نام گذاری عناصر

نام‌هایی كه به عناصر داده شده است متنوع و جالب توجه می‌باشد گرچه این نامگذاری تابع نظم خاصی نیست اما ذكر منبع آن‌ها جالب توجه می‌باشد نامگذاری عناصر منشاهای متفاوت دارد؛ برخی بر اساس مكان خاص، برخی بر اساس رنگشان، تعدادی به افتخار كاشف آن‌ها یا افرادی دیگر و... نامگذاری شده‌اند.

در مجموع 12 عنصر به افتخار كاشفان آن‌ها یا سایر دانشمندان نامگذاری شده‌اند. تعداد 9 عنصر بر اساس رنگشان، رنگ تركیبات آن‌ها و یا رنگی كه به شعله می‌دهند، نامگذاری شده‌اند. مثلاً كلر از كلمه یونانی كلرین به معنای رنگ سبز گرفته شده، كروم بر اساس رنگ‌های روشن نمك‌هایش و تالیوم بر اساس رنگ شعله‌اش، كه سبز رنگ است نامگذاری شده‌اند. بروم از كلمه یونانی برومین، به معنای بوی نافذ و اسمیوم نیز از یك كلمه یونانی به معنای «بو» گرفته شده است.

تعداد 19 عنصر بر اساس خواص ویژه‌ای كه دارند، نامگذاری شده‌اند. مثلاً فسفر كه خود به خود آتش می‌گیرد، در لاتین به معنای حامل نور می‌باشد. دو عنصر دیسپریوم ولانتان نام خود را از روش سخت جداسازی گرفته‌اند و دو عنصر رادیوم و رادون بر اساس تابشی كه از خود نشر می‌دهند، نامگذاری شده‌اند.

 همچنین 12 عنصر از جمله طلا، آهن، روی و غیره نام باستانی دارند. نه عنصر بر اساس اجرام آسمانی و هفت عنصر دیگر بر اساس شخصیت‌های  افسانه‌ها یا اسطوره‌ای نام گذاری شده‌اند.

سدیم را به لحاظ یکی از ترکیباتش به نام سودا، یا سدیم کربنات که زمانی برای درمان سردرد به کار می‌رفت، نامگذاری کرده‌اند. سودا از واژه عربی سودا  به معنی سردرد گرفته شده است. عموماً عناصر را کاشفان آن نامگذاری می‌کنند. اما بعضی عناصر مانند طلا و قلع از زمان‌های پیش از تاریخ شناخته شده‌اند و ما نمی‌دانیم چگونه نامگذاری شده‌اند.

معمول‌ ترین منشأ برای نام یک عنصر، خاصیتی از آن عنصر است. مثلاً نیتروژن را در نظر بگیرید. این نام از واژه‌های یونانی نیترون (نیتر) و ژِنِس (متولد شدن)، گرفته شده است که معنی آن «به وجود آورنده نیتر» است. «نیتر» نامی برای مواد طبیعی نیتروژن دار بود.

منشأ برخی نام‌ها، از نام کانی شامل آن عنصر گرفته شده است. لیتیم در یک کانی کشف شد و نام آن از واژه یونانی لیتوس به معنی سنگ گرفته شد. تنگستن از واژه سوئدی تنگستن به معنی سنگ سنگین گرفته شده است. بور نامی است که از یک خاصیت و از نام یک کانی گرفته شده است. نام بور، ترکیبی از دو واژه بوراکس و کربن است. بور در کانی بوره یافت شده، مثل کربن سیاه است. نام بوره مشتق از واژه عربی گلیستن (براق) به معنی درخشان گرفته شده است، زیرا این کانی براق است.

آرگون حدود 1%حجم هوا را دارا می‌باشد نام آرگون گرفته شده از كلمه یونانی آرگوس به معنای غیر فعال است. سال‌ها آرگون به طور عادی در لامپ‌های الكتریكی روشنایی به جای اكسیژن استفاده می‌شد این لامپ‌ها عمر كوتاهی داشتند از این گاز در انواع جوشكاری‌ها استفاده می‌شود. تركیبات نسبتاً دقیق با آرگون ساخته شده اما آن‌ها خیلی پایدار نیستند.

ماکروویو

ماکروویو نوعی از امواج الکترومغناطیسی است که در واقع امواجی رادیویی با فرکانس بسیار بالا هستند. هر چه فرکانس تشعشع بالاتر رود، طول موج آن کمتر می‌شود و به همین علت به آن (ماکروویو) یعنی امواج کوتاه می‌گویند. اشعه مادون قرمز و ماوراء بنفش و X هم از امواج الکترومغناطیسی هستند؛ اما طول موج آن‌ها حتی از امواج ماکروویو هم کوتاه‌تر است. این امواج ممکن است در برخورد با یک ماده، منعکس، منتشر یا جذب شود.

مواد فلزی این امواج را کاملاً منعکس می‌کنند. اغلب مواد غیر فلزی مثل شیشه و پلاستیک امواج را از خود عبور می‌دهند و موادی که جاری آب هستند مانند غذاها و حتی انسان، انرژی این امواج را جذب می‌کنند. اگر سرعت جذب انرژی یک ماده بیش از سرعت از دست دادن آن باشد، دمای آن ماده بالا می‌رود.

در ماكروویو یك وسیله بنام مگنترون وجود دارد كه این امواج را تولید می‌كند. این امواج با فركانس 2450 مگاهرتز ایجاد می‌شود و در فضای ماكروویو فر پخش می‌شود و توسط دیوار فلزی آن منعكس شده و روی ماده غذایی متمركز می‌گردد. مولکول‌های آب درون غذا دارای دو قطب مثبت و منفی هستند؛ زمانی كه در معرض امواج ماكروویو قرار می‌گیرند، با همان فركانس امواج شروع به نوسان می‌کنند و مرتباً جهت قطب مثبت و منفی آن‌ها جا به جا می‌شود.

مولکول‌ها حدود میلیون‌ها بار در ثانیه نوسان می‌کنند و در حین حركت به مولکول‌های اطرافشان برخورد می‌کنند. در نتیجه به علت اصطكاك دمای ماده غذایی به سرعت بالا می‌رود. بسیاری از محقق‌ها معتقدند كه امواج ماكروویو آن قدر انرژی دارند كه بتوانند ساختار مولکول‌های غذا را تخریب كرده و موجب سرطان شوند.

وقتی كه امواج ماکروویو به مولکول‌های مواد غذایی برخورد می‌کنند باعث پاره شدن و تغییر ساختار آن‌ها شده و ماهیت آنان را تغییر می‌دهد و سپس شما این مولکول‌هایی را كه مثلاً دیگر مولكول پروتئین نیستند را می‌خورید و بدن شما یك مولكول ناشناخته را دریافت كرده و بعداً تبدیل به بافت‌های سرطانی در قسمت‌های مختلف بدن می‌شود!

كاربردهای ماکروویو

ماکروویو در جامعه امروز ما كاربردهای فراوانی دارد. گستره وسیع این كاربردها، امور مخابرات رادار، تحقیقات فیزیكی، داروسازی، اندازه گیری‌های صنعتی، حرارت دادن و خشك كردن محصولات غذایی، كشاورزی و حتی پختن غذا را در بر می‌گیرد. یكی از مزایای مهم امواج ماکروویو در مخابرات، پهنای باند وسیع آن است. بنابر نظریه مخابرات مقدار اطلاعاتی كه می‌توان انتقال داد مستقیماً با پهنای باند موجود متناسب است.

از طرفی برای برقراری یك ارتباط خوب بین دو نقطه سیگنال باید دقیقاً متمركز و سپس به سوی آنتن گیرنده هدف گیری می‌شود؛ لذا با توجه به اینكه فرکانس‌های ماکروویو این قابلیت را دارند، برای ارتباط نقطه به نقطه بی سیم ایده آلند. جالب است بدانیم كه پخش برنامه‌های رادیو و تلویزیون بر اساس تمرکز امواج نبوده بلكه بر این اساس كه سیگنال رادیویی در یك ناحیه حتی الامكان وسیع انتشار یابد به همین دلیل فرکانس‌های پخش امواج AM و FM و تلویزیون از گستره ماکروویو بسیار پایین ترند.

حرکت صفحات زمین

صفحات قاره‌ای و اقیانوسی تحت تأثیر نیروی داخل زمین حرکت می‌کنند. این حرکت موجب جدایی قاره‌ها یا حتی برخورد برخی دیگر می‌شود. در این بخش به توضیح حرکت صفحات زمین می‌پردازیم.

چند بار در تاریخ، برخورد بین قاره‌ها، یك قاره بسیار بزرگ درست كرده است. اگرچه پوسته‌ی قاره‌ها ضخیم می باشد، اما آسان ‌تر از پوسته اقیانوسی می‌شکند. حدود یك سوم سطح زمین با پوسته قاره‌ای پوشیده شده است. فرایند از هم جدا شدن و دوباره ملحق شدن قاره‌ها به هم چرخه ویلسون نام دارد. زمین شناس كانادایی جان توزو ویلسون اولین كسی بود كه این وضعیت را توصیف كرد.

نقاط داغ دلیلی بر حرکت صفحات

محققان عقیده دارند که نوعی مخزن در حال بالا آمدن از مواد گوشته، در زیر آتشفشان‌های داخل صفحات اقیانوسی قرار دارد. ذوب این مواد در هنگام رسیدن به اعماق کم و کاسته شدن از مقدار فشار، باعث پدید آوردن نوعی نقطه داغ می‌شود. با فرض این که صفحه اقیانوس آرام از روی این نقطه داغ عبور می‌کند، به ترتیب ساختارهای آتشفشانی حاصل می‌آید. عمر هر آتشفشان نیز نشان دهنده زمانی است که کوه، در روی نقطه داغ و ساکن گوشته قرار داشته است.

در سال 1968‏، از تطبیق و تلفیق نظریه‌ها و فرضیه‌های موجود، نظریه زمین ساخت صفحه‌ای که بسیار کامل‌تر و جامع‌تر بود متولد شد. بر پایه این نظریه، پوسته سخت و جامد زمین که سنگ کره، نامیده می‌شود. از 7 ‏صفحه اصلی و تعدادی صفحه کوچک یا فرعی ‏تشکیل شده که این صفحه‌ها نسبت به یکدیگر دارای حرکت هستند. صفحات می‌توانند از نوع قاره‌ای یا اقیانوسی و یا هر دو باشند- در ادامه در باره این دو نوع توضیحاتی آورده‌ایم- . در زیر سنگ کره، بخشی وجود دارد که به علت فشار و دمای زیاد مواد درونی زمین به نقطه ذوب خود نزدیک شده و حالتی نرم و مذاب به خود گرفته‌اند. به این بخش سست کره گفته می‌شود. در واقع صفحات سخت و صلب سنگ کره روی سست کره سیال و روان، در حالتی شناور سر خورده و جا به جا می‌شوند.

صفحات به آهستگی روی یك لایه خیلی داغ سر می‌خورند. در بعضی مکان‌ها صفحات در اثر ضربه ناشی از برخورد به داخل همدیگر روانه می‌شوند. این وضعیت کوه‌ها را به وجود می‌آورد. در مکان‌های دیگر صفحات از هم دور می‌شوند. این باعث می‌شود پوسته جدیدی شكل بگیرد.

حركت صفحه واگرا

زمانی كف دریا گسترش پیدا می‌کند كه دو صفحه اقیانوسی از همدیگر دور می‌شوند (در مرز یك صفحه واگرا)، كه نتیجه آن تشكیل پوسته جدید اقیانوسی است (این پوسته از گدازه‌ای كه از داخل گوشته زمین بالا می‌آید تشكیل می‌شود). در كنار آن یك كوه میان دریایی نیز هست. تئوری گسترش كف اقیانوس اولین بار به وسیله هری هس و رابرت دیتز در دهه 1960 ارایه شد.

موقعی كه صفحات به هم برخورد می‌کنند (در مرز یك صفحه همگرا)، مقداری از پوسته در برخورد ویران می‌شود و صفحات کوچک‌تر می‌شوند. نتایج متفاوت است و بستگی به این دارد كه چه نوع صفحاتی درگیر برخورد بوده‌اند.

قاره‌ها زمانی یکی بودند...

دلایلی وجود دارد که ثابت می‌کند خشکی‌های کنونی کره‌ی زمین زمانی یکی بودند. در این بخش این قضیه را بررسی می‌کنیم.

زمین شناسان معتقدند که میلیون‌ها سال پیش زمین تنها از یک قاره تشکیل شده بود. آنان نام این قاره عظیم را «پانگه آ » گذارده‌اند. پانگه آ درحدود 200 میلیون سال پیش به دو قاره تقسیم شد. زمین شناسان نام‌های «گندووانا» و «لورازیا» را برای این دو قاره برگزیدند. این کشفی بود که توسط وگنر صورت گرفت.

وگنر، در کتابی که در سال 1915 منتشر کرد، اصول عقاید خود را شرح داده است. او معتقد به وجود قاره‌ای عظیم به نام پانگه آ (به معنای همه‌ی خشکی‌ها) است که در حدود 200 میلیون سال پیش، شروع به قطعه قطعه شدن کرد و سرانجام قاره‌های امروزی را به وجود آورد.

این قاره (پانگه آ) چند میلیون سال بعد مبدل به دو قاره بزرگ لورازیا و گندوانا شد که اولی شامل آمریکای شمالی، گرینلند و بیشتر قسمت‌های آسیا و اروپای امروزی است و دومی آمریکای جنوبی، آفریقا، قطب جنوب، هندوستان، استرالیای کنونی را شامل می‌شده است. فاصله دو قاره لورازیا و گندوانا را دریایی به نام تتیس پر می‌کرده است که امروزه دریاهای مدیترانه، مازندران و سیاه را بازمانده‌های آن می‌دانند.

دلایل یکی بودن قاره‌ها:

1-انطباق حاشیه‌ی قاره‌ها

وگنر، شباهت زیادی را میان دو حاشیه‌ی شرقی آمریکای جنوبی و غربی آفریقا یافته بود، و همین شباهت ظاهری می‌توانست دلیل بر این موضوع باشد که در گذشته، این دو قاره به هم متصل بوده و بعدها از هم جدا شده‌اند.

2-فسیل‌ها

ادوارد سوئز زمین شناس اتریشی اولین كسی بود كه گفت زمانی یك پل خشكی بین آمریكای جنوبی، آفریقا، هند، استرالیا و قطب جنوب وجود داشته. او این توده زمینی بزرگ را گوندوانالند نام گذاری كرد (این نام از بخشی از کشور هند گرفته شده كه فسیل گیاه گلوسوپتریس در آن پیدا شد).

او گفت كه قاره بسیار بزرگ جنوبی، بعد از این كه پانگه آ تجزیه شده، شكل گرفته. او دلایلش را بر اساس به دست آمدن گیاه گلوسوپتریس در سراسر هند، آمریكای جنوبی، آفریقای جنوبی، استرالیا و قطب جنوب، استوار كرد. از طرفی فسیل‌های مزوسوروس (یكی از اولین خزندگان شناور حتی قدیمی‌تر از دایناسورها) هم در آمریكای جنوبی و هم آفریقای جنوبی پیدا شده است. گلوسوپتریس glossopteris یك گیاه درخت مانند از دوره پرمین است. این گیاه برگ‌های زبانی شكل دارد و حدود 12 فوت یا 3.7 متر بلندی دارد. این گیاه، گیاه برجسته دوره‌ای است كه قاره گوندوانا وجود داشته است.

3-اقسام سنگ‌ها و شباهت‌های ساختاری

اگر قاره‌ها در گذشته به هم متصل بوده‌اند، قاعدتاً باید سنگ‌هایی مربوط به زمان‌های گذشته که امروز در آن‌ها دریافت می‌شود، از لحاظ سن و جنس مشابه باشند. وجود چنین شباهتی میان سنگ‌های شمال غرب آفریقا و شرق برزیل به اثبات رسیده است. در این مناطق، سنگ‌های متعلق به 550 میلیون سال پیش، در کنار سنگ‌های قدیمی و دو میلیارد ساله هستند، تشابه سنگ‌ها طوری است که فقط با فرض متصل بودن قاره‌ها به هم در گذشته‌های بسیار دور قابل توجیه است.

4-آب و هوا

وقتی ثابت شد که در قسمت‌هایی از قاره‌های واقع در نیم کره‌ی جنوبی که امروزه در حدود منطقه استوا قرار دارند، آثار یخچالی مشاهده شده است وگنر نتیجه گرفت که در گذشته، همه ی آن مناطق در محل قطب و در کنار همدیگر واقع بوده اند.

مقاومت الکتریکی

هر جسمی هنگام عبور جریان الکتریکی از آن مقاومتی از خود نشان می‌دهد که مقاومت الکتریکی نام دارد. در این بخش مقاومت الکتریکی را بررسی می‌کنیم.

عبور جریان الکتریکی از هادی‌ها از بسیاری جهات شبیه عبور گاز از یک لوله است. اگر این لوله پر از پشم فلزی یا ماده مختلطی باشد، این شباهت‌ها بیشتر می‌شود. اتم‌های تشکیل دهنده سیم هادی از عبور الکترون‌ها جلوگیری می‌کنند، همان ‌طور که الیاف پشم فلزی مانع عبور مولکول‌های گاز می‌شوند. حال می‌خواهیم ببینیم که مقاومت هادی‌ها به غیر از جنس فلز به چه عواملی دیگری بستگی دارد.

مقاومت هر جسمی به الکترون‌های آزاد آن بستگی دارد. واحد شدت الکتریکی آمپر (A) است. یک آمپر یعنی این که 6/28 ضرب در 10 به توان 18 الکترون آزاد در هر ثانیه از هر نقطه سیم عبور می‌کند. پس یک هادی خوب باید به مقدار کافی الکترون آزاد داشته باشد تا جریان الکتریکی با چندین آمپر بتواند از آن عبور کند. بنابراین هرگاه پهنای فلز افزایش یابد، در حقیقت سطح مقطع زیادتر و در نتیجه مقاومت کم‌تر می‌شود. پس سطح مقطع عکس مقاومت عمل می‌کند.

مقاومت‌ها دارای مشخصه‌هایی هستند که این مشخصه‌ها برای طراحان مدارهای الکتریکی و الکترونیکی از اهمیت بالایی برخوردارند. مهم‌ترین این مشخصه‌ها مقدار اهمی مقاومت یا همان مقدار مقاومت است و این مشخصه مقدار مقاومت را بر حسب واحد آن یعنی اهم بیان می‌کند و هر چه مقدار اهمی مقاومتی بیشتر باشد نشان دهنده این است که آن مقاومت در برابر عبور جریان الکتریکی از خود مخالفت بیشتری نشان می‌دهد و سبب افت جریان بیشتری در مدار می‌گردد.

مشخصه بعدی، توان مجاز مقاومت است و منظور از آن بیشترین توانی است که یک مقاومت به طور دائم می‌تواند تحمل کند. زمانی که از یک مقاومت جریان عبور می‌کند در اثر برخورد الکترون‌ها با اتم‌های تشکیل دهنده مقاومت، الکترون‌ها مقداری از انرژی خود را از دست می‌دهند و این انرژی به صورت گرما در مقاومت ظاهر می‌شود. گرمای ایجاد شده در داخل مقاومت باید از مقاومت خارج گردد وگرنه در اثر برخوردهای مکرر الکترون‌ها با اتم‌های تشکیل دهنده مقاومت، گرمای زیادی در داخل مقاومت ایجاد می‌شود که سبب سوختن مقاومت می‌گردد.

گرمای ایجاد شده در داخل مقاومت از طریق بدنه مقاومت به هوای اطراف منتقل می‌گردد و به این ترتیب از گرم شدن بیش از حد مقاومت و سوختن مقاومت جلوگیری می‌شود. اما نکته‌ای که باید مورد توجه قرار گیرد این است که توان مجاز هر مقاومت با مساحت بدنه مقاومت و یا به عبارتی با حجم مقاومت نسبت مستقیم دارد یعنی هر چه یک مقاومت دارای حجم بیشتری باشد در واحد زمان می‌تواند حرارت بیشتری را به محیط اطراف انتقال دهد و در نتیجه دارای توان مجاز بیشتری می‌باشد. توان مجاز مقاومت‌ها را یا روی مقاومت‌ها می‌نویسند و یا با توجه به حجم مقاومت‌ها، میزان توان مجاز مقاومت‌ها مشخص می‌شود.

محاسبه مقدار اَهمی یک مقاومت در مقاومت‌های با وات پایین

معمولاً مقدار اُهمی مقاومت به صورت كدهای رنگی و بر روی بدنه آن چاپ می‌شود ولی در مقاومت‌های با وات بالاتر مثلاً 2 وات یا بیشتر، مقدار اُهمی مقاومت به صورت عدد بر روی آن نوشته می‌شود.

محاسبه مقدار اُهم مقاومت‌های رنگی بر اساس جدول رمز مقاومت‌ها و بسیار ساده انجام می‌شود. بر روی بدنه مقاومت معمولاً 4 رنگ وجود دارد. برای محاسبه از نوار رنگی نزدیک به كناره شروع می‌کنیم و ابتدا شماره دو رنگ اول را نوشته و سپس به میزان عدد رنگ سوم در مقابل دو عدد قبلی صفر قرار می‌دهیم. اینک مقدار مقاومت بر حسب اُهم بدست می‌آید.

جهش

هرگونه تغییر در ماده ژنتیکی یا ژنوم و یا کروموزوم که قابلیت توارث به نسل بعدی را داشته باشند را جهش یا موتاسیون می‌گویند. اگر موتاسیون در سلول‌های غیرجنسی رخ دهد، یک منطقه جهش یافته را به وجود می‌آورد که به نسل بعد منتقل نخواهد شد. که به چنین موتاسیونی، جهش سوماتیک گفته می‌شود. اما چنانچه موتاسیون در سلول‌های جنسی اتفاق بیفتد این جهش به نسل بعد منتقل گشته که به چنین جهشی نیز، جهش سلول‌های جنسی گفته می‌شود.

جهش دیگری وجود دارد که جهش نو نامیده می‌شود و اگر چه در تمام سلول‌های بدن فرد وجود دارد اما تاریخچه‌ای از گذشته ندارد و از پدر و مادر به ارث نمی‌رسد.

برخی اوقات به دلیل شرایط جوی و زندگی ممکن است فردی دچار این نوع جهش شود. شرایطی مانند تابش اشعه فرا بنفش توسط نور خورشید می‌تواند باعث جهش شود. هنگامی که سلول‌ها در حال تقسیم هستند جهش ژنی به وجود می‌آید. نکته اینجاست که وقتی در طول زندگی یک فرد جهش نو اتفاق می‌افتد به نسل‌های بعد منتقل نمی‌شود. برخی اوقات ممکن است در روزهای اولیه حیات جنین جهش صورت گیرد. از آنجایی که سلول‌های جنین در حال تقسیم و رشد کردن هستند، امکان دارد برخی از سلول‌ها دچار جهش شوند و برخی دیگر بدون تغییرات ژنتیکی باقی بمانند.

برخی از تغییرات ژنتیکی بسیار کمیاب هستند، در حالی که برخی دیگر رایج و معمولند. تغییرات ژنتیکی که بیش از 1 درصد در جمعیت مردم اتفاق می‌افتند، تغییراتی معمولی هستند و همین تغییرات در ظاهر انسان‌ها مانند رنگ چشم، رنگ مو و گروه خونی نمود می‌کند. اگر چه بیشتر این تغییرات ژنتیکی تأثیر منفی در سلامت انسان ندارند، اما ممکن است موجب اختلالات شدیدی گردند.

انواع جهش

می‌توان جهش‌ها را بسته به این که چه تأثیری بر فنوتیپ موجود زنده وارد می‌کنند، به سه دسته تقسیم نمود:

1. جهش‌های مضر: 

به جهش‌هایی گفته می‌شود که شایستگی فرد را کاهش می‌دهند. جهش‌های مضر غالباً از جمعیت حذف می‌شوند زیرا انتخاب طبیعی علیه افراد واجد این گونه جهش‌ها عمل می‌کند.

2. جهش‌های خنثی:

جهش‌های خنثی آن‌هایی هستند که تأثیرات فنوتیپیک آن‌ها نه سودمند است و نه مضر؛ معمولاً توسط انتخاب طبیعی تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند و به عنوان نتیجه یک شکاف ژنتیکی ممکن است در جمعیت باقی بمانند یا از بین بروند.

3. جهش‌های مفید : 

جهش‌های سودمند آن‌هایی هستند که آلل‌های حاصله به دلیل اینکه سازگاری فرد حامل جهش را افزایش می‌دهند، باقی می‌مانند. نهایتاً این جهش‌ها تمایل دارند که در جمعیت تثبیت شوند. طی فرایند تثبیت، یک آلل جایگزین آلل دیگری می‌شود.

روش‌های ایجاد جهش

1.  جهش القایی:

این نوع جهش در روش آزمایشگاهی با استفاده از مواد فیزیکی و شیمیایی ایجاد می‌گردد.

2.  جهش خود به خودی:

این جهش‌ها در حالت عمومی به صورت خود به خودی و طبیعی ایجاد می‌شود. مانند جهش‌های نقطه‌ای که به طور کلی خود به خودی بوده و میزان وقوع آنان بسیار کم است.

علت وقوع جهش

وقوع جهش، گوناگونی ژنتیکی را در جمعیت افزایش می‌دهد. جهش جدیدی که به سلول‌های جنسی (گامت‌ها) منتقل می‌شود، به دلیل جانشین شدن آللی با آلل دیگر، بلافاصله باعث بروز تغییراتی در مجموع آلل‌های یک جمعیت می‌شود. جهش منبع اصلی تفاوت‌های ژنتیکی است که به عنوان ماده خام برای انتخاب طبیعی عمل می‌کند.

برخورد صفحات زمین

در اثر جریان همرفتی داخل زمین صفحات حرکت می‌کنند و برخوردهایی در مرزهای همگرا صورت می‌گیرد. در این بخش ما به توضیح برخوردهای همگرای صفحات زمین می‌پردازیم.

یكی از انواع حركات صفحات تكتونیكی، حركات همگرایی می‌باشد. در این نوع حركت دو صفحه لیتوسفری مختلف، در امتداد عمود بر مرز مشترك به صورت متقابل بر هم فشار وارد می‌کنند و سرانجام یكی تسلیم دیگری می‌شود. اگر یك صفحه اقیانوسی سنگین با یك صفحه قاره‌ای سبک‌تر بر خورد كند، اساساً صفحه اقیانوسی به زیر صفحه قاره‌ای فرو می‌رود و باعث پیدایش گودالی در لبه اقیانوسی و یك برآمدگی در لبه قاره‌ای در امتداد مرز مشترك می‌شود. ولی چنانچه دو صفحه قاره‌ای با یكدیگر تصادم كنند، کوهستان‌های وسیع پدیدار می‌گردد. سه نوع برخورد اصلی داریم که در زیر به آن‌ها شرح می‌دهیم:

برخورد اقیانوسی- قاره‌ای

هنگامی که ورقه سبک‌تر و کم چگال تر قاره‌ای بر روی ورقه اقیانوسی رانده می‌شود، یک پهنه فرورانشی شکل می‌گیرد. از آنجایی که پوسته اقیانوسی خمیده شده و به زیر رانده می‌شود، در محل برخورد، درازگودال عمیقی شکل می‌گیرد. این درازگودال ها، پست‌ترین مناطق در پوسته زمین هستند.

یک درازگودال، به میزان 1مایل عمیق تراز بلندی کوه اورست است. همان‌طور که ورقه اقیانوسی به داخل گوشته فرو می‌رود، بخش‌هایی از آن ذوب می‌شوند و سنگ‌های گوشته را نیز ذوب می‌کنند. این مواد در گوشته به سمت بالا حرکت می‌کنند. این سنگ‌های مذاب که ماگما نامیده می‌شوند، به سطح زمین می‌رسند چون نسبت به سنگ‌های اطرافشان چگالی کمتری دارند. اگر ماگما به سطح زمین برسد، آتشفشان شکل می‌گیرد.

برخورد دو صفحه‌ی اقیانوسی

وقتی دو ورقه‌ی اقیانوسی به هم برخورد كنند، یكی به زیر دیگر فرو می‌نشیند و پدیده‌ی آتش فشانی مشابه حالت قبل رخ می‌دهد. اما این بار، محل آتش فشانها در بستر دریا است نه در روی خشكی. اگر این آتش فشانی ها ادامه یابد، ممكن است بعد از مدتی جزایر آتش فشانی در دریا پدید آیند كه به قوس جزایر معروفند.

هنگامی كه دو ورقه‌ی قاره‌ای به هم برخورد كنند، هیچ یك، به داخل گوشته فرو نمی ‌رود زیرا چگالی هر دوكم است. نتیجه چنین برخوردی، ایجاد كوه است. رشته کوه‌های بزرگ اورال، آلپ و آپالاش نیز نتیجه چنین برخوردهایی هستند. کوه‌های زاگرس نیز باید حاصل برخوردهایی هستند. کوه‌های زاگرس نیز باید حاصل برخورد ورقه‌ی عربستان به قاره آسیا باشد. فشار حاصل از برخورد دو ورقه، آن رسوبات را چین داده و به صورت كوه درآورده است.

انرژی و زمین ما

نفت و گاز

از بین سنگ‌های موجود در زمین، معمولاً سنگ‌های رسوبی فقط می‌تواند نفت و گاز را درون خود جای دهند. طی میلیون‌ها سال که زمین در حال فرسایش توسط آب، باد و …

بوده است و مواد رسوبی در رودخانه‌ها و دریاها همواره در حال ته نشینی بوده و می‌باشد. از طرفی دیگر محیط دریاها همواره یکی از غنی‌ترین زیستگاه‌ها برای موجودات زنده بوده است. ته ‌نشینی مواد و مرگ و میر موجودات باعث می‌شود که سنگ‌های رسوبی همواره دارای مقداری از بقایای این موجودات زنده باشد.

طی میلیون‌ها سال، این رسوبات در زیر لایه‌های جدید‌تر مدفون شده و تحت فشار و دمای مضاعف قرار می‌گیرند. وجود بازمانده موجودات زنده در این دما و فشار (در اعماق زیاد)، باعث آزاد شدن مواد مغذی آن‌ها می‌گردد و سپس در کمبود اکسیژن به نفت و گاز تبدیل می‌شوند. به دلیل سیال بودن این مواد و سبک‌تر بودن آن‌ها از آب و همچنین فشار به وجود آمده از تولید نفت و گاز، این سیالات به سمت لایه‌های بالایی حرکت می‌کنند. این محیط در اصطلاح زمین‌شناسی آشپزخانه گفته می‌شود و به سنگ رسوبی که شامل مواد مغذی می‌باشد سنگ منشأ گفته می‌شود.

از تقطیر، تصفیه و پالایش نفت خام در پالایشگاه می‌توان فرآورده‌های فراوانی بدست آورد که قابل فروش در بازار باشند نظیر گاز مایع، بنزین، نفت سفید، سوخت‌های هواپیما، گازوئیل، نفت كوره، روغن، قیر، آسفالت  و...

زغال سنگ

زغال سنگ از بقایای درختان، بوته‌ها و سایر گیاهان زنده به وجود می‌آید. رشد و نمو این گیاهان در دوره‌هایی که آب و هوای زمین ملایم و مرطوب بود، صورت گرفت. اگر چه برخی از معادن زغال سنگ 400 میلیون سال قبل و در دوره انسان سیلوری، (انسان سیلوری در دوره سوم دوران اول زمین شناسی ظاهر شد. ویژگی این دوره ظهور گیاهان خشکی می باشد) تشکیل یافته است. اوضاع برای رشد سرخس‌های دانه‌دار گرمسیری بسیار عظیم و درختان بدون گل غول پیکر، در باتلاق‌های وسیع فراهم شد.

این گیاهان بعد از خشک شدن و از بین رفتن به داخل باتلاق‌ها می‌افتادند و بر اثر خروج اکسیژن، فساد بی ‌هوازی تسریع می‌شد. پوشش گیاهی به ماده‌ای لجن مانند به نام پیت (Peat) تبدیل شد. پیت‌ها بسته به درجه فساد، برخی قهوه‌ای و اسفنجی و بعضی سیاه و فشرده بودند. دریا بر روی چنین ته نشست‌هایی پیشروی کرد و رسوبات معدنی بر روی آن‌ها فرو نشست. پیت در زیر فشار خشک و سخت شد و به زغال سنگ پیت (لنیت یا لیگنیت که به زغال سنگ قهوه‌ای نیز موسوم است) تبدیل شد.

فشار بیشتر و گذشت زمان، زغال سنگ قیردار را به وجود آورد، که هر 6 متر ضخامت رسوب گیاهان نخستین به 0.3 متر زغال سنگ تبدیل شده بود. حتی فشارهای زیادتر که ناشی از چین‌خوردگی پوسته زمین به صورت رشته کوه‌های عظیم بود، سخت‌ترین و مرغوب‌ترین زغال سنگ، یعنی آنتراسیت (anthracite)، را به وجود آورد. کیفیت زغال سنگ از روی نسبت مقدار کربن تثبیت شده به مقادیر رطوبت و ماده فرار (ماده‌ای که بر اثر حرارت به گاز تبدیل می‌شود)، تعیین می‌گردد.

زغال کُک

مقداری از زغال سنگ را برای تولید سوخت جامدی بنام زغال کُک مصرف می‌کنند. این ماده با حرارت دادن انواع ویژه‌ای از زغال سنگ قیری در کوره‌هایی که هوا به آن‌ها راهی ندارد تولید می‌شود. اجزای فرِّارتر زغال سنگ، از قبیل رطوبت، قطران‌ها و گازها از آن خارج می‌شود. ماده جامدی که بر جا می‌ماند و متشکل از کربن تثبیت شده و خاکستر است، زغال کک نام دارد. زغال کُک را به مقدار زیاد به عنوان سوخت برای ذوب کانه ها در کوره‌های بلند مصرف می‌کنند. برای تولید زغال ککی که بتواند 1 تُن فولاد تولید کند، تقریباً 1 تن زغال سنگ لازم است. تولید گازهای سوختی، سوخت مایع و فرآورده‌های شیمیایی زیادی از زغال ‌سنگ صورت می‌گیرد که از استفاده‌های مهم زغال‌ سنگ است.

اورانیوم و انرژی هسته‌ای

اورانیوم (U) عنصری است راهبردی و مصارف عمده آن در نیرو گاه‌های اتمی و سلاح‌ های هسته‌ای و به مقدار جزئی نیز مصرف دارویی و پژوهشی دارد. در فرایند تشكیل کانی‌های مختلف از ماگما، به دلیل بزرگ بودن شعاع یونی اورانیوم، این عنصر در مراحل اولیه تبلور ماگما، نمی‌تواند وارد شبکه‌ی هیچ یك از کانی‌ها شود و تا مراحل آخر ماگما می‌ماند؛ بنابراین اورانیوم بیشتر در سنگ‌های اسیدی متمركز می‌شود. میزان فراوانی اورانیوم در کانی‌هایی مثل زیركون، مونازیت و زینونیوم، حداكثر، و در اولیوین حداقل ممكن است.

اورانینیت و پیچ بلند (مهم‌ترین ماده معدنی اورانیوم كه نام علمی آن اكسید بی آب اورانیوم 358 است) مهم‌ترین کانی‌های محیط احیایی هستند و كارنوتیت، مهم‌ترین كانی محیط اكسیدان می‌باشد.

اورانیوم بر خلاف تصور عام، چندان فلز كمیابی نیست. اگر فلز اورانیوم را با فلز نقره مقایسه كنیم، ذخایر اورانیوم چهل برابر، فراوان‌تر از ذخایر نقره است. اما به رغم آنكه در تمام جهان قابل دست‌یابی است سنگ معدن تغلیظ شده آن به مقدار بسیار كم استحصال می‌شود.

ذرات زیر اتمی

ذره زیر اتمی به بخشی از ذرات بنیادی و ذرات ترکیبی گفته می‌شود که کوچک ‌تر از اتم هستند. فیزیک ذرات و فیزیک هسته‌ای بخشی از فیزیک هستند که به مطالعه این ذرات می‌پردازند. معروف ‌ترین ذرات زیر اتمی الکترون‌ها،  پروتون‌ها و نوترون‌ها هستند. پروتون و نوترون ذرات ترکیبی هستند که از کوارک تشکیل شده‌اند.

معرفی ذرات زیر اتمی

کوارک، باریون، هادرون، بوزون، فرمیون، لپتون، بوزون‌های شاخص، گلوئن، نوترینوها، موئون، مزون، پیون و... ذرات زیر اتمی نام دارند که در این مقاله به معرفی برخی از آن‌ها می‌پردازیم:

کوارک

کوارک یک ذره بنیادی و جزء اساسی تشکیل دهنده ماده می‌باشد. کوارک‌ها با هم ترکیب می‌شوند تا ذرات مرکبی مانند پروتون و نوترون را به وجود آورند. کوارک‌ها هیچ‌گاه به صورت انفرادی یافت نمی‌شوند؛ آن‌ها را فقط می‌توان درون هادرون‌ها پیدا کرد.

به همین دلیل بیشتر آنچه که ما درباره کوارک‌ها می‌دانیم از مشاهده خود هادرون‌ها به دست آمده است. شش نوع مختلف از کوارک‌ها وجود دارد که عبارتند از :

بالا (up)، پایین (down)، افسون (charm)، بیگانه (strange)، نوک (top) و پایین (bottom). بالا و پایین دارای کم‌ترین وزن در بین کوارک‌ها می‌باشند.

باریون

ذراتی هستند که از کوارک تشکیل شده‌اند. برای مثال پروتون از دو کوارک بالا (u) و یک کوارک پایین (d) تشکیل شده و یا نوترون از دو کوارک پایین و یک کوارک بالا تشکیل شده‌اند.

هادرون‌ها

ذرات زیر اتمی هستند که از فرمیون‌هایی چون کوارک و آنتی کوارک و بوزون‌هایی چون گلوئن تشکیل شده‌اند. این ذرات نیروی قوی هسته‌ای اعمال می‌کنند.

هادرون‌ها مانند دیگر ذرات دارای عدد کوانتومی هستند. این ذرات ممکن است در دما یا فشار بسیار پایین خود به خود از بین بروند.

بوزون

ذراتی هستند كه داری اسپین صحیح هستند. اكثر بوزون‌ها می‌توانند تركیبی باشند اما گروه بوزون‌های شاخص از نوع تركیبی نیستند. در مدل استاندارد بوزون‌ها ذراتی برای انتقال نیرو هستند كه شامل فوتون‌ها (انتقال دهنده‌ی الكترومغناطیس) و گراویتون (انتقال دهنده‌ی گرانش) نیز می‌شوند.

لپتون

لپتون ذره ایست که نیروی هسته‌ای قوی روی آن تأثیر ندارد. به طور کلی شش لپتون وجود دارد سه تا از آن‌ها دارای بار الکتریکی بوده و سه‌تای دیگر هم فاقد بارالکتریکی هستند. لپتون‌ها جزء ذرات بنیادین شناخته شده‌اند یعنی ذراتی که از ذرات کوچک‌تر تشکیل نشده‌اند البته فعلاً معروف‌ترین لپتون همان الکترون است با یک بار منفی دولپتون باردار دیگر میون  و تاو هستند، که از نظر بار مثل الکترون ولی دارای جرم خیلی بیشتر نسبت به آن هستند.

 

لپتون‌های بدون بار سه نوع نوترینو هستند که عبارت‌اند از نوترینوی الکترون، نوترینوی میون و نوترینوی تاو نوترینوها فاقد بارالکتریکی بوده ولی دارای جرم بسیار ناچیزی هستند و یافتن آن‌ها هم بسیار مشکل است.

 

منظومه‌ی شمسی چگونه شکل گرفت؟

تاكنون نظریات زیادی در مورد منشأ منظومه شمسی و زمین ارائه شده است، در میان آن‌ها، دو نظر اساسی وجود دارد. اولی، فرضیه برخورد نزدیك نام گرفته است. بر این پایه است كه سیاره‌ها، از مواد جدا شده از خورشید، تشكیل شده‌اند. بر طبق آن، كشش گرانشی یك ستاره یا دنباله‌دار به حدی بوده كه هنگام عبور از كنار خورشید مقداری از ماده آن را بیرون كشیده است. زمین ما عضوی از خانواده خورشید می‌باشد. منظومه شمسی شامل نه سیاره اصلی، تعداد زیادی قمر طبیعی (اقمار)، تعداد زیادی سیارك ها، تعداد نامعلومی ستاره‌های دنباله‌دار به همراه شهاب‌ها، شهاب سنگ‌ها به دور خورشید در حال گسترش هستند.  

در اوایل قرن بیستم میلادی دو اخترشناس امریكایی نظریه برخورد نزدیك را ارائه دادند كه بنا به عقیده آن‌ها، ذراتی از ماده خورشید، در اثر برخورد نزدیك یك ستاره دیگر بیرون ریخته است. بعداً این ذرات به همدیگر پیوسته و اجرام بزرگی را تشكیل می‌دهند كه از این اجرام بزرگ، سیاره‌ها به وجود آمده‌اند.

فرضیه كانت-لاپلاس

نظریه مهم دیگر در سال 1755 میلادی (1134 شمسی) به وسیله فیلسوف آلمانی، امانوئل كانت، مطرح شد. نظر كانت به عقیده قابل قبول امروزی شبیه می‌باشد. بر طبق آن، منظومه شمسی از یك ابر گاز و غبار در حال چرخش، شكل گرفته است. نظر كانت به وسیله ریاضیدان فرانسوی به نام پیر دو لاپلاس بسط داده شد. فرضیه كانت - لاپلاس، یك ابر بسیار بزرگ از گازهای داغ را ترسیم می‌كند كه به دور محور خود می‌چرخد. كانت و لاپلاس، این ابر بزرگ را سحابی نامیده‌اند. سرد شدن گاز سحابی، باعث انقباض آن می‌شود.

در این ضمن، با انقباض جرم اصلی، حلقه‌هایی از گاز در اطراف آن باقی می‌مانند. این جرم اصلی همان خورشید است. حلقه‌ها، در اثر نیروی گریز از مركز (نیرویی است كه اجسام در حال چرخش را به طرف بیرون از مركز چرخش می‌راند). از مركز دور می‌شوند؛ بنابراین فرضیه، حلقه‌های جدا از هم، منقبض شده و سیاره‌ها را به وجود آورده‌اند. دانشمندان در درستی این نظر تردید دارند، چرا كه گازهای داغ گرایشی به انقباض ندارند، بلكه در فضا گسترش می‌یابند.

نظریه جدید ابر غبار

فیزیكدان آلمانی كارل فون وایتسزیكر بنیاد اصلی تئوری جدید ابر غبار را پیشنهاد كرد. بعد از آن اخترشناس امریكایی به نام جرارد كویپر نظر وایتسزیكر را به‌صورت تئوری جدید منشأ منظومه شمسی تكمیل كرد. سیارات منظومه شمسی، از همان گاز و غباری شكل گرفته‌اند كه خورشید از آن پدید آمده است.

ابر بزرگ با گردش خود در فضا به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم شده است. ذرات موجود در این بخش‌ها، همدیگر را جذب كرده‌اند و سرانجام سیاره‌ها را به وجود آورده‌اند. بیشتر مواد ابر اصلی در اثر تابش خورشید از آن دور شده‌اند، ولی پیش از آنكه خورشید، حالت ستاره به خود گیرد، اندازه سیاره‌ها به حدی رسیده بود كه می‌توانستند در مداری به دور آن باقی بمانند یا گردش كنند.

آلودگی محیط زیست

ماده آلاینده

ماده آلاینده، به ماده‌ای گفته می‌شود كه دارای غلظتی بیش از غلظت مجاز یا طبیعی بوده و روی موجودات زنده اثر نامطلوب داشته باشد ...

آلوده كننده‌ها عبارتند از: آلودگی‌های حاصل از احتراق، ضایعات صنعتی، مواد رادیواكتیو، زباله شهری، صوت یا سرو صدا، حرارت، مواد شیمیایی و آلوده كننده‌های طبیعی ( آتشفشان‌ها، آتش‌سوزی جنگل‌ها، مرداب‌ها و... ) .

آلودگی هوا

اضافه شدن ماده و یا مواد خارجی به هوا که کیفیت هوا را تغییر داده و باعث تفاوت در وضعیت طبیعی هوا گردد؛ همچنین مضراتی را برای جانداران، آثار و ابنیه به دنبال داشته باشد، آلودگی هوا محسوب خواهد شد. آلاینده‌های هوا عبارتند از: گازها از جمله گاز کربن دی‌اکسید، کربن مونو اکسید، دی اکسید گوگرد و ...، اکسید کننده‌های فتوشیمیایی، هیدروکربن‌ها و ترکیبات آلی فرار، ترکیبات هالوژنه، مواد جامد معلق، ذرات گردو غبار، دوده، مایعات معلق در هوا و بخار آب.

گاز‌های آلاینده هوا

گوگرد ماده‌ای است که در طبیعت، هم به صورت خالص و هم به صورت ترکیب با عناصر دیگر یافت می‌شود؛ با اکسیژن ترکیب شده و اکسیدهای گوگردی را به وجود می‌آورد. در مقیاس آزمایشگاهی امکان تشکیل تمام اکسیدهای فوق وجود دارد اما در هوای آزاد دی اکسیدگوگرد و تری اکسید گوگرد به وجود می‌آید. منابع تولید اکسید گوگرد به دو گروه منابع طبیعی و فعالیت‌های انسانی تقسیم می‌شود.

منابع طبیعی: شامل آتشفشان‌ها، اکسید شدن سولفیدهیدروژن در هوا.

فعالیت‌های انسانی: شامل احتراق سوخت‌های فسیلی مثل زغال‌سنگ، گاز، نفت و مشتقات آن‌ها، کارخانجات تولید اسید سولفوریک، تهیه گوگرد، پالایشگاه‌های نفت و گاز و نیروگاه‌های برق.

گوگرد در تمام زغال سنگ‌ها به مقادیری در دامنه 0.2  تا 7 درصد از وزن زغال سنگ وجود دارد.

ترکیبات کربن دار

    کربن یکی از عناصر غیر فلزی است که به صورت خالص یا به صورت موادی نظیر زغال سنگ، نفت یا سایر ترکیبات آلی و معدنی یافت می‌شود. کربن به صورت وسیعی به عنوان سوخت مصرف می‌گردد و احتراق آن سبب تولید گازهای کربن دی اکسید و کربن مونو اکسید (CO و ...) می‌شود.

اثرات CO

منواکسید کربن در غلظت‌های زیاد کشنده بوده و در غلظت‌های کم باعث خستگی، سردرد، سرگیجه، تشنج و تهوع می‌شود. در صورتی که میزان منواکسید کربن از ppm 750 بیشتر شود سبب مرگ خواهد شد. افزایش بیش از حد دی اکسید کربن به مسأله گازهای گلخانه‌ای و بحران گرم شدن زمین باز می‌گردد.

آلودگی آب

انواع آب‌ عبارتند از آب‌های سطحی مانند آب‌های حاصل از باران و...، آب‌های جاری مانند رودخانه‌ها، آب‌های راکد مانند اقیانوس‌ها و آب‌های زیر زمینی مانند چشمه و چاه.

انواع آلاینده‌های آب را می‌توان به صورت زیر تقسیم‌بندی کرد:

• پساب‌های صنعتی: حاصل از فرآیند صنایع.
• فاضلاب‌های انسانی: مناطق اداری و مسکونی.
• آبروهای آب‌های سطحی: روان آب‌های ناشی از بارندگی.

آلودگی خاک

خاک‌ها مخلوطی از مواد معدنی و آلی هستند که از تجزیه و تخریب سنگ‌ها در نتیجه هوازدگی به وجود می‌آیند که البته نوع و ترکیب خاک‌ها در مناطق مختلف بر حسب شرایط ناحیه فرق می‌کند. انواع آلاینده‌های خاک به دو دسته دور ریز ضایعات و مایعات می‌شود و تقسیم بندی کامل آن در زیر آورده شده است.

زباله‌های صنعتی، خانگی یا بهداشتی.

• ضایعات فلزی.
• مواد جامد خطرناك مثل آزبست، سرب، روی، نیكل و...

مایعات شامل:

• پساب صنعتی.
• مواد شیمیایی مانند اسیدها و بازها، انواع مواد شوینده.
• مواد خطرناك مثل انواع سموم شیمیایی، حشره كش‌ها، و...
• مواد سوختی و نفتی (گازوئیل، مازوت و...).
• شیرابه زباله‌ها و زنگاب فلزات.

به طور کلی مشکلات عمده آلودگی محیط زیستی عبارتند از: گرم شدن زمین، سوراخ شدن لایه اوزون، باران‌های اسیدی، وارونگی هوا و از بین رفتن زیستگاه‌ها. محیط زیست ما همان مکان است که ما دران زندگی می‌کنیم و این منابع که برای استفاده انسان‌ها قرار دارند باید برای منابع که تشکیل دهنده محیط زیست هستند ارزش قایل بود و  در استفاده از آن اعتدال را رعایت کنیم. اگر از آب برای نوشیدن و دیگر احتیاجات زندگی استفاده می‌کنیم باید متوجه پاک بودن آن و پاک نگهداشتن آن، همچنان جلوگیری از استفاده بی مورد باشیم و جهت جلوگیری از آلودگی آن پیشنهاد می‌شود در حفظ حیات وحش، حفاظت از جنگل‌ها و مراتع، تعیین مکان مناسب برای دفع کثافات و... را انجام داد.

امواج الکترومغناطیسی

امواج الکترومغناطیسی یک رده از امواج می‌باشد، که دارای مشخصات زیر است:

• امواج الکترومغناطیسی دارای ماهیت و سرعت یکسان هستند و فقط از لحاظ فرکانس، یا طول موج باهم تفاوت دارند.
•  در طیف امواج الکترومغناطیس هیچ شکافی وجود ندارد. یعنی هر فرکانس دلخواه را می‌توانیم تولید کنیم.
•  برای مقیاس‌های بسامد یا طول موج، هیچ حد بالا یا پایین تعیین شده‌ای وجود ندارد.
•  از جمله منابع زمینی امواج الکترومغناطیسی می‌توان به امواج دستگاه رله تلفن، چراغ‌های روشنایی و نظایر آن اشاره کرد.
• این امواج برای انتشار خود نیاز به محیط مادی ندارند.
• قسمت عمده این فیزیک امواج دارای منبع فرا زمینی هستند.
• امواج الکترومغناطیسی جزء امواج عرضی هستند.

طیف امواج الکترومغناطیس

طیف الکترومغناطیسی، طیف گسترده‌ای از تمام بسامدهای احتمالی پرتوهای الکترومغناطیسی است. طیف الکترومغناطیسی هر جسم، نشانه پخش پرتوهای الکترومغناطیسی جذب شده و یا تولید شده توسط آن جسم است. گسترش طیف‌های الکترومغناطیسی به گونه‌ای است که از بسامدهای کم مورد استفاده در رادیوهای مدرن گرفته تا پرتوهای گاما با طول‌موج کوتاه را در بر می‌گیرد و می‌تواند طول‌موج‌هایی را در هزاران کیلومتر دورتر تا کسری از اندازه اتم پوشش دهد. محدوده طول موج‌های بلند به اندازه گیتی است اما محدوده طول ‌موج کوتاه در حد طول پلانک است؛ همچنین در اصل، بی‌نهایت و زنجیره‌ای است.

طیف نمایی و امواج الکترومغناطیسی

ناحیه مرئی یا نور مرئی (4000-7500 آنگستروم) توسط نواحی فرو سرخ از طرف طول موج‌های بلند، فرابنفش از طرف طول موج‌های کوتاه، محصور شده است. معمولاً این نواحی به قسمت‌های فرو سرخ و فرابنفش دور و نزدیک، با محدوده‌هایی به ترتیب در حدود 30 میکرومتر و 2000 آنگستروم تقسیم می‌شوند که نواحی مزبور دارای شفافیت نوری برای موادی شفاف از جمله منشورها و عدسی‌ها می‌باشند.

تا این اواخر ناحیه مرئی متشکل از فرو سرخ تا فرابنفش نور توسط گافهایی از نواحی رادیویی و اشعه ایکس سوا می‌شدند که در آن‌ها بر انگیزش و آشکار سازی تابش با طول موج‌های متناسب ممکن نبوده است. اختراع رادار در سال‌های جنگ (45 - 1938) راه ورود به نواحی امواج خیلی کوتاه رادیویی یا که موج را باز کرد، در حالی که در همان زمان طیف شناسان فرو سرخ دامنه فعالیت خود را تا به نواحی طول موج‌های بلندتر توسعه می‌دادند. این دو ناحیه هم اکنون ابعاد کوچک ‌تر از میلی‌متر روی هم می‌افتند.

گاف طول موج کوتاه، به خاطر جالب بودنش برای متخصصین فیزیک پلاسما و اختر فیزیک به خوبی پر شده است. هم اکنون حدود طیف نمایی نوری به زیر 2 آنگستروم رسیده است در حالی که مرز پرتوهای ایکس نرم تا 50 آنگستروم می‌رسند. تشخیص بین پرتو نوری و پرتو ایکس، در ناحیه پوشش فوق‌الذکر بر منشأ خطوط طیفی مبتنی است.

تابش الکترومغناطیس

تابش الکترومغناطیسی یا انرژی الکترومغناطیسی بر اساس تئوری موجی، نوعی موج است که در فضا انتشار می‌یابد و از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ساخته شده‌است. این میدان‌ها در حال انتشار بر یکدیگر و بر جهت پیشروی موج عمود هستند.

فشار

از نظر فیزیکی، فشار در واقع مقدار نیرویی است که به طور عمود بر واحد سطح وارد می‌شود. اگر در نیروی وارد آمده بر جسم و یا سطح، مقدار نیرو ثابت باشد و یا ثابت بماند، هر چه مساحت سطحی که نیرو به آن وارد می‌شود کوچک ‌تر و کم‌ تر باشد، میزان فشار وارد بر سطح بیشتر است. واحد فشار در فیزیک، نیوتون بر مترمربع است که پاسکال (به نام فیزیکدان مشهور فرانسوی) نامیده شده است و آن را با علامت pa نشان می‌دهند.

اثر نیرو روی یک سطح بستگی دارد که نیرو چگونه اعمال شود. شخصی که کفش ورزشی میخ‌ دار پوشیده، میخ کفش‌هایش در زمین فرو می‌رود در صورتی‌که کفش معمولی بر زمین آسیب نمی‌رساند.

نکته قابل توجه اینست که در هر دو مورد نیرویی که بر سطح وارد می‌شود یکسان بوده و همان نیروی وزن اوست. اختلاف میان این دو حالت در این است که کفش ورزشی نیرو را بر سطح کوچکی وارد می‌کند. میخ کفش‌ها مقدار نیروی کل را تغییر نمی‌دهد، بلکه نیرو بر واحد سطح (فشار) را به شدت افزایش می‌دهد.

انواع فشار

انواع فشار‌ها عبارتند از فشار مطلق، فشار اتمسفر، فشار نسبی و فشار تفاضلی. برای اندازه‌ گیری فشار مطلق باید فشار خلأ را صفر در نظر گرفت و فشار مورد نظر نسبت به خلأ فشار مطلق نامیده می‌شود. فشار اتمسفر بیشترین کاربرد را در سطح زمین دارد. فشار اتمسفر حاصل فشار لایه اتمسفری است که اطراف زمین را احاطه کرده است. مقدار این فشار به عواملی از جمله چگالی هوا، ارتفاع از سطح دریا، دمای هوا و سرعت وزش باد بستگی دارد.

بیشترین مقدار فشار اتمسفر در سطح دریا می‌باشد و با افزایش ارتفاع فشار کاهش می‌یابد. اگر فشاری نسبت به فشار اتمسفر اندازه گیری شود، فشار نسبی نامیده ‌می‌شود. در مقیاس فشار مطلق فشار منفی نداریم ولی در فشار نسبی، فشار منفی داریم و به فشار کمتر از اتمسفر فشار منفی ایجاد می‌کند که به آن مکش می‌گویند. زمانی که هدف اندازه‌گیری فشار بین دو سیستم باشد، به این فشار، فشار تفاضلی می‌گویند.

نحوه اندازه‌گیری فشار

فشار را به کمک دستگاه‌های فشار سنج اندازه می‌گیرند. معمول‌ترین راه اندازه‌گیری فشار استفاده از فشار سنج لوله‌ای U شکل است. این فشار سنج‌ها از یک لوله‌ی شیشه‌ای محکم ساخته شده‌ و صفحه‌ی آن‌ها بر حسب اینچ، سانتی‌متر و یا میلی‌متر مدرج شده است و مایع درون آن‌ها معمولاً آب و یا جیوه است.

اصول کار این نوع فشارسنج‌ها بر پایه رابطه زیر می‌باشد:

در رابطه فوق P چگالی مایع مورد استفاده، g شتاب جاذبه و h ارتفاع مایع در شاخه نشان داده شده است. برای اندازه‌گیری فشار‌های بالا معمولاً از مایع با جرم مخصوص زیاد مانند جیوه استفاده می‌شود و برای اندازه‌گیری فشار‌های پایین و به منظور حساسیت بیشتر می‌توان از مایعات سبک‌تر مانند آب استفاده کرد.

فشار مایعات

همان‌طور که معمولاً فشار هر جسم جامد بر سطح زیرین آن در اثر نیروی گرانش است. فشار مایعات نیز در اثر نیروی وزن آن‌ها به وجود می‌آید. بسیاری از شهرها دارای شبکه‌ی آب لوله‌کشی هستند. در شبکه‌ی آب رسانی شهرها، معمولاً مخزن آب را در ارتفاعی بالاتر از بقیه‌ی نقاط می‌سازند.

در نتیجه آب بر اثر نیروی گرانش در شبکه‌ی آب شهرها جاری می‌شود. فشار مایعات به ارتفاع آن‌ها بستگی دارد. یعنی هر چه ارتفاع ستون مایع بیشتر باشد. نیروی وزن مایع بر سطح زیرین خود بیشتر می‌شود و در نتیجه فشار مایع بیشتر خواهد بود. یک نکته‌ی بسیار جالب در مورد فشار مایعات این است که مایعات، فشار را به خوبی و به طور یکسان در همه‌ی جهات منتقل می‌کنند. از این خاصیت، در موارد بسیاری استفاده می‌شود. از جمله دو دستگاه ترمز اتومبیل‌ها از خاصیت انتقال فشار مایعات بهره گرفته می‌شود.

فشار گازها

هوای اطراف زمین به وسیله نیروی گرانش زمین به طرف پایین کشیده می‌شود. نیروی گرانش سبب می‌شود که هوا بر همه اجسام روی زمین، فشار وارد می‌کند. مانند آبی که بر کف ظرف خود فشار وارد می‌کند. وجود فشار هوا در بعضی از کارها به ما کمک می‌کند. مثلاً وقتی که با یک نی، نوشیدنی می‌خورید، فشار هوا، مایع را از لیوان به درون دهان شما منتقل می‌کند. فشار هوا روی تمام اجسامی که بر سطح زمین قرار دارند از همه جهت‌ها وارد می‌شود.

در ته کدام یک از ظرف‌ها فشار بیشتری وارد می‌شود؟

 

• گزینه 1
• گزینه 2
• گزینه 3
• تمام موارد یکسان است.

تغییرات ماده

هر آنچه که جرم دارد و فضا اشغال می‌کند ماده نامیده می‌شود. مواد مختلف یعنی عنصرها، ترکیب‌ها  و مخلوط‌ها همیشه  به یك  صورت  باقی نمی‌مانند و ممكن است تغییر كنند. می‌دانیم كه همه مواد از نظر رنگ، حجم، بو، سختی و نرمی با هم متفاوتند و علی رغم این تفاوت‌ها پاره‌ای از مواد به هم شبیه هستند...

موادی که در طبیعت وجود دارند به طور عمده دارای یک سری خواص فیزیکی و شیمیایی هستند. آشنایی با انواع خواص می‌تواند به ما در درک تغییرهای پیوسته‌ای که درون و پیرامون مواد روی می‌دهد کمک کند. حالت ماده در دمای محیط (جامد و مایع و گاز بودن)، رنگ و شکل نقطه‌ای ذوب یا انجماد نقطه جوش انحلال پذیری میزان رسانای الکتریکی از جمله خواصی هستند که به آن خواص فیزیک می‌گویند. از طرفی خواص شیمیایی ماده به مجموعه خواصی گفته می‌شود که تمایل یا عدم تمایل آن ماده برای شرکت در یک تغییر شیمیایی را بیان می‌کند؛ برای نمونه اشتعال پذیری برای کاغذ یک خاصیت شیمیایی برای آن به حساب می‌آید. تمایل و یا عدم تمایل یک ماده به اکسید شدن،  زنگ زدن،  ترکیب شدن ، تجزیه پذیری و از خواص شیمیایی مواد می‌باشد.

تغییرات فیزیکی

هنگامی که یک ورق کاغذ پاره می‌شود تنها ابعاد آن تغییر می‌کند در این هنگام می‌گوییم که ورقه کاغذ تغییر کرده است. در این تغییر جنس ورقه تغییر نمی‌کند یعنی کاغذ به ماده دیگری تبدیل نمی‌شود؛ ذوب شدن یخ و تبدیل آن به آب یک تغییر فیزیکی است بر اثر وقوع این تغییر برخی از خواص فیزیکی آب تغییر می‌کند ولی آب به ماده دیگری تبدیل نمی‌شود.

در تغییرات فیزیکی اندازه حالت یا شکل ماده تغییر می‌کند اما مولکول ماده دچار تغییر نمی‌شود و ماده جدیدی به دست نمی‌آید (ماده اولیه به ماده‌ی دیگری تبدیل نمی‌شود) مانند تبدیل گندم به آرد، حل شدن شکر در آب، حل شدن نمک در آب، تراشیدن مداد، خرد کردن خوشه‌های گندم، خم شدن آهن، بریدن چوب، تشکیل ابر، بارش باران، انبساط و انقباض، ذوب شدن، انجماد، تبخیر، تقطیر، میعان، جوشیدن، تصعید، چگالش، جذب آهن توسط آهن ربا، قالب ریزی فلزات، حل شدن اکسیژن در آب، فرسایش خاک، تغییرات حاصل از زلزله، جا به جا شدن خاک‌ها، رنگ کردن کاغذ با آبرنگ و ...جزئی از تغییرات فیزیکی هستند.

تغییرات شیمیایی

اگر با پاره کردن کاغذ جنس آن تغییر نمی‌کند ولی سوزاندن آن کاغذ به ماده جدیدی تبدیل می‌شود که خواص کاغذ اولیه را ندارد، در این جا دچار یک تغییر شیمیایی شده است. در تغییرات شیمیایی ساختمان مولکولی و خاصیت ماده به کلی تغییر می‌کند و به ماده‌ی جدیدی تبدیل می‌شود. این تغییر در مولکول‌ها سبب تغییراتی در رنگ، بو و مزه می‌شود. جرم در تغییرات شیمیایی ثابت است و جرم مواد اولیه برابر جرم مواد به دست آمده (محصولات) می‌باشد. وجه تشابه تمام تغییرات شیمیایی این است که همیشه نوعی مولکول به نوعی دیگر تبدیل می‌شود. مثلاً کپک زدن نان، پختن تخم مرغ، پختن غذا، سوختن چوب، ترش شدن شیر، زرد شدن برگ درختان، گوارش غذا (هضم غذا)، زنگ زدن آهن، جزئی از تغییرات شیمیایی هستند.

در اثر تغییر شیمیایی انرژی شیمیایی ماده نیز می‌تواند آزاد شود. یک حبه قند و تمام شیرینی‌ها، بنزین و تمام سوخت‌ها انرژی شیمیایی دارند و در صورت سوختن یا ایجاد یک تغییر شیمیایی این انرژی در آن‌ها آزاد  می‌شود.

هنگام سوختن كاغذ، مولكول‌های بزرگ سلولز (نوعی پلیمر طبیعی از خانواده‌ی كربوهیدرات‌ها كه ماده‌ی اصلی سازنده‌ی چوب و كاغذ است) با مولكول‌های اكسیژن واكنش می‌دهند.

طی این واكنش، گاز کربن دی‌اکسید و بخار آب ایجاد می‌شود. از آن جا كه به دلیل وجود برخی مواد معدنی در ساختار كاغذ، سوختن آن به طور كامل صورت نمی‌گیرد، مقداری كربن به صورت زغال و مواد معدنی نسوز كه در هنگام تولید كاغذ برای استحكام بخشیدن یا براق كردن به آن افزوده می‌شود، به شكل خاكستر بر جای می‌ماند.

همان طور كه در این شكل می‌بینید، ذره‌های سازنده‌ی كاغذ پس از انجام شدن واكنش در آرایش تازه‌ای مشاهده می‌شوند و در واقع، به ذره‌های كوچك‌تر و نوع جدیدی از مولكول‌های سازنده‌ی مواد دیگری تبدیل می‌گردند. هم زمان با تغییر ساختار ذره‌های سازنده‌ی كاغذ، مولكول‌های اكسیژن نیز دچار تغییر می‌شوند و اتم‌های اكسیژن سازنده‌ی آن‌ها در ساختار ذره‌ای تازه قرار می‌گیرندكه مولكول‌های مواد شیمیایی جدیدی هستند.

تغییرهای شیمیایی با سرعت‌های متفاوتی روی می‌دهند. در واقع آهسته و برخی تند پیش می‌روند. اگر سرعت یك واكنش شیمیایی را سرعت مصرف شدن مواد واكنش دهنده با سرعت تولید فرآورده‌های آن واكنش در نظر بگیریم. در این صورت واكنشی مانند انفجار مواد منفجره، كه در آن ده‌ها یا صدها كیلوگرم ماده منفجره در كمتر از یك ثانیه مصرف می‌شود را می‌توان یك واكنش بسیار سریع دانست. این در حالی است كه روزها طول می‌کشد تا فقط سطح یك تیرآهن از زنگ آهن پوشیده شود. بدین علت زنگ زدن آهن از جمله واکنش‌های شیمیایی آهسته به شمار می‌آید.

روده کوچک

روده کوچک، بخشی از لوله گوارش است که 6 متر طول دارد و حد فاصل بین معده و روده بزرگ قرار دارد. روده کوچک به عنوان محل اصلی هضم و جذب مواد غذایی، محسوب می‌شود. این قسمت پر پیچ و خم‌ترین بخش لوله گوارش است.

روده کوچک لوله‌ای است به طول 6 متر (در بدن انسان زنده به علت انقباض عضلات 3 تا 4 متر) که در حد فاصل معده و روده بزرگ قرار گرفته است. جدار این روده از مخاط پوشیده شده و دارای چین‌های حلقوی شکل است. تمامی سطح مخاط روده را برجستگی‌های ریزی به ارتفاع یک میلی‌متر مانند مخمل، مفروش کرده است.

بدین ترتیب جذب مواد غذایی از جدار روده چندین برابر می‌گردد. قشر عضلانی روده با حرکات دودی خود، محتویات روده یعنی مواد نیمه هضم شده که از معده وارد روده شده‌اند را به جلو می‌راند.

20 تا 25 سانتیمتر ابتدای روده را دوازدهه (duodenum)، 1.5 متر بعدی را ژژونوم (JeJnum) و 4 متر بقیه را ایلئوم (Ileum)می‌نامند. خصوصیات اختصاصی دوازدهه صفراوی مترشحه توسط کبد و ترشحات خارجی غده پانکراس در محلی به نام آمپول واتر به دوازدهه تخلیه می‌شوند.

زیر مخاط آن حاوی غدد موکوسی برونر است که مجرای ترشحی آن‌ها پس از عبور از عضلات مخاطی به عمق کریپت ها باز می‌شود.

ترشحات غدد برونر، قلیایی و حاوی بی‌کربنات فراوان است، این ترشحات با کاهش اسیدیته کیموس معده از آسیب مخاط روده جلوگیری کرده و محیط مناسبی برای فعالیت آنزیم‌های پانکراس فراهم می‌سازد.

خصوصیات اختصاصی ژژونوم قسمت اصلی جذب مواد در روده بوده که سطح جذبی آن با داشتن چین‌های وسیع، پرزهای فشرده بلند و انگشتی و کریپت های عمیق افزایش یافته است. تعداد عقده‌ها یا ندول های لنفاوی در ژژونوم، نسبت به دوازدهه فراوان می‌باشد.

خصوصیات اختصاصی ایلئوم مشخصه ایلئوم وجود ندول های لنفاوی کاملاً گسترده در آستر است که پلاک‌های پی‌پر نام دارند. ایلئوم در محلی به نام سکوم به روده بزرگ ختم می‌شود. در محل باز شدن ایلئوم به سکوم، دریچه‌های ایلئوسکال وجود دارد که مانع از بازگشت مواد هضم نشده به داخل ایلئوم می‌شود.

روده باریک به عنوان محل اصلی هضم و جذب مواد غذایی برای افزایش سطح خود، خصوصیات مورفولوژیک زیادی شامل چین‌های حلقوی، پرزها، میکروویلی و کربیت ها را پیدا کرده است. مخاط (Mucosa) لوله باریک از سلول‌های مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:

سلول‌های جذب‌کننده

حاوی آنزیم‌های گوارشی برای هضم و آنزیم‌هایی برای فعال کردن پیش‌آنزیم‌ها و پروتئین‌های حامل برای جذب مواد هضم شده می‌باشند. از جمله آنزیم‌های موجود دی‌ساکاریدازها برای تجزیه دی‌ساکاریدها، آمینوپپتیدازها و دی‌پپتیداز برای تجزیه پلی‌پپتیدها و دی‌پپتیدها به اسیدآمینوها و آنزیم آنتروکیناز که تریپسینوژن غیر فعال مترشحه از پانکراس را به تریپسین فعال تبدیل می‌کند. این سلول‌ها که هم در سطح پرزها و هم در جدار کریپت ها، دیده می‌شوند به انتروسیت ها نیز معروف‌اند.

سلول‌های جذب کننده از نوع منشوری بلند و حاوی میکروویلی‌های متعدد هستند. غشاء پوشاننده میکروویلی ها دارای روکشی گلیکو پروتئینی به نام گلیکو کالیکس است. این روکش نه تنها به عنوان یک لایه محافظ در مقابل آنزیم‌ها، عمل می‌کند بلکه محلی برای اتصال برخی مواد قابل جذب نیز محسوب می‌شود. غشای میکروویلی‌ها همچنین حاوی آنزیم های گوارشی برای هضم و آنزیم‌هایی برای فعال کردن پیش آنزیم‌ها و پروتئین‌های حامل برای جذب مواد هضم شده است.

از جمله آنزیم‌های موجود در غشاء میکروویلی‌ها، می‌توان به دی‌ساکاریدازها (مالتاز_ لاکتاز _ ساکاراز) برای تجزیه دی‌ساکاریدها، آمینوپپتیدازها، دی‌پپتیدازها برای تجزیه پلی‌پپتیدها و دی‌پپتیدها به اسیدهای آمینه را نام برد.

غشای میکروویلی‌ها در دوازدهه، حاوی آنزیمی به نام آنتروکیناز می‌باشد که تریپسینوژن غیر فعال مترشحه از پانکراس را به تریپسین فعال تبدیل می‌کنند. وجود مجموعه اتصالی (Junctional Complex) در قسمت راسی سطوح جانبی این سلول‌ها، مانع از این می‌شود که مواد از طریق فضای بین سلولی وارد بدن شوند.

سلول‌های جامی

این سلول‌ها گلیکو‌پروتئین اسیدی ترشح می‌کنند که سلول‌ها را لغزنده ساخته و دارای نقش حفاظتی است. سلول‌هایی هستند که هم در سطح پرز و هم در سطح کریپت ها دیده می‌شوند و دارای هسته قاعده‌ای و سیتوپلاسم راسی پر از ماده موکوسی هستند که به عنوان یک تک غده سلولی عمل می‌کنند. محتویات موکوسی سلول با معرف PAS (مخصوص کربوهیدرات ها) به رنگ قرمز دیده می‌شود و در رنگ آمیزی معمولی ضمن آماده سازی بافت در مورد آماده کننده حل شده و باعث می‌شود که سلول به صورت تو خالی و روشن شبیه جام دیده شود. این سلول‌ها در دوازدهه کم و هر چه به انتهای روده نزدیک می‌شویم، تعداد آن‌ها نیز افزایش می‌یابد. موکوس مترشحه به وسیله این سلول‌ها، گلیکوپروتئین اسیدی است که سطح سلول‌ها را لغزنده ساخته و دارای نقش حفاظتی است.

سلول‌های پانت

غنی از آنزیم ضد باکتری لیزوزیم می‌باشند، در نتیجه در تنظیم فلوئور میکروبی روده دخالت دارند. این مورد، سلول‌های هرمی و بلند هستند که در قاعده غدد لیبرکون ژژونوم و ایلئوم و به ندرت آپاندیس دیده می‌شوند. سیتوپلاسم راسی آن‌ها پر از گرانول‌های ترشحی درشت و اسیدوفیل می‌باشد. این سلول‌ها، پایدار بوده و به ندرت تجدید می‌شوند. چون غنی از آنزیم ضد باکتری لیزوزیم می باشند و عقیده بر این است که در تنظیم باکتری‌های ساکن روده (فلور طبیعی)، دخالت دارند.

سلول‌های انترو‌آندوکرین

این سلول‌ها اکثراً در نزدیکی قاعده غدد لیبرکون دیده می‌شوند؛ و تعداد آن‌ها در دوازدهه بیشتر از ژژونوم و ایلئوم است. این سلول‌ها در روده باریک، هورمون‌ها و پپتیدهای مختلفی را ترشح می‌کنند که شناخته‌شده‌ترین آن‌ها عبارتند از: سکرتین و کوله سیتوکینین برای کنترل ترشحات پانکراس و صفرا، سروتونین، سوماتوستاتین، شبع گلوکاگن جهت افزایش انقباضات عضلات و نوروتانسین برای کاهش انقباضات عضلات است.

سلول‌های متمایز نشده

سلول‌های متمایز نشده یا سلول‌های ریشه‌ای در قاعده غدد قرار دارند و در اثر تقسیم و تمایز همه سلول‌های اپی‌تلیال روده را جایگزین می‌کنند و...

آستر مخاط روده بافت همبند شل و پرسلولی است که حد فاصل کریپت ها و پرزها را پر کرده و دارای تعداد زیادی لنفوسیت، پلاسماسل و ماکروفاژ است. پلاسماسل ها با ترشح ایمونوگلوبین A در اعمال دفاعی شرکت دارند.

زیر مخاط روده از بافت همبند نسبتاً متراکمی ساخته شده که حاوی رگ‌های خونی و لنفی است. زیر مخاط در دوازدهه حاوی غدد موکوسی به غدد برونر شده است.

این طبقه شامل عضلات صاف حلقوی در داخل و عضلات طولی در خارج است. طبقه عضلانی از خارج به وسیله سروز پوشیده شده که عبارت از لایه احشایی پرده صفاقی می باشد.

چین خوردگی‌ها و برآمدگی‌های روده کوچک

•  چین‌های حلقوی چین‌های بلندی هستند که در اثر پیشروی بافت همبند (پیوندی) زیر مخاط به قسمت زیرین طبقه مخاطی حاصل شده و در هر سه قسمت روده مخصوصاً ژژونوم، دیده می‌شوند. وجود چین‌های حلقوی باعث می‌شود که سطح مخاط روده به 3 برابر افزایش یابد و از نظر ماکروسکوپیک نیز چین‌دار دیده شوند. که علت نام گذاری این چین‌ها به دریچه‌های کرکونیگ می‌باشد.

• پرزها یا ویلیها برآمدگی‌های انگشت مانند یا برگی شکل به ارتفاع 1.5 _ 0.5 میلی‌متر هستند که در اثر پیشروی بافت همبند آستر در زیر اپی‌تلیوم به وجود می‌آیند. سطح پرزها به وسیله اپی‌تلیوم پوشیده شده و بافت همبند محور هر پرز، حاوی رگ‌های خونی، رگ‌های لنفی و سلول‌های عضلانی است. پرزها سطح مخاط روده را تا 10 برابر افزایش می‌دهند.

• میکروویلی برآمدگی‌های سطح راسی (Apical) سلول‌های پوششی هستند که تعداد آن‌ها در هر سلول به 3000 عدد نیز می‌رسد و به حاشیه مخطط نیز معروف‌اند. میکروویلی ها، سطح مخاط روده را تا 30 برابر افزایش می‌دهند. به عبارت دیگر، مجموعه چین خوردگی‌های فوق سطح مخاط روده را تا 600 برابر افزایش می‌دهند.

• کریپت ها یا غدد لیبرکون تورفتگی های لوله شکل اپی‌تلیوم در بافت همبند آستر می‌باشند که تا عضلات مخاطی ادامه یافته و غدد روده‌ای به نام لیبرکون را به وجود می‌آورند. کریپت های روده‌ای عامل دیگری برای افزایش سطح روده محسوب می‌گردد.

مواد مغذی که در روده باریک جذب می‌شوند شامل:

•  جذب آهن در اثنی‌عشر یا دئودنوم صورت می‌گیرد.
•  ویتامین ب 12 در انتهای ایلئوم جذب می‌شود.
•  آب و چربی در طول روده باریک جذب می‌شوند.
•  موادی چون فروکتوز، سدیم، گلوکز و اسید آمینه نیز در طول روده باریک جذب می‌گردد.

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.

 

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 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.

ستارگان

ستارگان، گوی‌های بزرگ حاوی گازهای داغ و تابنده‌اند. خصوصیات ستاره نظیر رنگ، دما، اندازه و تابندگی توسط جرم آن (مقدار ماده موجود در آن) تعیین می‌شوند.

خصوصیات ستارگان بسیار متفاوت می‌باشند زیرا جرم ستارگان متنوع است. خصوصیات هر ستاره منفرد نیز متغیر است. زیرا در چرخه حیاتش دچار تغییرات درونی می‌شود. هنگامی که شب‌ها به آسمان می‌نگرید به نظر می‌آید که ستارگان سوسو می‌زنند یا درخشندگی آن‌ها لحظه به لحظه تغییر می‌کند.

این سوسو زدن از حرکت هوا در جو زمین حاصل می‌شود. همان‌گونه که شیشه نور را خم می‌کند‌، هوا نیز نور ستاره را می‌شکند. چون مناطق مختلف هوا با حجم گوناگون حرکت می‌کنند. نور ستاره به مقادیر مختلف خم می‌شود، بدین ترتیب قدرت نور ستاره‌ای که به چشمتان می‌خورد تغییر می‌کند و چنین به نظر می‌رسد که ستاره سوسو می‌زند. ستارگان بنا به خصوصیات طیفی‌شان طبقه‌بندی می‌شوند. طیف ستاره از طریق تجزیه تشعشع آن به عناصری که شدت تشعشع طول موج‌های مختلف را نشان می‌دهند، حاصل می‌گردد.

با این اطلاعات دما، رنگ و ساختار شیمیایی ستاره استنتاج می‌شود. با چشم غیر مسلح در یک شب تاریک و بدون ماه و در هوای صاف می‌توان حدود 2500 ستاره را در آسمان شناسایی کرد، با دوربین یا تلسکوپ می‌توان میلیون‌ها ستاره را تشخیص داد. تمامی این ستارگان دور دست خورشید یا به عبارت دیگر گلوله‌های گازی پر حرارتی هستند که در سطح خود می‌توانند تا هزاران درجه و درون خود تا میلیون‌ها درجه حرارت داشته باشند.

در حقیقت بعضی از آن‌ها با شدتی ده هزار برابر خورشید می‌درخشند و برخی هم خیلی کم نورتر از ستاره مرکزی منظومه ما هستند؛ ولی تمام ستارگان در یک مورد مشترک می‌باشند آن‌ ها در ژرفای درون خود از طریق تبدیل هیدروژن به هلیم انرژی هسته‌ای تولید می‌کنند. این چشمه جوشان انرژی به ستارگان کمک می‌کند که عمری بسیار طولانی داشته باشند‌.

مثلاً خورشید با مواد سوختنی که دارد 10 میلیارد سال عمر خواهد کرد. انرژی ایجاد شده در مرکز ستاره به خارج منتقل می‌شود و از سطح ستاره به شکل پرتوهای ماورای بنفش، رونتگن، ذره‌ای، نوری، گرمایی و امواج رادیویی انتشار می‌یابد. برخی از ستارگان در پایان عمر خود از طریق انفجارهای بسیار عظیم از بین می‌روند. آنگاه از آن‌ها فقط گوی‌های مادی کوچک و کاملاً در هم فشرده‌ای باقی می‌ماند که در علم ستاره‌شناسی، کوتوله‌های سفید، ستاره نوترونی و یا سیاه‌چاله نامیده می‌شوند. خورشید هم روزی تبدیل به یک کوتوله سفید خواهد شد.

رنگ ستاره به دمای سطحی آن‌ها بستگی دارد. ستارگان آبی داغ‌ ترین ستارگانند و ستارگان سفید، سردترند. بعد از این‌ها ستارگان زرد و نارنجی قرار دارد و سردترین ستارگان قرمزند. شاید دمای ستارگان آبی رنگ به 50 هزار درجه سانتی‌گراد برسد، حال آن که دمای سطح ستارگان قرمز تا 2 هزار درجه سانتی‌گراد پایین است. اصطلاح درخشندگی به پرتوافکنی ستاره با هر طول موجی دلالت می‌کند.

مثلاً با افزایش درخشندگی ستاره ممکن است ستاره علاوه بر نور مرئی بیشتر پرتو مادون قرمز و ماوراء بنفش بیشتری ساطع کند، ولی قدرت‌های مطلق و ظاهری معیار درخشش نور مرئی ستاره‌اند. جرم ستاره نمایانگر میزان ماده موجود در آن است. واحد اندازه‌گیری جرم ستارگان می‌تواند جرم خورشیدی باشد. جرم اکثر ستارگان دیگر بین 08/0 تا 60 برابر جرم خورشید است، هر چند که جرم محدودی از ستارگان به 120 برابر خورشید می‌رسد. اگر جرم ستاره‌ای از ستاره دیگر بیشتر باشد، ضرورتاً قطرش بزرگ‌تر نیست زیرا اندازه ستاره به میزان تراکم موادش بستگی دارد.

درخشندگی ستاره

درخشندگی ستاره شدت پرتوافکنی آن است. درخشندگی نور مرئی آن بر اساس قدر اندازه‌گیری می‌شود. هر چقدر عدد قدر کمتر باشد، ستاره درخشان‌تر است. قدر ظاهر درخشندگی جرم سماوی را از دید ناظر زمینی می‌سنجد. هر چقدر جرم سماوی دورتر باشد، نورش بیشتر سیر می‌کند، بیشتر پراکنده می‌شود و کم نورتر به نظر می‌رسد. قدر مطلق درخشندگی جرم سماوی را در حالتی می‌سنجند که اگر در فاصله معین 6/32 سال نوری قرار داشته باشد نورش با همان شدت مشاهده می‌گردد. 

ماده میان ستاره‌ای

فاصله‌های بین ستارگان هر کهکشان، با محیط میان ستاره‌ای پر شده که عمدتاً حاوی گازهای هیدروژن و هلیم مقداری از سایر گازها و غبار است. توزیع و دمای این ماده نامساوی است و چگالی‌اش میلیاردها بار کم‌تر از هواست. اکثر محیط میان ستاره‌ای شامل ابرهایی است که برخی از آن‌ها را می‌توانیم در صورت انتشار یا انعکاس نور ستارگان در داخل یا اطراف آن‌ها و یا انسداد نور اجرام سماوی دورتر به صورت سحابی شناسایی کنیم.

محیط میان ستاره‌ای با ذرات بادهای ستاره‌ای و مواد خارج شده از ستارگان در حال مرگ غنی می‌شود. محیط میان ستاره‌ای حدود 10 درصد جرم کهکشان راه شیری را تشکیل می‌دهد و این رقم از سایر ویژگی ‌های کهکشان‌ های مار پیچی است. اکثر مواد میان ستاره‌ای کهکشان ‌های مارپیچی در بازوها و محل تشکیل ستارگان قرار دارد. کهکشان ‌های بیضوی، ماده میان ستاره‌ای اندکی دارند، زیرا همه آن را برای تشکیل ستارگان مصرف کرده‌اند. اشعه‌های کیهانی ذرات اتمی پر انرژی هستند که تقریباً با سرعت نور در فضا حرکت می‌کنند.

اندازه‌گیری قطر ستاره‌ها

1- قطر ستاره‌ها را معمولاً با استفاده از قانون استفان ـ بولتزمن از روی درخشندگی و دمای سطحی‌شان اندازه می‌گیرند بر طبق این قانون ستاره‌ای كه تابش و دمای سطحی دارد می‌باید مساحت مشخصی داشته باشد پس از به دست آوردن مساحت ستاره می‌توان قطر آن را تعیین كرد.

2- روش اختفا توسط ماه؛ در این روش زمانی كه اختفا شروع می‌شود تا زمانی كه پایان می‌گیرد مدت زمان آن را اندازه می‌گیرند و هرچه جسم بزرگ‌تر باشد مدت بیشتر و هرچه کوچک‌تر باشد مدت زمان كمتر است. به این ترتیب قطر زاویه‌ای ستاره را به دست می‌آوردند و فاصله ستاره را نیز با اختلاف منظر اندازه گرفته و سپس با استفاده از قطر زاویه‌ای و فاصله ستاره قطر واقعی را بدست می‌آوریم. البته این روش برای ستارگانی موثر است كه از ما فاصله زیادی نداشته باشند.

طیف ستاره‌ها اطلاعات زیادی درباره تركیبات مواد آن‌ها به اخترشناسان می‌دهد كه در اینجا با دو مسئله مواجهیم:

1- چه موادی در ستاره وجود دارد؟

2-نسبت این مواد در ستاره چقدر است؟

روی طیف هر ستاره خطوط جذبی و نشری خاصی وجود دارد كه هر یک متناظر با یكی از عناصر شناخته‌شده است. بدین ترتیب از مقایسه این خطوط با خطوط به دست آمده از طیف عناصر مختلف (در آزمایشگاه) می‌توان فهمید كه ستاره از چه عناصری تشكیل شده است. اینكه چه میزانی از هر عنصر در ستاره وجود دارد می‌توان از روی شدت خطوط طیفی تعیین كرد. معمولاً هرچه خطوط جذبی تیره‌تر و پهن‌تر باشد نشان ‌دهنده اینست كه اتم‌های بیشتری از آن عنصر در ستاره وجود دارد.

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.

 زمین، سیاره ما

در میان نه سیاره موجود در منظومه شمسی، زمین سیاره ما رتبه پنجم از لحاظ اندازه را به خود اختصاص می‌دهد. قطر آن حدود 13.000 کیلومتر است. مشتری، بزرگ‌ ترین سیاره منظومه شمسی قطری 11 برابر قطر زمین را دارد و پلوتو به عنوان کوچک‌ترین سیاره دارای قطری کمتر از یک پنجم زمین می‌باشد.

زمین نیز مانند بقیه سیاره‌ها در مداری با فاصله 150 میلیون کیلومتر به دور خورشید در گردش است و هر دور خود را در مدت 365 روز تکمیل می‌کند. فاصله پلوتون، دورترین سیاره از خورشید 40 برابر فاصله زمین از خورشید است و در هر 248 روز زمینی یک‌ بار دور خود را تکمیل می‌نماید.

حرکت زمین

زمین دارای سه نوع حرکت است:

1) حرکت وضعی حول محوری فرضی که از دو قطب شمال و جنوب آن عبور می‌کند.

2) حرکت انتقالی در مداری به دور خورشید.

3) حرکت در راه شیری به همراه خورشید و دیگر اجرام منظومه شمسی.

 

24 ساعت زمان لازم است تا زمین یک دور وضعی خود را تکمیل کند. این زمان را روز خورشیدی می‌گویند. در طی یک روز خورشیدی، زمین مقداری نیز در مدار خود حرکت می‌کند بنابر این مکان ستارگان در آسمان هر شب دچار اندکی تغییر می‌شود. مدت زمان واقعی یک دور حرکت وضعی زمین معادل 23 ساعت و 56 دقیقه و 09/4 ثانیه می‌باشد. این زمان را روز نجومی زمین می‌نامند. روز نجومی از روز خورشیدی کوتاه‌ تر است بنابراین ستارگان هر روز 4 دقیقه زودتر در آسمان دیده می‌شوند.

گردش زمین به دور خورشید 365 روز و 6 ساعت و 9 دقیقه و 54/9  ثانیه به طول می انجامد. این دوره زمانی سال نجومی خوانده می‌شود. از آنجایی که حرکت وضعی زمین در انتهای هر سال به یک عدد کامل نمی‌رسد، ترتیب تقویم در هر سال معادل 6 ساعت نسبت به ترتیب فصول متفاوت می‌شود. برای هماهنگی تقویم و فصول، هر چهار سال یک‌ بار 1 روز به تقویم اضافه می‌شود تا عدم تناسب برطرف گردد. سال‌هایی که یک روز اضافی دارند سال کبیسه نامیده می‌شوند. در تقویم میلادی یک روز اضافه در آخر دومین ماه سال یعنی فوریه قرار می‌گیرد و در تقویم خورشیدی یک روز به آخر اسفند ماه اضافه می‌گردد.

مسافت مدار زمین به دور خورشید 940میلیون کیلومتر است و زمین این مسافت را با سرعت 107.000 کیلومتر در ساعت و یا 30 کیلومتر در ثانیه طی می‌کند.

محور طولی زمین به شکل عمودی، صفحه مداری را قطع نمی‌کند بلکه نسبت به آن زاویه‌ای حدود5/23    درجه دارد. این شیب و حرکت زمین به دور خورشید باعث پدیدار گشتن فصول می‌شوند. در دی ماه، نیمکره‌ شمالی زمین، به دلیل شیب محور طولی، دورتر از خورشید قرار می‌گیرد. نور خورشید با شدت کمتری به نیمکره‌ شمالی می‌رسد و در این هنگام این بخش از زمین، زمستان را پشت سر می‌گذراند.

در خرداد ماه وضعیت شیب زمین تغییر می‌کند و این بار نیمکره‌ جنوبی در قسمتی از شیب قرار می‌گیرد که از خورشید دورتر است در نتیجه نوبت به این نیمکره‌ می‌رسد که زمستان را تجربه نماید.

مدار زمین دایره کامل نیست. در اوایل دی ماه زمین به خورشید نزدیکتر و در خرداد ماه کمی دورتر است. فاصله زمین از خورشید در ماه دی 1/147 میلیون کیلومتر و در ماه خرداد 1/152 میلیون کیلومتر می‌باشد. تأثیر این پدیده در سرما یا گرمای زمین بسیار کمتر از پدیده شیب زمین است.

زمین و منظومه شمسی عضو یک صفحه ستاره‌ای وسیع به نام کهکشان راه شیری می‌باشند. درست همان ‌گونه که ماه به دور زمین و سیارات به گرد خورشید در چرخشند، خورشید و دیگر ستارگان به دور مرکز راه شیری در گردش می‌باشند. منظومه شمسی حدوداً در فاصله دو پنجم از مرکز راه شیری قرار گرفته و با سرعت 249 کیلومتر در ثانیه حول مرکز آن در گردش است. منظومه شمسی در هر 220 میلیون سال یک ‌بار حول مرکز کهکشان گردش می‌کند.

مطالعه تاریخچه زمین(2)

تقویم زمین شناسی

از مدت‌ها قبل زمین شناسان با توجه به ترتیبی که در ته نشینی لایه‌های مختلف پوسته زمین وجود دارد، سعی در تدوین جدولی نمودند تا بتوانند هر لایه را در جای خود ترسیم نمایند. در اواخر قرن هفدهم زمین شناسانی که در ایتالیا و آلمان کار می‌کردند یک ستون چینه شناسی سه قسمتی درست کردند.

بعداً توسط ورنر پوسته زمین به پنج قسمت تقسیم شد. ورنر طرح تقسیمات خود را بر مبنای منشأ سنگ‌ها قرار داد ولی بعد دریافت که برای ایجاد نظم و ترتیب کامل در ستون چینه شناسی، به یک ستون استاندارد در مقیاس جهانی نیاز است. نهایتاً طراحی توسط اسمیت در انگلستان و کوویر در حوزه پاریس ارائه شد که بر مبنای فسیل‌ها بنا شده بود. در اوایل قرن هجدهم زمین شناسان با ادغام نظریه‌های استنو، هاتن، اسمیت و کوویر دریافتند ترکیب پیچیده‌ای در سنگ‌های پوسته زمین وجود دارد که می‌تواند نماینده ستون چینه‌شناسی باشد. مطالعه بر روی ستون چینه‌شناسی تا قرن نوزدهم به طول انجامید تا در نتیجه جدولی تدوین شد که امروزه از آن استفاده می‌شود.

زمان‌بندی زمین‌شناسی

تاریخ زمین به دو قسمت بزرگ تقسیم شده است که یکی نهان‌زیستی (پرکامبرین) و دیگری پیدازیستی است. نهان‌زیستی به سه دوران پیشازیستی، نخست زیستی و پیشین زیستی تقسیم می‌شود و پیدا زیستی به سه دوران نو زیستی، میان زیستی و دیرینه زیستی تقسیم می‌شود.

دوران دیرینه زیستی

دوران دیرینه زیستی (پالئوزوئیک) که از حدود 590 میلیون سال پیش شروع و پایان آن 225 میلیون سال پیش بوده است. در ابتدای این دوران بخش وسیعی از کره زمین را اقیانوس فرا گرفته ولی در اواخر آن قاره بزرگ پانجه‌آ تشکیل شد و مناطقی از زمین بالا آمده، رشته کوه‌هایی تشکیل شدند. یکی از دلایل عمده تحولات جانوران و زیادی بی‌ مهرگان آبزی و صدف دار وجود دریای کم عمق و گرم در اولین دوره دوران دیرینه زیستی یعنی کامبرین بوده است که بیشتر سطح زمین را می‌پوشاند. از مهم‌ترین جانداران این دوره سه‌بندی‌ها (تریلوبیت‌ها) از گروه بندپایان بوده که شبیه به خرچنگ‌های نعلی امروزی بودند.

دوران میانه‌زیستی

دوران میانه‌زیستی (مزوزوئیک) از 225 میلیون سال تا 65 میلیون سال پیش را شامل می‌شود. تغییرات شدید سطح زمین در این دوره به وقوع پیوسته است. قاره بزرگ پانجه‌آ به چند قاره کوچک‌تر تقسیم شد و در آن‌ها رشته کوه‌هایی به وجود آمد. این دوران به علت گسترش و فراوانی خزندگان به دوران خزندگان نیز معروف است، آب و هوای این دوران گرم بوده است.

دوران نوزیستی

دوران نوزیستی که از 65 میلیون سال قبل شروع شده است و هنوز نیز ادامه دارد. فعالیت زمین ساختی در این دوران افزایش یافت که نتیجه آن به وجود آمدن رشته کوه‌هایی مانند هیمالیا، البرز،  زاگرس و آلپ بود. مهم‌ترین حادثه این دوران گسترش و تنوع پستانداران است که به این علت این دوران را دوره پستانداران لقب داده‌اند.

نومولیت‌ها که نوعی از آغازیان و از گروه روزنداران بوده‌اند از فسیل‌های راهنمای مهم اوایل دوران نوزیستی محسوب می‌شوند. دوره کواترنر با ظهور یخبندان عظیم در سطح کره زمین مشخص می‌شود که باعث تغییرات شدید آب و هوایی و انقراض بعضی از جانوران و ظهور انواع دیگر شده است در این دوره است که انسان پا به عرصه وجود می‌گذارد و گیاهان و جانوران امروزی پدیدار می‌شوند.

نام گذاری عناصر

نام‌هایی كه به عناصر داده شده است متنوع و جالب توجه می‌باشد گرچه این نامگذاری تابع نظم خاصی نیست اما ذكر منبع آن‌ها جالب توجه می‌باشد نامگذاری عناصر منشاهای متفاوت دارد؛ برخی بر اساس مكان خاص، برخی بر اساس رنگشان، تعدادی به افتخار كاشف آن‌ها یا افرادی دیگر و... نامگذاری شده‌اند.

در مجموع 12 عنصر به افتخار كاشفان آن‌ها یا سایر دانشمندان نامگذاری شده‌اند. تعداد 9 عنصر بر اساس رنگشان، رنگ تركیبات آن‌ها و یا رنگی كه به شعله می‌دهند، نامگذاری شده‌اند. مثلاً كلر از كلمه یونانی كلرین به معنای رنگ سبز گرفته شده، كروم بر اساس رنگ‌های روشن نمك‌هایش و تالیوم بر اساس رنگ شعله‌اش، كه سبز رنگ است نامگذاری شده‌اند. بروم از كلمه یونانی برومین، به معنای بوی نافذ و اسمیوم نیز از یك كلمه یونانی به معنای «بو» گرفته شده است.

تعداد 19 عنصر بر اساس خواص ویژه‌ای كه دارند، نامگذاری شده‌اند. مثلاً فسفر كه خود به خود آتش می‌گیرد، در لاتین به معنای حامل نور می‌باشد. دو عنصر دیسپریوم ولانتان نام خود را از روش سخت جداسازی گرفته‌اند و دو عنصر رادیوم و رادون بر اساس تابشی كه از خود نشر می‌دهند، نامگذاری شده‌اند.

 همچنین 12 عنصر از جمله طلا، آهن، روی و غیره نام باستانی دارند. نه عنصر بر اساس اجرام آسمانی و هفت عنصر دیگر بر اساس شخصیت‌های  افسانه‌ها یا اسطوره‌ای نام گذاری شده‌اند.

سدیم را به لحاظ یکی از ترکیباتش به نام سودا، یا سدیم کربنات که زمانی برای درمان سردرد به کار می‌رفت، نامگذاری کرده‌اند. سودا از واژه عربی سودا  به معنی سردرد گرفته شده است. عموماً عناصر را کاشفان آن نامگذاری می‌کنند. اما بعضی عناصر مانند طلا و قلع از زمان‌های پیش از تاریخ شناخته شده‌اند و ما نمی‌دانیم چگونه نامگذاری شده‌اند.

معمول‌ ترین منشأ برای نام یک عنصر، خاصیتی از آن عنصر است. مثلاً نیتروژن را در نظر بگیرید. این نام از واژه‌های یونانی نیترون (نیتر) و ژِنِس (متولد شدن)، گرفته شده است که معنی آن «به وجود آورنده نیتر» است. «نیتر» نامی برای مواد طبیعی نیتروژن دار بود.

منشأ برخی نام‌ها، از نام کانی شامل آن عنصر گرفته شده است. لیتیم در یک کانی کشف شد و نام آن از واژه یونانی لیتوس به معنی سنگ گرفته شد. تنگستن از واژه سوئدی تنگستن به معنی سنگ سنگین گرفته شده است. بور نامی است که از یک خاصیت و از نام یک کانی گرفته شده است. نام بور، ترکیبی از دو واژه بوراکس و کربن است. بور در کانی بوره یافت شده، مثل کربن سیاه است. نام بوره مشتق از واژه عربی گلیستن (براق) به معنی درخشان گرفته شده است، زیرا این کانی براق است.

آرگون حدود 1%حجم هوا را دارا می‌باشد نام آرگون گرفته شده از كلمه یونانی آرگوس به معنای غیر فعال است. سال‌ها آرگون به طور عادی در لامپ‌های الكتریكی روشنایی به جای اكسیژن استفاده می‌شد این لامپ‌ها عمر كوتاهی داشتند از این گاز در انواع جوشكاری‌ها استفاده می‌شود. تركیبات نسبتاً دقیق با آرگون ساخته شده اما آن‌ها خیلی پایدار نیستند.

فرسایش و انواع آن

هوازدگی به زبان ساده عبارت است از پاسخی که مواد سطح زمین در مقابل تغییر محیط از خود بروز می‌دهند و شامل از هم پاشیدن سنگ‌ها و تجزیه آن‌ها در سطح زمین و یا نزدیک به سطح زمین است. بعد از میلیون‌ها سال، بالاآمدگی و فرسایش، سنگ‌های موجود در سقف توده‌های نفوذی از بین رفته و توده در سطح زمین رهنمون پیدا می‌کند. این توده متبلور که در دما و فشار زیاد و احتمالاً در چند کیلومتری زیر زمین تشکیل شده بود، اکنون در سطح زمین و در معرض شرایطی کاملاً متفاوت قرار دارد. شرایط آب و هوایی زمین پیوسته در حال تغییر است.

مثلاً میلیون‌ها سال گذشته قشرهای یخی، نواحی معتدل امروزی را به وسعت زیادی می‌پوشانیدند و با تغییرات چرخه اتمسفر باعث بارندگی کافی در قسمت‌هایی از صحرای آمریکا و سبب نگهداری رودخانه‌های دائمی گردیده است. همین‌طور بعضی از نواحی گرمسیری که در حال حاضر مرطوب می‌باشند، در گذشته شرایط صحرایی داشته‌اند. فرآیندهای هوازدگی در این محل‌ها با پدیده‌های امروزی متفاوت بوده است و خیلی از ساختمان‌های مناظر امروزی تحت شرایط حاکم در گذشته شکل گرفته‌اند و سنگ‌هایی با مقاومت متنوع که به نسبت‌های متفاوت تحت تأثیر خوردگی، کج شدگی و گسل خوردگی قرار داشته‌اند، در معرض هوازدگی قرار گرفته‌اند.

انواع هوازدگی

هوازدگی را با توجه به نوع تغییراتی که در سنگ صورت می‌گیرد به انواع مکانیکی و شیمیایی تقسیم می‌کنند.

هوازدگی مکانیکی

هوازدگی مکانیکی یکی از انواع هوازدگی می‌باشد. در این نوع هوازدگی ترکیب شیمیایی سنگ دست نخورده باقی می‌ماند و سنگ به قطعات کوچک‌ تری تقسیم می‌شود، این قطعات هر کدام دارای خصوصیات و ویژگی‌های سنگ اصلی می‌باشد. در واقع نتیجه نهایی هوازدگی مکانیکی ایجاد قطعات کوچک‌تر از یک سنگ بزرگ‌تر می‌باشد. بر اثر خرد شدن سنگ‌ها سطح جانبی قطعات زیادتر شده و در نتیجه برای این عوامل عبارتند از: یخبندان، انبساط حاصل از برداشته شدن بار فوقانی، انبساط حرارتی.

هوازدگی شیمیایی

در هوازدگی شیمیایی ترکیب شیمیایی سنگ‌ها تغییر می‌کند. در این هوازدگی ساختمان داخلی کانی‌ها بر اثر افزایش یا کاهش عناصر تغییر می‌کند. در هوازدگی شیمیایی آب مهم‌ترین عامل به شمار می‌رود. ولی لازم به ذکر است تنها در صورتی که آب خالص نباشد می‌تواند هوازدگی شیمیایی ایجاد کند و اکسیژن و دی‌اکسید کربن موجود در محلول آب می‌تواند باعث ایجاد تغییرات اساسی و هوازدگی در سنگ شوند. مکانیسم هوازدگی شیمیایی نمایانگر ترکیب پیچیده‌ای از واکنش‌های شیمیایی است. قابلیت حلالیت کانی‌های مورد نظر به PH آب بستگی دارد. 

سرعت هوازدگی

سرعت هوازدگی سنگ‌ها به عوامل زیادی بستگی دارد از جمله این عوامل می‌توان به اندازه ذرات کانی‌های سازنده سنگ و عوامل آب و هوای محیط را نام برد. هر چقدر اندازه کانی کوچک‌تر باشد سطح موثر آن‌ها زیادتر بوده و در نتیجه سریع‌تر تحت تأثیر عوامل هوازدگی، تجزیه می‌شوند. جنس کانی‌های سازنده سنگ اثر بسیار مهمی در هوازدگی دارد به عنوان مثال سنگ‌های گرانیتی بسیار مقاوم‌تر از سنگ مرمر هستند، زیرا مرمر از کلسیت ساخته شده که به آسانی حتی در محلول اسیدی ضعیفی نیز حل می‌شود. ترتیب هوازدگی کانی‌های سیلیکاته مطابق ترتیب تبلور آن‌ها است.

کانی‌هایی که زودتر از همه تبلور می‌نمایند یعنی در درجه حرارت و فشارهای زیادتری به وجود می‌آیند، نسبت به کانی‌هایی که بعداً متبلور می‌شوند در سطح زمین پایداری کمتری دارند. زیرا شرایط تشکیل آن‌ها با شرایط سطح زمین بسیار متفاوت است. عوامل آب و هوایی، به ویژه رطوبت اهمیت ویژه‌ای در سرعت هوازدگی سنگ‌ها دارد.

بهترین محیط برای هوازدگی شیمیایی آب و هوای گرم و فراوانی رطوبت است. در نواحی قطبی و در عرض‌های جغرافیایی بالا چون برودت هوا، رطوبت مورد نیاز برای هوازدگی را به صورت یخ در می‌آورد لذا هوازدگی شیمیایی در این نواحی بی‌تأثیر است. در نواحی خشک نیز به علت وجود رطوبت کافی هوازدگی شیمیایی نقش ندارد.

شناسایی کانی

کانی، ماده‌ای است طبیعی، جامد و غیرآلی که در ترکیب سنگ‌های پوسته زمین یافت می‌شود و دارای فرمول شیمیایی و ساختمان اتمی مشخص است. برخی کانی‌ها از یک عنصر خالص و بسیاری از آن‌ها از دو یا چند عنصر درست شده‌اند.

با توجه به فراوانی کانی‌ها و تنوع آن‌ها تشخیص کانی‌ها از یکدیگر از درجه اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین برای تشخیص آن‌ها از یکدیگر خواص مختلفی از جمله: سختی، چگالی، رنگ، رخ و ... وجود دارد که آن‌ها را از یکدیگر متمایز می‌کند. زمین شناسان برای تشخیص کانی‌ها از روش‌های مختلفی استفاده می‌کنند که در زیر به برخی از آن‌ها اشاره می‌شود.

شکل بلور

اکثر کانی‌ها دارای شکل هندسی خاصی هستند. اندازه بلورها ممکن است بسیار بزرگ یا بسیار کوچک باشد. شکل کانی‌ها نیز بسیار گوناگون است. با وجود این، زاویه‌های بین سطح‌های مشابه در همه بلورهای یک کانی همواره یکسان است. برای مثال، بلور نمک، چه بزرگ و چه کوچک، همواره مکعبی شکل است و بین سطح‌های خود، زاویه 90 درجه دارد.

چگالى (جرم حجمی)

 براى به دست آوردن چگالى کانى‌ها، جرم آن‌ها را با ترازو و حجم را با استوانه‌ى درجه ‌بندى شده داراى آب، اندازه مى‌گیرند تا با تقسیم کردن جرم بر حجم، چگالى کانى به دست آید. چگالى بیش‌تر کانی‌هایی که بخش زیادى از پوسته‌ى زمین را مى‌سازند، حدود 2/5 تا 3/5 گرم بر سانتى‌متر مکعب است. کانى‌هایى که در ساختمان خود عنصرهاى سنگینى دارند، داراى چگالى بالایى هستند. براى مثال، چگالى گالن حدود 7/5 گرم بر سانتى‌متر مکعب است.

سختی

دانشمند اتریشى به نام موهس، مقیاسى براى درجه‌ى سختى کانى‌ها وضع کرد. مقیاس او از درجه‌ى یک براى تالک (نرم‌ترین کانى) تا درجه‌ى 10 براى الماس (سخت‌ترین کانى) است. بر اساس این مقیاس، سختى ناخن انسان 2/5، سکه‌ى مسى 5/3 و چاقوى فولادى قلم‌تراش 5/5 است. اکنون با توجه با این که در اثر کشیدن این چیزها بر سطح کانى، در آن خراش ایجاد مى‌شود یا نه، سختى کانى را اندازه مى‌گیرند و با توجه با سختى، کانى را شناسایى مى‌کنند.

رَخ یا کلیواژ

رخ به شکستگی کانی‌ها در راستای سطح صاف، پس از وارد شدن ضربه‌ای شدید، مانند ضربه چکش، گفته می‌شود. میکا در یک جهت می‌شکند و ورقه ورقه می‌شود؛ کوارتز خورد می‌شود؛ نمک خوراکی رخ سه جهتی قائم و کلسیت رخ سه جهتی غیر قائم دارد.

رنگ

برخی کانی‌ها همیشه به یک رنگ دیده می‌شوند. برای مثال، طلا همواره زرد، گرافیت همیشه سیاه و مالاکیت (Malachite) به رنگ سبز فیروزه‌ای است. رنگ را باید در سطحی که به تازگی شکسته شده است، مشاهده کرد. زیرا هوازدگی رنگ سطح رویی را تغییر می‌دهد.

اثر بر چینی بدون لعاب

در این روش کانی را بر چینی بدون لعاب مانند پشت نعلبکی بخشی که لعاب ندارد، می‌کشند تا لایه نازکی از آن بر سطح چینی بماند. کانی‌های نافلزی اثری بی‌رنگ یا به رنگ روشن دارند و کانی‌های فلزی رنگ‌های تیره‌تری پدید می‌آورند. برای مثال، کانی زرد رنگ پیریت، رنگ سیاه برجای می‌گذارد و اثر هماتیت، که بیش‌تر به رنگ خاکستری و سیاه است، قرمز-قهوه‌ای دیده می‌شود.

جلا

جلا یا درخشندگی سطح کانی نیز در شناسایی آن سودمند است. کانی‌های فلزی نور را به خوبی باز می‌تابانند و به اصطلاح جلای فلزی دارند. هالیت و کوارتز، جلای شیشه‌ای و اوپال و اسفالریت، جلای صمغی دارند.

شفافیت

وقتی نور به جسمی می‌تابد ممکن است تمام و یا بخشی از آن توسط جسم جذب شود. اگر میزان جذب خیلی جزئی باشد جسم یا کانی مورد مطالعه شفاف است و در این حالت از پشت آن اشیاء را می‌توان دید. اگر مقدار جذب نور زیاد باشد در این حالت کانی کدر خوانده می‌شود و نور از آن عبور نمی‌کند. اگر مقدار جذب نور در کانی متوسط باشد به طوری که نور از کانی عبور کند اما از پست آن اشیا دیده نشود، کانی مورد نظر نیمه شفاف خواهد بود.

خواص مغناطیسی

بعضی از کانی‌های حاوی آهن جذب آهنربا می‌شوند. این کانی‌ها را کانی‌های پارامغناطیس می‌نامند. به کانی‌هایی مانند کوارتز که فاقد این خواص هستند کانی‌های دیا مغناطیس اطلاق می‌شود.

بو، مزه و لمس

کانی‌ها در شرایط عادی بی بو هستند اما برخی از آن‌ها در اثر ضربه، حرارت، مالش یا رطوبت بوی مخصوص می‌دهند. مثلاً ترکیبات آرسنیک در اثر حرارت بوی سیر می‌دهند. همچنین اگرچه اغلب کانی‌ها فاقد مزه هستند اما برخی از کانی‌ها دارای مزه هستند مانند نمک که مزه شور دارد. بعضی از کانی‌ها دارای لمس مخصوص به خود هستند مانند تالک که دارای لمس چرب است.

گرمای نهان

گرمای نهان ذوب عبارت است از مقدار گرمایی كه باید به ماده‌ی جامد در دمای نقطه‌ی ذوب آن بدهیم تا در همان دما از حالت جامد به مایع تبدیل شود. علت نام‌گذاری گرمای نهان ذوب اینست که این انرژی به انرژی درونی جسم تبدیل می‌شود بدون آنكه دمای جسم تغییر كند.

گرمای نهان تبخیر

گرمایی كه به یك مایع در نقطه جوش می‏دهیم تا بخار شود گرمای نهان تبخیر (QV) نام دارد.

گرمای نهان ویژه تبخیر 

مقدار گرمایی كه باید به یك كیلوگرم از یك ماده در دمای نقطه جوش داده شود تا به بخار تبدیل گردد گرمای نهان ویژه تبخیر (LV) نام دارد. البته مطلب مشابهی برای میعان هم تعریف می‏شود. با این تفاوت كه به جای تبخیر فرآیند حرارتی میعان و گرمای لازم برای آن مورد بررسی قرار می‏گیرد.

گرمای نهان میعان

گرمای نهان میعان مقدار گرمایی است كه از یك گاز گرفته می‏شود و باعث می‏گردد تا آن ماده در دمای ثابت مایع گردد.

گرمای نهان ویژه میعان

مقدار گرمایی كه باید از یك كیلوگرم از یك گاز در دمای میعان گرفته شود تا به مایع تبدیل گردد گرمای نهان ویژه میعان (LV) نام دارد.

همان طور كه تا كنون متوجّه شدید تبخیر فرآیندی گرماگیر است. بر همین اساس وقتی آب بدن انسان به صورت عرق تبخیر می‌شود باعث خنك شدن بدن می‌گردد. حتی در حیوانات، عمل تبخیر آب در زبان آن‌ها نیز (به مقدار قابل توجّه) باعث خنك شدن آن‌ها می‌شود. گرمایی كه جسم می‏گیرد تا ذوب شود برابر گرمایی است كه جسم از دست می‏دهد تا منجمد شود؛ بنابراین می‏توان گرمای نهان انجماد را نیز با همان فرمول بیان كرد.

همچنین گرمای نهان جوش و گرمای نهان میعان هم یكی است. اما برای اینكه بین انجماد و ذوب یا بین تبخیر و میعان تفاوت قائل شویم یك قرار داد ساده فرض می‌كنیم. هنگامی كه جسم گرما می‏گیرد آن‌را با علامت مثبت + و وقتی گرما از دست می‏دهد آن را با علامت منفی _ نشان دهیم.

گرمای نهان ذوب و جوش هر دو مورد فرایندی گرماگیر است؛ رفتن از فاز جامد به مایع به گاز و برعکس آن‌ها گرماگیر محسوب می‌شود. از آنجایی که یک مولکول آب برای اینکه به فاز بخار برود باید بر نیروهای بین مولکولی آب غلبه کند پس به انرژی نیاز دارد؛ بنابراین با این تبدیل، دمای مولکول‌های اطراف پایین آمده.

اگر بخار آب به کندانسه تبدیل شود انرژی نهان گرفته شده به انرژی محسوس آزاد شده در سطح تبدیل می‌گردد.

ماکروویو

ماکروویو نوعی از امواج الکترومغناطیسی است که در واقع امواجی رادیویی با فرکانس بسیار بالا هستند. هر چه فرکانس تشعشع بالاتر رود، طول موج آن کمتر می‌شود و به همین علت به آن (ماکروویو) یعنی امواج کوتاه می‌گویند. اشعه مادون قرمز و ماوراء بنفش و X هم از امواج الکترومغناطیسی هستند؛ اما طول موج آن‌ها حتی از امواج ماکروویو هم کوتاه‌تر است. این امواج ممکن است در برخورد با یک ماده، منعکس، منتشر یا جذب شود.

مواد فلزی این امواج را کاملاً منعکس می‌کنند. اغلب مواد غیر فلزی مثل شیشه و پلاستیک امواج را از خود عبور می‌دهند و موادی که جاری آب هستند مانند غذاها و حتی انسان، انرژی این امواج را جذب می‌کنند. اگر سرعت جذب انرژی یک ماده بیش از سرعت از دست دادن آن باشد، دمای آن ماده بالا می‌رود.

در ماكروویو یك وسیله بنام مگنترون وجود دارد كه این امواج را تولید می‌كند. این امواج با فركانس 2450 مگاهرتز ایجاد می‌شود و در فضای ماكروویو فر پخش می‌شود و توسط دیوار فلزی آن منعكس شده و روی ماده غذایی متمركز می‌گردد. مولکول‌های آب درون غذا دارای دو قطب مثبت و منفی هستند؛ زمانی كه در معرض امواج ماكروویو قرار می‌گیرند، با همان فركانس امواج شروع به نوسان می‌کنند و مرتباً جهت قطب مثبت و منفی آن‌ها جا به جا می‌شود.

مولکول‌ها حدود میلیون‌ها بار در ثانیه نوسان می‌کنند و در حین حركت به مولکول‌های اطرافشان برخورد می‌کنند. در نتیجه به علت اصطكاك دمای ماده غذایی به سرعت بالا می‌رود. بسیاری از محقق‌ها معتقدند كه امواج ماكروویو آن قدر انرژی دارند كه بتوانند ساختار مولکول‌های غذا را تخریب كرده و موجب سرطان شوند.

وقتی كه امواج ماکروویو به مولکول‌های مواد غذایی برخورد می‌کنند باعث پاره شدن و تغییر ساختار آن‌ها شده و ماهیت آنان را تغییر می‌دهد و سپس شما این مولکول‌هایی را كه مثلاً دیگر مولكول پروتئین نیستند را می‌خورید و بدن شما یك مولكول ناشناخته را دریافت كرده و بعداً تبدیل به بافت‌های سرطانی در قسمت‌های مختلف بدن می‌شود!

كاربردهای ماکروویو

ماکروویو در جامعه امروز ما كاربردهای فراوانی دارد. گستره وسیع این كاربردها، امور مخابرات رادار، تحقیقات فیزیكی، داروسازی، اندازه گیری‌های صنعتی، حرارت دادن و خشك كردن محصولات غذایی، كشاورزی و حتی پختن غذا را در بر می‌گیرد. یكی از مزایای مهم امواج ماکروویو در مخابرات، پهنای باند وسیع آن است. بنابر نظریه مخابرات مقدار اطلاعاتی كه می‌توان انتقال داد مستقیماً با پهنای باند موجود متناسب است.

از طرفی برای برقراری یك ارتباط خوب بین دو نقطه سیگنال باید دقیقاً متمركز و سپس به سوی آنتن گیرنده هدف گیری می‌شود؛ لذا با توجه به اینكه فرکانس‌های ماکروویو این قابلیت را دارند، برای ارتباط نقطه به نقطه بی سیم ایده آلند. جالب است بدانیم كه پخش برنامه‌های رادیو و تلویزیون بر اساس تمرکز امواج نبوده بلكه بر این اساس كه سیگنال رادیویی در یك ناحیه حتی الامكان وسیع انتشار یابد به همین دلیل فرکانس‌های پخش امواج AM و FM و تلویزیون از گستره ماکروویو بسیار پایین ترند.

حرکت صفحات زمین

صفحات قاره‌ای و اقیانوسی تحت تأثیر نیروی داخل زمین حرکت می‌کنند. این حرکت موجب جدایی قاره‌ها یا حتی برخورد برخی دیگر می‌شود. در این بخش به توضیح حرکت صفحات زمین می‌پردازیم.

چند بار در تاریخ، برخورد بین قاره‌ها، یك قاره بسیار بزرگ درست كرده است. اگرچه پوسته‌ی قاره‌ها ضخیم می باشد، اما آسان ‌تر از پوسته اقیانوسی می‌شکند. حدود یك سوم سطح زمین با پوسته قاره‌ای پوشیده شده است. فرایند از هم جدا شدن و دوباره ملحق شدن قاره‌ها به هم چرخه ویلسون نام دارد. زمین شناس كانادایی جان توزو ویلسون اولین كسی بود كه این وضعیت را توصیف كرد.

نقاط داغ دلیلی بر حرکت صفحات

محققان عقیده دارند که نوعی مخزن در حال بالا آمدن از مواد گوشته، در زیر آتشفشان‌های داخل صفحات اقیانوسی قرار دارد. ذوب این مواد در هنگام رسیدن به اعماق کم و کاسته شدن از مقدار فشار، باعث پدید آوردن نوعی نقطه داغ می‌شود. با فرض این که صفحه اقیانوس آرام از روی این نقطه داغ عبور می‌کند، به ترتیب ساختارهای آتشفشانی حاصل می‌آید. عمر هر آتشفشان نیز نشان دهنده زمانی است که کوه، در روی نقطه داغ و ساکن گوشته قرار داشته است.

در سال 1968‏، از تطبیق و تلفیق نظریه‌ها و فرضیه‌های موجود، نظریه زمین ساخت صفحه‌ای که بسیار کامل‌تر و جامع‌تر بود متولد شد. بر پایه این نظریه، پوسته سخت و جامد زمین که سنگ کره، نامیده می‌شود. از 7 ‏صفحه اصلی و تعدادی صفحه کوچک یا فرعی ‏تشکیل شده که این صفحه‌ها نسبت به یکدیگر دارای حرکت هستند. صفحات می‌توانند از نوع قاره‌ای یا اقیانوسی و یا هر دو باشند- در ادامه در باره این دو نوع توضیحاتی آورده‌ایم- . در زیر سنگ کره، بخشی وجود دارد که به علت فشار و دمای زیاد مواد درونی زمین به نقطه ذوب خود نزدیک شده و حالتی نرم و مذاب به خود گرفته‌اند. به این بخش سست کره گفته می‌شود. در واقع صفحات سخت و صلب سنگ کره روی سست کره سیال و روان، در حالتی شناور سر خورده و جا به جا می‌شوند.

صفحات به آهستگی روی یك لایه خیلی داغ سر می‌خورند. در بعضی مکان‌ها صفحات در اثر ضربه ناشی از برخورد به داخل همدیگر روانه می‌شوند. این وضعیت کوه‌ها را به وجود می‌آورد. در مکان‌های دیگر صفحات از هم دور می‌شوند. این باعث می‌شود پوسته جدیدی شكل بگیرد.

حركت صفحه واگرا

زمانی كف دریا گسترش پیدا می‌کند كه دو صفحه اقیانوسی از همدیگر دور می‌شوند (در مرز یك صفحه واگرا)، كه نتیجه آن تشكیل پوسته جدید اقیانوسی است (این پوسته از گدازه‌ای كه از داخل گوشته زمین بالا می‌آید تشكیل می‌شود). در كنار آن یك كوه میان دریایی نیز هست. تئوری گسترش كف اقیانوس اولین بار به وسیله هری هس و رابرت دیتز در دهه 1960 ارایه شد.

موقعی كه صفحات به هم برخورد می‌کنند (در مرز یك صفحه همگرا)، مقداری از پوسته در برخورد ویران می‌شود و صفحات کوچک‌تر می‌شوند. نتایج متفاوت است و بستگی به این دارد كه چه نوع صفحاتی درگیر برخورد بوده‌اند.

انتقال گرما از طریق تابش

یکی از راه‌های انتقال گرما تابش است. در تابش گرما عمدتاً از طریق موج الکترومغناطیس انتقال می‌یابد و در نتیجه نیاز به محیط مادی نیست. در این بخش این شیوه انتقال گرما را بررسی می‌کنیم.

تابش گرمایی، انرژی منتشرشده به وسیله ماده با موج الکترومغناطیسی است، که شامل همه موادی که دارای دمای بالاتر از صفر مطلق هستند، می‌باشد. تابش گرمایی بدون حضور ماده، از میان فضای خالی منتشر می‌شود و تابش گرمایی نتیجه حرکات تصادفی اتم‌ها و مولکول‌ها در ماده است. از آنجا که این اتم‌ها و مولکول‌ها از ذرات باردار تشکیل شده‌اند (پروتون‌ها و الکترون‌ها) حرکات آن‌ها باعث انتشار امواج الکترومغناطیسی، که حامل انرژی هستند می‌باشد.

بر خلاف روش‌های رسانش و همرفت، انتقال گرمای اشعه‌های گرمایی می‌تواند در یک نقطه کوچک با استفاده از آینه های منعکس کننده متمرکز شود که در جمع آوری انرژی خورشیدی تولیدی مورد بهره برداری قرار می‌گیرد. برای مثال، نور خورشید منعکس شده از آینه‌ها، برج انرژی خورشیدی PS10 را گرم می‌کند و در طول روز می‌تواند آب را تا 285 درجه سانتی‌گراد (545 فارنهایت) گرم کند.

مفهوم تشعشع

در این نوع انتقال حرارت، هر جسم با اجسام دیگر در صورت تفاوت دما تبادل انرژی دارد. این تبادل انرژی از طریق تشعشع از جسم با دمای بالاتر به جسم با دمای پایین‌تر صورت می‌گیرد و به هم دما شدن این دو جسم می‌انجامد.

یکی از معروف‌ ترین نظریه‌های موجود، تشعشع را به صورت انتشار مجموعه‌ای از ذرات به نام «فوتون» یا «کوانتا» می‌داند. نظریه دیگری نیز وجود دارد که تشعشع را انتشار امواج الکترومغناطیس می‌داند. بر اساس هر دو نظریه، می‌توان تشعشع را به دو خاصیت مهم امواج یعنی به فرکانس و طول موج ارتباط داد. بر اساس این رابطه حاصل تقسیم سرعت نور در محیط بر فرکانس برابر با طول موج است.

سرعت انتقال گرما به روش تابش، نیازی به وجود ماده نیست، در این طریق گرما به صورت نور یا امواج الكترومغناطیسی از چشمه‌های داغ و ملتهب به اطراف گسیل می‌شود.

یك دسته از امواج الكترومغناطیسی، پرتوهای فرو سرخ هستند این پرتوها وقتی به جسمی بتابند گرمای زیادی تولید می‌کنند.

در تابش ماده منتقل نمی‌شود لذا نیازی به محیط مادی یا مولکول‌هایی كه انرژی گرمایی را منتقل كنند نیست، یعنی می‌توانند در خلأ نیز انجام گیرد.

انتقال گرما به طریق تابش بسیار سریع (با سرعت نور) صورت می‌گیرد اما در روش‌های رسانایی و همرفتی بسیار كند است.

سرعت انتقال گرما از طریق همرفتی ( سرعت انتقال گرما از طریق رسانایی ) انتقال سرعت گرما از طریق تابش انتقال گرمای تابشی از دو نظر با دو روش قبلی تفاوت دارد: اول اینکه در این روش برای انتقال گرما نیازی به محیط مادی نیست و این عمل در خلاء هم صورت می‌گیرد. دوم این که انتقال گرمای هدایتی و جا به‌ جایی در جهت کاهش دما صورت می‌گیرد در حالی که انتقال گرمای تابشی می‌تواند بین دو جسم که توسط یک محیط سرد از یکدیگر جدا شده‌اند هم صورت بگیرد.

تئوری‌های مختلفی برای تابش ارائه شده است. یک تئوری، تابش را به انتشار بسته‌های انرژی به نام فوتون مرتبط می‌داند. در تئوری دیگر تابش به صورت انتشار امواج الکترو مغناطیس در نظر گرفته می‌شود.

تابش گرمایی بخشی از طیف الکترومغناطیس است که طول موجش در محدوده 0.1 تا 100 میکرومتر است و شامل قسمتی از امواج ماورای بنفش، کل امواج مرئی و مادون قرمز است. این نوع تابش در اثر حرکات چرخشی و ارتعاشی مولکولی، اتم‌ها و الکترون‌های مواد حاصل می‌شود. تشعشع گرمایی به طور دائم در کل اشکال ماده (جامد، مایع و گاز) که دارای دمای بالاتر از صفر مطلق هستند صورت می‌گیرد.

مقاومت الکتریکی

هر جسمی هنگام عبور جریان الکتریکی از آن مقاومتی از خود نشان می‌دهد که مقاومت الکتریکی نام دارد. در این بخش مقاومت الکتریکی را بررسی می‌کنیم.

عبور جریان الکتریکی از هادی‌ها از بسیاری جهات شبیه عبور گاز از یک لوله است. اگر این لوله پر از پشم فلزی یا ماده مختلطی باشد، این شباهت‌ها بیشتر می‌شود. اتم‌های تشکیل دهنده سیم هادی از عبور الکترون‌ها جلوگیری می‌کنند، همان ‌طور که الیاف پشم فلزی مانع عبور مولکول‌های گاز می‌شوند. حال می‌خواهیم ببینیم که مقاومت هادی‌ها به غیر از جنس فلز به چه عواملی دیگری بستگی دارد.

مقاومت هر جسمی به الکترون‌های آزاد آن بستگی دارد. واحد شدت الکتریکی آمپر (A) است. یک آمپر یعنی این که 6/28 ضرب در 10 به توان 18 الکترون آزاد در هر ثانیه از هر نقطه سیم عبور می‌کند. پس یک هادی خوب باید به مقدار کافی الکترون آزاد داشته باشد تا جریان الکتریکی با چندین آمپر بتواند از آن عبور کند. بنابراین هرگاه پهنای فلز افزایش یابد، در حقیقت سطح مقطع زیادتر و در نتیجه مقاومت کم‌تر می‌شود. پس سطح مقطع عکس مقاومت عمل می‌کند.

مقاومت‌ها دارای مشخصه‌هایی هستند که این مشخصه‌ها برای طراحان مدارهای الکتریکی و الکترونیکی از اهمیت بالایی برخوردارند. مهم‌ترین این مشخصه‌ها مقدار اهمی مقاومت یا همان مقدار مقاومت است و این مشخصه مقدار مقاومت را بر حسب واحد آن یعنی اهم بیان می‌کند و هر چه مقدار اهمی مقاومتی بیشتر باشد نشان دهنده این است که آن مقاومت در برابر عبور جریان الکتریکی از خود مخالفت بیشتری نشان می‌دهد و سبب افت جریان بیشتری در مدار می‌گردد.

مشخصه بعدی، توان مجاز مقاومت است و منظور از آن بیشترین توانی است که یک مقاومت به طور دائم می‌تواند تحمل کند. زمانی که از یک مقاومت جریان عبور می‌کند در اثر برخورد الکترون‌ها با اتم‌های تشکیل دهنده مقاومت، الکترون‌ها مقداری از انرژی خود را از دست می‌دهند و این انرژی به صورت گرما در مقاومت ظاهر می‌شود. گرمای ایجاد شده در داخل مقاومت باید از مقاومت خارج گردد وگرنه در اثر برخوردهای مکرر الکترون‌ها با اتم‌های تشکیل دهنده مقاومت، گرمای زیادی در داخل مقاومت ایجاد می‌شود که سبب سوختن مقاومت می‌گردد.

گرمای ایجاد شده در داخل مقاومت از طریق بدنه مقاومت به هوای اطراف منتقل می‌گردد و به این ترتیب از گرم شدن بیش از حد مقاومت و سوختن مقاومت جلوگیری می‌شود. اما نکته‌ای که باید مورد توجه قرار گیرد این است که توان مجاز هر مقاومت با مساحت بدنه مقاومت و یا به عبارتی با حجم مقاومت نسبت مستقیم دارد یعنی هر چه یک مقاومت دارای حجم بیشتری باشد در واحد زمان می‌تواند حرارت بیشتری را به محیط اطراف انتقال دهد و در نتیجه دارای توان مجاز بیشتری می‌باشد. توان مجاز مقاومت‌ها را یا روی مقاومت‌ها می‌نویسند و یا با توجه به حجم مقاومت‌ها، میزان توان مجاز مقاومت‌ها مشخص می‌شود.

محاسبه مقدار اَهمی یک مقاومت در مقاومت‌های با وات پایین

معمولاً مقدار اُهمی مقاومت به صورت كدهای رنگی و بر روی بدنه آن چاپ می‌شود ولی در مقاومت‌های با وات بالاتر مثلاً 2 وات یا بیشتر، مقدار اُهمی مقاومت به صورت عدد بر روی آن نوشته می‌شود.

محاسبه مقدار اُهم مقاومت‌های رنگی بر اساس جدول رمز مقاومت‌ها و بسیار ساده انجام می‌شود. بر روی بدنه مقاومت معمولاً 4 رنگ وجود دارد. برای محاسبه از نوار رنگی نزدیک به كناره شروع می‌کنیم و ابتدا شماره دو رنگ اول را نوشته و سپس به میزان عدد رنگ سوم در مقابل دو عدد قبلی صفر قرار می‌دهیم. اینک مقدار مقاومت بر حسب اُهم بدست می‌آید.

 ارتباطات و امواج

در حالت کلی هدف از ارتباطات بی سیم یا رادیویی، ارسال و دریافت اطلاعات به کمک جریانی از انرژی امواج الکترومغناطیس از طریق انتشار مۆلفه‌های شدت میدان الکتریکی و مغناطیسی میان یک یا چند نقطه می‌باشد. سیستم‌های بی سیم اغلب زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند که به هر علت امکان ایجاد ارتباطات کابلی میان نقاط وجود نداشته باشد.

برقراری ارتباط با سیستم‌های متحرک و همچنین مناطق دور افتاده و صعب‌العبور جغرافیایی را می‌توان اصلی‌ترین مأموریت سیستم‌های ارتباطی بی سیم در نظر گرفت. این تعریف خاص به روشنی ثابت می‌کند که نیاز جهان به رادیو و آنتن هرگز از میان نرفته و مقوله ارتباطات بی سیم علی رغم پیشرفت لحظه‌ای ارتباطات کابلی، هرگز کهنه و منسوخ نخواهد شد.

فیبر نوری

گسترش ارتباطات و راحتی انتقال اطلاعات از طریق سیستم‌های انتقال و مخابرات فیبر نوری یکی از پر اهمیت‌ترین موارد مورد بحث در جهان امروز است. سرعت، دقت و تسهیل از مهمترین ویژگی‌های مخابرات فیبر نوری می‌باشد. یکی از پر اهمیت‌ترین موارد استفاده از مخابرات فیبر نوری آسانی انتقال در فرستادن سیگنال‌های حامل اطلاعات دیجیتالی است که قابلیت تقسیم بندی در حوزه زمانی را دارا می‌باشد.

این به این معنی است که مخابرات دیجیتال تأمین کننده پتانسیل کافی برای استفاده از امکانات مخابره اطلاعات در پکیج های کوچک انتقال در حوزه زمانی است. برای مثال عملکرد مخابرات فیبر نوری با توانایی 20 مگا هرتز با داشتن پهنای باند 20 کیلو هرتز دارای گنجایش اطلاعاتی 0.1% می‌باشد.

امروزه انتقال سیگنال‌ها به وسیله امواج نوری به همراه تکنیک ‌های وابسته به انتقال شهرت و آوازه سیستم‌های انتقال ماهواره‌ای را به شدت مورد تهدید قرار داده است. دیر زمانی ست که این مطلب که نور می‌تواند برای انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد به اثبات رسیده است و بشر امروزه توانسته است که از سرعت فوق‌العاده آن به بهترین وجه استفاده کند.

در سال 1880 میلادی الکساندر گراهام بل 4 سال بعد از اختراع تلفن موفق به اخذ امتیاز نامه خود در زمینه مخابرات امواج نوری برای دستگاه خود با عنوان فوتو تلفن گردید. در 15 سال اخیر با پیشرفت لیزر به عنوان یک منبع نور بسیار قدرتمند و خطوط انتقال فیبرهای نوری فاکتورهای جدیدی از تکنولوژی و تجارت بهتر را برای انسان به ارمغان آورده است. مخابرات فیبر نوری ابتدا به عنوان یک مخابرات از راه دور قرار دادی تلقی می‌شد که در آن امواج نوری به عنوان حامل یک یا چند واسطه انتقال استفاده می‌شد. با وجود آنکه امواج نوری حامل سیگنال‌های آنالوگ بودند اما سیگنال‌های نوری همچنان به عنوان سیستم مخابرات دیجیتال بدون تغییر باقی مانده است.

از دلایل این امر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1-   تکنیک‌های مخابرات در سیستم ‌های جدید مورد استفاده قرار می‌گرفت.

2-   سیستم‌های جدید با بالاترین تکنولوژی برای داشتن بیشترین گنجایش کارآمدی سرعت و دقت طراحی شده بود.

3-   انتقال به کمک خطوط نوری امکان استفاده از تکنیک‌های دیجیتال را فراهم می‌ساخت. این مطلب نیاز انسان را به دسترسی به مخابره اطلاعات را به صورت بیت به بیت پاسخگو بود.

اطلاعات در سیستم‌های بی سیم در حالت کلی به یکی از دو فرم آنالوگ یا دیجیتال بوده، به همین علت در عمل با دو گروه عمده سیستم ‌های ارتباطی بی سیم سر و کار خواهیم داشت:

•  در سیستم‌های رادیویی آنالوگ، اطلاعات به صورت سیگنال‌های الکتریکی ولتاژ و جریان در آمده و توسط یک فرستنده آنالوگ ارسال و توسط یک گیرنده آنالوگ دریافت می‌شوند.

در سیستم‌های رادیویی دیجیتال اطلاعات به صورت رشته‌های باینری (0) و (1) در آمده و این بیت‌های اطلاعاتی با کمک فرستنده‌های دیجیتال آماده انتشار در فضای آزاد (لینک ارتباطی) می‌گردند. در طرف دیگر این لینک، اطلاعات توسط گیرنده‌های دیجیتال آشکارسازی و بازیافت می‌گردند.

• نخستین ادوات پخش زنده رادیویی و تلویزیونی و همچنین نسل نخست سیستم‌های تلفن همراه نمونه‌هایی از سیستم‌های رادیویی آنالوگ و ماهواره‌های پخش تصاویر ویدئویی و تجهیزات بی سیم استفاده شده در شبکه‌های WLAN امروزی، نمونه‌هایی از سیستم‌های بی سیم دیجیتال می‌باشند.

 عدسی ‌ها

عدسی، از ابزارهای نوری است که نور در اثر عبور از آن می‌شکند و همگرا یا واگرا می‌شود. عدسی‌ها از ماده‌های شفاف مانند شیشه و پلاستیک ساخته می‌شوند. عینک طبی، ذره‌بین، لنز دوربین‌های عکاسی و دوربین دوچشمی همه با عدسی ساخته شده‌اند. عدسی‌ها از نظر شیوه شکست نور در آن‌ها به دو دسته همگرا (محدب یا کوژ) و واگرا (مقعر یا کاو) تقسیم می‌شوند. یک عدسی ساده تنها از یک عنصر نوری تشکیل شده است.

یک عدسی مرکب از یک مجموعه عدسی ساده که یک محور مشترک دارند تشکیل شده است. مزیت عدسی مرکب نسبت به عدسی ساده اینست که بسیاری از بیراهش های نوری در آن قابل رفع هستند در حالی که این کار تنها با یک عدسی ساده امکان پذیر نیست. کاربرد عدسی تنها به امواج نوری محدود نمی‌شود، هر ابزاری که سایر امواج الکترومغناطیسی در اثر عبور از آن بشکند نیز عدسی خوانده می‌شود، به طور مثال لنز پارافین برای امواج ماکروویو وجود دارد.

انواع عدسی

عدسی محدب (کوژ)

عدسی‌هایی که نور را همگرا می‌کنند و جهت تصویر سازی حقیقی و نیز همگرا نمودن پرتوهای تابشی از نقاط دور مانند پرتوهای ستارگان به کار می‌روند.

عدسی مقعر (کاو)

این عدسی ‌ها نور را واگرا می‌کنند و جهت واگرا نمودن نورها و اصلاح برخی سیستم‌ها که نیاز به واگرایی نور را دارد از جمله چشم به کار می‌روند.

عدسی‌های مرکب

1.  عدسی کوژ - تخت:

عدسی که یک طرف آن کوژ و یک طرف آن تخت می‌باشد.

2.  عدسی دو کوژ:

عدسی که هر دو طرف آن کوژ است.

3.  عدسی هلالی (محدب) :

عدسی که یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو می‌باشد.

4. عدسی تخت - کاو:

عدسی که یک طرف آن کاو و طرف دیگرش تخت است.

5. عدسی دو کاو:

عدسی که هر دو طرف آن کاو می‌باشد.

6. عدسی هلالی (مقعر) :

عدسی که یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو است.

پژوهش ها نشان می دهد هر ایرانی حداقل روزانه یک لیتر کمتر از نیازش آب می نوشد. حواسمان به خودمان نیست. این نتیجه پژوهش هایی است که هر روز انجام می شود و ما را مردمی افسرده، با هزار و یک بیماری و حتی کم آب نشان می دهد؛ پژوهش هایی که تنها یکی از آنها، از کمبود مصرف آب و مصرف بی رویه مایعات پرکالری خبر می دهد.

دکتر عصمت ناصری، استادیار پژوهشی گروه تحقیقات تغذیه انستیتو تحقیقات تغذیه و صنایع غذایی کشور می گوید ایرانی ها کمتر از نیازشان آب می نوشند و این سهل انگاری برای جسم و روانشان گران تمام می شود. گفته های او نتیجه پژوهشی است که به سفارش شرکت آب های معدنی دماوند و با سرپرستی او انجام شد و نشان داد که هر ایرانی، لااقل یک لیتر کمتر از آنچه باید مایعات مصرف می کند. اگر می خواهید بدانید که کجای کار هستیم و تا داشتن بدنی سالم چقدر آب کم داریم، ادامه این مطلب را بخوانید.

مردها بیشتر آب بنوشند

گرچه هر کشوری استانداردی را برای خود وضع کرده، اما در مورد میزان ضروری مصرف آب، توافقی جهانی وجود ندارد. وضعیت آب و هوا، شرایط زندگی و بسیاری عوامل دیگر، باعث می شود که نیاز مردم هر گوشه از جهان به مایع حیات، متفاوت باشد. اختلاف در تعیین چنین معیاری آنقدر زیاد است که میزان ضروری مصرف آب برای مردان از روزی 7/3 لیتر در ایالات متحده تا 2/1 لیتر در چین متفاوت است. اما اگر بخواهیم مبنایی نسبتا موجه برای میزان لازم مصرف مایعات داشته باشیم، می‏توانیم به توصیه سازمان بهداشت جهانی توجه کنیم که بر اساس آن، هر زن باید روزانه 2/2 لیتر و هر مرد 9/2 لیتر مایعات مصرف کند که سالم‏ترین و مفیدترین این مایعات آب است.

کم نوشی؛ بلای جان ایرانی ها

با وجود چنین معیار های متفاوتی، ایرانی ها کمتر از میزان مورد نیاز شان و حتی کمتر از معیار سازمان بهداشت جهانی آب می نوشند. گفتیم که سازمان بهداشت جهانی به زنان پیشنهاد می کند تا روزانه 2/2 لیتر آب بنوشند. این در حالی است که مصرف روزانه کمتر از 2/1 لیتر مایعات، کم نوشی به شمار می آید و 17 درصد ایرانی ها با مصرف کمتر از این میزان به آن مبتلا هستند. بررسی ها نشان می دهد که 10 درصد مردان و 25 درصد زنان، روزانه کمتر از 2/1 لیتر مایعات می‏نوشند. دکتر عصمت ناصری می گوید:

60 درصد افراد روزانه کمتر از 2 لیتر مایعات می نوشند.

این پژوهشگر معتقد است که زنان به طور عمومی نیم لیتر کمتر از مردان آب می نوشند اما از آنجا که نیاز آنها هم 500 میلی لیتر کمتر از مردان است، میزان خطر ناشی از کمبود مایعات در هر دو جنس یکسان به نظر می رسد.

چای را کنار نگذارید

چای یکی از اصلی ترین نوشیدنی های گرم است که آب مورد نیاز بدن را تامین می کند. گرچه بسیاری از متخصصان به دلیل ادرار آور بودن این نوشیدنی مصرف آن در تابستان را توصیه نمی کنند، اما دکتر ناصری معتقد است خوردن چای عادت غذایی ای است که اگر آن را حذف کنیم، نمی توانیم با دریافت آب جبرانش کنیم. از نظر او چای به یکی از مایعات اصلی مورد مصرف ایرانی ها تبدیل شده و اگر با تبلیغات علیه این نوشیدنی آن را حذف کنیم، حتی از وضعیت فعلی هم کم آب تر می شویم، به همین دلیل متخصصان توصیه می کنند که با نوشیدن چای کمرنگ، هم از مزیت های آن بهره مند شویم و هم سختی ترک عادت را به خود ندهیم.

آب یا چای؟

گرچه تاکید متخصصان بر نوشیدن میزان قابل توجهی آب خالص در روز است، اما آنها سهم مایعات دیگر را هم نادیده نمی گیرند و حتی آبی که توسط غذا جذب بدن می شود را هم در این محاسبات دخیل می کنند. دکتر عصمت ناصری و تیم پژوهشی اش نشان دادند که میانگین افراد بررسی شده، حدود 9/1 لیتر در روز مایعات مصرف می کنند که نیمی از آن آب بوده و در درجه بعد نوشیدنی های داغ (که 80 درصد آن را چای تشکیل می‏داد) قرار دارد. البته سازمان بهداشت جهانی هم انتظاری جز این ندارد و تنها توصیه می کند که حداقل نیمی از مایعات دریافتی از آب و سپس از نوشیدنی‏های داغ همچون چای و قهوه تامین شود.

کلیه ایرانی ها در خطر است

مشکلات کلیه، تنها یکی از بیماری هایی است که گریبان کم آب ها را می گیرد اما پژوهشگران می گویند افرادی که هر روز بیشتر از 3 لیتر مایعات می‏نوشند، از افرادی که در روز کمتر از 5/1 لیتر مایعات مصرف می‏کنند، حدود 30 تا 50 درصد ریسک کمتری در اختلال فعالیت کلیه دارند. از طرف دیگر مصرف کافی آب حجم ادرار را افزایش داده و احتمال تشکیل سنگ کلیه را کاهش می دهد، اما متخصصان تاکید می کنند که مصرف بی رویه آب نه تنها کمکی به سلامت نمی کند، بلکه می تواند با خودش مشکلات کلیوی هم بیاورد، پس اگر نمی خواهید به چنین مشکلاتی دچار شوید، به توصیه دکتر ناصری عمل کنید که می گوید:

اگر بتوانیم روش های تشخیص کم آبی را پیدا کنیم دیگر در خطر مصرف کم یا بیش از اندازه مایعات گرفتار نمی شویم. یکی از ساده ترین مشخصه هایی که افراد می توانند با آن کم آبی بدنشان را تشخیص دهند، رنگ ادرار است. هرچه رنگ آن تیره تر باشد، یعنی بدن کم آب تر است و افرادی که با چنین وضعیتی روبه رو می شوند، می توانند مصرف آب روزانه شان را افزایش دهند.

نوشابه ممنوع

درحالی که 20 درصد افراد بیش از یک قوطی نوشابه (330 میلی‏لیتر) در روز می‏نوشند، 35 درصد افراد، بیش از 10 درصد کل انرژی روزانه شان را از چنین نوشیدنی هایی تامین می کنند. گرچه توصیه سازمان بهداشت جهانی خلاف این موضوع است اما به طور میانگین، افراد روزانه 12 میلی‏لیتر از این نوع نوشیدنی‏ها مصرف می‏کنند. دکتر ناصری در این مورد می گوید:

فراورده های شیری کم چرب مثل دوغ و ... در تامین آب مورد نیاز بدن موثر هستند. گرچه نوشابه و نوشیدنی های انرژی زا هم در گروه مایعات جا می گیرند اما نباید فراموش کرد که هرچه شیرینی یک نوشیدنی زیادتر می شود، از اهمیت آن کاسته شده، زیرا انرژی کاذب به بدن می رساند.

افرادی که در این مطلب با آنها آشنا میشویم، در واقع در گروه و رسته و صنف خود عنوان جوان ترین را به یدک میکشند، از مادربرزگ گرفته تا خالکوب و غیره.

1. جوانترین مادربزرگ

این خانم خانه دار رومانیایی تنها با 25 سال سن، لقب جوانترین مادربزرگ دنیا را به خود اختصاص داده است. ریفکا استانسکو در 12 سالگی صاحب اولین فرزند خود شد و نامش را ماریا گذاشت. هر چند مادر به دخترش توصیه کرده بود که مثل او زود ازدواج نکند، اما ظاهرا گوش ماریا به این حرف ها بدهکار نبود، چرا که او هم در یازده سالگی صاحب فرزند شد. به این ترتیب ریفکا تنها 23 سال داشت که طعم مادربزرگ شدن را چشید.

2. جوانترین مربی یوگا

جوانترین مربی یوگای دنیا یعنی شروتی پندی هندی، تنها 6 سال سن دارد و دو سال است که به شاگرادنش آموزش یوگا می دهد. استعداد این مربی بیش از حد جوان را مربی 67 ساله اش کشف کرد و شروتی 6 ساله حالا کلاس یوگای خود را در ساعت 5:30 دقیقه صبح شروع می کند. شاگردان شروتی از تاجر و معلم گرفته تا خانه دار و بازنشسته با اشتیاق سر کلاس مربی جوانشان حاضر می شوند.

3. جوانترین مدیرعامل

سیندهوجا راجارامان هم تنها با 14 سال سن، عنوان جوانترین مدیر عامل دنیا را به خود اختصاص داده است. این دختر دانش آموز بر شرکت فعال در زمینه انیمیشن مدیریت می کند؛ شرکتی که پدرش در اکتبر سال 2010 آن را راه اندازی کرد. وی هم به مدیر بودن خود افتخار می کند و هم به انیماتور بودن خود.

4. جوانترین موج سوار

جایلان آمور فقط دو سال سن دارد، اما در حال حاضر موج سواری حرفه ای ست. این پسر استرالیایی که پدرش او را در این کار بسیار همراهی می کند، بارها مورد تحسین قرار گرفته است. پدر جایلان اصلا از اینکه پسرش به دریا بیفتد، نگرانی ندارد، چرا که پسر دوساله اش شنا بلد است و خود را به ساحل رسانده و منتظر پدر می شود تا به او کمک کند.

5. جوانترین خالکوب

روبی دیکینسون با اینکه تنها 4 سالش است، ولی در خالکوبی برای خود در دنیا اسم و رسمی دارد. روبی چهار ساله در حالی هر روز بعد از تمام شدن مهد کودک به تدریس خالکوبی می پردازد که بزرگترین دغدغه همتایان و همسالانش اسباب بازی ها و تفریح هایشان است.

6. جوانترین تیرانداز

میکو آندرس فیلیپینی در سن 6 سالگی جوان ترین تیرانداز به شمار می آید. این پسر بچه شش ساله با رقبایش در تیراندازی به اهداف متحرک رقابت تنگاتنگی دارد. میکو البته هم به خوبی نظم و انضباط را رعایت می کند و هم به دیگران احترام می گذارد.

7.جوانترین کارشناس IT

مارکو کالاسان از مقدونیه با 8 سال سن، جوانترین کارشناس IT است. او می تواند از همین حالا و با همین سن کم, شغل پر درآمدی داشته باشد، اما مشکل اینجاست که او هنوز کلاس سوم را هم تمام نکرده است. مارکو که پدر و مادرش هم کارشناس همین رشته هستند، توانسته از آزمون های مایکروسافت به سلامت عبور کند.