي شوند. تاكيون ها همواره داراي سرعتي مي باشند كه از سرعت نور بيشتر است.
دنياي تاكيون ها و دنياي ما
دنياي تاكيون ها هيچ نقطه مشتركي با دنياي ما كه در آن سرعت ها كمتر از سرعت نور است ندارد. سه نوع ذره‌اي كه هم اكنون ذكر آنها به ميان آمد، داراي يك خاصيت مشترك مي‌باشند. ذرات يك گروه تحت هيچ شرايطي نمي توانند به ذرات گروه ديگر تبديل شوند. از سوي ديگر ، فقط بر اساس دانش جديد مي توانيم چنين اظهار نظري را به عمل آوريم. اگر اين مسئله را از ديدگاه اطلاعات علمي كامل‌تري كه هنوز ناشناخته است مورد بررسي قرار دهيم، ممكن است كه كاملا تغيير نمايد. در آن صورت مي توانيم فرض كنيم كه دنياي تاكيون ها با دنياي ما برخورد پيدا مي كند و اين بدان معني است كه فرآيندهايي در طبيعت وجود دارند كه در جهات نامشخص پيش مي روند.

اصل عليت كه بر اساس آن علت هميشه مقدم بر معلول است يك اصل اساسي فيزيكي است. به بيان ديگر ، هيچ رويدادي نمي تواند گذشته را تحت تاثير قرار دهد و موجب تغيير آن چيزي گردد كه اتفاق افتاده است، ولي در دنياي ذراتي كه با سرعت نور و يا بيشتر از آن حركت مي كنند ، اين اصل ممكن است تغيير نمايد و علت و معلول با توجه به چارچوب مرجع جاي خود را عوض كنند.

در فرآيندهايي كه پيام ها با سرعت بيشتر از سرعت نور حركت مي نمايند، تسلسل وقايع (وقايعي كه پيش از وقايع ديگر رخ مي دهند) به انتخاب دستگاه مختصات بستگي پيدا مي كند، در عين حال ، جهت جريان اطلاعات يعني اساس بستگي علت و معلول تغيير نمي نمايد. اين مسئله موجب نقص عليت مي گردد.
بازگشت به گذشته
گمان مي‌رود چنين جرياني بتواند براي ايجاد ارتباط تلفني با گذشته كمك كند يا ممكن است شخصي خود را به ساعت 11 صبح روز قبل انتقال دهد … . چنين چيزي مادامي كه دنياي سرعتهاي كوچك‌تر از سرعت نور با دنياي سرعتهاي بزرگ‌تر از سرعت نور برخورد پيدا كند، تناقض مي‌باشد. اگر فقط محدوده سرعت‌هاي بالاتر از سرعت نور را مورد توجه قرار دهيم، چين تناقضاتي به‌وجود نمي‌آيد. تاكنون هيچ يك از اطلاعات تجربي به دست آمده وجود تاكيون‌ها را به اثبات نرسانيده‌اند.
دنياي ريز ذره‌ها
پيشرف جهان كوچك عقايد و تصورات خارق‌العاده‌اي پديد مي‌آورد كه نظريه‌هاي دانش عادي را نقض مي‌كند و آشكارا نشان مي‌دهد. چنين عقيده‌اي كه معلومات امروزي علمي مفاهيم مطلق و غير قابل تغييري هستند، پوچ مي‌باشد. به نظر نمي‌آيد كه هيچگاه پيشرفت فيزيك و اختر فيزيك به انتها برسد.

فرضيه ذرات بنيادي كه همواره وقايع عجيب‌تري را آشكار مي‌سازد. دائما با مفاهيم پيچيده رياضي و ساير مفاهيم پيچيده به‌ وجود مي‌آيد كه با دنيايي كه ما را احاطه كرده هيچ گونه مشابهتي ندراد. بايد گفت كه اين فرضيه روز به روز بيشتر با فرضيه كيهاني آميخته مي‌شود. به عبارت ديگر قوانين طبيعي حاكم بود و نقطه نهايي و متضاد ابعاد جهاني يعني دنياي ريز ذره‌ها و دنياي وقايع كيهاني هيچگاه با يكديگر متناقض نيستند.
بيان ريز ذره‌ها بوسيله پديده گرانشي
با نفوذ بيشتر در دنياي ريز ذره‌ها ، اثرات گرانشي بطور قابل توجهي كمتر مي‌شوند. ولي اين مساله تا نقطه معيني صادق است و نقش آنها بطور مشخصي افزايش مي‌يابد. و آنها مانند وضعيتي كه در جهان بزرگ وجود دارد به صورت پديده‌هاي فيزيكي غالب در مي‌آيند. در دنياي ريز ذره‌ها كه وجه مشخصه آن فواصل كوچك است، مقادير انرژي و در نتيجه جرم به اندازه‌اي افزايش مي‌يابد كه از اين نظر دنياي ريز ذره‌ها مشابه پديده‌هاي دنياي بزرگ و فوق‌العاده بزرگ مي‌گردد و دو جهان مانند گذشته يكي مي‌شوند و به همين دليل آنها برخي از قوانين طبيعت مشترك هستند.

سياهچاله‌ها كه نشان‌دهنده چگالي فوق‌العاده زياد ماده هستند، ناحيه ديگري مي‌باشند كه در آن وقايع جهاني و ميكروسكوپيك باهم يكي مي‌شوند. در اينجا پديده گرانشي در هر دو حالت عظيم است كه در حالت اول بصورت هندسه تغيير يافته فضا و در حالت دوم به صورت اثرات مكانيك كوانتومي بيان مي‌شود.

+ نوشته شده در  پنجشنبه بیست و چهارم آذر 1384ساعت 23:11  توسط م.ر.ف  | 

مطالب قدیمی‌تر