منتديات مملكة البحرين - مساعده فيزيائيه ..PLZZZZ ..؟

نسايم ليل

21-03-2006, 05:24 PM

تفضلي خيتوو

ما هي درجة الحرارة؟

المقدمة
نقول أن الجو حار أو بارد، نعيش في مدى حراري يتراوح ما بين 10 درجات مئوية إلى 30 درجة مئوية. ونعتبره معقولا ومقبولا فإذا زادت درجات الحرارة أو نقصت عن ذلك نحتاج إلى وسائل تساعدنا على الشعور بالوضع الطبيعي فنلبس ثيابا ثقيلة للتدفئة أو خفيفة في الحر.
ولكن ماذا نعني بالضبط بدرجات الحرارة ؟
ما هي الحرارة؟
الحرارة نفسها هي شكل من أشكال الطاقة، وهي تحديدا طاقة حركية تحملها جزيئات المادة على شكل اهتزازات. وحركات لهذه الجزيئات وبأشكال مختلفة. فالجزء المكون من ذرتين يمكنه أن يتحرك بثلاثة كيفيات:
1- اهتزاز تجاذب وتنافر بين الذرتين.
2- حركة دورانيه حول محور معين تدور الذرتان حوله.
3- حركه إنتقاليه لجزئ ككل في الوسط المحيط.
وبذلك فالطاقة التي يختزنها أو يحملها هذا الجزئ تكون أكبر إذا كان متحركا بسرعة كبيرة أو يدور حول محوره أو يهتز بتردد كبير. ويمكننا زيادة هذه الطاقة بالتسخين. ولكن ما معنى التسخين؟
ما معنى التسخين؟

عند ما تهتز شحنة كهر بائية فإنها تطلق موجة كهرومغناطيسية يتناسب طول موجتها وبالتالي ترددها مع تردد اهتزاز هذه الشحنة. والعملية العكسية ممكنة كذلك. فالجزئ الذي يتعرض لموجة كهرومغناطيسية بتردد معين (يتوافق مع المدى الذي يمكنه الاهتزاز ضمنه) يمتص طاقة هذه الموجة ويهتز بتردد أكبر مما كان عليه وهنا نقول أن الطاقة التي يحملها هذا الجزيء أصبحت أكبر وهذا ما يعنيه تسخين جزيء واحد. فإذا كنت تتحدث عن طاقة عدد أفوغادرو من الجزيئات (ا مول) أي حوالي 2310 جزيئا فإن عليك جمع الزيادة في طاقة كل جزئ لتحصل على الزيادة الكلية في طاقة هذا المول من الجزيئات. ونقول أن لكل مادة سعة حرارية وأن بعض المواد يمكنها اختزان طاقة حرارية كبيرة في حين أن البعض الآخر لا يمكنه ذلك. ويعود الأمر إلى التردد الذي يهتز به جزيء هذه المادة وإلى طاقة الحركة الدورانيه والإنتقاليه لهذا الجزيء.
ما هي درجة الحرارة؟
نعرف درجة حرارة جزيء بأنها مقياس لمعدل طاقة الحركة الكليه للجزيء وتعطى كالتالي:

حيث (K) هي معدل طاقة الحركة الجزئ (T) درجة حرارته بوحدة كلفن (k) ثابت يسمى ثابت بولتزمان.
وباستخدام هذا التعريف نعبر عن السعة الحرارية لمادة بأنها كمية الطاقة التي يمكنها رفع درجة حرارة هذه المادة بمقدار درجة واحدة وهذه الدرجة يمكن أن تكون درجة مئوية أو كلفن كما سيرد لاحقا. إذن فكمية الحرارة التي يمكن أن تحتويها مادة ما يمكن حسابها بأخذ معدل طاقة حركة الجزئ الواحد وضربه في عدد الجزيئات فكلما كان بإمكان الجزئ الواحد أن يختزن طاقة أكثر كلما أصبحت السعة الحرارية للمادة التي تتكون منه أكبر. وعليه نتوقع أن تكون السعة الحرارية للمواد الصلبه بوجه عام أقل من السوائل وهذه بدورها أقل منها للغاز باعتبار حرية الحركة للسائل أكثر منها للصلب وكذلك للغاز أكبر منها للسائل. ونجد مثلا أن السعة الحرارية للفولاذ هي 0.447 وللماء 4.169 وللهيدروجين 14.250 كيلو جول / كلفن.
ونعرف كمية أخرى هي السعة الحرارية للكيلو غرام الواحد من المادة وتسمى الحرارة النوعية. فكمية الحرارة اللازمة لتسخين كيلو غرام واحد من الماء درجة واحده تختلف عن الكمية اللازمة لذلك للنحاس مثلا فنقول أن الحرارة النوعية للماء أكبر منها للنحاس.
درجة مئوية أم كلفن؟
أما مسألة درجة مئوية أو كلفن فقد كان مقياس درجة الحرارة لمدة طويلة مبنيا على تقسيم درجات الحرارة ما بين انصهار الجليد وغليان الماء إلى مئة درجة سميت مئوية (أو سليسيوس). أما بتعريف درجة الحرارة بدلالة معدل طاقة الحركة فقد حسبت الدرجة التي تكون عندها طاقة حركة الجزيء صفرا فكانت حوالي (-273 درجة مئوية) وسميت هذه درجة الصفر المطلق. وعليه فالصفر المئوي يقابل 273 كلفن فوق الصفر المطلق ويعتبر مقياس الدرجات المطلقة (كلفن) متوافقا مع الحسابات الفيزيائية وينبغي استخدامه للتعويض في كثير من القوانين التي تتضمن درجة الحرارة. والصفر المطلق (-273 درجة مئوية) هو درجة لم يمكن الوصول إليها عمليا حتى الآن.
ويتبادر إلى الذهن سؤال : ما هي درجة حرارة الفضاء؟
فالفراغ المطلق إذا كان لا يحوي أي جزيئات ماديه فلا معنى للحديث عن درجة حرارة للفضاء. لكن الفضاء يحوي قدرا ضئيلا جدا من جزيئات المادة مبعثره في الكيلو متر المكعب الواحد ويحوي كذلك النجوم والكواكب والمجرات. فعند الحديث عن معدل درجة حرارة الفضاء فالمفروض أن تؤخذ الطاقة الكلية بعين الاعتبار وأن يحسب معدل طاقة حركة الجزئ الواحد في المنطقة المعنية وعليه تقدر درجة حرارة الفضاء. وحسب الأرصاد الفلكية والحسابات المتعلقة بها، يقدر معدل درجة حرارة الفضاء بحوالي 3 كفن بينما تقدر درجة حرارة سطح الشمس بحوالي 6000 كلفن.
الخاتمة
إذن فإنه الحرارة لها تأثيرات على محيطاتنا، وتناولنا في هذا الموضوع معنى درجة الحرارة و تعريف معنى التسخين.و أوجزت فيه الفرق بين الدرجة المئوية أو كلفن .

============================

الانشطار النووي )))))))))

كان العالم فيرمي ( Enrico Fermi) في العام 1934 يقوم ببعض التجارب للحصول على نظائر العناصر عن طريق قذف النوى بالنيوترونات . وعندما وصل إلى عنصر اليورانيوم ( العنصر الأخير في الجدول الدوري في ذلك الوقت ) . توقع أن قذف العنصر بالنيوترونات سيؤدي إلى وجود نواة غير متسقرة تقوم بإطلاق جسيمات بيتا وبالتالي ازدياد العدد الذري من 92 إلى 93 وانتاج عنصر جديد في الجدول الدوري , ولكنه لم يحصل على ما توقعه ولم يستطع التعّرف على نواتج التفاعل.

واستمرت الأبحاث والدراسات من العام 1935 إلى العام 1938 حيث قام عالم كيميائي ألماني يسمى إدا نوداك
( Ida Noddack) بالتعرف على نواتج التفاعل وأوضح أن نواة اليورانيوم انشطرت إلى نواتين متوسطتي الكتلة . وقد أكدت الدراسات صحة ما افترضه هذا العالم . وبذلك يكون الإنشطار النووي :

" انقسام نواة ثقيلة إلى نواتين متوسطتي الكتلة , وانتاج كميات هائلة من الطاقة نتيجة تفاعل نووي "

ولإحداث الإنشطار تقذف النواة الثقيلة مثل يوارانيوم ـ 235 بجسيمات خفيفة نسبياً مثل النيوترونات التي تعد أفضل القذائف لأنها لا تحمل شحنة .

ولا ينتج دائماً نفس نواتج التفاعل إلا أن العدد الذري للأنوية Y , y يتراوح بين 36 و 60 ومن الإنشطارات الشائعة الحدوث وفي التفاعلات السابقة فإن مجموع كتل المواد الناتجة من التفاعل أقل من مجموع كتل المواد الداخلة في التفاعل مما يؤكد أن هذا التفاعل منتج للطاقة .
التفاعل المتسلسل Chain Reaction :

لعلك لاحظت أن انشطار نواة اليورانيوم ـ 235 ينتج مجموعة من النيوترونات ( اثنين أو ثلاثة ) , وأن ما سبب انشطار النواة هو نيوترونات بطيئة . وبذلك يمكن وتحت شروط معينة أن تتسبب النيوترونات الناتجة من التفاعل في مزيد من الإنشطارات المتتالية والتي تنتج قدراً هائلاً من الطاقة . وهذا ما يعرف بالتفاعل المتسلسل .

وفي الأسلحة النووية يتم إحداث تفاعل متسلسل غير متحكم فيه , مما ينتج طاقة هائلة ومدمرة وتؤدي إلى حدوث أضرار عديدة , أما إذا تم التحكم في عدد النيوترونات المشاركة في التفاعل فإنه يكون بالإمكان التحكم في الطاقة الناتجة والسيطرة عليها واستغلالها في العديد من الأغراض , وهذا ما يحدث فعلاً في المفاعل النووي .

ومن المشاكل التي تعترض التفاعل المتسلسل :

1. إذا كانت كتلة العنصر المستخدم في التفاعل أقل من كتلة معينة تسمى " الكتلة الحرجة" فإن كثير من النيوترونات ستفلت دون التفاعل مع أنوية جديدة .

2. النيوترونات الناتجة عن الإنشطار هي نيوترونات متوسطة السرعة , ولذا يلزم تقليل سرعتها حتى تستطيع القيام بعمليات انشطار جديدة .
3. يحتوي اليورانيوم الطبيعي على 99.3 % من ( والذي يمتص النيوترونات المتوسطة السرعة دون حدوث انشطار ) وعلى 0.7% من اللازم لعملية الإنشطار وللحصول على تفاعل متسلسل في انفجار نووي يلزم زيادة تركيز إلى 50% في حين يلزم تركيزه إلى 3.6 % في المفاعلات النووية .

المخلفات النووية :

يجب الحرص الشديد عند تناول المخلفات النووية أو نقلها . وعندما ينتهي استعمال الوقود النووي ، تكون هناك نسبة عالية من الذرات القابلة للانشطار في بقايا الوقود ، وتطلق هذه الذرات المشعة ، بالإضافة إلى غيرها من نواتج الانشطار المشعة قدرا كبيرا من الحرارة ، وقدرا كبيرا من الإشعاعات ، ولهذه يجب التخلص من هذه النفايات بعناية كبيرة .

وهناك عدة طرق للتخلص من هذه النفايات و المخلفات النووية ، فهي قد تغمر في خزانات مملوءة بالماء حتى تفقد جزاء كبيرا من حرارتها وبعض إشاعتها ، ثم توضع بعد ذلك في أوعية خاصة لا تسمح بنفاذ الإشعاعات منها ، وتدفن بعد ذلك في باطن الأرض على أعماق كبيرة وبعيدا عن العمران .

وتقوم بعض الدول مثل فرنسا و الولايات المتحدة بتغليف هذه النفايات المشعة في كتل من الزجاج أو من الخزف ، مما يساعد على مقاومة الحرارة المنبعثة من هذه النفايات ويعزلها عن الوسط المحيط بها ، كما يمنع الفعل الكيميائي لمختلف العوامل الخارجية المحيطة بهذه النفايات ، مثل المياه الجوفية أو بعض مكونات التربة الأخرى .

وعادة ما توضع هذه النفايات ، بعد تغليفها بالزجاج أو الخزف ، في أوعية من الصلب محكمة الإغلاق ، ثم تحفظ بعد ذلك في آبار خاصة ذات جدار سميك و مزدوج ، على عمق كبير تحت سطح الأرض . ويجب فرض رقابة دائمة على موقع دفن هذه النفايات النووية ، وذلك لأنها تبقى مصدرا للخطر لمدة طويلة تصل في بعض الأحيان إلى مئات السنين .

والسموحه عالقصور..........ز