Free Web Site - Free Web Space and Site Hosting - Web Hosting - Internet Store and Ecommerce Solution Provider - High Speed Internet
Search the Web

الغدير فيزيك

29- پنج نكته براي مطالعه درس فيزيك

 

30- انرژي جايگزين ضرورت جهان آينده

انرژي جايگزين ضرورت جهان آينده

پيشرفت علم و فناوري ضمن دستاوردهاي فراوان براي آسايش و رفاه بشر همواره مشکلات تازه اي را با خود به همراه آورده است. مثال ملموس در اين مورد آلودگي هاي زيست محيطي ناشي از سوختهاي فسيلي است.
اهميت استفاده از اين منابع به حدي است که حتي لحظه اي توقف در اين کار روند زندگي در جهان مدرن را مختل خواهد کرد.
اما موضوع به همين جا ختم نمي شود. گازهايي که در نتيجه سوختن اين مواد وارد هوا مي شوند سبب ايجاد مشکلات تنفسي براي انسان و آلودگي محيطزيست هستند.
در عين حال ، تراکم اين گازها در جو زمين مانع از خروج گرما از اطراف زمين مي شود؛ پديده اي که نتيجه آن افزايش دماي هوا و تغييرات آب و هوايي گسترده در زمين است و اثر گلخانه اي ناميده مي شود.
چنانچه افزايش دماي هوا مطابق روند فعلي صورت پذيرد بازگرداندن آن به وضعيت سابق تقريبا غيرممکن خواهد بود. بهترين راه حلي که اکثر دانشمندان پيشنهاد کرده اند متوقف کردن روند رو به رشد افزايش اين گازهاي مضر است.
اين مساله نيازمند بررسي دوباره و جدي منابعي است که مي توانند جايگزين سوختهاي فسيلي شوند. در حال حاضر، اتفاق نظر کلي درباره چگونگي مواجهه با اين مشکل در ميان دانشمندان ، گروههاي طرفدار محيطزيست و مديران صنعتي وجود ندارد.
گروهي از متخصصان بر بهره گيري از منابع سنتي انرژي مثل باد و انرژي خورشيدي تاکيد مي ورزند. عده اي ديگر معتقدند استفاده از سوختهاي فسيلي ادامه مي يابد؛ اما بايد راههاي تازه اي براي جمع آوري دي اکسيد کربن قبل از ورود آن به هوا يافت شود.
در اين ميان انرژي هسته اي مي تواند پاسخگوي مناسبي براي جايگزيني انرژي حاصل از سوختهاي فسيلي باشد.
 

مشكل اصلي

مشکل عمده در اين ميان دي اکسيد کربن است که اصلي ترين محصول جانبي ناشي از سوختن منابع فسيلي مثل نفت و ذغال سنگ است.
دانشمندان معتقدند از آغاز انقلاب صنعتي تاکنون ميلياردها تن از اين گاز وارد جو زمين شده است. ميزان اين گاز مضر در هواي زمين در حال حاضر 30 درصد بيش از آن چيزي است که قبل از انقلاب صنعتي وجود داشته است.
هر چه کشورها به طرف صنعتي شدن حرکت کرده اند ميزان توليد دي اکسيد کربن بيشتر شده است. پيش بيني مي شود تا نيمه قرن حاضر مقدار اين گاز به دو برابر افزايش يابد و اين مساله دماي هواي زمين را به ميزان 3 تا 10 درجه افزايش خواهد داد.
از آنجا که دي اکسيد کربن گازي بي رنگ و بي بو است ، آلودگي آن مستقيما جلب توجه نمي کند. بد نيست بدانيد يک دستگاه خودرو طي عمر مفيد آن بين 50 تا 100 تن دي اکسيد کربن توليد مي کند.از کشورهاي صنعتي ايالات متحده بيش از هر کشور ديگري اين گاز مضر را توليد کرده که مقدار آن دو برابر ژاپن و کشورهاي اروپايي است.

 

مشكلي نه چندان آسان

در مقاله اي که اخيرا توسط دکتر مارتين هوفرت استاد فيزيک دانشگاه نيويورک و 17 تن از همکاران وي به چاپ رسيد،اين دانشمندان به بررسي و تحقيق درباره منابع جايگزين سوخت هاي فسيلي پرداختند.
بررسي ها حاکي از آن است که در حال حاضر 85 درصد انرژي مورد نياز جهان از منابع سوخت فسيلي تامين مي شود. از 15 درصد باقيمانده انرژي حاصل از سدهاي آبي و انرژي هسته اي هر کدام حدود 5/6 درصد و انرژي خورشيدي و انرژي باد مجموعا 2 درصد نياز به انرژي را تامين مي کنند.در اين بررسي مشخص شد چنانچه بخواهيم افزايش دماي زمين را محدود کنيم ، استفاده از منابع غيرفسيلي بايد به 4 تا 14 برابر ميزان فعلي افزايش يافته و تا پايان قرن حاضر حداقل سه چهارم انرژي مصرفي جهان بايد از ساير منابع غيرفسيلي تامين شود.
به نظر مي رسد آنچه بيش از همه مورد نياز است يافتن روشهاي جديد مبتني بر فناوري پيشرفته اي است که اين برنامه ها را عملي کنند. هدفي که دستيابي به آن چندان هم آسان نيست.
علت اين امر گران بودن انرژي توليدي از ساير منابع نسبت به انرژي حاصله از نفت و ساير سوختهاي رايج است. در اغلب روشهاي ديگر مثل توليد انرژي از گاز ئيدروژن نيز انرژي که مي بايد جهت شکستن مولکول آب مصرف شود بيش از انرژي حاصله از ئيدروژن است و بنابراين اقتصادي نخواهد بود.روش ديگر توليد انرژي الکتريکي از سدهاي آبي است که به علت محدوديت منابع آب در روي زمين عملا امکان افزايش چنداني ندارد. راه حل هايي همانند صرفه جويي در مصرف انرژي ، احداث ساختمان هاي داراي عايق حرارتي مناسب ، توليد اتومبيل هاي کم مصرف و... از جمله مواردي هستند که منجر به کاهش مصرف انرژي شده و بدين ترتيب در کاهش آلودگي محيطزيست موثرند.
 

اميد هاي تازه

نور خورشيد يکي از منابع مورد توجه دانشمندان براي تامين انرژي جايگزين سوختهاي رايج است. دردهه هاي گذشته توليد انرژي الکتريکي از نور خورشيد بسيار گران بود که اين ميزان در حال حاضر با ساخت سلولهاي جديد خورشيدي به ميزان زيادي کاهش يافته است.
محققان اميدوارند در آينده با انجام تحقيقات جديد و يافتن راههاي بهتر براي جذب نور خورشيد اين فرآيند بسيار ارزان تر شده و کاملا اقتصادي شود. براي حل مشکل عدم دسترسي به نور خورشيد در روزهاي ابري يا مناطق پرباران ، سلولهاي خورشيدي مي توانند در فضا نصب شده و انرژي نور خورشيد از طريق اين سلولها به صورت امواج ميکروويو به زمين ارسال شود. نيروي باد منبع ديگري براي انرژي است.اين موضوع قبلا در بعضي مناطق جهان مثل دانمارک مورد توجه بوده و در اين کشور 17 درصد الکتريسيته از توربين هايي به دست مي آيد که با انرژي باد کار مي کنند. جديدترين توربين ها پروانه هايي به قطر يک زمين فوتبال دارند و انرژي الکتريکي بسيار ارزان و مناسبي توليد مي کنند.در مناطقي که باد دايمي وجود دارد، مي توان از اين منبع انرژي بهره جست. در ساير مناطق به باتري هايي عظيم براي ذخيره انرژي نياز است. اين موضوعي است که متخصصان در حال حاضر به تحقيق درباره آن مشغولند.
در بررسي به منظور يافتن منابع تازه اي براي توليد انرژي بايد به انرژي هسته اي اشاره کرد که منبع توليد الکتريسيته در مقياس وسيع بوده و مي تواند بسيار راهگشا باشد.دکتر fertel معاون انستيتوي انرژي هسته اي مي گويد: مشکلات مرتبط با اثرات گلخانه اي گاز دي اکسيد کربن و افزايش گرماي زمين موجب شده که همه نگاهها بار ديگر متوجه استفاده از انرژي هسته اي شود.
در تازه ترين تحقيقات در اين زمينه دانشمندان در مرکز تحقيقات انرژي دانشگاه کاليفرنيا بر روي طرحي جهت استفاده از انرژي هسته اي در اتومبيل ها و کاميون ها کار مي کنند.در اين طرح الکتريسيته اي که از انرژي هسته اي حاصل شده مولکول آب را شکسته و اتم ئيدروژن آزاد مي کند سپس انرژي حاصل از ئيدروژن به عنوان سوخت اتومبيل مورد استفاده قرار مي گيرد.ين محققان معتقدند طي 30 تا 50 سال آينده چنين سيستم هايي کارآيي قابل توجهي خواهند داشت. تحقيقاتي از اين دست در نقاط مختلف جهان انجام مي شود و همه روزه شاهد پيشرفت هاي بزرگي در اين زمينه هستيم.
براي جهان بدون نفت آينده انجام اين تحقيقات يک ضرورت اساسي است.
 

31- آيا انسانهاي هوشمند در اين جهان تنهايند.

مردم تمام جهان علاقمندند بشقابهاي پرنده را ببينند و يا به وجود موجودات فضايي و فراخاكي پي ببرند. كساني كه مي خواهند به طور حساب شده  موضوع موجودات فراخاكي را پيگيري كنند مي توانند به يك برنامه فرامليتي بسيار جدي و منطقي كه ربطي به وهم . خيال پردازي ندارد بپيوندند. براي پيوستن به اين برنامه تنها لازم است يك تلسكوپ  و يك رايانه فراهم كنند. به گزارش راديو آمريكا چندين سال پيش  برنامه اي بوسيله برخي از كش.رهاي صنعتي جهان به نام CETI به مورد اجرا گذاشته شد كه به معناي  جستجوي حيات ذي شعور و فراخاكي است و احيانا موجودات ساير كراتي است كه به احتمال زياد متمدن تر از بشر خاكي هستند اما آنان در سامانه ها و كهكشانهاي فوق العاده دور زندگي مي كنند اما چگونه مي توان آثار اين موجودات فضايي را ديد؟

كيهان شناسان مدتها معتقد بودند كه اگر ساكنان ساير كرات بخواهند به مردم دنيا از جمله ساكنان كره زمين از وجودشان خبر بدهند علايم ليزري به صورت رمز مي فرستند و مطمئن هستند كه اگر ميزان تمدن ساكنان ساير كرات حتي از درجه تمدن بشر هم مقداري كمتر باشد قادر به خواندن پيام رمز آنها خواهند بود. اشكال كار در اينجاست كه پاييدن همه آسمان از هر دو نيمكره شرقي و غربي بسيار دشوار است  زيرا وسعت و كثرت ستارگان به قدري است كه بايد ميليونها و ميليونها چشم دائما مراقب آنها باشند براي اين كار از همه مردم علاقمند دنيا كه داراي كامپيوتر هستند و از ستاره شناسي هم چيزهايي  مي دانند يا به اصطلاح ستاره شناس آماتور هستند و يك تلسكوپ شخصي دارند خواسته شده است به شبكه اي به نام O.CETI (اسيتي) بپيوندند. كار اين شبكه كاوش نوري آسمانها براي يافتن موجودات داراي شعور است. به هم پيوستن امكانات ميليونها رايانه همزمان  و هماهنگ اين امكان را مي دهد كه در طول زمان ميلياردها علايمي را كه از آسمان ها مي رسد غربال كنند و ببينند كه كدام علائم داراي نظم و داراي ساختار خاص است. البته هر علاقمند بايد علاوه بر رايانه وتلسكوپ يك دستگاه تشخيص فوتون كه علائم را به صورت نور مي بيند بدهند به همه علاقمندان شركت كننده در اين برنامه يك نرم افزار رايانه اي ويژه هم داده مي شود تا محل استقرار رايانه آنها را پيوسته نشان بدهد و معلوم شود كه علائم از جهان خارج به سوي كدام سرزمين رسيده است و نيز به هر شركت كننده در زمانهاي مختلف به وسيله رايانه دستور داده مي شود كه تلسكوپ خود را به سوي كدام سو هدف گيري كنند. صد هزار داوطلب كارشناس در هر لحظه تشخيص مي دهند كه كدام علائم دورريختني است و كدام ها در خور بررسي است. ممكن است اين گونه برنامه را بعضي از ما جدي نگيريم ولي همين سيارات منظومه شمسي را سالها با خيره ماندن ستاره شناسها به آسمان در طول قرون كشف كرده اند.

32- ادميزاد از خير ماه هم نمي گذرد

خستين نيروگاه انرژي زير دريا كه جريان هاي جزر و مدي دريا را مهار مي كند به يك مولد برق متصل شد و بدين ترتيب اميد هاي زيادي را در به كارگيري يكي از عظيم ترين منابع انرژي روي زمين برانگيخت. اگر اين طرح با موفقيت روبرو شود انتظار مي رود كه تا 5 سال آينده جزر و مد دريا كه از تاثيرات گرانش ماه بر زمين ناشي مي شود. انرژي برق مصرفي صدها هزار خانوار ساحلي را در سراسر جهان تامين كند. اين نيروگاه يك توربين بادي زير آبها را تداعي ميكند. 300 كيلو وات برق توليد مي كند كه براي استفاده روزمره 30 خانوار نروژي يا 60 تا 80 خانوار انگليسي كافي است. طراح و سازنده اين توربين اميدوار است تا 2 سال آينده توليد انبوه اين دستگاه آغاز شود. به عقيده او پس از يك سال استفاده از اين توربين آنقدر تجربه و دانش فني جمع آوري خواهد شد كه بتوان دستگاه هاي نسل دوم را را طراحي كرد و ساخت. همه اميدوارند تا 5 سال آينده شاهد مزارع انرژي زير آبي باشند. در مقايسه با نيروي باد جريان هاي جزر و مدي از انرژي بسيار بيشتري برخوردارند. شوراي اروپا تخمين زده است كه فقط در انگلستان ايت جريان ها يم توانند سالانه 48 ميليارد كيلو وات ساعت برق توليد كنند. (اين همان مقداري است كه قرار است ما تا سال 2020 از طريق نيروگاه هاي هسته اي توليد كنيم.) اما اين انرژي عظيم دردسرهاي خاص خودش را نيز دارد. مشكلات مهندسي پيچيده مانع از آن مي شود كه بسادگي از اين انرژي استفاده كرد. دستگاه ساخته شده همان طور انرژي جريان هاي جزر و مدي را مهار مي كند كه توربين هايي بادي جريان هاي هوا را .  ژنراتور  به پره هايي با قطر 10 متر متصل است كه با عبور آب بر فراز آن ها به چرخش در مي آيند. يك ستون فولادي 20 متري كه به بستر دريا متصل شده است تمامي اين سامانه را نگه مي دارد. مزيت انرژي جزر و مدي نسبت به ديگر انرژي هاي نوشناخته شده پيوستگي تقريبي آن است. بر خلاف انرژي هاي خورشيدي باد و امواج دريا كه در طول روز تغييرات شديدي دارند. جريان هاي جزر و مدي بيش از 12 ساعت شبانه روز در يك جهت جريان دارند و پس از يك توقف كوتاه تغيير جهت مي دهند. بنابراين مي توان به يك منبع  انرژي 24 ساعتي روي آن حساب كرد.