آقای مهندس

دانشمندان دانشگاه مشهور ام آی تی (MIT) به صورت کاملا اتفاقی، سیاه ترین ماده جهان را خلق کردند! این ماده بسیار عجیب، تنها ۰٫۰۰۵ درصد از نور را بازتاب می‌دهد!

اگر بخواهیم نگاهی علمی به رنگ سیاه داشته باشیم، باید بگوییم هنگامی که یک جسم، تمام نوری که به آن تابیده شود را به خود جذب کند و هیچ بخشی از آن نور را بازتاب ندهد، آنگاه ما آن جسم را سیاه محض می‌بینیم. تنها جسمی که هیچ پرتو نوری را بازتاب نمی‌دهد و درنتیجه به معنی واقعی کلمه سیاه است، سیاه چاله ها هستند. حداقل این چیزی است که علم کنونی بشر به آن رسیده است. اما اگر بخواهیم از یک زاویه جالب به قضیه نگاه کنیم، می‌توانیم بگوییم ماده‌ای که دانشمندان دانشگاه ام آی تی خلق کردند، حتی از سیاه چاله ها هم سیاه‌تر و در نتیجه، سیاه ترین ماده جهان است!

سیاه ترین ماده جهان

همان طور که گفته شد، سیاه ترین ماده جهان هستی، حداقل تا جایی که بشر می‌داند، سیاه چاله ها هستند. اما آن زاویه دید جالبی که به آن اشاره کردیم، یک مقدار این موضوع را به چالش می‌کشد! ببینید همانطور که احتمالا می‌دانید، دلیل سیاهی محض سیاه‌ چاله‌ها، ماهیت خاص آن‌ها نیست، دلیل سیاهی آن‌ها، جاذبه غیرقابل تصور سیاه چاله ها است. درواقع جاذبه سیاه چاله آن قدر زیاد است که پرتوهای نور، توانایی عبور از افق رویداد آن را ندارند و در نتیجه، هیچ نوری از سمت سیاه چاله ها بازتاب نمی‌شود.

اما ماده بسیار عجیب و خاصی که دانشمندان ام آی تی موفق به ساخت آن شدند، طبیعتا دارای هیچ جاذبه خاصی نیست و دلیل اینکه نور را به حد بسیار کم و نامحسوسی بازتاب می‌دهد، صرفا ماهیت خاص آن است! این ماده توانایی جذب ۹۹٫۹۹۵درصد از نوری که به آن تابیده شده را دارد و این موضوع به این معنی است که تنها ۰٫۰۰۵ درصد از نور تابیده شده، توانایی بازگشت یا همان بازتاب را دارد! پس درست است که سیاه‌ چاله‌ها، کماکان سیاه ترین ماده جهان هستی به شمار می‌روند، اما اگر بحث جاذبه را کنار بگذاریم و صرفا به ماهیت اجسام بپردازیم، آنگاه می‌توان ادعا کرد که دانشمندان دانشگاه ام آی تی، توانسته‌اند سیاه ترین ماده جهان را خلق کنند!

نحوه ساخته شدن سیاه ترین ماده جهان

نکته بسیار جالب در رابطه با نحوه ساخته شدن سیاه ترین ماده دنیا این است که این ماده، به صورت کاملا تصادفی و اتفاقی ساخته شده است! درواقع دانشمندان ام آی تی درحال تلاش برای افزودن میزان نانو لوله های کربنی (ملقب به CNT) در مواد رسانا، مانند آلومینیوم بودند، تا آن‌ها را به رساناهای قوی‌تری تبدیل کنند. در خلال آزمایش مشاهده شد که لایه‌ی اکسیدی تشکیل شده بر روی سطح آلومینیوم همچون عایقی برای عبور جریان الکتریکی عمل می کرد. بنابراین این لایه توسط نمک های کلریدی حذف شد. در مرحله‌ی بعد فویل آلومینیومی در کوره قرار داده شد و نانولوله‌های کربنی توسط روش CVD بر روی نمونه رشد داده شد. اما پس از افزودن CNTها، به ماده ای برخوردند که آن را به تیتر یک تمام رسانه های علمی و خبری سرتاسر دنیا تبدیل کرد!

فویل آلومینیومی پوشش داده شده با نانو لوله های کربنی

این ماده که هنوز نام خاصی هم برایش انتخاب نشده، آن قدر سیاه است که چشم انسان عملا نمی‌تواند آن را مشاهده کند! اگر در یک اتاق نورانی به این ماده نگاه کنید، همه چیزی که می‌بینید یک ناحیه تاریک کوچک، در میان انبوهی از نور است! مسلما تماشای این ماده برای هرکسی می‌تواند بسیار جذاب و دیدنی باشد. این ماده هم‌اکنون در یک نمایشگاه هنری واقع در نیویورک آمریکا به نمایش گذاشته شده است.

کاربردهای احتمالی ماده ساخته شده توسط MIT

شاید فکر کنید که این ماده سیاه، به جز ظاهر بسیار عجیب و احتمالا الهام بخش بودن برای هنرمندان و نقاشان، کاربرد چندان خاصی ندارد. اما دانشمندان سازنده این ماده، مدعی شده‌اند که ماده ساخت آن‌ها، که خودشان به آن سیاه‌ترین سیاه” می‌گویند، کاربردهای عملی زیادی هم دارد. به عنوان مثال، آن‌ها می‌گویند که از این ماده می‌توان به عنوان کورکننده اُپتیکال (Optical Blinder) در تلسکوپ‌های فضایی استفاده کرد. به عقیده یکی از پروفسورهای دانشگاه ام آی تی بنام برایان واردل (Brian Wardle) که در حوزه مکانیک پرواز و مکانیک فضانوردی تخصص دارد، با استفاده از ماده ساخته شده توسط ام آی تی، می‌توان برای مقابله با پرتوهای نوری که تمرکز و دقت کار تلسکوپ های فضایی را پایین می‌برند، استفاده کرد.

اما تا پیش از این ماده، سیاه ترین ماده ساخت بشر، چیزی نبود جز ونتابلک (

ادامه مطلب

واشر مانیفولد اگزوز

این واشر در محل اتصال مانیفولد اگزوز به سرسیلندر خودرو متصل است و محل اتصال این دو را آب بندی می‌کند. واشر مانیفولد اگزوز در طول عمر کاری خود تحت فشار و دمای زیادی قرار

دارد به همین خاطر ممکن است پس از چندسال خراب شده و سبب بر

وز نشتی در مانیفولد اگزوز شود. تشخیص خرابی این واشر نیز بسیار ساده است چراکه خودرو صدای بلند و ناهنجاری را تولید خواهد کرد.

فلایول

فلایویل را چرخ طیار نیز می‌نامند که نامی بسیار نامتداول بوده و توسط مکانیک‌ها استفاده نمی‌شود. فلایویل چندین وظیفه دارد، یکی جذب کردن نواسانات میل لنگ، ایجاد اینرسی لازم برای حرکت میل لنگ و دیگری انتقال نیرو از پیشرانه به مجموعه‌ی کلاچ است. در خودروهای دنده دستی صفحه کلاچ مستقیما با فلایویل در تماس است. استفاده‌ی نادرست و عادات رانندگی ناصحیح با یک خودروی دنده دستی می تواند سبب آسیب دیدن فلایویل و یا ساییده شدن سطح آن شود. برخی اوقات می توان با پرداخت دوباره‌ی سطح فلایویل مشکل آن را برطرف کرد اما اگر مشکل حاد باشد باید کل آن را تعویض کرد.

پمپ بنزین

پمپ بنزین معمولا در باک خودرو قرار دارد و بنزین را از باک به پیشرانه می‌رساند. محل جایگیری آن در اکثر خودروها در زیر صندلی‌های ردیف عقب است. فهمیدن خرابی پمپ بنزین ساده است. پمپ خراب سبب افت فشار بنزین می‌شود و کارکرد پیشرانه را با مشکل مواجه می‌کند همچنین اگر خودروی شما استارت خورده ولی روشن نشود، پمپ بنزین یکی از گزینه‌هایی است که باید سالم بودن آن را چک کرد.

درب باک

همه‌ی ما میدانیم درب باک چه شکلی است. به دلیل خاصیت فرار بودن بنزین اگر فراموش کنید که درب باک را ببندید بنزین از باک تبخیر شده و وارد جو خواهد شد. برخی خودروهای جدید مجهز به آلارمی هستند که در صورت باز ماندن درب باک به شما هشدار می‌دهند. خوشبختانه اگر درب باک خراب باشد می‌توانید خودتان در منزل آن را تعویض کنید و نیازی به مراجعه به تعمیرگاه نیست.

واشر سرسیلندر

واشر سرسیلندر مابین سرسیلندر و بلوک پیشرانه قرار دارد. این واشر موتور خودرو را از چند منظر آب بندی می‌کند. یکی اینکه مجراهای آب و روغن که از بلوک به سرسیلندر جریان دارند را آب بندی کرده و دیگری هم اینکه محفظه‌ی احتراق را نیز آب بندی می‌کند. واشر سرسیلندر می‌تواند از چند جهت و یا فقط یک جهت خراب شده و مشکلاتی را پدید بیاورد که هر کدام علایم خاص خودشان را دارند. اگر واشر در سمت مجرای آب و روغن نشتی پیدا کند، روغن موتور با آب رادیاتور مخلوط می‌شوند، علایم آن این است که شما با آب رادیاتور قهوه‌ای رنگ و کف کرده مواجه خواهید شد. اگر کمپرس (تراکم) موتور نیز به مجرای آب راه یابد آنگاه می‌تواند به شیلنگ‌های رادیاتور آسیب بزند و به موازات آن آب نیز وارد سیلندر شده و باعث می‌شود که دود سفید رنگ از اگزوز خارج شود. اگر دود آبی رنگ نیز از اگزوز خارج شد نیز بدین معنی است که روغن موتور وارد محفظه‌ی احتراق شده و می‌سوزد. کیت واشر سرسیلندر خیلی گرانقیمت نیست اما تعویض آن مستم وقت و هزینه‌ی بسیار است و جزو تعمیرات اساسی پیشرانه محسوب می‌شود.

هیت سینک بخاری

این قطعه از متعلقات سیستم بخاری خودرو است و از یک رادیاتور تشکیل شده است که آب رادیاتور خودرو وارد آن شده و حرارت آن به کابین خودرو منتقل می شود. این هیت سینک در پشت داشبورد خودرو قرار دارد و موتور فن سیستم تهویه نیز معمولا در نزدیکی آن است. هر چند که هیت سینک بخاری به ندرت خراب می‌شود اما دسترسی به آن کمی دشوار است. موارد خرابی آن نیز می‌تواند شامل گرفتگی مجرای آن باشد که در اینصورت عملکرد بخاری خودرو کاهش قابل ملاحظه‌ای خواهد یافت،‌ مورد دیگر نیز نشتی آب رادیاتور از این هیت سینک است که در صورت وجود نشتی نیز متوجه ورود مایع خنک کننده به داخل کابین خواهید شد.

شیلنگ ها

شیلنگ‌ها در نقاط مختلفی از خودرو بکار رفته‌اند، در آنها بنزین، روغن و ضدیخ رادیاتور جریان دارد. شیلنگ ها اکثرا از مواد پلاستیکی ساخته می‌شوند و باید توجه داشت که مواد لاستیکی در مدت زمان مستعد خشک شدن بوده و حالت شکننده پیدا می‌کنند. همچنین رانندگان نکته سنج به این مساله توجه داشته باشند که فرآورده های نفتی برای شیلنگ‌ها مضر هستند و از طرفی در خودرو احتمال تماس شیلنگ‌ها با این مواد زیاد است پس بهتر است اگر نشتی هرچند کوچک در جایی از شیلنگ‌ها مشاهده کردید فورا آن را برطرف کنید چون عدم توجه به این مورد می تواند عواقب بد و البته گرانقیمتی داشته باشد.

کوئل شمع

برخلاف خودروهای قدیمی کاربراتوری که در دلکو و تقسیم کننده استفاده می‌کردند در خودروهای امروزی شاهد استفاده از کوئل برای برق رسانی به شمع‌ها هستیم. در خودروهای جدیدتر برای هر شمع یک کوئل مستقل در نظر گرفته شده است. وظیفه‌ی کوئل تامین برق ولتاژ بالا برای جرقه‌زنی شمع‌ است. کوئل‌ها با گذشت زمان به مرور کارایی خود را از دست می‌دهند و دیگر ولتاژ کافی را تولید نمی‌کنند. خراب شدن آنها می تواند سبب عدم جرقه‌زنی شمع مربوطه شود، به این حالت اصطلاحا تک کارکردن پیشرانه گفته می‌شود. قیمت کوئل نیز بسته به نوع خودرو و برند آن می‌تواند ارزان یا بسیار گران قیمت باشد و برخی اوقات لازم است تا همه‌ی کوئل‌ها را با هم تعویض کنید.

سوئیچ استارت

سوئیچ خودرو البته این روزها در حال منسوخ شدن است و کم کم سیستم Keyless جای آن را می‌گیرد. اما این قطعه نیز با گذشت زمان خراب شده و از کار می افتد. وظیفه‌ی این قطعه نیز مانند یک کلید روشن/خاموش برای خودرو است.

واشر مانیفولد هوا

واشر مانیفولد هوا محل اتصال این مانیفولد با سرسیلندر را آب بندی می کند. اگر در این واشر نشتی بروز کند این نشتی سبب ورود هوای اضافه به پیشرانه خواهد شد، بدین ترتیب ECU نمی‌تواند تشخیص دهد که دقیقا چه میزان هوا در حال ورود به پیشرانه است و متعاقب آن نمی‌تواند مقدار صحیح پاشش سوخت را تنظیم کند. علایم نشتی این واشر نیز روشن شدن چراغ چک موتور در نشان‌دهنده‌ها است. با استفاده از دستگاه عیب یابی (دیاگ) می‌تواند کد خطای مربوطه را خوانده و اگر خطا به نشتی واشر مربوط باشد باید آن را تعویض کرد. خوشبختانه تعویض واشر مانیفولد هوا هزینه‌ی زیادی ندارد.

چراغ پلاک

این چراغ‌های حبابی از ساده ترین و ارزان ترین قطعات یک اتومبیل به شمار می‌روند. با توجه به وم دیده شدن نمره‌ی ماشین در شب لازم است که همواره از صحت کارکرد این لامپ ها مطمئن شوید. قیمت این لامپ‌ها نیز بسیار ارزان است و هیچ جای توجیهی برای تعویض نکردن آنها باقی نمی‌گذارد.

حسگر Mass Air

این حسگر مقدار هوای ورودی به پیشرانه را اندازه گیری می‌کند و با ارسال این اطلاعات به ECU کمک می کند تا میزان پاشش سوخت هرچه دقیقتر انجام شود. این حسگر در معرض ناخالصی‌های هوا نظیر گرد و غبار قرار دارد و همین عامل می تواند باعث خرابی آن شود. همچنین بخش الکترونیکی این حسگر نیز می‌تواند دچار مشکل شود. در صورت خرابی این حسگر معمولا چراغ چک موتور روشن شده و می تواند با استفاده از دستکاه دیاگ کد خطای سنسور Mass Air را شناسایی کرد. در صورت بروز نشتی هوا نیز این حسگر دچار خطا می‌شود.

دسته موتور

کار این قطعه همانطور که از نامش پیدا است نگه داشتن پیشرانه‌ی خودرو در جای خود است. در حقیقت دسته موتور محل اتصال پیشرانه با شاسی خودرو است. خودروهای سواری بسته به نوع طراحی می‌توانند دو، سه و یا چهار عدد دسته موتور داشته باشد. استفاده از قسمت پلاستیک در دسته موتور نیز باعث جذب شدن بخشی از لرزش‌های تولید شده توسط پیشرانه می‌شود. خرابی دسته موتورها باعث لرزش کابین خودرو می‌شود و مخصوصا در هنگام شروع حرکت یک ضربه به اتاق منتقل می‌کند. بسته به نوع خودروی شما تعویض دسته موتور می تواند بسیار ساده و یا مشکل باشد. قیمت آن نیز کاملا وابسته به نوع خودرو و برند آن است. برخی از انواع خودرو از دسته موتورهای هیدرولیکی و یا بادی بهره‌مند هستند که قیمت گرانتری نیز دارند.

منبع اگزوز

دلیل وجود این قطعه در اتومبیل بسیار ساده است، پیشرانه‌ها صدای بسیار بلندی تولید می کنندو نیاز است که این صدا پیش از ورود به محیط اطراف کاهش پیدا کند. آب‌بندی نامناسب و یا جوشکاری بی‌کیفیت در منبع اگزوز می تواند باعث نشتی و به دنبال آن درز کردن صدا به بیرون شود. اگر خودروی شما مجهز به منبع اگزوز اسپرت باشد تعویض آن هزینه‌ی بیشتری روی دستتان خواهد گذاشت.

حسگر اکسیژن

حسگر اکسیژن نیز از دیگر قطعاتی است که ECU اطلاعات مورد نیاز خود برای تنظیم پاشش سوخت را از آن جمع آوری می‌کند. سنسور اکسیژن در مسیر اگزوز و پس از مبدل کاتالیستی (کاتالیزور) نصب می‌شود و با اندازه گیری مقدار اکسیژن موجود در دود خروجی از پیشرانه به ECU کمک می کند تا میزان درست مخلوط هوا و سوخت را اندازه بگیرد. این سنسور در معرض حرارت زیادی قرار دارد و جرم گرفتگی و گذشت زمان می‌تواند باعث اختلال در عملکرد آن شود.

خنک کن روغن

این قطعه نیز نوعی رادیات است و در خودروهایی که روِن موتور یا روغن جعبه دنده‌ی آنها دمای زیادی دارد لازم است برای افزایش عمر قطعات از سیستم خنک کن روغن استفاده شود. اکثر خودروهای اسپرت و یا خودروهای سنگین به این سیستم مجهز هستند. مانند سایر رادیاتورها مهمترین مشکلی که در سیستم خنک کن روِن نیز می‌تواند بروز کند وجود نشتی است. برای پیشگیری از وقوع خرابی‌های سنگین‌تر بهتر است در صورت مشاهده‌ی نشتی در این سیستم فورا نسبت به برطرف کردن آن اقدام کنید.

رینگ پیستون

اگر از اگزوز خودرو دود آبی رنگ بیرون بیاید به معنای راه یافتن روغن به داخل سیلندر است. درست است که یکی از عوامل ورود روغن به سیلندر از بین رفتن واشر سرسیلندر است که در بالا به آن اشاره شد اما دیگر عامل این قضیه می‌تواند خراب شدن رینگ پیستون ها باشد. رینگ‌پیستون‌ها وظیفه‌ی آب بندی فاصله‌ی پیستون و دیواره‌ی سیلندر را به عهده دارند و از مهمترین و کلیدی ترین قطعات یک خودرو محسوب می‌شوند. این قطعه نه تنها تحت فشار و دمای زیادی قرار دارد بلکه تحت فشار اصطکاکی بسیار زیادی نیز قرار دارد و این شرایط سخت با گذر زمان می‌تواند سبب خرابی رینگ پیستون شود. تعویض رینگ پیستون‌ها مستم بازشدن کامل پیشرانه است و جزو تعمیرات سنگین، تخصصی و گران قیمت خودرو حساب می‌شود.

پمپ هیدرولیک فرمان

اگر فرمان خودروی شما ناگهان سفت شود این یکی از نشانه های بروز مشکل در پمپ هیدرولیک است. اگر خوش شانس باشید تنها شیلنگ‌ها و اورینگ‌های پمپ خراب شده و تعویض خواهند شد اما در بدترین حالت خود پمپ نیاز به تعویض دارد. تعویض پمپ هیدرولیک زمان زیادی نمی‌برد و هر مکانیکی از پس آن بر می‌آید.

شیشه بالابر برقی

کلیدهای شیشه بالابر برقی یکی از ساده ترین قطعات الکترونیکی در یک خودرو هستند. اما با توجه به اینکه زیاد استفاده می‌شوند  و در معرض گرد و غبار و سایر آلودگی‌ها نیز قرار دارند. بخش‌های پلاستیکی آنها نیز ممکن است شکسته و باعث گیرکردن کلیدها شوند. اگر شیشه‌ بالابر خودرو کارنکند این کلیدها و موتور بالابر، دو قسمتی هستند که باید آنها را چک کرد. تعویض کلیدها نیز بسیار ساده بوده و به سرعت انجام می‌شود اما تعویض موتور بالابر شیشه کمی زمانبر است.

حسگر فشار

حسگر فشار در نقاط مختلفی از خودرو می توانند بکار گرفته شوند. یکی از این حسگرها حسگر فشار روغن است و در صورت افت فشار روغن فورا چراغ هشدار روغن را روشن می‌کند. اگر چراغ هشدار روغن خودرو روشن شد فورا باید خودرو را متوقف کرده و به تعمیرگاه منتقل کنید. در خودروهای مجهز به توربوشارژر حسگر فشار هوا نیز وجود دارد تا فشار هوای توربوشارژر را هم اندازه گیری کند. حسگر فشار دیگر نیر حسگر فشار ریل سوخت است، این سنسور فشار موجود در پشت انژکتور را اندازه گیری و برای ECU ارسال می کند.

رادیاتور

رادیاتور وظیفه‌ی مهم خنک کردن پیشرانه را بر عهده دارد. یکی از متداول ترین ایرادات رادیاتور بروز نشتی است. برخی برای رفع نشتی مواد Stop-Leak را استفاده می کنند اما ما به شما پیشنهاد می کنیم که خیلی به سمت این مواد شیمیایی نروید چون برخی از آنها عوارض جانبی نظیر گرفتگی مجراهای رادیاتور را به همراه دارند. رادیاتور هم جزو قطعاتی است که به هیچ وجه نباید سراغ نمونه‌های غیر اصلی و ارزان قیمت آن بروید.

کمک فنر

کمک فنر وظیفه‌ی دفع ارتعاشات و ضربات فنرهای خودرو است و نقش مهمی در نرمی و پایداری خودرو دارند. اگر کمک فنرها خراب شوند خودرو سروصدای بیشتری هنگام حرکت داشته و کمی نامتعادل خواهد شد. یک راه چک کردن سلامتی کمک فنرها این است که خودرو را به پایین فشار دهید و سپس آن را رها کرده و تعداد دفعاتی که بدنه بالا و پایین می‌رود را بشمارید. اگر بیشتر از دوبار بود به احتمال خیلی زیاد کمک فنرها خراب هستند.

شمع

شمع مسئول مشتعل کردن مخلوط هوا و سوخت در داخل سیلندر است. این کار از طریق ایجاد جرقه‌ای در سر شمع انجام می‌شود که با استفاده از انرژی الکتریکی بدست آمده از کوئل صورت می‌پذیرد. الکترود سر شمع با گذشت زمان کارایی خود را از دست می‌دهد و سر آن نیز جرم گرفته و کثیف می‌شود. این عوامل کارایی یک شمع را کاهش می‌دهند و لازم است که شمع در کیلومترهای بخصوصی تعویض شود. نشت کردن روغن به داخل سیلندر نیز می‌تواند عمر شمع‌ها را کاهش دهد. به طور متوسط لازم است که شمع ها هر ۲۰ تا ۳۰ هزار کیلومتر یکبار عوض شوند. در خودروهایی که دارای پیشرانه‌ی V شکل هستند شمع‌ها دارای عمر بالاتری بوده و دیرتر نیاز به تعویض دارند.

انتقال حرارت (heat transfer) از اختلاف دمای بین دو جسم یا جسم با محیط اطراف ناشی می شود. گرما شکلی از انرژی است که بین جسم های مختلف تحت تعاملات حرارتی انتقال می یابد.

این علم به تحلیل آهنگ انتقال حرارت در سیستم می‌پردازد. انتقال گرما از طریق شارش گرما را نمی‌توان مستقیما اندازه‌گیری کرد ولی چون به یک کمیت قابل اندازه‌گیری به نام دما ارتباط دارد، دارای مفهوم فیزیکی است.

چه موقع انتقال حرارت بوجود می آید؟

وقتی بین دو نقطه یا دو ماده اختلاف دمایی وجود داشـته باشـد باعث به وجود آمدن گرادیان دما میشود. مثل اینکه در سیالات جریان در اختلاف فشار بوجود می آید. گرما به صورت طبیعی از جسم گرم به جسم سرد منتقل می شود(قانون دوم ترمودینامیک).

انواع روش های  انتقال حرارت

انتقال حرارت به سه روش مختلف صورت می گیرد.

1. هدایتی (conduction)

2. جابه جایی (convection)

3. تشعشع(radiation)

انتقال گرما هدایت

هنگامی اتفاق می افتد که دو جسم با دمای مختلف در تماس با یکدیگر قرار داشته  باشند. انتقال حرارت از جسم گرم به جسم سرد اتفاق می افتد و تا زمانی که اختلاف دمایی وجود داشته باشد ادامه می یابد.

مکانیزم انتقال گرما هدایت (Conduction)

انتقال گرما در این روش ناشی از حرکت مولوکل ها و برخورد آنها با همدیگر می باشد. در قسمتی از ماده که گرم تر است حرکت مولول ها سریع تر و در جایی که سرد تر است حرکت مولکول ها کند تر است. هنگامی که مولکول ها حرکت می کنند مولکول های گرم تر در اثر برخورد با مولکول سردتر و با سرعت کمتر مجاور می دهند و باعث انتقال حرارت می شوند.

تا زمانی این فرآیند انجام می شود که سرعت مولکول ها به مقدار ثابتی برسد. روش انتقال حرارت هدایت در سه حالت ماده یکسان نیست. مواد جامد چون فاصله بین ملکول هایشان کمتر است گرما را سریعتر منتقل می کنند، در مایعات میزان رسانایی از جامدات کمتر است و در گازها که فاصله ملکول ها از همه بیشتر است میزان رسانایی از همه کمتر است.

همه جامدات نیز به یک اندازه رسانایی ندارند فات بیشتر و نافات کمتر گرما را به این روش منتقل می کنند.

در روش انتقال حرارت هدایتی،  به سبب  اختلاف دمای جسم یا در سطح تماس دو جسم، بدون اختلاط جرم اتفاق می افتد. نرخ انتقال  با استفاده از هدایتی با استفاده از قانون فوریه بیان می شود.

در این حالت انتقال گرما از ناحیه دما بالا به ناحیه دما پایین شارش دارد. انرژی به طریق هدایت انتقال یافته و آهنگ انتقال گرما  متناسب است با:

(Q=-KA(dT/dx

که در آن Q نرخ حرارت  با استفاده از روش هدایت ، K ضریب هدایت حرارتی جسم، A سطح عمود بر جهت انتقال حرارت و dT/dx گرادیان دما  می باشد.

ضریب انتقال حرارت (Heat transfer coefficient)

به مقدار حرارت منتقل شده در اثر وجود گرادیان دما بین دو جسم گفته می شود. میزان گرمایی که به این روش منتقل می شود به اختلاف دمای دو طرف جسم، خواص فیزیکی و مشخصات هندسی آن بستگی دارد.

یک آزمایش عملی برای درک بهتر، اگر یک انتهای سیخی را به مدت زیادی داخل اجاقی گرم نماییم، انتهای دیگر آن نیز گرم می شود.  این روش انتقال مربوط به گرما، شارش انرژی از طریق ماده را رسانش یا هدایت می گوییم.

فات، بویژه نقره، مس و آلومنیوم رساناهای خوب گرما و بیشتر غیرفات رساناهای ضعیف گرما هستند. در صورتی که از مواد با هدف جلوگیری از انتقال حرارت استفاده شود به آنها عایق می گوییم.

مقاومت حرارتی

انتقال حرارت در دیوارهای خارجی ساختمان ها از جمله مثال های معمول و کلاسیک در کاربرد هدایت می باشد. مثلا فرض کنید در شرایط دائمی دمای جدار داخلی دیوار T1 و دمای جداره خارجی T2 باشد.

قانون فوریه را می توان بصورت زیر نوشت:

ملاحظه می شود که می توان جریان انتقال حرارت فوق را با جریان الکتریسیته شبیه سازی نمود به این ترتیب که q با مقدار جریان الکتریسیته، deltax/k با مقاومت الکتریکی و delta T را با اختلاف پتانسیل الکتریکی شبیه سازی نمود. به این ترتیب یک مدار سری مطابق شکل می توان تشکیل داد، برای مدار تشکیل شده خواهیم داشت.

انتقال گرما جابه جایی (Convection Heat Transfer)

در انتقال حرارت  به روش جابه جایی ملکول های ماده ضمن انتقال گرما حرکت می کنند.

برای ایجاد جریان همرفتی سه شرط لازم است:

۱- ماده باید مایع یا گاز باشد.

۲- بین دو نقطه از جسم اختلاف دما وجود داشته باشد یعنی قسمتی گرم و قسمتی سرد باشد.

۳- قسمت گرم پایین تر از قسمت سرد باشد.

گرما با استفاده از حرکت سیال در سطح با دو مکانیزم دیفیوژن و جریان بالک اتفاق می افتد. جابه جایی شامل هدایت حرارتی و حرکت سیال است. نرخ انتقال با استفاده از روش جابه جایی با استفاده از قانون نیوتن بیان می گردد.

Q = hA(Ts-T∞)

که در آن Ts دمای سطح، T∞ دمای محیط و h ضریب جابه جایی حرارتی است.

انواع  انتقال حرارت جابه جایی

انتقال گرما به روش جابه جایی اجباری

زمانی بوجود می آید که جابجایی توسط یک عامل خارجی مثل فن یا پمپ یا باد ایجاد شود مثل رادیاتور ماشین، خنک کردن تجهیزات کامپیوتر.

انتقال گرما به روش جابه جایی اختیاری

انتقال گرما به شکل طبیعی یا آزاد در اثر تغییرات چگالی و یا نیروی شناوری بوجود می آید مثل شوفاژ.

وقتی یک سیال گرم می شود چگالی آن کم می شود و سبک می شود و بالا می رود.

اگر لباس را روی شوفاژ بگذاریم جلوی حرکت سیال را می گیـرد و انتقـال گرما را پـائین می آورد.

انتقال حرارت تشعشع یا تابش

در انتقال حرارت تابشی، گرما یا استفاده از مکانیزم تابش انرژی و یا حرکت موج از یک جسم به جسم دیگر اتفاق می افتد. در این روش برخلاف دو روش قبل برای انتقال گرما نیاز به ماده نیست مانند گرمای خورشید که از  فضای بدون ماده عبور کرده و به ما می رسد.

میزان گرمای منتقل شده از روش تابش به دو عامل بستگی دارد : دمای جسم و رنگ آن

هرچه دمای یک جسم بیشتر باشد میزان گرمای تابش شده از آن بیشتر است و اگر دمای آن کمتر باشد بیش از آنکه گرما را تابش کند دریافت می کند.

رنگ نیز در میزان تابش اثر دارد اجسامی که سیاه هستند نسبت به سایر رنگ ها انرژی گرمایی بیشتری تابش می کنند و در عوض رنگ نقره ای از همه رنگ ها تابش کمتری دارد به همین دلیل است که بالن هایی که برای پروازهای طولانی مدت ساخته شده اند رنگ نقره ای دارند تا هوای گرم داخل بالن زود گرمای خود را منتقل نکند.

نرخ انتقال  گرما تابشی با استفاده از قانون استفان بولتزمن بیان می گردد.

Q = σ.T4

که در آن  T  دمای مطلق سطح و σ ثابت اسفان بولتزمن است.

گرما به روش های مختلف، که هر کدام تحت شرایط مختلفی قابل انجام است، انتقال می یابد. تنها وجه مشترک این راه ها، انتقال حرارت از جسم گرمتر به جسم سردتر صورت است.

دانلود کتاب انتقال گرما و انتقال جرم اینکروپرا زبان اصلی وحل المسائل

دانلود کتاب

کتاب حل المسائل

پس از چندین دهه که باتری های لیتیومی با طول عمر کوتاه و آتش سوزی‌های مداوم در آزمایشگاه‌ها مشکل ساز می شدند؛ هم اکنون اخبار حاکی از آن است که دوباره می توان به یک باتری نسل جدید با قابلیت شارژ مجدد امیدوار بود! این یعنی درآمدی بیش از ۳۰ میلیارد دلار در سال برای شرکت های باتری سازی!

گروهی از محققان دانشگاه استنفورد اخیرا اعلام کرده اند که یک پوشش جدید می‌تواند باتری ‌های لیتیوم فی سبک را ایمن و پایدار بسازد. آن ها معتقدند این اختراع می تواند نویدی برای توسعه‌ی نسل های بعدی وسایل نقلیه باشند. در تست‌ های آزمایشگاهی، این پوشش بر برخی از نقایص باتری های یونی لیتیوم غلبه کرده و به طور قابل‌ توجهی عمر باتری را افزایش داده است. به علاوه این پوشش جدید تا حد زیادی ساختارهای دندریتی ف لیتیم را محدود می کند. ساختارهای دندریتی غالبا جداکننده‌ی قطب های مثبت و منفی باتری را سوراخ می کرده و سبب انفجار می شده است. علاوه بر این، ساختارهای دندریتی لیتیوم، یک جریان اتصال کوتاهی با مایع قابل ‌اشتعال باتری نیز ایجاد می کردند تا با اطمینان بیشتری به اهداف خرابکارانه‌ی خود بپردازند!

ژان بائو”، استاد مهندسی شیمی دانشگاه استنفورد و نویسنده ارشد این مقاله، به همراه عی کوی”، استاد علوم و مهندسی مواد و علم فوتون در دانشگاه SLAC، در این باره گفته اند: ما درباره‌ی اتفاقاتی مقدس برای باتری های لیتیومی صحبت می کنیم!»

تکنولوژی جدید باتری لیتیومی می‌تواند نیرویی حداقل یک سوم بیشتر از باتری ‌های لیتیوم یونی سابق را ذخیره کند. این باتری نسل جدید به طور قابل‌ توجهی سبک‌تر است، چرا که در آن از لیتیوم سبک برای پایانه‌ی بار مثبت به جای گرافیت سنگین ‌تر استفاده شده است. دکتر کوی” این نوید را داده که این باتری‌ های پر خیر و برکت می‌توانند در رایانه‌های نوت بوک گرفته تا تلفن‌ های همراه به کار گرفته شوند؛ البته که نفع واقعی برای اتوموبیل ‌ها خواهد بود. نکته‌ی جالبی که درباره‌ی این وسایل نقیله این است که باتری این ماشین ها، در حدود یک چهارم انرژی خود را صرف حمل و نقل خود می‌کنند! گویی صدای فریاد این باتری ها شنیده می شود که ما را از وزن زیادمان نجات دهید!

نمونه ای از باتری خودروهای الکتریکی هیبریدی قابل اتصال به شبکه

دیوید مکانیک” (مِکانیک نه، مَکانیک!) دانشجوی دکترای دانشگاه استنفورد و یکی از محققین ارشد این مطالعه، گفته است: این تیم از استنفورد و SLAC در حال آزمایش انواع جدیدی از باتری‌ ها هستند تا اامات انرژی زیادی که وسایل نقلیه الکترونیکی مدرن تقاضا دارند را برآورده کنند.»

این تیم تحقیقاتی این پوشش جدید را روی قطب آند باتری لیتیومی، یعنی دقیقا جایی که دندریت ها رشد می کردند، آزمایش کرده اند. سپس آندهای جدید خود را در کنار سایر اجزا قرار داده اند تا یک باتری نسل جدید کاملا کاربردی ایجاد کنند. بعد از ۱۶۰ سیکل عملیاتی، باتری ‌های فی لیتیوم هنوز ۸۵ درصد از نیرویی که در اولین چرخه خود داشتند را دارا بودند! این در حالیست که باتری های لیتیومی سابق، پس از در وضعیت مشابه حدود ۳۰ درصد بازده داشتند! (تازه اگر منفجر نمی شدند!)

دندریت‌های تشکیل شده روی آند باتری‌های لیتیومی

برویم سر اصل مطلب! این پوشش از چه ماده ای تشکیل شده است؟ این پوشش محبوب از تشکیل یک شبکه از مولکول‌ های یون‌ لیتیوم به وجود می آید و بلافاصله پس از تشکیل خود مانع تشکیل دندریت ها در آند می‌شود. (قبول دارم که انتظار پوششی با مواد پیچیده تر را داشتید! اما چه کنیم که مسائل همیشه همین قدر ساده حل می شوند…) این گروه تحقیقاتی، در ادامه‌ی روند پژوهش های خود در دانشگاه استنفورد، هم اکنون برای افزایش ظرفیت نگهداری و آزمایش تکنولوژی جدید باتری در چرخه های بیشتر، سعی دارند طراحی پوشش خود را بهبود ببخشند. این گروه معتقدند عملیات تجاری سازی این باتری ها پس از رد شدن از فیلترهای ایمنی به زودی آغاز خواهد شد.

این متن دومین مطلب آزمایشی من است که به زودی آن را حذف خواهم کرد.

زکات علم، نشر آن است. هر

وبلاگ می تواند پایگاهی برای نشر علم و دانش باشد. بهره برداری علمی از وبلاگ ها نقش بسزایی در تولید محتوای مفید فارسی در اینترنت خواهد داشت. انتشار جزوات و متون درسی، یافته های تحقیقی و مقالات علمی از جمله کاربردهای علمی قابل تصور برای ,بلاگ ها است.

همچنین

وبلاگ نویسی یکی از موثرترین شیوه های نوین اطلاع رسانی است و در جهان کم نیستند وبلاگ هایی که با رسانه های رسمی خبری رقابت می کنند. در بعد کسب و کار نیز، روز به روز بر تعداد شرکت هایی که اطلاع رسانی محصولات، خدمات و رویدادهای خود را از طریق

بلاگ انجام می دهند افزوده می شود.

این متن اولین مطلب آزمایشی من است که به زودی آن را حذف خواهم کرد.

مرد خردمند هنر پیشه را، عمر دو بایست در این روزگار، تا به یکی تجربه اندوختن، با دگری تجربه بردن به کار!

اگر همه ما تجربیات مفید خود را در اختیار دیگران قرار دهیم همه خواهند توانست با انتخاب ها و تصمیم های درست تر، استفاده بهتری از وقت و عمر خود داشته باشند.

همچنین گاهی هدف از نوشتن ترویج نظرات و دیدگاه های شخصی نویسنده یا ابراز احساسات و عواطف اوست. برخی هم انتشار نظرات خود را فرصتی برای نقد و ارزیابی آن می دانند. البته بدیهی است کسانی که دیدگاه های خود را در قالب هنر بیان می کنند، تاثیر بیشتری بر محیط پیرامون خود می گذارند.