up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله آذرخش PDF
QR code - آذرخش

آذرخش

پديده زيبا ولي خطرناک آذرخش يا برق ، تخليه الکتريکي در جو زمين است. همه شما تا به حال غرش آسمان رعد و برق و نيز تلاطم ابرها و ايجاد نورهاي درخشان لحظه اي در آسمان را ديده ايد. و سوالات زيادي که… اين صدا چه بود؟ اين نور چگونه توليد مي شود؟ چگونه از نور آذرخش استفاده کنيم؟ برق آسمان چه فوايد و مضراتي دارد؟ و هزاران سوال از اين قبيل
● تاريخچه:
تشابه بين آذرخش و جرقه الکتريکي در همان اوايل قرن هجدهم مورد توجه قرار گرفت. تصور مي شد که ابرهاي طوفاني بار الکتريکي زيادي حمل مي کنند، و آذرخش جرقه غول آسايي است که فقط ازنظر اندازه با جرقه بين الکترودهاي ماشين ويمچورست متفاوت است. اين مطلب را مثلاً لومونوسوف (M.V.Lomonosov) فيزيکدان و شيمي دان روسي که الکتريسته جو را همراه با مسائل علمي ديگر مطالعه کرد، خاطر نشان نمود. اين مطلب با آزمايش هايي که لومونوسوف در سال هاي ۱۷۵۲ و ۱۷۵۳ و فرانکلين (B.Franklin) پژوهشگر آمريکايي به طور مستقل انجام دادند، تاييد شده است.
● ماشين تندر لومونوسوف:
لومونوسوف يک ماشين تندر ساخت. خازني که در آزمايشگاه او نصب شده بود و با سيمي که انتهايش از اتاق خارج و بر تيرک بلند بالابرده شده بود، با الکتريسته جو باردار مي شد. در مدت طوفان هاي تندري ، با لمس کردن خازن مي شد جرقه را از آن خارج کرد.
● آزمايش فرانکلين:
فرانکلين در مواقع طوفان تندري بادبادکي را با يک ميله آهني به هوا فرستاد. انتهاي پايين ريسماني که به بادبادک متصل بود به کليد دري بسته مي شد. وقتي که ريسمان مرطوب و به رساناي الکتريکي تبديل مي شد، فرانکلين مي توانست جرقه ها را از کليد بگيرد، بطري ليد را پرکند. و ساير آزمايش هايي را که معمولاً با ماشين ويمچورست صورت مي پذيرفت، انجام دهد. بايد خاطرنشان کرد که چنين آزمايشاتي بسيار خطرناکند زيرا آذرخش ممکن است به بادبادک بخورد و آن وقت بار زيادي از بدن آزمايشگر به زمين برسد (برق گرفتگي شديد). در تاريخ فيزيک چنين موارد دردناکي وجود دارند. مثلاً در سال ۱۷۵۳ريچمن (G.Richman) که با لومونوسوف کار مي کرد در سن پترزبورک توسط آذرخش کشته شد. البته با اين آزمايشات نشان دادند که ابرهاي طوفاني واقعا بار الکتريکي دارند.
● چگونگي شکل گيري آذرخش:
قسمت هاي مختلف ابر بارهايي با علامت هاي مختلف حمل مي کنند. در بيشترين موارد پايين ابر (که به زمين است) داراي بار منفي است. در حاليکه قسمت بالا به طور مثبت باردار است.
بنابراين اگر دو ابر چنان بهم نزديک شوند که قسمت هايي که بار غير همنام دارند، به طرف يکديگر باشند، ممکن است بين آنها جرقه آسماني (آذرخش) بوجود آيد. همچنين تخليه آذرخش ممکن است به طريقه ديگري نيز صورت گيرد ابر طوفاني با حرکت در بالاي زمين بار زيادي بر سطح زمين القا مي کند و ابر سطح زمين بصورت صفحات خازني بزرگي در مي آيند. اختلاف پتاسيل الکتريکي بين ابر و زمين به مقادير عظيم صدها ميليون ولت مي رسد و ميدان الکتريکي شديدي در هوا به وجود مي آيد. اگر شدت اين ميدان به قدر کافي زياد باشد، ممکن است جرقه زني روي دهد يعني آذرخش به زمين بربخورد. گاهي آذرخش ها به زمين مي خورند يا باعث آتش سوزي مي شوند. پارامتر هاي مشخص کننده آذرخش : بنا بر مشاهدات دراز مدت تخليه جرقه اي آذرخش با عوامل زير مشخص مي شود. ولتاژ بين ابر و زمين که حدوداًُ ۱۰۸ ولت است. جريان در آذرخش که حدودا ۱۰۵ آمپر است.
مدت آذرخش که حدوداً ۶ ۱۰ ثانيه است. قطر کانال تابان آذرخش که حدودا ۱۰ تا ۲۰ سانتيمتر است. تندر آذرخش: تندر که بعد از آذرخش شنيده مي شود، داراي همان منشأ ترق ترقي است که در مدت جرقه در آزمايشگاه بوجود مي آيد. يعني هواي درون کانال تابان آذرخش به شدت گرم و منبسط مي شود و موج هاي صوتي ايجاد مي کند. در نتيجه بازتاب از ابرها ، کوه ها و غيره پژواک غرش هاي تندر را اغلب مي توان شنيد. توليد برق استفاده از انرژي خورشيدي ديد کلي نيروگاه هسته اي مانند هر مرکز مولد برق با هدف توليد برق ايجاد مي شود. توليد برق کار مشکلي به نظر نمي رسد. هر يک از شما احتمالا تکمه فلاش عکاسي يا استارت يک اتومبيل را زده است. در هر دوي اينها از انرژي الکتريکي ذخيره شده در يک باطري در موقع لزوم استفاده مي شود. ولي يک ايستگاه مولد برق را نمي توان از تعداد زيادي باطري متصل به هم تشکيل داد.
دو دليل بسيار مهم وجود دارد که چرا اين کار نمي تواند صورت پذيرد:
۱) اول اينکه باطريها مقدار انرژي الکتريکي محدودي دارند و نمي توانند بدون آنکه مرتب پر شوند مدت طولاني دوام داشته باشند، علاوه بر اين براي پرکردن آنها نياز به منبع انرژي الکتريکي ديگري است.
۲) دوم اينکه باطريها نمي توانند انرژي الکتريکي به مقدار زياد در زمان کوتاهي تهيه کنند. اگر باطري نمي تواند منظور يک يک مرکز توليد برق را برآورده سازد پس چه چيز مي تواند؟ راههاي توليد برق مردم سالهاي متمادي است حرکت مکانيکي را براي توليد برق مورد نياز خود بکار مي برند. مي دانيد اساس کار يک دستگاه مولد برق (ژنراتور) ، اعم از مولد جريان مستقيم يا متفاوت ، حرکت نسبي يک هادي در ميدان مغناطيسي است. ولي مولد يک عيب دارد آن اين است که مانند باطري نمي تواند انرژي الکتريکي ذخيره کند، به عبارت ديگر برقي که مولد توليد مي کند بايد در حين توليد مصرف شود.
در همه مولد ها يک چيز مشترک است، همه آنها نياز به منبع قدرت دارند تا استوانه حامل هادي ها را ، يا آهنرباي مولد ميدان مغناطيسي را بچرخاند يعني حرکت مکانيکي سيم ها را در ميدان مغناطيسي ثابت ( يا حرکت آهنربا را در مقابل سيم پيچ ها ثابت) تامين کند. منابع قدرت مورد استفاده انواع مختلف دارند. چهار نوع از آنها که اغلب مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از توربين آبي ، توربين بخار ، توربين گازي و موتور هاي درون سوز. توربين آبي در نيروگاه هاي هيدروليک براي چرخاندن مولد برق (ژنراتور) از توربين آبي استفاده مي شود. اين طريقه توليد برق از لحاظ اقتصاد با صرفه است ولي محدوديت جغرافيايي محل از لحاظ سد سازي دارد. توربين گازي استفاده از توربين گازي براي به کار انداختن مولد هاي برق روز افزون است. اساس کار توربين هاي گازي مانند کار موتور هاي جت است.
سوخت مي سوزد و گازهاي حاصل از سوختن در توربين منبسط مي شود. ساختن توربين هاي گازي کم خرج است ولي بهره برداري از آنها پرخرج مي باشد، علاوه بر اين ابعاد آنها محدود است. به همين جهت اغلب آنها را به عنوان واحد هاي اضافي براي تدارک الکتريسيته بيش از معمول ، بويژه هنگامي که مصارف اختصاصي مورد نياز است ، بکار مي روند. توربين بخار توربين بخار وسيله متداولتري براي تامين توان مکانيکي جهت چرخاندن القاء کن مولد برق از نيروگاه است.
تفاوت يک نيروگاه بخار با نيروگاههاي ديگر در چگونگي توليد بخار است. هر روشي که بکار مي رود بايد مقدار زيادي گرما براي توليد بخار لازم جهت بکار انداختن توربين هاي بخار تهيه شود. در نيروگاههاي با سوخت فسيلي اين گرما از سوختن زغال سنگ ، نفت ، يا گاز طبيعي حاصل مي شود. در نيروگاه هسته اي گرما از شکافت اتمهاي سوخت اورانيوم به دست مي آيد. نيروگاه با سوخت فسيلي نيروگاههاي با سوخت فسيلي مدرن پيچيده و پراجزايند، ولي در همه آنها شش مرحله زير انجام مي گيرد: تهيه سوخت و تزريق آن سوختن توليد بخار کارکردن توربين مولد چگاليدن بخار برگشت آب حاصل از چگاليدن بخار به ديگ مکانيسم مراحل نيروگاه با سوخت فسيلي در نيروگاه با سوخت فسيلي ، اول بايد سوخت را آماده کرد.
مثلا اگر سوخت زغال سنگ است بايد به صورت گرد درآيد، چنانچه نفت است بايد گرم شود ، سپس سوخت آماده شده ، به داخل کوره تزريق يا پاشيده شود. در کوره سوخت با هوا مخلوط شده مي سوزد و گرماي حاصل از سوختن آن براي توليد بخار بکار مي رود و چرخه توليد بخار آغاز مي شود، بخار در توربين منبسط شده و آن را مي چرخاند و چون محور توربين به محور مولد برق اتصال دارد القاء کن مولد نيز به چرخش در مي آيد و برق توليد مي شود، بخار پس از خروج از توربين بايد متراکم شده دوباره به صورت آب در آيد بطوريکه بتوان آن را بوسيله تلمبه به ديگ برگردانده دوباره از آن استفاده کرد.
تبديلات انرژي در مکانيسم کار نيروگاه با سوخت فسيلي در اين شش مرحله که در نيروگاه با سوخت فسيلي جريان دارند، انرژي در مراحل پي درپي از يک صورت به صورت ديگر تبديل مي شود: انرژي اوليه در سوخت ذخيره است، وقتي سوخت مي سوزد مقداري از اين انرژي به صورت گرما آزاد مي شود. آب درون ديگ اين انرژي گرمايي را جذب مي کند و بخار مي شود. بخار انرژي را به توربين انتقال مي دهد، در توربين اين انرژي به انرژي جنبشي چرخاننده توربين تبديل مي گردد که مستقيما به مولد برق انتقال يافته به انرژي الکتريکي تبديل مي شود و برق توليد مي گردد.

پديده زيبا ولي خطرناک آذرخش يا برق ، تخليه الکتريکي در جو زمين است. همه شما تا به حال غرش آسمان (رعد و برق) و نيز تلاطم ابرها و ايجاد نورهاي درخشان لح ...

با بررسيهاي مختلفي معلوم شده است که در جو زمين حدود1800 طوفان تندري همزمان روي مي دهند و اين طوفانهاي تندري حدود100 درخش آذرخش در ثانيه توليد مي کنند. ...

اين پديده‌ها به نامهاي گوناگون ناميده شده‌اند : بشقاب پرنده، آتشگوي الكتريكي، آذرخش يا صاعقه گلوله‌اي، شخانه زميني، و نور زلزله. معمولاً هنگامي به اين ...

موتورهاي احتراق داخلي ماشين هايي شگفت انگيزي هستند که در طي بيش از 100 سال تکامل يافته اند . اين تکامل توسط سازندگان خودرو براي افزايش بازده و کاهش آل ...

دانلود نسخه PDF - آذرخش