فيزيك شيرين است
در باره ما
كمك به وبسايت
پست الکترونیک
آرشیو مطالب
عناوین مطالب
تدریس گرما

 

 

دانشمندان از حدود سه قرن پيش،‌مطالعه ي درباره گرما را آغاز كردند. در آن زمان، مردم معتقد بودند كه گرما يك ماده ي نامرئي است.اعتقاد بر آن بود كه وقتي يك ماده گرم در كنار يك ماده سرد قرار مي گيرد، ماده اي نامرئي به نام كالريك از ماده ي گرم خارج مي شود و به ماده سرد منتقل مي شود. به همين دليل ماده ي گرم سرد مي شود و ماده سرد، ‌گرم مي شود.
امروزه مي دانيم كه گرما ماده نيست بلكه يكي از صوت هاي انرژي است. همانطور كه انرژي مكانيكي، الكتريكي و انرژي شيميايي نيز صورت هاي ديگري از انرژي هستند و مي توانند به هم تبديل شوند.


  انرژي دروني:

هر ماده از ذرات بي شماري ساخته شده است و هر ذره مقداري انرژي دارد. به مجموعه انرژيهاي ذرات سازنده هر ماده انرژي دروني آن ماده مي گويند. هر چه ذرات سازنده ماده بيشتر و انرژي هر ذره آن زيادتر باشد. انرژي دروني آن ماده بيشتر است . 
انرژي دروني هر ماده ، هم به انرژي جنبشي ذرات آن ماده (يعني سرعت حركت آن ها) و هم به انرژي پتانسيل (ذخيره شده) ذرات سازنده ي آن ماده بستگي دارد. انرژي پتانسيل هر يك از ذرات سازنده هر ماده در اثر نيرويي كه از طرف ذرات اطراف به آن وارد مي شود، بوجود مي آيد.
هنگامي كه يك جسم گرم در كنار يك جسم سرد قرار مي گيرد ،‌مقداري انرژي از جسم گرم به جسم سرد منتقل مي شود. درواقع گرما، مقدار انرژي منتقل شده از جسم گرم به جسم سرد است. در اثر انتقال گرما از جسم گرم به جسم سرد، انرژي دروني جسم گرم كاهش و انرژي دروني جسم سرد افزايش مي يابد.  


  واحد اندازه گيري انرژي :

همان طور كه مي دانيد براي اندازه گيري هر كميتي مقياس يا واحدي لازم است به نام يكا. براي مثال يكاي طول متر و يكاي جرم كيلوگرم است. براي گرما و انرژيهاي ديگر نيز يكاي ژول را بكار مي برند. ژول نام فيزيكدان انگليسي است كه در زمينه مفهوم گرما تحقيقات فراواني به عمل آورده است.  


  دما :

گرما و دما دو كميت مرتبط به يكديگر هستند، اما اين به معناي آن نيست كه هر دو يك كميت و يك معنا هستند. دماي يك جسم در واقع نشان دهنده ي سرعت حركت ذرات تشكيل دهنده آن است. هر چه سرعت حركت ذرات يك ماده بيشتر باشد دماي آن جسم بالاتر است. 
به همين دليل مي توان گفت كه افزايش دماي يك جسم به معني افزايش انرژي جنبشي ذرات آن جسم است.  


  گرماي نهان :

از آزمايش صفحه 54 كتاب نتيجه گرفته مي شود كه در تمام مدت ذوب يخ، دماي مخلوط آب و يخ ثابت مي ماند. بنابراين گرماي داده شده به مخلوط كجا رفته است؟ اين گرما صرف تغيير حالت يخ (از حالت جامد به مايع) مي شود. يعني در اين حالت، گرچه جسم گرما مي گيرد و انرژي دروني آن افزايش مي يابد اما دماي آن تغيير نمي كند. به اين انرژي گرماي نهان ذوب مي گوئيم.
گرماي نهان ذوب عبارت است از مقدار گرمايي كه بايد به ماده جامد در دماي نقطه ي ذوب آن بدهيم تا در همان دما از حالت جامد به مايع تبديل شود.در جدول زير گرماي نهان ذوب بعضي مواد براي جرم يك كيلوگرم آن ها آورده شده است.

ماده نقطه ذوب گرماي نهان ذوب
آلومينيم 659ºC 321 كيلوژول
سرب 327ºC 25 كيلوژول
پارافين 52/4ºC 220 كيلوژول
يخ 0ºC 333 كيلوژول
جيوه -39ºC 12 كيلوژول
آمونياك -75ºC 452 كيلوژول


 


  فكر كنيد ،‌ ص 55
به نظر شما چرا اين انرژي را گرماي نهان ذوب نامگذاري كرده اند؟

چون اين انرژي به انرژي دروني جسم تبديل مي شود بدون آنكه دماي جسم تغيير كند.  

همان طور كه براي انجماد ماده بايد به آن گرما بدهيم يا از آن گرما بگيريم ،‌براي تبخير و ميعان نيز بايد همين كار صورت پذيرد.

فكر كنيد 2 ،‌ص 55
آيا مي توانيد با استفاده از تعريف گرماي نهان ذوب، گرماي نهان انجماد را تعريف كنيد؟
به نظر شما آيا گرماي نهان انجماد و جسم با گرماي نهان ذوب آن مساوي است؟
- بله، گرماي نهان انجماد مقدار گرمايي است كه در نقطه انجماد از واحد جرم گرفته تا از حالت مايع به جامد تبديل شود.
- بله،گرماي نهان ذوب هميشه برابر نهان انجماد است.  


  انتقال گرما :

گرما به روش هاي مختلفي از يك جسم به جسم ديگر منتقل مي شود.  


  رسانايي :

يكي از راههاي انتقال گرما ، رسانايي است. ذره هاي تشكيل دهنده ي هر ماده دائماً در حال جنبش و نوسان هستند و هر چه ماده بيشتر باشد سرعت نوسان مولكول هاي آن بيشتر است.

 


  فكر كنيد. ص 56 
به نظر شما اگر قسمتي از ماده را در هر يك از اين سه حالت گرم كنيم (منطقه گرم با رنگ مشخص شده است )‌ گرما در كدام حالت به روش رسانايي بهتر منتقل مي شود؟ چرا؟

 

گرما به روش رسانايي در جامدات بهتر منتقل مي شود زيرا فاصله ذره هاي جسم كمتر است . در جامد ذره ها به هم نزديكترند و گرما بهتر و زود تر منتقل مي شود.  

در انتقال گرما به روش رسانايي، انرژي گرمايي از طريق جنبش مولكول هاي ماده و ضربه زدن هر مولكول به مولكول هاي مجاور خود،‌به تدريج به تمام ماده منتقل مي شود. 
روشن است كه هر چه فاصله هاي مولكول ها از هم كمتر باشد، يعني مولكلول ها به هم نزديكتر باشند گرما با سرعت بيشتري در ماده منتقل مي شود. به همين دليل است كه رسانايي گرمايي جامدات بيش از مايعات و مايعات بيش از گازها است.
در بين مواد جامد، رسانايي گرمايي فلزات از ديگر مواد جامد چون شيشه، لاستيك و چوب بيشتر است. در بين فلزات نيز رسانايي گرمايي بعضي از فلزات از بعضي ديگر بيشتر است.  


  همرفت :

يكي ديگر از راههاي انتقال گرما همرفت يا جا به جايي است. در انتقال گرما به روش همرفت قسمتي از ماده كه گرم شده است به طرف بالا حركت مي كند و قسمت هاي اطراف آن كه هنوز گرم نشده اند جاي آن را مي گيرند. به اين ترتيب انرژي گرمايي از يك نقطه به نقطه ديگر منتقل شده و به تدريج تمام ماده گرم مي شود.  


  علت بوجود آمدن جريان همرفتي:

آيا مي دانيد علت پيدايش جريان همرفتي چيست؟ براي يافتن پاسخ اين سؤال ، ابتدا بايد با مفهوم به نام چگالي آشنا شويد. چگالي هر ماده، جرم يك سانتي متر مكعب از آن ماده است. براي مثال اگر شما يك قطعه آهن به حجم يك سانتي متر مكعب را در نظر بگيريد اين قطعه آهن 8/7 گرم جرم وجود دارد. مي گوئيم چگالي آهن 8/7 گرم بر سانتي متر مكعب است. چگالي آب خالص 1 گرم بر سانتي متر مكعب است. جدول زير ،‌جرم يك سانتي متر مكعب از چند ماده ي مهم را بر حسب گرم (g) را نشان مي دهد.

يخ 0/91 جيوه 13/6
مس 8/96 آلومينيم 2/70
بنزين 0/68 چوب پنبه 0/13
طلا 19/32 هوا 0/0013
 

 

 

اكنون مي توان علت بوجود آمدن جريان همرفتي را توضيح داد: 
مي دانيد كه وقتي ماده اي گرم مي شود منبسط مي شود يعني فاصله ي مولكول هاي آن از هم بيشتر مي گردد. در نتيجه چگالي آن كاهش مي يابد. به همين دليل است كه وقتي يك قسمت از مايع را گرم مي كنيم چگالي آن قسمت از مايع كمتر مي شود و آن قسمت به طرف بالا حركت مي كند. در اين هنگام مايعات اطراف جاي آن را پرمي كند. اين روال ادامه مي يابد و بتدريج تمام مايع گرم مي شود.

براي ايجاد جريان همرفتي در يك ماده سه شرط لازم است.
1 – ماده بايد مايع يا گاز باشد.
2 – بين دو نقطه اي آن اختلاف دما وجود داشته باشد. يعني قسمتي از آن گرم و قسمتي ديگر سرد باشد.
3 – قسمت گرم پائين تر از قسمت سرد باشد.

تابش
 


  آزمايش كنيد. ص 60 
1 – در يك لوله آزمايش كمي يخ بريزيد و روي يخ يك قطعه توري فلزي بيندازيد تا يخ را در كف لوله نگهدارد. در يك لوله آزمايش ديگر فقط كمي يخ بريزيد. سپس هر دو لوله را تقريباً پر از آب كنيد.
2 – قسمت بالاي لوله ي اول و قسمت پائين لوله ي دوم را مطابق شكل، روي چراغ الكلي بگيريد. چه مشاهده مي كنيد؟ در كدام لوله يخ، زودتر آب مي شود؟در لوله اول آب به جوش مي آيد بدون آنكه يخ ذوب شود. در لوله دوم يخ شروع به ذوب شدن مي كند و پس از ذوب شدن آب گرم شده به جوش مي آيد.
به دو پرسش زير پاسخ دهيد.
1 – از اين آزمايش،‌ درباره ميزان رسانايي گرمايي آب، چه نتيجه اي مي توان گرفت؟ 
2 – در كدام لوله جريان همرفتي بوجود مي آيد؟ چرا؟

1-آب رساناي خوبي نيست زيرا گرما را به يخ منتقل نكرد(در لوله اول)
2-در لوله ي دوم، زيرا جريان همرفتي هميشه از پائين به بالا برقرار است.  


  تابش :

سومين راه انتقال گرما تابش است. در انتقال گرما به روش تابش ، نيازي بوجود ماده نيست. گرماي خورشيد به همين شيوه در فضاي خالي از ماده (خلاء) منتقل مي شود و به زمين مي رسد. اگر تا به حال در مقابل يك بخاري برقي يا هيزمي قرار گرفته باشيد، انتقال گرما به اين روش را بخوبي حس كرده ايد.

 

معمولاً تصور مي شود كه وقتي مقابل آفتاب قرار مي گيريم، نور خورشيد ما را گرم مي كند.اين تصور نه كاملاً غلط است و نه درست. همان طور كه مي دانيد نور خورشيد تركيبي از رنگ هاي مختلف همچون بنفش ، آبي، سبز، زرد و قرمز است. به اين قسمت از نور خورشيد نور مرئي مي گويند. علاوه بر اين در تابش خورشيد پرتوهايي نامرئي نيز وجود دارد كه يك دسته از آن ها پرتوهاي فروسرخ (مادون قرمز) است. اين پرتوها وقتي به جسمي بتابد گرماي بيشتر توليد مي كنند. پرتوهاي فروسرخ، نوعي موج الكترو مغناطيسي به حساب مي آيند.
در اتو يا لامپ انرژي الكتريكي به انرژي تابشي تبديل مي شود، در يك لامپ معمولي، حدود 20 درصد از انرژي الكتريكي به نور مركز و حدود 80 درصد به پرتوهاي فروسرخ تبديل مي شود.
بطور كلي هر جسمي در هر دمايي كه باشد، همواره مقداري انرژي تابشي از محيط اطراف خود دريافت مي كند و مقداري انرژي تابشي در محيط منتشر مي سازد. وقتي يك جسم گرم و يك جسم سرد در كنار هم قرار مي گيرند،‌مقدار انرژي كه جسم سرد مي گيرد، بيش از مقداري است كه به محيط مي دهد بنابراين گرما به تدريج از جسم گرم به جسم سرد منتقل مي شود تا اين كه دو جسم به دماي تعادل برسند يعني با هم، هم دما شوند.

 


  گرم سازي و سرد سازي :
گاه انسان براي رسيدن به دماي مناسب و مورد نظر گاهي مجبور است دما را كاهش و گاهي افزايش دهد. اين كار چگونه انجام مي گيرد؟


  گرم سازي :

بايد بدانيم كه گرم سازي نياز به يك منبع گرما دارد. اين منبع گرما ممكن است آتش حاصل از تبديل انرژي شيميايي سوخت به انرژي گرمايي، گرماي حاصل از جريان برق يا گرماي خورشيد باشد.
بخاري نفتي معمولاً يك جريان همرفتي در اتاق ايجاد مي كند كه سبب مي شود اتاق گرم شود. يكي ديگر از وسايل گرم كننده،‌در محيط هاي مسكوني شوفاژ است. در شوفاژ ، آب در مجاورت منبع گرما داغ مي شود. (در موتور خانه شوفاژ) و سپس از طريق لوله هايي به درون رادياتورها كه در محيط نصب شده است،‌حركت مي كند. وقتي رادياتور داغ مي شود هواي اطراف خود را گرم مي كند و محيط را به روش همرفت گرم مي كند.  


  جلوگيري از اتلاف گرما:

همان طور كه مي دانيد بعضي از منابع انرژي مورد استفاده ما هم چون خورشيدي،‌انرژي باد و آب هاي جاري كه به آن مربوط مي شوند و نيز انرژي گرمايي درون زمين و انرژي امواج و جزر و مد، انرژي هايي هستند كه تا مدت ها در اختيار ما خواهند بود. به اين زودي تمام نخواهد شد. از اين رو به آنها منابع انرژي تمام نشدني مي گويند. در مقابل بعضي ديگر از منابع انرژي هم چون نفت، زغال سنگ گاز طبيعي منابع تمام شدني هستند. 

 


  فكر كنيد :‌ص 66
يكي از راه هاي جلوگيري از اتلاف گرما استفاده از پنجره ي دو لايه است. به نظر شما پنجره ي دو لايه با كدام يك از راههاي انتقال گرما از هدر رفتن گرما جلوگيري مي كند؟

چون بين دو لايه مقداري هوا قرار مي گيرد و هوا هم عايق است و از انتقال گرما به طريق رسانايي جلوگيري مي كند.  


  سردسازي :

انسان براي رسيدن به دماي مناسب مجبور است دماي موجود را افزايش يا كاهش دهد، اما بهتر است بدانيد كه به طور كلي گرم سازي بسيارآسان تر از سردسازي است. سردسازي معمولاً با استفاده از تبخير مايع ها انجام مي شود. زيرا هر گاه مايعي بخواهد تبخير شود. براي تبخير شدن مقداري گرما از محيط اطراف خود جذب مي كند واين امر سبب مي شود كه دماي محيط اطراف كاهش يابد.
در يخچال ها،‌سردخانه ها و كولرهاي گازي نيز تبخير يك مايع سبب سرد شدن محيط داخل آن مي شود.براي مثال در يخچال مايعي به نام فريون در داخل لوله هايي كه در قسمت يخ ساز قرار دارد وارد مي شود. اين مايع گرما را از آن محيط مي گيرد بخار مي شود. 
در نتيجه موادي كه داخل يخچال هستند، كاملاً سرد مي شوند. سپس فريون كه حالا به بخار تبديل شده است،‌از طريق لوله به محيط خارج از يخچال منتقل و بوسيله ي موتور الكتريكي يخچال فشرده مي شود و گرماي خود را از دست مي دهد . ... فريون دوباره به مايع تبديل و به درون يخ ساز فرستاده مي شود. اين عمل آن قدر ادامه مي يابد كه يخچال كاملاً سرد مي شود. 

آزمايش كنيد. ص 67 
مقداري الكل روي دست خود بريزيد و به آن فوت كنيد. چه اتفاقي مي افتد؟ چرا؟
آيا مي توانيد توضيح دهيد كه چرا در قديم آب را براي خنك شدن داخل كوزه نگهداري مي كردند؟
-دست ما احساس سرما مي كند. زيرا ا لكل به سرعت تبخير شده و گرماي زيادي را از دست ما مي گيرد.
چون كوزه از گل زمين پخته ساخته شده مقداري از آب درون آن به بيرون تراوش مي كند، آب سطح كوزه براي تبخير شدن گرما از درون كوزه گرفته و آب درون آن خنك مي شود.  


  كار و گرما :

يكي از مهم ترين موارد استفاده از گرما، استفاده از آن در صنعت و به حركت درآوردن انواع ماشين هاست. اين كار از طريق تبديل انرژي گرمايي به انرژي مكانيكي انجام مي شود. دستگاهي كه انرژي گرمازا به انرژي مكانيكي تبديل مي كند. ماشين گرمايي نام دارد، ماشين گرمايي انواع گوناگوني دارد.  


  موتور اتومبيل :

: موتور اتومبيل ها و موتور سيكلت ها يكي از رايج ترين انواع ماشين هاي گرمايي است. در اين نوع موتورها، ابتدا مخلوطي از سوخت و هوا به داخل يك محفظه فلزي ‌استوانه اي شكل ،‌به نام سيلندر مكيده مي شود. (مرحله مكش)، سپس با بالا آمدن پيستون اين مخلوط فشرده مي شود (مرحله فشرده شدن)، پس از آن شمع اتومبيل جرقه مي زند و مخلوط را مشتعل مي كند (مرحله آتش گرفته) و در مرحله ي آخر، پيستون دوباره به بالا حركت مي كند و دودهاي حاصل از سوختن مخلوط را به بيرون مي راند( مرحله خروج دود) به چنين موتوري چهارزمانه مي گويند.

 


  اطلاعات جمع آوري كنيد: ص 70 
1 – كاربراتور چه نقشي در اتومبيل برعهده دارد؟
2-در اتومبيل اگر نسبت مقدار هوايي كه با سوخت مخلوط مي شود مناسب نباشد چه مشكلاتي بوجود مي آيد؟

- مخلوط كردن بنزين يا هوا به نسبت معين براي سوختن
- احتراق به خوبي انجام نمي گيرد، سوخت كامل نمي سوزد واتومبيل دود سياه مي كند وموتور به خوبي كار نمي كند.  


  موتور جت :

نوع ديگري از موتورهايي گرمايي موتور جت است. از موتور جت معمولاً در هواپيما استفاده مي شود. موتور جت پيستون ندارد، بلكه هوا به وسيله يك دمنده به داخل موتور جت دميده مي شود و مي سوزد و مقدار زيادي گاز( گازهاي داغ) با فشار زياد توليد مي كند. اين گازها كه با سرعت زياد از داخل موتور جت خارج مي شوند، در مسير خود، چرخ دايره دار بزرگي به نام توربين را كه در سر راه قرار دارد به حركت در مي آورند. 

 


  موتور موشك :

موتور موشك به عنوان سومين ماشين گرمايي،‌خود نوعي موتور جت است. در موتور موشك سوخت با اكسيژن مخلوط مي شود و در محفظه ي احتراق مي سوزد. در نتيجه اين عمل، مقدار زيادي گاز داغ با سرعت زياد از انتهاي موشك خارج مي شود.همانطور كه بادكنك هنگام حركت در جهت مخالف هوايي كه از درونش خارج مي شود. حركت مي كند، موشك نيز در جهت مخالف گازهاي داغ كه از انتهاي آن خارج مي شود به طرف جلو حركت مي كند.
موشك ها چون مي توانند اكسيژن مورد نيازشان را با خود حمل كنند،‌ بنابراين در خارج از جو زمين و مسافرت هاي فضايي مورد استفاده قرار مي گيرند.  


  پرسش وپاسخ فصل 4
1- گرماچيست؟

گرما صورتي از انرژي است كه اگر به جسمي داده شود جنبش ذرات آن بيشتر واگر از ماده گرفته شود جنبش ذرات آن كم مي شود

2- انرژي دروني يك ماده به چه جيزهايي بستگي دارد؟
به انرژي جنبشي و انرژي پتانسيل ذرات موجود در ماده بستگي دارد

3 – دما چيست؟
مقدار گرمايي است كه به يك كيلوگرم ماده ي جامد در نقطه ذوب داده مي شود تا از حالت جامد به مايع درآيد.

4- گرماي نهان ذوب چيست ؟ 
مقدار گرمايي است كه به يك كيلو گرم ماده ي جامد داده مي شود تا از جامد به مايع تبديل شود

5 – گرماي نهان ميعان چيست؟
مقدار گرمايي است كه به يك كيلوگرم ماده ي جامد در نقطه ذوب داده مي شود تا ازحالت جامد به مايع درآيد.

6 – تفاوت اجسام سرد با اجسام گرم از نظر انرژي تابشي چيست؟
اجسام سرد انرژي بيشتري دريافت مي كنند و كمتر صادر مي كنند اما اجسام گرم انرژي كمتري را گرفته و انرژي بيشتر را صادر مي كنند.

7 – براي عمل سرد سازي از كدام تغيير حالت ماده استفاده مي شود؟
تبخير – ميعان

8 – موتور اتومبيل داراي چند مرحله است ؟ نام ببريد؟
مكش - تراكم - انفجار - تخليه  


           
چهار شنبه 18 بهمن 1391برچسب:,
:: 18:2
حميد عباسي
شگفتی هاي بدن انسان

 آپاندیس برای زندگی

نام آپاندیس همیشه به بدی یاد می‌شود. با این عضو از بدن معمولا به شکل عضوی برخورد می‌شود که میلیون‌ها سال پیش کارایی خود را از دست داده است و تنها کارایی که دارد عفونت گاه و بی‌گاه و ابتلای انسان‌ها به التهاب آپاندیس است. اما به تازگی کشف شده که این عضو برای باکتری‌هایی که به عملکرد سیستم هاضمه انسان کمک می‌کنند،‌بسیار مفید است. این باکتری‌ها از آپاندیس برای پناه‌گرفتن از فعالیت‌های شدید روده استفاده می‌کنند، جایی که بتوانند در‌آن تقسیم شده و جمعیت خود را در سیستم هاضمه بالا نگه‌دارند.

مولکول غول‌پیکر

مولکول‌ها از نظر ابعاد تفاوت‌های بسیاری دارند و می‌توانند نوعی ساده و دو اتمی مانند اکسیژن باشند و یا ساختاری پیچیده و ارگانیک. اما بزرگترین مولکولی که در طبیعت یافت می‌شود درون بدن انسان نهفته است و کروموزوم 1 نام دارد. درون هسته یک سلول عادی در بدن انسان 23 جفت کروموزوم قرار دارد . کروموزوم 1 بزرگترین مولکول است که شامل 10 میلیارد اتم است تا بتواند حجم اطلاعاتی که درون مولکول رمز‌نویسی می شوند را در خود جا دهد.

محاسبه اتمی

درک کوچکی اتمهایی که بدن انسان را تشکیل داده‌اند کار بسیار دشواری است، مگر اینکه بتوانید به تعداد آنها نگاهی بیاندازید. بدن یک انسان بالغ از تعداد تقریبی 7,000,000,000,000,000,000,000,000,000 یا هفت اکتیلیون اتم تشکیل شده است.

ریزش مو

شاید باورکردنش دشوار باشد،‌اما تعداد تارهای موی موجود بر روی بدن انسان با تعداد تارهای موی بدن یک شامپانزه برابر است،‌تنها به این دلیل که موهای بدن انسان بی‌استفاده هستند،‌تقریبا نامرئی به نظر می‌آیند. هنوز مشخص نیست که چرا این لایه محافظ از روی پوست بدن انسان برداشته شده است.

تکامل پوست غازی

برجسته شدن محل رویش مو بر روی پوست درهنگام سرما که به پدیده پوست غازی شهرت دارد بقایایی از فرایند رشد و تکامل انسان‌ها در طول دوره‌‌های مختلف است. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که ماهیچه‌های بسیار ریز اطراف ریشه مو تار مو را محکم‌تر از همیشه نگه‌می‌دارند که درصورتی که بدن انسان مملو از مو بود، این پدیده می‌توانست منجر به نفوذ هوا در میان موها شود،‌اما اکنون که بدن انسان‌ها خالی از مو است، تنها منجر به عجیب‌ شدن ظاهر پوست بدن می‌شود.

آسیب فضایی

شاید در بسیاری از فیلم‌ها نتیجه قرار گرفتن بدن انسان در فضا بدون به تن داشتن لباس مخصوص فضانوردی مرگبار نشان داده شده باشد،‌اما حقیقت به این دردناکی نیست. تمام شدن هوای درون بدن قطعا مشکلاتی را برای انسان به وجود خواهد آورد، اما این مشکلات برخلاف تصورات هالیوود است. با وجود اینکه مایعات در شرایط خلاء نیز می‌توانند به جوش بیایند، خون در بدن انسان به واسطه سیستم چرخش خون تحت فشار قرار می‌گیرد و باوجود اینکه فضا بسیار سرد است، بدن به سرعت حرارت خود را از دست نخواهد داد زیرا خلاء خود عایقی قدرتمند است. درواقع آنچه انسان را در خلاء موجود در فضا خواهد کشت،‌نبود هوا است. در سال 1965 در حین تست لباس در اتاق خلاء ناسا، لباس دچار آسیب شد، اما قربانی،‌که در نهایت نجات پیدا کرد،‌توانست برای 14 ثانیه هوشیار باقی بماند. محدودیت زنده ماندن در این شرایط هنوز مشخص نیست اما احتمالا یک الی دو دقیقه خواهد بود.

فروپاشی اتمی

اتم‌های سازنده بدن اکثرا فضاهایی خالی هستند،‌در این صورت اگر فضای موجود در آنها گرفته شود،‌می‌توان بدن انسان را درون فضایی کوچک جا داد. درصورتی که تمامی فضای اتمی در بدن انسان از بین برود،‌می‌توان بدن انسان را درون مکعبی به حجم یک پانصدم سانتیمتر گنجاند! ستاره‌های نوترونی نیز از ساختار فشرده شده مشابهی برخوردارند. یک سانتیمتر مکعب از مواد سازنده این ستاره‌ها بر روی زمین 100 میلیون تن وزن دارد.

دافعه الکترومغناطیسی

اتمهای سازنده یک ماده هرگز یکدیگر را لمس نمی‌کنند. هرچه این اتمها به یکدیگر نزدیک‌تر شوند، دافعه الکترومغناطیسی میان آنها افزایش می‌یابد، درست مانند اینکه بخواهید دو قطب مخالف دو آهن‌ربای قوی را به یکدیگر نزدیک کنید. این رویداد در زمانی که اجسام به نظر با یکدیگر در تماسند نیز رخ می‌دهد.زمانی که انسان بر روی یک صندلی نشسته،‌ دراقع با صندلی در تماس نیست، بلکه به واسطه دافعه الکترومغناطیسی در فاصله بسیار کمی بالای صندلی شناور است. این نیروی الکترومغناطیسی چندین میلیارد برابر قوی‌تر از گرانش است.

از غبار ستاره‌ای به غبار ستاره‌ای

هر اتم سازنده بدن انسان میلیاردها سال قدمت دارد. هیدروژن به عنوان مرسوم‌ترین عنصر در جهان و یکی از اصلی‌ترین ترکیب‌ها در بدن انسان، 13.7 میلیارد سال پیش طی رویداد بیگ بنگ به وجود آمده است. اتمهای سنگین‌تر از قبیل کربن و اکسیژن درحدود هفت تا 12 میلیارد سال پیش در میان ستاره‌ها به‌وجود آمدند و به واسطه انفجار ستاره‌ها در میان فضا پراکنده شدند. برخی از این انفجارها به اندازه‌ای قدرتمند بودند که عناصر سنگین‌تری از آهن که ستاره‌ها قدرت ساخت آنها را نداشتند،‌تولید کردند. این به آن معنی است که ترکیبات سازنده بدن انسان حقیقتا باستانی‌اند و بدن انسان از غبارهای ستاره‌ای تشکیل شده‌است.

بدن کوانتومی

یکی از اسرار علم این است که چگونه پدیده‌ای به آشکاری و وضوح بدن انسان می‌تواند از ذراتی غریب کوانتومی از قبیل اتمها و ترکیبات آنها ساخته شده باشد. اگر از انسان‌ها خواسته شود که تصویر یکی از اتمهای بدن خود را ترسیم کنند، چیزی شبیه به سامانه خورشیدی رسم خواهند کرد که در آن هسته نقش خورشید را ایفا کرده و الکترون‌ها به عنوان سیاره‌ها در اطراف آن در چرخشند. این مدلی ابتدایی از اتم بود اما بعد‌ها مشخص شد این اتمها در لحظه از بین می‌روند. این به آن دلیل است که الکترون‌ها از بار الکتریکی برخوردارند و سرعت گرفتن چنین ذره‌ای که باید در مداری خاص نیز باقی بماند،‌منجر به از دست رفتن انرژی آن در قالب نور خواهد شد و الکترون به درون هسته سقوط خواهد کرد. در واقعیت،‌الکترون‌ها به مدارهایی خاص محدود می‌شوند درست مانند اینکه روی ریلی درحرکت باشند. الکترون‌ها نمی‌توانند در جایی میان دو مدار زندگی کنند از این رو باید جهشی کوانتومی میان یکدیگر انجام دهند. همچنین الکترون‌ها مانند ذرات کوانتومی در مناطقی احتمالی حضور دارند از این رو نمی‌توان موقعیت آنها را با یک نقطه مشخص تعیین کرد.

سرخی خون

شاید فکر کنید سرخ بودن خونی که از بدن خارج می‌شود به واسطه وجود آهن است اما حقیقت چیز دیگری است. سرخی خون به این دلیل است که آهن در حلقه‌ای از اتمهای درون هموگلوبین که پروفیرین نامیده می‌شوند،‌اتصالی ایجاد می‌کند و این ساختار رنگ سرخ را ایجاد می‌کند. میزان سرخی هموگلوبین به میزان وجود اکسیژن در آن بستگی دارد. در حضور اکسیژن شکل پروفیرین تغییر پیدا کرده و سلول‌های سرخ خون رنگی زنده‌تر به خود می‌گیرند.

ویروسی شدن

DNA انسان شامل ژن‌هایی از هشت رترو-ویروس است،‌ویروس‌هایی که از مکانیزم سلولی برای کد‌گذاری DNA برای کنترل یک سلول استفاده می‌کنند. دربرخی از دوره‌های تاریخ بشر،‌این ژن‌ها درون DNA انسان گنجانده شده‌اند. این ژن‌های ویروسی امروزه در فرایند تولید مثل انسان نقش مهمی به عهده دارند اما در عین حال با تبار ژنتیکی انسان غریبه‌اند.

حیات‌های دیگر

حقیقت این است که تعداد باکتری‌هایی که در بدن انسان وجود دارند از تعداد سلول‌های انسانی بسیار بیشتر است که اکثر این باکتری‌ها مفید بوده و هیچ آسیبی به بدن وارد نمی‌آورند. در دهه 1920 یک مهندس آمریکایی مطالعه‌ای انجام داد تا دریابد آیا حیوانات می‌توانند بدون باکتری‌ها زندگی کنند تا در این صورت با ایجاد جهانی بدون باکتری زندگی سلامت‌تری را برای انسان‌ها به ارمغان آورد. نتیجه آزمایش‌های وی مشخص بود، پرورش حیواناتی بدون باکتری کاری شدنی بود،‌اما اکثر این حیوانات به سرعت می‌مردند و آنها که زنده می‌ماندند نیز باید از غذاهایی ویژه تغذیه می‌کردند. این به آن دلیل است که باکتری‌های موجود در روده به هضم غذاها کمک می‌کنند. ممکن است انسان بتواند بدون باکتری زندگی کند،‌اما بدون کمک آنزیم‌هایی که باکتری‌ها درون روده تولید می‌کنند، باید از غذاهایی حاوی مواد مغذی بیشتر استفاده کند.

مهاجمان مژه

هرکسی ممکن است متناسب با سنش به آفت مژه مبتلا شود. این جانداران بسیار کوچک با استفاده از سلول‌های کهنه پوستی و روغن طبیعی تولید شده در فولیکول‌های موی انسان زندگی می‌کنند. این موجودات معمولا بی‌ضرر هستند اما درعین حال می‌توانند منجر به بروز واکنش‌های آلرژیک شوند. ابعاد این جانداران یک سوم میلی‌متر بوده و معمولا شفافند،‌از این رو نمی‌توان آنها را بدون چشم غیر‌مسلح مشاهده کرد. این آفت‌ها در نزدیکی اتصال مژه با پوست پلک زندگی می‌کنند و می توان آنها را در مژه‌های نیمی از انسان‌ها مشاهده کرد که هرچه سن افزایش پیدا کند،‌تعداد این موجودات نیز افزوده می‌شود.

ردیاب‌های نوری

چشم‌های انسان به اندازه‌ای حساسند که می‌توانند تنها چند فوتون نوری را دریابی کنند. اگر در شبی بسیار شفاف به صورت فلکی اندرومدا نگاه کنید، توده‌ای بسیار مبهم و نامشخص از نور را می‌توان با چشم غیر مسلح دید. اندرومدا نزدیک ترین کهکشان به راه‌شیری است که این نزدیک بودن به معنی فاصله‌ای برابر 2.5 میلیون سال نوری است. زمانی که فوتون‌های نور این کهکشان که به چشم انسان می‌رسند،‌سفر خود را آغاز می‌کنند، هیچ انسانی وجود نداشته‌است. به بیانی دیگر انسان با دیدن نور این کهکشان،‌درحال نگریستن به فاصله‌ای باورنکردنی است و درحقیقت به گذشته‌ای 2.5 میلیون ساله چشم دوخته‌است.

شمارش حسی

برخلاف آنچه همه فکر می‌کنند، انسان بیش از پنج حس دارد. برای مثال دست خود را با فاصله‌ای چند سانتیمتری از اتویی داغ نگه‌دارید. هیچ‌یک از پنج حس شما نمی‌توانند به شما بگویند که اتو داغ است و شما را خواهد سوزاند. اما شما داغی اتو را از فاصله احساس کرده و آن را لمس نمی‌کند. این احساس داغی به واسطه حسگر‌های حرارتی امکان‌پذیر می‌شود که درون پوست بدن قرار دارند. به واسطه همین حسگرها است که انسان می‌تواند درد را نیز ردیابی کرده و بگوید چه زمانی بدنش وارونه قرار گرفته است. همچنین هرکس با چشمان بسته می‌تواند به سرعت بینی خود را بر روی صورتش پیدا کند. این کار به واسطه حسی امکان‌پذیر می‌شود که حس عمقی نام دارد،‌حسی که به انسان می‌گوید اندام‌های بدنش متناسب با یکدیگر در کجا قرار گرفته‌اند. این حس به واسطه ترکیب دانش مغز از عملکرد ماهیچه‌های بدن و احساس ابعاد و اندازه این اندام‌ها به وجود می‌آید.

سن حقیقی

عمر انسان از یک تخمک آغاز می‌شود. سلولی بسیار کوچک که ابعاد آن درحدود یک نقطه، یا 0.2 میلیمتر است. این تخمک زمانی در بدن مادر شکل گرفته که مادر خود یک جنین بوده‌است از این رو شکل گیری سلول تخمک و نیمی از DNA که از مادر به فرزند می‌رسد را می‌توان اولین لحظات وجود یک انسان درنظر گرفت و این رویداد پیش از تولد مادر رخ می‌دهد. در این صورت اگر مادر شما در زمان تولدتان 30 سال سن داشته، پس شما در تولد 18 سالگی‌تان در حقیقت 48 سال سن‌داشته‌اید نه 18 سال!

تاثیر اپی‌ژنتیک

همواره ژنها به عنوان عوامل کنترل کننده شکل فیزیکی انسان‌ها نام برده‌شده‌اند اما ژنها تنها بخش‌هایی بسیار کوچک از DNA انسان به شمار می‌روند. 97 درصد دیگر DNA تا همین اواخر بی‌استفاده تصور می‌شد اما اکنون دانشمندان دریافته‌اند که اپی‌ژنتیک،‌فرایندی که در خارج از ژن‌ها رخ می‌دهند نیز تاثیر قابل تاملی بر روی رشد انسان دارد. برخی از بخش‌های این فرایند به عنوان یک سوئیچ ژن‌ها را خاموش و روشن می‌کنند. تا مدتها این معما که 20 هزار ژن چگونه می‌توانند شکل فیزیکی بدن انسان را تعیین کنند، ذهن دانشمندان را به خود درگیر کرده بود اما اکنون تاثیر 97 درصد دیگر DNA نیز کشف شده و همه به اهمیت آن پی‌برده‌اند.

عمل آگاهانه

بیشتر افراد بر این باورند که ذهن آگاه آنها در پس چشم‌ها قرار دارد،‌درست مانند اینکه انسانی کوچک در پس چشم‌ها نشسته باشد و فعالیت‌های خودکار بدن را کنترل کند. مشخص است که این تنها یک مثال است اما اینگونه به نظر می‌آید که خود‌آگاهی در بدن انسان وجودی مستقل داشته و به دیگر اندام‌های بدن دستور می دهد که چه‌کاری انجام دهند. در واقعیت،‌بیشترین بخش کنترل در بدن انسان به صورت ناخود‌آگاه رخ می‌دهد. برخی از کارها با تمرین خودکار می‌شوند و انسان برای انجام دادن آنها به فکر کردن نیازی نخواهد داشت. در این شرایط فرایند‌های خودکار توسط یکی از ابتدایی‌ترین بخش‌های مغز،‌در نزدیکی ساقه مغز انجام می‌گیرند. با این‌همه کاری بسیار آگاهانه،‌مانند برداشتن یک جسم نیز از بخش‌هایی ناخود‌آگاهانه برخوردار است،‌زیرا مغز پیش از اینکه فرد تصمیم برداشتن جسم را گرفته باشد،‌آغاز به فعالیت کرده‌است.

خطای دید

تصاویری که انسان از جهان اطرافش می‌بیند مصنوعی است. مغز انسان مشابه یک دوربین تصویربرداری تصاویر را ایجاد نمی‌کند. در عوض مغز مدلی از جهان را بر اساس اطلاعاتی که به واسطه واحد‌های اندازه‌گیری نور،‌ رنگ،‌زوایا، انحنا و دیگر ویژگی‌ها به دست می آورد، ایجاد می‌کند. به این شکل مغز می‌تواند نارسایی نقطه کور شبکیه چشم را نیز جبران کند. مغز همچنین می‌تواند تاثیر حرکات بسیار سریع چشم را که منجر به ایجاد تصاویر نادرست در چشم می‌شود را جبران کند. اما این فرایند درعین حال باعث می‌شود تا چشم انسان به سرعت فریب بخورد. عملکرد تلویزیون، فیلم‌ها و خطاهای تصویری به واسطه فریب دادن مغز درباره آنچه که می‌بیند،‌طراحی شده است. این فریب است که باعث می‌شود ماه بزرگتر از ابعاد واقعی‌اش دیده شود و یا ابعاد آن متغیر به نظر بیاید،‌ابعاد واقعی ماه به اندازه حفره‌ای است که توسط یک پانچ دستی که در فاصله‌ای برابر طول بازوی انسان نگه داشته شده‌،‌ایجاد شده‌باشد!



           
چهار شنبه 18 بهمن 1391برچسب:,
:: 18:0
حميد عباسي

صفحه قبل 1 صفحه بعد

درباره وبلاگ


به وبلاگ من خوش آمدید
آخرین مطالب
آرشيو وبلاگ
نويسندگان
موضوعات
پیوندهای روزانه
پيوندها

تبادل لینک هوشمند
برای تبادل لینک  ابتدا ما را با عنوان فيزيك شيرين است و آدرس physicshirin.LXB.ir لینک نمایید سپس مشخصات لینک خود را در زیر نوشته . در صورت وجود لینک ما در سایت شما لینکتان به طور خودکار در سایت ما قرار میگیرد.







آمار وب سایت:  

بازدید امروز : 9
بازدید دیروز : 0
بازدید هفته : 9
بازدید ماه : 85
بازدید کل : 2564
تعداد مطالب : 16
تعداد نظرات : 0
تعداد آنلاین : 1