لوزالمعده

لوزالمعده به صورت عرضی در قسمت بالای شکم در پشت معده در حد دومین مهره‌ی کمری قرار گرفته است. سطح پشتی لوزالمعده با صفاق پوشیده شده است. لوزالمعده بین 18 ـ 14 سانتی‌متر طول دارد و وزنش حدود 80  ـ 60 گرم است و...

لوزالمعده در ناحیه‌ی چپ و وسط شکم نزدیک به معده قرار گرفته است و شیره‌های گوارشی تولید می‌کند که به دوازدهه می‌ریزد. اختلالات سوخت و سازی یا مصرف الکل می‌تواند باعث التهاب لوزالمعده شود و سبب درد ناحیه‌ی بالایی شکم شود. لوزالمعده به صورت عرضی در قسمت بالای شکم در پشت معده در حد دومین مهره‌ی کمری قرار گرفته است.

سطح پشتی لوزالمعده با صفاق پوشیده شده‌است. لوزالمعده بین 18 ـ 14 سانتی‌متر طول دارد و وزنش حدود 80  ـ 60 گرم می‌باشد. سر لوزالمعده مجاور قوس دوازدهه قرار دارد. سلول‌های ترشحی لوزالمعده شبیه به خوشه‌ی انگور هستند که به درون مجراهای کوچکی باز می‌شوند، این مجراها یکی شده و مجرای لوزالمعده را می‌سازند. مجرای لوزالمعده با مجرای صفراوی اصلی به درون دوازدهه باز می‌شود. در یک سوم اشخاص، این دو مجرا مستقلاً وارد دوازدهه می‌شوند. در تنه و به خصوص دُم لوزالمعده، بیش از 1/5 میلیون توده سلولی وجود دارند که به نام کاشف آن‌ها به جزایر لانگرهانس معروفند.

جزایر لانگرهانس به دستگاه درون ریز بدن تعلق دارند. سلول‌های جزایر لانگرهانس به وضوح با سلول‌های قسمت برون ریز لوزالمعده تفاوت دارند. هر جزیره،500  ـ 100  میکرون اندازه دارد و از جزایر اطراف با بافت پیوندی جدا می‌شود و به طور متوسط 3000 سلول مترشحه‌ی هورمون دارد. جزایر لانگرهانس توسط شبکه‌ای از مویرگ‌ها تغذیه می‌شود.

لوزالمعده به عنوان یک عضو مۆثر در گوارش ترشحات گوارشی (شیره‌ی لوزالمعده) تولید می‌کند. در شبانه‌روز به طور متوسط بین 2 ـ 1 لیتر شیره‌ی لوزالمعده ترشح می‌شود. این شیره حاوی یون‌های بیکربنات است که اسید معده را خنثی می‌کنند. ترکیب اصلی شیره‌ی لوزالمعده را آنزیم‌هایی تشکیل می‌دهند که پروتئین‌ها را تجزیه می‌کنند و در گوارش کربوهیدرات‌ها و چربی‌ها نقش دارند. در لوزالمعده این آنزیم‌ها غیر فعال هستند و پس از ورود به دوازدهه در آن جا فعالیت خود را آغاز می‌کنند.

جزایر لانگرهانس

جزایر لانگرهانس، متشکل از طناب‌های سلولی و مویرگ‌ های منفذ داری در بین آن ‌ها هستند که مجموعاً توسط الیاف مشبک احاطه می‌شوند. سلول ‌ها و رگ‌ ها در جزایر لانگرهانس به وسیله رشته‌های عصبی سمپاتیک، عصب دهی شده‌اند. انواع و اقسام سلول‌هایی که در این جزایر وجود دارند، شامل این موارد است:

• سلول‌های آلفا یا A، که حدود 02 درصد سلول‌های جزایر لانگرهانس را تشکیل می‌دهند و هورمونی به نام گلوکاگون را به درون جریان خون ترشح می‌کنند. ترشح این هورمون در زمانی که میزان گلوکز خون خیلی کم باشد، انجام می‌گیرد. در این زمان تولید گلیکوژن متوقف و گلیکوژن ذخیره شده به قندهای ساده تبدیل می‌شود. زمانی که میزان کافی انسولین موجود نباشد، گلوکز نمی‌تواند وارد سلول‌ها شود و میزان آن در خون بالا خواهد رفت. اگر این اختلال ادامه یابد، منجر به حالتی می‌شود که دیابت شیرین (مرض قند) نامیده می گردد.

• سلول‌های بتا یا B، که حدود 07 درصد سلول‌های جزایر لانگرهانس را تشکیل می‌دهند و هورمون انسولین را تولید می‌کنند. بعد از هر بار غذا خوردن، میزان قند خون بالا می‌رود. این پدیده باعث ترشح انسولین می‌شود. این هورمون غشای سلول‌های بدن را نسبت به گلوکز نفوذپذیر می‌کند. در پایان گوارش تمامی گلوکز جذب شده برای بدن لازم نیست به همین دلیل گلوکز اضافی در کبد و ماهیچه‌ها به صورت گلیکوژن (نشاسته‌ی حیوانی) ذخیره می‌شود. هنگام فعالیت وقتی انرژی مورد نیاز باشد، گلیکوژن تجزیه و به گلوکز تبدیل می‌ گردد. 

• سلول‌های دلتا یا D، حدود 5 تا 01 درصد از سلول‌های جزایر لانگرهانس را تشکیل می‌دهند و هورمون سوماتواستاتین ترشح می‌کنند.

• سلول‌های F، حدود 1 تا 2 درصد سلول‌ها را تشکیل داده و پلی پپتیدی به نام پلی پپتید پانکراسی ترشح می‌کنند که ترشحات خارجی پانکراس، مخصوصاً بی کربنات را کنترل می‌کند.

ماشین‌های گرمایی

گرما در صنعت نقش مهمی ایفا می‌کند. در صنعت از گرما برای به حرکت در آوردن ماشین‌ها استفاده می‌شود. انرژی گرمایی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود و تولید حرکت می‌کند. در این بخش ماشین‌ های گرمایی را توضیح می‌ دهیم.

در ترمودینامیک ‎موتور گرمایی یا ماشین گرمایی به ماشینی گفته می‌شود که انرژی گرمایی را با استفاده از اختلاف دمای بین یک ‎منبع‎ گرما و منبع با ‎ دمای پایین‌تر به کار مکانیکی تبدیل می‌نماید.

گرما از مسیر موتور گرمایی از منبع گرم به منبع سرد منتقل می‌شود و در حین این انتقال مقداری از انرژی گرمایی به کار تبدیل می‌گردد. اصول کلی کار این ماشین‌ها بر پایه‌ ی‌ تشدید حرکت مولکول‌ها در پی گرمایش است.

بسیاری از موتورهای گرمایی بر مبنای چرخه‌های رفت و برگشتی کار می‌کنند که در آن ‌ها یک قطعه متحرک پیستون در محفظه بسته سیلندر حرکت رفت و برگشتی دارد. عامل این حرکت گاز است که یا در داخل خود سیلندر گرم می‌شود و یا خارج از محفظه سیلندر گرم شده و پس از گرم شدن به داخل سیلندر فرستاده می‌گردد. انبساط این گاز داغ موجب حرکت پیستون می‌شود. انرژی این حرکت به وسیله مولکول‌های پرانرژی گاز داغ تأمین می ‌گردد.

موتور اتومبیل

موتور اتومبیل یک موتور گرمایی است که بر اساس منبع گرم و سرد به صورت زیر کار می‌کند.

مهم‌ترین بخش اتومبیل، موتور آن است. نیــــروی لازم جهت حرکت اتومبیل با احتراق سوخت (بنزین- گازوئیل- گاز) در داخل موتور و تبدیل آن به نیروی مکانیکی تأمین می‌شود. موتورها تعدادی سیلندر (معمولاً 4 سیلندر) دارند که احتراق سوخت، آنجا صورت می‌گیرد. همان طوری که در تصویر مشاهده می‌کنید، داخل هر سیلندر پیستون متحركی وجود دارد كه توسط شاتون به میل لنگ متصل است.

مرحله مكش سوخت (تنفس)

در این مرحله با حرکت پیستون به سمت پایین، سوپاپ ورود سوخت باز می‌شود و سوخت (مخلوط بنزین و هوا) به داخل سیلندر مكیده می‌شود.

مرحله‌ی تراکم

در این مرحله با حرکت پیستون به سمت بالا و بسته شدن هر دو سوپاپ، سوخت متراکم و گرم می‌شود.

 

مرحله انفجار (قدرت)

در این مرحله كه باز هر دو سوپاپ بسته هستند، شمع جرقه زده و سوخت داخل سیلندر منفجر می‌شود. فشار حاصل از انفجار، پیستون را به سمت پایین هل می‌دهد. نیروی حاصل از حركت پیستون به پایین هم باعث چرخش میل لنگ به دور محور خود می‌گردد.

 

مرحله تخلیه دود

در این مرحله پیستون به بالا حرکت می‌کند و با باز شدن سوپاپ خروج گاز، دود حاصل از احتراق سوخت به طرف اگزوز هدایت می‌شود.

صاعقه و بار الکتریکی

صاعقه یکی از اتفاقاتی است که گاهی اوقات انسان‌ها را می‌ترساند. آن‌هنگام که ابرها به زمین نزدیک باشند صاعقه با نور و صدای شدیدی همراه است که می‌تواند یکی از بلایای طبیعت نیز برای بشر باشد. در این بخش ساز و کار صاعقه را توضیح می‌دهیم.

یک نور خیره كننده و صدایی مهیب و ترسناک و كوبنده! معمولاً این‌ها تنها شاخصه‌هایی هستند كه ما از آذرخش (صاعقه) می‌شناسیم. نام‌هایی كه ساكنان مناطق مختلف روی این پدیده گذاشته‌اند نیز اغلب بر گرفته از همین دو ویژگی آذرخش (صاعقه) است. وقتی بار الكتریكی انباشته شده در ابرها تخلیه شده و به صورت یك قوس الكتریكی به زمین برخورد كند؛ آذرخش (صاعقه) اتفاق می‌افتد. در آسمان و بین خود ابرها نیز قوس‌های الكتریكی ایجاد می‌شود اما این نوع از آذرخش (صاعقه) بیشتر مورد توجه صنایع و ورزش‌ها هوایی است و در کوه‌نوردی اهمیت خاصی ندارد.

آذرخش چیست؟

در اثر برخورد ذرات آب یک جبهه هوای گرم به ذرات یخ یک جبهه هوای سرد، الکتریسیته ساکن به وجود می‌آید که نسبت به زمین دارای بار الکتریکی منفی بوده و در صورتی که فاصله منبع جریان الکتریکی کم و بیش، نزدیک به سطح زمین باشد، آذرخش ایجاد می‌شود. در آذرخش‌های شدید بیشترین برون ‌داد الکتریکی رخ می‌دهد. دما در محل اصابت برق فوق‌العاده بالا می‌رود (حدود 28000 درجه کلوین که حدود 5 برابر دمای سطح خورشید است).

در هنگام آذرخش معمولاً مقداری از نیتروژن هوا به ترکیبات نیتریدی محلول در آب تبدیل می‌شود. رعد و برقی که بین ابر و زمین است معمولاً از ابر به زمین می‌زند (رعد منفی) ولی در برخی موارد نادر هم رعد از زمین به ابر می ‌زند (رعد مثبت). در حالت (رعد مثبت) زمین دارای بار منفی است و ابر دارای بار مثبت. هنگام توفان یا حركت بادهای بزرگ، بار الكتریكی زیادی در ابرها ذخیره می‌شود و به اصطلاح ابرها باردار می‌گردند.

بدین ترتیب ابر تبدیل به یك منبع انرژی بسیار عظیم می‌شود كه بر فراز آسمان در حركت می‌باشد. این ذخیره انرژی آنقدر ادامه پیدا می‌کند تا ابر از انرژی الكتریكی اشباع شده و در اولین فرصت ممكن، انرژی خود را تخلیه می‌کند. معمولاً بهترین محل برای این تخلیه زمین است زیرا زمین آنقدر بزرگ می‌باشد كه هرگز از الكتریسیته اشباع نمی‌شود؛ بنابراین ابر ابتدا هوای اطراف خود را با «یونیزه» كردن مستعد عبور جریان برق كرده، سپس انرژی خود را از میان هوای یونیزه شده عبور داده و در زمین تخلیه می‌کند.

اما مقدار انرژی تخلیه شده، سرعت تخلیه و اثرات آن چقدر است؟ آذرخش (صاعقه) یكی از قدرتمندترین، خطرناک ‌ترین و عجیب ‌ترین پدیده‌های طبیعی است. پدیده‌ای با میلیاردها «وات» انرژی و اثراتی متعدد و باورنكردنی مانند تولید هزاران درجه حرارت، تولید گازهای مسموم، ایجاد امواج نیرومند و...

برق‌گیرها

برق ‌گیر به دو روش خطر صاعقه را کاهش می‌دهد:

1- بارهای موجود در ابر باعث القای بار در برق‌ گیر می‌شوند، بنابراین بارهای مثبت به سمت بالا حرکت کرده و این امر باعث جذب بار منفی هوا و ابر می‌شود، در نتیجه به تدریج بار منفی ابر خنثی می‌گردد.

2- به علت رسانا بودن برق گیر و ارتفاع زیاد آن، انرژی الکتریکی صاعقه‌ هایی که در نزدیکی ساختمان رخ می‌ دهد، به برق‌گیر و سپس به زمین منتقل می‌شود، بنابراین ساختمان از خطر ویرانی محفوظ می‌ماند.

امواج صوتی

صدایی که می‌شنویم یک موج صوتی است. صوت یک موج مکانیکی است که در میان هوا، مایعات و جامدات منتشر می‌شود. امواج صوتی جزء امواج طولی هستند و ویژگی‌ های آن ‌ها در این بخش بررسی می شود.

شنوائی نیز در کنار بینائی، ابزار اصلی ما برای کسب اطلاعات درباره ‌ی محیط است. برای اکثر آدمیان شنوائی ابزار اصلی ارتباط با دیگران و بهره‌مندی از موسیقی است. شنوائی چیزی جز این نیست که تغییرات جزئی در فشار صوت، غشائی را در گوش داخلی به جلو و عقب حرکت دهد.

هوا دارای خاصیت ارتجاعی می‌باشد هنگامی که یک لایه از مولکول‌های هوا به جلو رانده می‌شود، این لایه به نوبه‌ی خود لایه‌ی دیگری را به جلو می ‌راند و خود به حال اول بر می ‌گردد.

لایه جدیدی نیز لایه دیگری را به جلو می ‌راند و به همین ترتیب این عمل بارها و بارها تکرار می ‌گردد تا انرژی به پایان برسد. این جا به‌ جایی مولکول‌ها اگر بیش از 16 مرتبه در ثانیه تکرار می‌گردد صدا به وجود می ‌آید. هر رفت و برگشت لایه هوا یک سیکل نام دارد و تعداد سیکل در ثانیه تواتر یا بسامد یا فرکانس نامیده می‌شود. صدایی که می‌ شنویم یک موج صوتی است. صوت یک موج مکانیکی است که در میان هوا، مایعات و جامدات منتشر می‌شود. امواج صوتی جزء امواج طولی هستند.

چگونگی ایجاد موج صوتی

منشاء صوت، حرکت یا ارتعاش یک شیء است، مانند زمانی که باد به‌سرعت از لا به‌ لای شاخه ‌های درخت‌ ها می ‌گذرد. وقتی شیئی حرکت می‌کند مولکول‌های هوای مقابل آن هم فشرده می‌شوند. این مولکول‌ها به مولکول‌های دیگر فشار می‌آورند و سپس به ‌جای اول خود باز می‌گردند. بدین ترتیب، اگرچه هر مولکول هوا حرکت چندانی نمی ‌کند، موجی از تغییرات فشار (موج صوتی) در هوا، به حرکت درمی‌ آید. این موج شبیه موجی است که در نتیجه پرتاب سنگی به درون برکه، بر سطح آب ایجاد می‌شود.

وقتی دوشاخه صوتی دیاپازون در حال ارتعاش است به ‌طور متناوب امواجی از تراکم و انبساط هوا ایجاد می ‌کند که شکل سینوسی دارند. چنین صوتی، صوت خالص نامیده می‌شود و می ‌توان آن را برحسب فراوانی و شدت توصیف کرد. اگر دوشاخه صوتی 100 ارتعاش در ثانیه داشته باشد، موج صوتی با 100 تراکم در ثانیه و با فراوانی 100 هرتز، ایجاد خواهد کرد. شدت (یا دامنه) صوت خالص، تابع تفاوت فشار بین قله‌ها و پایه‌های آن است. شکل موجی هر صوت را می ‌توان به یک رشته موج‌های سینوسی با درجات مختلف فراوانی که هر یک دامنه و چرخه متفاوتی دارند، تجزیه کرد.

امواج صوتی در جامدات و مایعات

همان‌طور که درون هوا ارتعاشات طولی توأم با تراکم و انبساط منتشر می‌شود، به همان طریق نیز ارتعاشات طولی توأم با تراکم و انبساط در داخل مایعات و جامدات انتشار پیدا می ‌کنند. اگر میله فلزی را برای لحظه کوتاهی در امتداد خودش کشیده و رها کنیم، تراکم و انبساط در طول میله انتشار پیدا خواهد کرد و همین طور اگر نقطه‌ای از جسم جامد را مرتعش سازیم (به عنوان مثال با چکش به گوشه یک قطعه سنگ یا فلز بزنیم) تراکم و انبساط به شکل سطوح کروی در تمام جسم مرتعش منتشر می‌شوند. مخصوصاً نباید چنان کرد که انتشار تراکم و انبساط درون اجسام مختص به ارتعاشات شنیدنی است، بلکه هر نوع ارتعاش با هر فرکانس ممکن است در آن ‌ها انتشار یابد. تنها فرقی که جامدات و مایعات در انتقال صوت با هوا و گاز دارند در زیاد بودن سرعت انتشار صوت در آن ‌هاست.

کاربرد امواج صوت در اکتشاف نفت

از امواج صوتی در اکتشاف نفت در تعیین لایه‌ها و مخزن نفتی استفاده می ‌کنند. اثر امواج را از طریق ژئوفون‌ها می‌ گیرند. منبع ایجاد کننده‌ی موج به دو صورت است:

1- ویبراتور :

این دستگاه که معمولاً بر روی کامیون‌های مخصوص سوار می‌شود با ایجاد لرزش قوی امواج صوتی را به داخل زمین می‌ فرستد.

2- دینامیت :

با انفجار دینامیت امواج صوتی به زمین منتقل می‌شوند.

نهایتاً از طریق آشفتگی‌های امواج و زمان رسید‌ها به لایه ‌بندی منطقه پی می‌برند.

ماشین

ماشین به وسیله‌ای گفته می‌شود که دارای قطعات حرکتی مستحکم و انعطاف ناپذیر باشد و از آن در انجام امور مختلف استفاده می‌شود. عموماً ماشین‌ها احتیاج به یک منبع انرژی (ورودی) دارند تا به وسیله‌ی آن کار (خروجی) تولید کنند.

 انواع ماشین‌های ساده شامل اهرم، قرقره، چرخ و محور، پیچ و... می‌باشند.

اهرم

 میله بلند و محکمی است که نقطه تعــادل آن تکیه گاه و از سه قسمت اصلی تشکیل شده است. بازوی محرک، بازوی مقاوم، تـــــکیه گاه.

(بازوی محرک = فاصله نیروی محرک تا تکیه گاه  و  بازوی مقاوم = فاصله نــــیروی مقاوم تا تکیه گاه).

سطح شیب دار

 سطحی است که با افق زاویه می‌سازد. محرک‌ها هنــــگام عبور از این گونه سطوح با افزایش نیرو و تغییر جهت نیرو از سطوح شیب دار عبور می‌کنند.

 چرخ شیارداری است که حول یک محور می‌چرخد و عموماً طنابــی از آن آویزان است. انواع قرقره شامل ساده و مرکب است که ساده به دو نوع ثابت و متحرک تقسیم می‌شود.

پیچ

 چنانچه پیچ فلزی را به صورت ورقه‌ای در آوریم به شکــــــــل سطح شیب دار در می آید بنابراین پیچ همان سطح شیب دار مارپیچ است که با افزایش نیــــــــرو و تغییر جهت نیرو کار را آسان می‌کند. پیچ‌ها طوری ساخته شده‌اند که وقتی سر پیــــــــچ را یک بار می‌چرخانیم یک گام در مهره فرو می‌رود بنابراین محیط سر پیچ همان جابه‌جایی نیرو محرک است و پای پیچ همان جابه‌جایی نیرو مقاوم است. هرچه نسبت محیط سر پیـــــچ به پای پیچ بیشتر باشد، مزیت بیشتر است یعنی نیرو کمتری می‌توانیم به کار ببریم.

ماشین مرکب (پیچیده)

وقتی دو یا چند ماشین ساده را با هم ترکیب می‌کنیم ماشیـــــــن مرکب به دست می آید و اگر ساختمان پیچیده‌ای داشته باشد آن را ماشین پیچیده گوینــــــد.

موج و انرژی

به هر آشفتگی در محیط که در فضا منتشر می‌شود و اغلب حامل انرژی است موج می‌گویند؛ می‌توان از انرژی این امواج استفاده کرد. گاهی هم انرژی امواج می‌تواند مخرب باشد. برخورد امواج بزرگ دریا به ساحل و تخریب‌های آن نمونه‌ای از تخریب‌های موج است. در این بخش انرژی امواج را توضیح می‌دهیم.

امواج در اقیانوس باز بر اثر عمل باد روی سطح اقیانوس تولید می‌شوند. کل انرژی موج توزیع شده در زمین در حدود تخمین زده می‌شود که در حدود انرژی کلی توزیعی جزر و مد است. انرژی موج منبع تجدید شونده است (انرژی برگشت پذیر) و معمولاً نسبت به انرژی باد بیشتر قابل تولید می‌باشد. انرژی که از امواج استخراج می‌گردد، دوباره به سرعت توسط برهمکنش با دو سطح اقیانوس پر می‌شود. موج در اثر وزش باد روی سطح اقیانوس به وجود می‌آید. در امواج اقیانوس انرژی خارق‌العاده‌ای وجود دارد.

مجموع نیروی امواجی كه خطوط ساحلی دنیا را در می‌نوردند، 2 تا 3 میلیون مگاوات تخمین زده می‌شود. سواحل غربی ایالات متحده و اروپا و سواحل ژاپن و نیوزلند محل‌های مناسبی برای مهار انرژی امواج اقیانوس هستند. یكی از راه‌های مهار انرژی امواج این است كه خط سد امواج را به کانال‌های باریك كج كرده و در آنجا متمركز كنیم، این كار باعث نیرو و اندازه امواج می‌شود. سپس امواج می‌توانند به ظرف‌هایی كانال كشی شده و یا مستقیماً برای گرداندن توربین‌ها به كار روند. هیچ دستگاه انرژی موجی تجاری بزرگی وجود ندارد، اما انواع كوچك آن موجود می‌باشند، مکان‌های ساحلی كوچك بهترین وضعیت را در آینده نزدیك برای تولید انرژی موجی كافی برای جوامع محلی دارند.

برای استفاده از انرژی امواج با سه طرح از انرژی آن بهره برداری می‌شود:

استفاده از استوانه‌های شناور

امواج متحرک اقیانوس دارای انرژی جنبشی است. از این انرژی می‌توان جهت چرخش یک توربین استفاده نمود. در تصویر، مثال ساده‌ای از این نوع انرژی را می‌بینید. همان طوری که در تصویر نشان داده شده است، موج در محفظه به طرف بالا حرکت نموده و باعث خروج هوا از طرف دیگر آن می‌شود. سپس هوای متحرک باعث چرخش توربین شده و در نتیجه ژنراتور را به گردش در می‌آورد. زمانی که موج پایین می‌رود، جریان هوا از توربین عبور کرده و مجدداً از طریق درهایی، که معمولاً بسته‌اند، وارد محفظه می‌شود. این صرفاً یکی از سیستم‌های تولید انرژی از موج است.

استفاده از بادامک‌های شناور

وقتی موج می‌آید بادامک ‌ها را می‌ چرخاند و این حرکت چرخشی را به ژنراتور وصل می‌کنند. در واقع تعداد زیادی از این بادامک‌ها را توسط میله‌ای به هم وصل می‌کنند و مجموعه را در نزدیکی ساحل روی امواج می‌گذارند، این سیستم‌ها برای امواج سنگین کاربرد دارد.

استفاده از جزایر طبلک

سیستم طبلکی: چیزی شبیه تیوپ اتومبیل می‌باشد که دیواره‌های آن قابل ارتجاع می‌باشد. قسمت‌های داخلی تقسیم بندی، توربین جاگذاری کرده‌اند. این سیستم را به صورت شناور روی آب می‌اندازند و موج به آن‌ها ضربه وارد می‌کند. این ضربه به بدنه تیوپ وارد می‌شود و موجب فرورفتگی آن می‌شود. فرورفتگی باعث فشرده شدن هوای داخل آن شده، در نتیجه هوای فشرده از یک محفظه وارد محفظه دیگر می‌شود و باعث چرخش توربین‌ها می‌گردد. تنها منبع تولید انرژی پاک که قابل پیش بینی است، منبع تولید برق از امواج و جزر و مد « کشنده» است که می‌توان زمان وقوع جزر و مد را به درستی محاسبه و روی نمودارها ترسیم کرد.

تصاویر زیر برخی دیگر از نیروگاه‌های موجی به صورت شناور روی آب هستند، برخی نیز در كنار ساحل انرژی آب را به برق تبدیل می‌كنند.

انرژی موج دریا از نوع تجدید پذیر است. چنین منابعی، نیازی به میلیون‌ها سال زمان برای به وجود آمدن ندارند و بی‌پایان هستند. تولید انرژی به این روش آلودگی دربر ندارد. این نیروگاه‌ها در طول زمستان می‌توانند بیشترین میزان انرژی را تولید كنند و خوشبختانه در چنین زمان‌هایی به انرژی بیش‌تری نیازمند هستیم. مولدهای كوچك موجی می‌توانند در نواحی دور دست كه انتقال برق مقرون به صرفه نیست به كار روند؛ اما توان تولید شده در نیروگاه‌های موجی ثابت نبوده و بستگی به شرایط موج دریا دارد. هزینه ساخت مولدهای موجی زیاد و ساخت آن‌ها دشوار است.

 

حرکت انتقالی زمین

زمین در طول سال یک‌ بار به دور خورشید می‌گردد. که این حرکت، حرکت انتقالی زمین نامیده می‌شود و به کمک اثر دوپلر اثبات می‌شود.             

زمین به دور خورشید خلاف جهت حرکت عقربه‌های ساعت می‌گردد (مدار بیضی شکل که خورشید در یکی از کانون‌های آن واقع است). در این خصوص ما حرکت واقعی را نمی‌بینیم بلکه حرکت ظاهری خورشید را می‌بینیم که به نظر می‌رسد در یک سال یک بار به دور زمین می‌گردد. این مدار ظاهری خورشید دایرة البروج نامیده می‌شود.

سال نجومی

حرکت انتقالی زمین که واحد سال نجومی نیز می‌باشد یک دور کامل زمین در مدار خود نسبت به یک ستاره ثابت، پیرامون خورشید است که مقدار آن 365 ,2564 شبانه‌ روز معادل 365 شبانه ‌روز و 6 ساعت و 9 دقیقه و 10 ثانیه است.

سرعت این حرکت زمین در مدار خود به دور خورشید یکسان نیست و در نزدیکی خورشید (هنگام حضیض) بیشترین سرعت و در فاصله دورتر خورشید (هنگام اوج) کمترین سرعت را دارد و میانگین سرعت آن 30 کیلومتر بر ثانیه است. با تعدیل محاسبه این حرکت نسبت به نقطه اعتدال، سال اعتدالی به دست می‌آید که 20 دقیقه از سال نجومی و گردش انتقالی زمین کمتر است و در گاهشماری کاربرد دارد. با توجه به انحراف مدار انتقالی زمین نسبت به صفحه استوا، در یک دور حرکت انتقالی، میل زمین نسبت به خورشید و متقابل زاویه تابش خورشید در روزهای سال متغیر خواهد بود و موجب تغییر نسبت ساعات شب به روز و تغییرات گسترده و تدریجی سالانه آب و هوایی و دما بر کره زمین خواهد شد. که این تغییرات اقلیمی در چهار مرحله زمانی تقریباً مساوی به عنوان فصول چهارگانه در زمین نمایان می‌شود. حرکت انتقالی همچنین موجب تغییر ظاهری چهره‌ی سالانه آسمان شب می‌باشد.

ایجاد فصول پدیده ایجاد فصول نتیجه حرکت زمین به دور خورشید و انحراف سطح استوا از سطح مداری است. وقتی که خورشید در نقطه 1، در استوای سماوی در نقطه اعتدال بهاری است در نتیجه تمام عرض جغرافیایی 12 ساعت تمام، نور خورشید را دریافت می‌کنند. همین‌طور که زمین در امتداد مدارش حرکت می‌کند به نظر می‌رسد که خورشید در شمال کره سماوی حرکت می‌کند و به بزرگ‌ترین زاویه میل شمالی خود ( 23.5 درجه) در نقطه 2 انقلاب تابستانی در تاریخ 21 ژوئن (اول تیر ماه) می‌رسد.

در این حال در نیمکره‌ شمالی خورشید بیش از 12 ساعت بالای افق است و اشعه آن گرمای تابستانی را ایجاد می‌کند. در حالی که در نیمکره‌ جنوبی خورشید کمتر از 12 ساعت در بالای افق قرار دارد و اشعه آن به طور مایل به زمین می‌تابد و فصل سرما را ایجاد می‌کند. در نقطه اعتدال پاییزی 3 خورشید دوباره در استوای سماوی قرار دارد ولی به طرف جنوب حرکت می‌کند و به بزرگ‌ ترین زاویه میل جنوبی خود (23.5 درجه) در انقلاب زمستانی (4) می‌رسد. در این حال تمایل اشعه خورشیدی در نیمکره‌ جنوبی کمتر از شمالی است. زمستان نیمکره‌ شمالی منطبق بر تابستان نیمکره‌ جنوبی است. نقاط 1 و 2 و 3 و 4 معرف ابتدای فصول در نیمکره‌ شمالی می‌باشند.

اهرم، یک ماشین ساده

در زندگی روزمره‌ی ما ابزار آلاتی وجود دارد که در تعمیرات لوازم مکانیکی از آن‌ها استفاده می‌کنیم. این ابزارآلات در گروه ماشین‌های ساده‌اند و اهرم نام دارند. در این بخش اهرم را توضیح می‌دهیم.

ماشین‌ها ساده و مرکب هستند. هنگام کار کردن با ماشین‌های ساده، کمیت‌های انرژی و کار ثابت می‌مانند و ممکن است نیرو، توان، سرعت، مسافت تأثیر نیرو و یا جهت نیرو تغییر کنند. اهرم یک ماشین ساده است که زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اهرم چیست؟

اهرم‌ها نوع دیگری از ماشین‌های ساده هستند كه با آن‌ها می‌توانیم كارها را آسان‌تر انجام دهیم. با كمك اهرم می‌توان چیزهای سنگین را آسان‌تر جا به جا كرد. اهرم‌ها شکل‌های مختلف دارند.

اهرم اولین بار توسط دانشمند یونانی، اَرَشْمیدُس در سال 260 قبل از میلاد توصیف شده است. او گفته است:

(به من جایی برای ایستادن بدهید، من زمین را جا به ‌جا خواهم کرد)

اهرم سه قسمت دارد:

1- تكیه گاه: تكیه گاه ممكن است بین دو قسمت دیگر قرار گیرد. به طور كلی در وسایل مختلف محل تكیه گاه تغییر می‌کند.

2- قسمتی كه به آن نیرو وارد می‌کنیم.

3- قسمتی كه اهرم بر جسم نیرو وارد می‌کند.

اهرم‌ها بر حسب موقعیت نسبی تکیه گاه، نیروی مقاوم و نیروی محرک دسته بندی می‌شوند. نیروی مقاوم آن چیزی است که قرار است تکان بخورد یا اتفاقی برایش بیفتد. مثلاً فندقی که قرار است بشکند. نیروی محرک نیرویی است که ما باید وارد کنیم و تکیه گاه مثل اتصال وسط قیچی است. در اهرم نوع اول تکیه گاه بین نیروی مقاوم و نیروی محرک قرار دارد. مانند انبردست، آچار فرانسه، قیچی و ...

در اهرم نوع دوم نیروی مقاوم بین تکیه گاه و نیروی محرک قرار دارد. مانند فندق شکن. در نهایت در اهرم نوع سوم نیروی محرک بین تکیه گاه و نیروی مقاوم قرار می‌گیرد. مانند پنس یا انبرک. با این وجود طرز کار همه این اهرم‌ها در ماشین‌های ساده یک قانون ساده دارد. با استفاده از نیروی کمی، بتوانیم کار بیشتر با نیروی بیشتری انجام دهیم.

به فاصله تکیه گاه تا محل نیرو بازوی محرک و از تکیه گاه تا جسم را بازوی مقاوم می‌نامند.

اگر در یک اهرم بازوی محرک بلندتر از بازوی مقاوم باشد آن اهرم مقدار نیرو را افزایش می‌دهد یا به اصطلاح دیگر در این نوع اهرم در نیرو صرفه جویی می‌شود که نمونه آن اهرم‌های نوع دوم هستند؛ و اگر در یک اهرم بازوی مقاوم بلندتر از بازوی محرک باشد آن اهرم مسافت و سرعت اثر نیرو را افزایش می‌دهد، همچنین می‌توان گفت در وقت هم صرفه جویی می‌شود. نمونه آن اهرم‌های نوع سوم هستند.

که در این نمونه می‌توانند مقدار هر یک از موارد را نداده باشند که می‌توانیم با کمک این قانون بر اساس سه مقدار داده شده دیگر مقدار مجهول را حساب کنیم.

حرکت وضعی زمین

چرخش زمین به دور خود حرکت وضعی نامیده می‌شود که با آزمایش فوکو قابل اثبات است.

زمین در جمع 9 سیاره‌ای که بر گرد خورشید می‌گردند از سیارات کوچک به شمار می‌رود. از حیث قطر و جرم پنجمین سیاره و از لحاظ فاصله از خورشید سیاره سوم است. تا آنجا که مشاهده شده، زمین تنها جایی است که در آن حیات وجود دارد؛ ولی هیچ وقت پایگاه خوبی برای رصدهای نجومی نیست. اشکال اصلی ساکن نبودن آن است و همه رصدها را باید به خاطر این حرکت تصحیح کرد.

حرکات زمین

• زمین دور محورش روزی یک‌ بار دوران می‌کند. (حرکت وضعی)
• زمین بر گرد خورشید سالی یک ‌بار دوران می‌کند. (حرکت انتقالی)
• محور زمین حرکت تقدیمی دارد.
• محور زمین حرکت ترقص دارد. (رقص محوری)
• خورشید همراه زمین و سیارات دیگر در میان خوشه محلی ستارگان با سرعت 20 کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کنند.

حواس آدمی این حرکات را در نمی‌یابد همان‌ طور که در ترنی که با حرکت یکنواخت پیش می‌رود، مسافران سرعت آن را حس نمی‌کنند.

تاریخچه‌ی اعتقاد به چرخش زمین

حرکت وضعی زمین نام چرخشی است که سیاره‌ی ما به دور خود انجام می‌دهد. چرخش زمین به سمت خاور است. اگر از سمت ستاره قطبی به زمین نگاه کنیم، زمین خلاف جهت عقربه ‌های ساعت به دور خود دوران می‌کند. هر دوران کامل آن یک روز نجومی طول می‌کشد که مدت آن 23 ساعت و 56 دقیقه و 4 ثانیه است، بر خلاف تصور عامه مردم که آن را 24 ساعت می‌پندارند. روز نجومی کوتاه‌ تر از روز معمولی است، که آن را «روز متوسط خورشیدی» می‌نامند.

200 میلیون سال دیگر، شبانه روز 25 ساعت خواهد شد. شواهدی در تاریخ وجود دارد که ابوسعید سجزی معتقد به چرخش زمین به دور خودش بوده‌است. ابوریحان بیرونی  نیز در کتاب «استیعاب الوجوه الممکنة فی صنعة الاسطرلاب» می‌گوید:

«از ابو سعید سجزی، اسطرلابی از نوع واحد و بسط دیدم که از شمالی و جنوبی مرکب نبود و آن را اسطرلاب زورقی می‌نامید و او را به جهت اختراع آن اسطرلاب تحسین کردم چه اختراع آن متکی بر اصلی است قائم به ذات خود و مبنی بر عقیده‌ی مردمی است که زمین را متحرک دانسته و حرکت یومی را به زمین نسبت می‌دهند و نه به کره‌ی سماوی.»

طرز عمل:    

•  آونگ را به نوسان در‌آورید.

•  روی زمین با رسم خطی مسیر گلوله آونگ را مشخص کنید.
• یک ساعت بعد نگاه کنید. این خط به اندازه 15 درجه در خلاف جهت حرکت عقربه‌های ساعت نسبت به صفحه‌ای که آونگ در آن نوسان می‌کند چرخیده است.
• مشاهده می‌کنید که در یک روز نجومی، این خط یک دور کامل را در خلاف جهت حرکت عقربه‌های ساعت پیموده است.

چند اثر که معلول چرخش زمین هستند

توانایی روز و شب:

هر نقطه از زمین متناوبا رو به خورشید (روز) می‌کند یا پشت به آن (شب) می‌دارد.

صلب بودن محور: 

محور زمین زاویه میل خود را با صفحه مدار حفظ می‌کند و پیوسته رو به سوی ستاره جوی است از این لحاظ زمین چرخان شباهت بسیار با یک ژیروسکوپ چرخان دارد. محور زمین نیز مانند محور ژیروسکوپ دارای حرکت تقدیمی است.

یک نیروی گریز از مرکز:

که در استوا بیشترین مقدار را دارد و در قطب صفر است و بر هر جسمی که روی زمین واقع است وارد می‌آید و در نتیجه آن وزن اجسام در قطب بیشتر است تا در استوا.

یخ بودن زمین در قطب‌ها: 

احتمالاً معلول این چرخش در زمانی بوده است که سطح زمین هنوز حالتی مایع یا شکل پذیر داشته باشد.

در نهایت با یک آزمایش ساده می‌توانید حرکت زمین را مشاهده نمایید. در شبی که ماه در آسمان نیست دهانه دوربین را به سوی ستاره قطبی (ستاره‌ای که رو به شمال زمین قرار دارد) متوجه کنید و دیافراگم آن را به مدت چند ساعت باز نگه دارید در آن صورت مسیر حرکت ستاره‌ها را ثبت خواهد کرد. تصویر به دست آمده نشان می‌دهد که ستاره قطبی ثابت می‌باشد و این زمین است که حرکت وضعی انجام می‌دهد.

یون

یون به اتمی گفته می‌شود که بار الکتریکی اضافه داشته باشد و این بار می‌تواند منفی یا مثبت باشد. یون‌ها به دو نوع آنیون و کاتیون تقسیم می‌شوند. آنیون به یونی گفته می‌شود که به دلیل داشتن‌ الکترون‌های اضافی در لایه الکترونی‌اش دارای بار الکتریکی منفی باشد و کاتیون بر خلاف آنیون دارای بار الکتریکی مثبت است.

ماهیت یون

وقتی اتم‌ها به یون تبدیل می‌شوند، خواص آن‌ها شدیداً تغییر می‌کند. مثلاً مجموعه‌ای از مولکول‌های برم قرمز است؛ اما یون های در رنگ بلور ماده مرکب هیچ دخالتی ندارند. یک قطعه سدیم شامل اتم‌ های سدیم نرم است. خواص فلزی دارد و بر آب به شدت اثر می‌کند؛ اما یون های در آب پایدارند.

مجموعه بزرگی از مولکول‌های کلر، گازی سمّی به رنگ زرد مایل به سبز است، ولی یون های کلرید مواد مرکب رنگ ایجاد نمی‌کنند و سمّی نیستند. به همین لحاظ است که یون های سدیم و کلر را به صورت نمک طعام می‌توان بدون ترس از واکنش شدید روی گوجه فرنگی ریخت. وقتی اتم‌ها به صورت یون در می‌آیند، ماهیت آن‌ها آشکارا تغییر می‌کند.

کاتیون

بیشتر کاتیون‌ها، یون های تک اتمی‌اند که توسط فلزات به وجود می‌آیند. اگر فلز تنها یک نوع کاتیون ایجاد کند، نام یون، همانند فلز مربوط است.

⁺Na یون سدیم است؛ یعنی فلز سدیمی که ابتدا به صورت گازی در آمده است و از سدیم یک الکترون با اعمال انرژی یونش گرفته شده است. Mg⁺² یون منیزیم است. برخی از فلزات بیش از یک نوع کاتیون به وجود می‌آورند. در این‌گونه موارد، با نشان دادن تعداد بار کاتیون ها در نامشان آن‌ها را متمایز می‌کنیم. بار این نوع کاتیون ها به صورت ارقام لاتین بعد از نام فارسی عنصر قرار داده می‌شود. ⁺Cu، یون مس (I) و ⁺Cu² ، یون مس (II) است. در روشی قدیمی‌تر برای متمایز کردن دو نوع یون به وجود آمده از یک فلز، پسوندی به نام فلز افزوده می‌شود. در این روش، هرگاه نماد فلزی از لاتین مشتق شده باشد، از نام لاتین فلز استفاده می‌شود.

پسوند«و» برای یون دارای بار مثبت کمتر و پسوند« یک» برای یون با بار مثبت بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ⁺Cu ، یون کوپرو و ⁺Cu² یون کوپریک است. ⁺Fe ، یون فرو و Fe⁺² یون فریک است. توجه کنید که در روش بالا تعداد بارها به روشنی بیان نمی‌شود و نیز این روش برای فلزاتی که بیش از دو نوع کاتیون تولید می‌کنند، قابل استفاده نیست.

آنیون

آنیون های تک اتمی از اتم فلزات به وجود می‌آیند. نام آن‌ها از طریق حذف بخش آخر نام عنصر و افزودن پسوند «ید» به باقی‌مانده به دست می‌آید. ^-Cl یون کلرید است. ^-O²، یون اکسید است و ^-N3 یون نیترید است؛ اما تمام آنیون‌هایی که نامشان به «ید» ختم می‌شود تک اتمی نیستند. بلکه معدودی آنیون‌ های چند اتمی نیز نامشان با این پسوند ختم می‌شود؛ مثلاً ^-CN یون سیانید است و ^-OH یون هیدروکسید است. آنیون‌های چند اتمی بسیاری شناخته شده‌اند. به عنوان مثال ^-O₂² یون پراکسید،  Cr₂O₇^-2 یون کرومات،  ^-SO₃² یون سولفیت است.

پیوند یونی

پیوند یونی نوعی از پیوند شیمیایی است که بر پایه نیروی الکترواستاتیک بین دو یون با بار مخالف شکل می‌گیرد. ترکیبات یونی متشکل از تعداد زیادی آنیون و کاتیون هستند که با طرح معین هندسی در کنار هم قرار گرفته‌اند و یک بلور به وجود می‌آورند. هر بلور، به سبب جاذبه‌های منفی ـ مثبت یون ها به هم، نگهداشته شده است. فرمول شیمیایی یک ترکیب یونی نشانه ساده‌ترین نسبت یون‌های مختلف برای به وجود آوردن بلوری است که از نظر الکتریکی خنثی باشد.

خصوصیات پیوند یونی

 الف- پیوند یونی میان دو اتم که اختلاف الکترونی آن‌ها زیاد باشد (1/7 یا بیشتر) برقرار می‌شود.

ب- پیوند یونی میان فلزها و نا فلزها انجام می‌شود.

ج- در جریان این پیوند اتم‌های فلزی (دارای یک تا سه الکترون در آخرین تراز خود و گاهی اوقات 4 الکترون) با از دست دادن الکترون‌های آخرین تراز اصلی خود به یون مثبت (کاتیون) تبدیل می‌شوند و اغلب به آرایش گاز نجیب قبل از خود  می‌رسند و باید دانست که بار کاتیون به تعداد الکترون‌های از دسته می‌گویند.

د- اتم‌های نافلزی (دارای چهار تا هفت الکترون در آخرین تراز اصلی خود) با گرفتن الکترون به یون منفی (آنیون) تبدیل می‌شوند و به آرایش گاز نجیب بعد از خود می‌دانست و بار آنیون مساوی تعداد الکترون‌های از دست رفته می‌گویند.

س- نیروی ربایش میان یون مثبت و منفی در ترکیب‌های یونی بسیار زیاد است به همین دلیل ترکیب‌های یونی در دمای معمولی جامد هستند و به آن «جامد یونی»  می‌گویند.

ص- در جامدهای یونی نیروی ربایش میان یون های ناهمنام در سه بعد از فضا گسترش می‌یابد به همین دلیل جامد‌های یونی شکل‌های هندسی منظمی دارند که به آن‌ها «بلور یا شبکه بلور» می‌گویند.

ط- در شبکه بلور هر جامد یونی به ساده‌ترین واحد تکراری یک بلور «سلول واحد» می‌گویند به بیان دیگر سلول واحد ساده ‌ترین بخش یک بلور است که تصوری از ساختار سه بعدی همه‌ی شبکه به دست می‌آید.

 ع- در شبکه بلور جامد‌های یونی و در سلول واحد آن‌ها همواره تعدادی یون با بار همنام یک یون با بار مخالف را احاطه می‌کنند. باید  دانست که ممکن است سلول واحد جامد‌های یونی متفاوت از نظر تعداد یون‌های که یون با بار مخالف را احاطه می‌کنند اختلاف داشته باشند. این تفاوت به تفاوت نسبی اندازه کاتیون و آنیون بلورهای مربوط است.

ق- در جامد‌های یونی یون های مثبت و منفی به یکدیگر را می‌ربایند به همین دلیل یون‌ها فقط دارای حرکت ارتعاشی در مکان‌های خود هستند به همین دلیل ترکیب‌های یونی در حالت جامد رسانای الکتریسیته نیست ولی در حالت مذاب یا محلول که یون ها آزادی تحرک دارند جریان الکتریسیته را از خود عبور می‌دهند.

ل- چون نیروی ربایش میان یون‌های غیرهمنام در جامدهای یونی بسیار قوی است این ترکیب ‌ها دمای ذوب و جوش بالایی دارند.