یک باطری آبی

 

در یک تلاش دیگر از این دست لاری کاستیوک از دانشگاه آلبرتای کانادا در حال کار روی یک نوع باتری است که نیروی خود را از آب می گیرد، یعنی تولید الکتریسیته به طور مستقیم از آب ، اما در مقیاس بسیار کوچک.

در حال حاضر نیز واژه ای با نام هیدروالکتریسیته یا همان برق آبی وجود دارد و بیشتر افراد نیز با آن آشنا هستند.
در هیدروالکتریسیته ، آب از ارتفاعی به پایین می ریزد و توربین ها را چرخانده و به این ترتیب الکتریسیته تولید می کند؛ اما روشی این دانشمند باارزش که ذکر شد، کاملا فرق دارد.

وی آب را تحت فشار قرار می دهد و آنها را از کانال های میکروسکوپی و بسیار بسیار ریز که درون یک لوله شیشه ای قرار دارند، رد می کند و به این ترتیب مستقیما برق را از آب می گیرد.

با عبور آب از سطح کانال ها، یونهای آب به سطوح جامد مالیده می شوند و شارژ الکتریکی شده و به کمک الکترودهایی که در انتهای هر یک از کانال ها قرار می گیرند، انرژی الکتریکی استخراج می شود.
گرچه جریان تولید شده در این روش نیز بسیار کم و در حد 4 میکرووات است ؛ اما اگر میلیون ها کانال با خصوصیات ذکر شده به یکدیگر ملحق شوند، می توان خروجی را افزایش داد و به این ترتیب نیروی کافی خلق یک باتری آبی را به دست آورد.

اجاقهای میکرو ویو

در بیست ساله اخیر ، اجاقهای میکروویو حضوری فراگیر پیدا کرده اند . فن آوری میکروویو ما را قادر می سازد که غذا را بسیار سریعتر از اجاقهای معمولی بپزیم یا گرم کنیم . شاید این سؤال به ذهن شما خطور کرده باشد که اجاقهای میکروویو چگونه می توانند غذا را با این سرعت گرم کنند ؟ میکروویو که شکلی از انواع تابش الکترومغناطیسی است بوسیله ماگنترون magnetron تولید می شود که در زمان جنگ جهانی دوم همزمان با توسعه فن آوری رادار اختراع شد . ماگنترون استوانه ای تو خالی است که میان مغناطیسی نعلی شکل قرار دارد . در مرکز استوانه میله ای کاتدی قرار دارد و دیواره استوانه هم به عنوان آند عمل می کند . وقتی استوانه گرم می شود ، کاتد الکترونهایی گسیل می کند که آنها هم به سوی دیواره استوانه حرکت می کنند . نیروی حاصل از میدان مغناطیسی سبب می شود تا الکترونها در مسیری دایره ای بچرخند . این حرکت ذرات باردار با بسامد 45/2 گیگاهرتز میکروویوی مناسب پخت تولید می کنند . یک « هدایت کننده موج » میکروویوها را به سوی محفظه پخت هدایت می کند . و پره های یک بادبزن هم سبب پخش میکروویوها به تمام قسمتهای اجاق می شود . عمل پخت در اجاق میکروویو ناشی از برهمکنش مؤلفه میدان الکتریکی تابش با مولکولهای قطبی ( عمدتاً آب ) موجود در غذاست . تمام مولکولها در دمای اتاق می چرخند . اگر بسامد تابش و بسامد حاصل از چرخش مولکولی مساوی باشند ، انرژی می تواند از میکروویو به مولکول قطبی منتقل شود و در نتیجه مولکول می تواند سریعتر بچرخد . بسامد 45/2 گیگاهرتز برای افزایش انرژی چرخشی مولکولهای آب بسیار مناسب است . اصطکاک ناشی از چرخش سریع مولکولهای آب سرانجام سبب گرم شدن مولکولهای غذایی احاطه کننده مولکولهای آب می شود . دلیل اینکه اجاقهای میکروویو می توانند غذا را این چنین سریع بپزند ، این است که تابش بوسیله مولکولهای غیر قطبی جذب نمی شود ؛ بنابراین می تواند همزمان به قسمتهای مختلف غذا برسد ( میکروویوها ، بسته به مقدار آب موجود در غذا ، می توانند تا عمق چند سانتیمتر در غذا نفوذ کنند ) . در یک اجاق متعارف ، گرما از طریق رسانش فقط تا مغز غذا می توانداثر کند ـ و این امر بوسیله انتقال گرما از مولکولهای هوای داغ به مولکولهای سردتر غذا در اجاق چند لایه صورت می گیرد ـ که البته فرآیند بسیار کندی است . تذکر نکات زیر در کار کرد یک اجاق میکروویو سودمند است : مواد پلاستیکی و ظروف پیرکس چون در بر گیرنده مولکولهای قطبی نیستند ، بنابراین تحت تأثیر تابش میکروویو قرار نمی گیرند (برخی مواد پلاستیکی که از گرمای غذا ذوب می شوند ، نباید در اجاقهای میکروویو مورد استفاده قرار گیرند ) . فلزات ، بازتاب دهنده میکروویوها هستند ؛ بنابراین همچون حفاظی برای غذا محسوب می شوند و حتی ممکن است آنقدر انرژی را به گسیل کننده میکروویو بازگردانند که سبب افزایش بار آن شوند . چون میکروویوها می توانند در فلزات جریانی القا کنند ؛ لذا ممکن است سبب جرقه هایی بین محفظه و جداره داخلی اجاق شوند .

چرا میدان مغناطیسی زمین عوض می شود؟

میدان مغناطیسی یا آهنربایی کره زمین در حال ضعیف شدن است. اگر این کاهش در شدت میدان با همین اهنگ به پیش رود ظرف 1200 سال آینده قطب نماهای سراسر دنیا از کار خواهند افتاد تا مدتی به طرف همه جا ولی در واقع هیچ جا منحرف خواهند شد. سپس به آهستگی پس از گذشت دهها یا صدها سال بار دیگر همراستا خواهند شد اما این بار به سمت جنوب.
نتیجه این می شود که میدان مغناطیسی زمین وارونه خواهد شد این اتفاق پسشتر نیز بارها روی داده است. زمین شناسان در سنگ های مغناطیسی چندین میلیون ساله قراینی یافته اند که این را تایید می کند. روشن است که این پدیده بیانگر مطلب بسیار مهمی درباره هسته درونی زمین است.اما پرسش اینجاست که این مطلب مهم چیست؟ هسته زمین از آهن و نیکل تشکیل شده که بخش عمده ای از انها به حالت گداخته وجود دارد این مایع فلزی پیوسته در جنبش است و این جنبش به نحوی جریانهای الکتریکی به وجود می اورند که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می کنند. جزئیات این فعالیت فلزی گداخته و تغییراتی که در میدان مغناطیسی زمین بوجود می اورد هنوز روشن نشده است برخی از سرنخ هایی که درباره رویدادهای درون زمین در اختیار داریم از بررسی ساختار بیرونی این میدان بسیار گسترده بدست آمده اند این میدان زمین را در محاصره خود دارد و تا صدها هزار کیلومتر در فضا ادامه دارد. میدان مغناطیسی را می توان به صورت مجموعه ای از خط های فرضی تصور کرد که در فضا از قطب جنوب در جنوبگان تا قطب شمال در کانادا قوس می زند و سپس در درون هسته زمین ادامه می یابد تا بار دیگر از قطب جنوب سر در آورد. میدان مغناطیسی زمین همواره نابسامان است. قطب های مغناطیسی زمین 11 درجه با قطب های جغرافیایی زمین فاصله دارند در این میدان پیچش ها و خمیدگی هایی وجود دارد که در آن نواحی ممکن است جهت عقربه قطب نما حتی تا 20 درجه از شمال حقیقی فاصله داشته باشد. دریانوردان این نواحی را از قرن یازدهم هجری تا کنون نقشه برداری کرده اندتا مبادا قطب نماهایشان آنان را از مسیر واقعی منحرف کند. از روی نوشته های آنان در میابیم که شدت میدان مغناطیسی زمین افت و خیز بسیار زیادی دارد.و سالانه در حدود 20 کیلومتر به طرف غرب جابجا می شود در نظر دانشمندان امروزی این بدان معناست که مایع گداخته هسته زمین با سرعتی در حدود نیم میلیمتر در ثانیه در حرکت است. یعنی در روز تقریبا مسافتی برابر نصف طول زمین فوتبال را می پیماید. زمین فیزیکدانان در مقیاس گسترده تر با بررسی مغناطیس هایی که در گدازه های منجمد باستانی محبوس شده اند ردپای میدان مغناطیسی زمین را 30 تا 50 میلیون سال گذشته دنیبال کرده اند همچنانکه سنگ ها گداخته می شوند اتم های آهن موجود در آنها تمایل می یابند با راستای میدان مغناطیسی ان دوره همراستا شوند. این مدارک نشان می دهد که در گذشته میدان مغناطیسی زمین در فاصله های زمانی نامعین از 30 هزار سال گذشته تا 1 میلیون سال وارونه شده است. میدان از این رو به آن رو می شود. یعنی در مدت نزدیک به 100 هزار سال ضعیف می شود و سپس در جهت دیگر افزایش می یابد.
بسیاری از زمین شناسان که درباره علت وارون شدن ها بررسی می کنند اکنون معنقدند که میدان مغناطیسی ضعیفی که بر سطح زمین می سنجیم ( آن قدر ضعیف که آهنربای نعلی شکل اسباب بازی هم 100 برابر از آن نیرومند است) تنها مشتی از خروار است. بخش عمده از فعالیت مغناطیسی زمین در هسته آهنی و نیکلی آن صورت می گیرد برابر مقبول ترین توضیحی که برای این مساله ارائه شده و به نظریه دینامو معروف است بخشی از میدان که در هسته زمین امتداد دارد در مایع باردار و گداخته آن محبوس شده و با چرخش زمین کشیده می شود. درنتیجه به طور مستقیم از هسته نمی گذرد بلکه بارها دور هسته پیچیده می شود تا مانند دسته ای از کش های محکم تشکیل خطوط شار نیرومندی را بدهد. بنابر این نظریه جریان همرفتی فلز گداخته که از اعماق هسته بالا می آید حلقه های کوچکی از این ماده مغناطیسی دور هم پیچیده را به سطح می راند که از اینجا به فضا امتداد می یابند و تشکیل میدان آشنایی را می دهد که می سنجیم. سپس یک بار دیگر به درون هسته شیرجه می روند و سخت دور هسته پیچیده می شوند بدین ترتیب میدان خود را نگه می دارند. در این فرضیه درباره اینکه چه چیزی ممکن است باعث وارونه شدن میدان شود چنین استدلال می شود که طبیعت غیر قابل پیش بینی جریان همرفتی که نقش دارد. اگر در یک نقطه چند حلقه بیشتر از نقطه دیگر جمع شود ذره های میدان که به سطح می رانند در جهت مخالف حلقه می زنند. احتمال دیگر آن است که این وارونه شدن ها به هیچ وجه کاتوره ای و تصادفی نیست. و اگر اطلاعات کافی داشتیم می توانستیم آن ها را پیش گویی کنیم و شاید بر همکنش های الکترومغناطیسی مایع جوشان درون زمین چندان پیچیده اند که وارونگی تصادفی به نظر می رسد اگر چنین باشد شاید روزی دانشمندان بتوانند به ما بگویند که وارونگی بعدی چه هنگام رخ می دهد اما اکنون تنها کاری که می توانیم بکنیم این است که قطب نماهایمان را تماشا کنیم و حدس بزنیم در دل گداخته زمین چه می گذرد

منبع 1 : physicsir.com
منبع 2 : مجله دانشمند

اشکانیان مخترع پیل الکتریکی

 

آیا ایرانیان مخترع پیل الکتریکی بوده اند؟      

تا چند سال پیش همه تصور میکردند که پیل الکتریکی را نخستین بار دانشمند ایتالیایی لوییجی گالوانی در سال 1786 اختراع کرد.گالوانی از قرار دادن دو فلز در آب نمک جریان برق بدست آورد. چقدر مایه تعجب است وقتی میبینیم که بر حسب تصادف ،گالوانی هم برای ساختن پیل همان فلزهایی را استفاده کرد که 1800 سال پیش از وی ایرانیان برای ساختن پیل بکار برده بودند.

پیل مورد استفاده ایرانیان در قریه ای در اطراف بغداد به دست آمده است.باستان شناسانی که در آثار تمدن اشکانیان حفاری میکردند در کلبه یک کاهن یا کیمیاگر ایرانی تعداد زیادی از این پیلها به دست آوردند. باید در نظر داشت که در زمان فرمانروایی اشکانیان که از 250 سال قبل از میلاد مسیح تا 226 سال بعد از میلاد ادامه داشت قسمت مهمی از کشور فعلی عراق و منجمله نواحی بغداد جز امپراطوری ایران محسوب می شد.

برای نخستین بار یک باستانشناس آلمانی به نام ویلهلم کونیک یک پیل الکتریکی اشکانیان را 20 سال پیش در مرز عراق و ایران کشف کرد و هنگامی که آن را به موزه برلین برد مشاهده کرد که دوستانش نیر قطعات شکسته و خورد شده نظیر این پیل را پیش تر به موزه آورده اند. باستان شناس آلمانی پس از مدتی حدس زد که شاید این جسم عجیب یک پیل الکتریکی بوده است ولی دوستانش در این مورد تردید داشتند تا آنکه او پس از سالیان دراز تحقیق عاقبت موفق شد در خرابه های شهر سلوکیه متعلق به اشکانیان آلات دیگری کشف کند که حدس قبلی او را تایید نمود.

این دانشمند در حفاری های خود مقدار زیادی از این پیلها را پیدا کرد که به وسیله میله های برنزی به یکدیگر متصل بودند و در آخر فقط دو سیم از ترکیب آنها بوجود آمده بود و سر این دو سیم به دستگاه دیگری فرو رفته بود. کونیک مشاهدات خود را در کتابی منتشر ساخت.تا آنکه افکارش در سراسر جهان پخش شد و پس از آزمایشهای فراوانی که در این مورد به عمل آمد ، سرانجام چندی پیش یک مهندس امریکایی به نام ویلاردگری ثابت کرد که این دستگاه عجیب را اشکانیان برای آب دادن فلزات بخصوص طلا و نقره بکار می برده اند.

گری در گزارش خود می نویسد:«اشکانیان از اتصال این پیلها به یکدیگر مقدار قابل توجهی نیروی برق بدست می آوردند و آن را به وسیله دو سیم وارد دستگاه آبکاری کرده و با استفاده از املاح طلا و نقره ، دستبند ها و زینت آلات خود را آب طلا و نقره میدادند که امروز گالوانو پلاستی یا آبکاری الکتریکی می نامند.»

در آن زمان کیمیاگران و جواهرسازان باستانی که به اینکار می پرداختند ساختمان پیل را نیز مانند سایر معلومات خویش به عنوان یک راز مگو تلقی کرده و جز به اهل فن به کسی ابراز نمی داشتند و در نتیجه از این اختراع جز کاهنها و کیمیاگران ، دیگران اطلاع نداشتند.

منبع :www.physicsir.com