نیروی هستهای چگونه کار میکند؟
برخی، انرژی هستهای را به عنوان یک جایگزین انرژی پاکیزه میدانند که ما را از بند وابستگی به سوختهای فسیلی رها میکند. برای برخی دیگر، این انرژی تداعیگر تصاویری از فاجعه است: نیروگاههای ژاپنی که بر اثر زلزله شکسته شده و بخار رادیواکتیو از آنها متصاعد میشود، و منطقه ممنوعه اطراف تابوت بتنی نیروگاه شهر چرنوبیل (Chernobyl).
اما چه اتفاقی در داخل یک نیروگاه هستهای رخ میدهد که چنین شگفتی و مصیبتی را به وجود میآورد؟ تصور کنید که یک ولت برق را از پریز دیوار، کیلومترها از طریق خطوط برق، تا راکتور هستهای که آن را تولید کرده است، دنبال میکنید. با ژنراتوری که جرقه را تولید میکند و توربینی که آن را میچرخاند، مواجه خواهید شد. سپس، به جریانی از بخار میرسید که توربین را میچرخاند و در نهایت، بستههای اورانیوم رادیواکتیو که آب را به بخار تبدیل میکنند. به قلب راکتور هستهای (Nuclear reactor) خوش آمدید.
آب داخل راکتور به عنوان خنککننده برای مواد رادیواکتیو نیز عمل میکند و از گرم شدن بیش از حد و ذوب شدن آنها جلوگیری میکند. در مارس 2011، بینندگان تلویزیونی در سراسر جهان آموختند که وقتی سیستم خنککننده دچار یک نقص فاجعهبار میشود، چه اتفاقی میافتد. شهروندان ژاپنی دهها هزار نفر از منطقه اطراف تأسیسات هستهای فوکوشیما-دایچی (Fukushima-Daiichi) پس از قدرتمندترین زلزله ثبت شده و سونامی متعاقب آن که خسارات جدی به نیروگاه و چندین واحد راکتور آن وارد کرد، گریختند. از جمله رویدادهای دیگر، آب از قلب راکتور تخلیه شد که به نوبه خود کنترل دما را غیرممکن کرد. این امر منجر به گرم شدن بیش از حد و ذوب جزئی هستهای شد )منبع: (NPR.
بر اساس گزارش انجمن جهانی هستهای، تا آوریل 2018، حدود 450 راکتور هستهای در 50 کشور در حال بهرهبرداری هستند و حدود 11 درصد از برق جهان را تأمین میکنند. در ایالات متحده به تنهایی، 99 راکتور در 61 نیروگاه هستهای تجاری در حال بهرهبرداری در 30 ایالت ایالات متحده وجود دارد، از جمله واحد 2 واتس بار منطقه تنسی (Tennessee’s Watts Bar Unit 2)، یک راکتور با ظرفیت 1150 مگاوات که بهرهبرداری تجاری خود را در اکتبر 2016 آغاز کرد [منبع: EIA].
انرژی هستهای 20 درصد از نیازهای برق ایالات متحده را تأمین میکند، که کمتر از 31.7 درصد تولید شده توسط گاز طبیعی و 30.1 درصد تولید شده توسط زغال سنگ است، و فقط کمی بیشتر از 17.1 درصد تولید شده توسط انرژیهای تجدیدپذیر مانند برق آبی، بادی و خورشیدی است )منبع: EIA). اما برخی از کشورها به طور جدیتری به اتم وابسته هستند. به عنوان مثال،، بر اساس گزارشی از آوریل 2018، فرانسه 72 درصد از برق خود را از نیروگاههای هستهای و سوئد حدود 40 درصد از آن را از این نیروگاهها دریافت میکند (منبع: World-Nuclear.org).
شیشه برقی خودرو چگونه کار میکند؟
ویژگیهای جالب
• بالابر/پایینبر اتوماتیک – ویژگی پایینبر اتوماتیک در خودروهایی با شیشههای برقی نسبتاً رایج است. شما دکمه پایینبر را میزنید و رها میکنید و شیشه تا انتها پایین میرود. این ویژگی از مداری استفاده میکند که مدت زمانی که دکمه را پایین نگه داشتهاید را رصد میکند. اگر دکمه را کمتر از حدود نیم ثانیه پایین نگه دارید، شیشه تا انتها پایین میرود تا به کلید محدودکننده برسد. اگر دکمه را بیشتر از آن نگه دارید، شیشه وقتی متوقف میشود که دکمه را رها میکنید. شیشههای با بالابر اتوماتیک کمتر رایج هستند. مشکل شیشههای با بالابر اتوماتیک این است که اگر چیزی سر راه شیشه قرار گیرد، مانند یک کودک، شیشه باید قبل از اینکه به کودک آسیب برساند، متوقف شود. یکی از راههایی که خودروسازان نیروی وارد بر شیشه را کنترل میکنند، طراحی مداری است که سرعت موتور را کنترل میکند. اگر سرعت کاهش یابد، مدار، برق موتور را معکوس میکند تا شیشه دوباره پایین بیاید.
• کنترل شیشه از بیرون – در فولکسواگن (Volkswagen) در تبلیغ تلویزیونی، با قرار دادن کلید در درب راننده، چرخاندن و نگه داشتن آن، میتوان شیشهها را پایین آورد. این ویژگی توسط ماژول (Module)(یک مجموعه یا برد کوچک از قطعات الکترونیکی است که برای انجام یک وظیفه خاص طراحی و تولید شده است – مترجم) درب راننده کنترل میشود که یک سوئیچ را در قفل درب کنترل میکند. اگر کلید برای مدت زمان مشخصی چرخانده و نگه داشته شود، ماژول درب راننده، شیشهها را پایین میآورد.
• روشن شدن برق کمکی – برخی از خودروها پس از خاموش کردن خودرو، برق مدار شیشه را حفظ میکنند، که شما را، اگر فراموش کنید شیشه خود را بالا ببرید، از مجبور شدن به قرار دادن دوباره کلید در استارت نجات میدهد. مدار شیشه برقی، یک رِله (Relay) روی سیمی خواهد داشت که برق شیشه را تامین میکند. در برخی از خودروها، کنترلر بدنه، این رله را برای یک دقیقه یا بیشتر بسته نگه میدارد. در خودروهای دیگر، تا زمانی که دری را باز نکنید، این رله بسته میماند.
سؤالات متداول شیشه برقی
شیشههای برقی چگونه کار میکنند؟
شیشههای برقی از طریق یک موتور الکترونیکی کار میکنند که به یک چرخدنده حلزونی متصل است که خود آن به چندین چرخدنده دیگر متصل است. در مجموع، این قطعات گشتاور ایجاد میکنند و این گشتاور شیشه را بالا میبرد.
آیا میتوان شیشههای دستی را به شیشههای برقی تبدیل کرد؟
شیشههای دستی را میتوان به شیشههای برقی تبدیل کرد، اما به کار زیادی نیاز دارد. از سیمکشی گرفته تا مکانیسمهای اضافی در داخل در، اجزای زیادی وجود دارند که باید اضافه شوند تا شیشهها از نیروی میللنگ (Crank) به نیروی موتور تبدیل شوند.
هزینه اضافه کردن شیشههای برقی به یک خودرو چقدر است؟
برای اضافه کردن یک تنظیم کننده و موتور شیشه – و همچنین تمام قطعات دیگری که برای شیشههای برقی مورد نیاز است – میتوانید انتظار داشته باشید که به اندازه 850 دلار فقط برای قطعات بپردازید.
چه زمانی خودروها دارای شیشههای برقی شدند؟
شیشههای برقی برای اولین بار در مدلهای لوکس در دهه 1940 معرفی شدند.
آیا شیشههای برقی وقتی خودرو خاموش است کار میکنند؟
برای کارکردن شیشههای برقی به برق نیاز دارید. ماشین شما یا باید روشن باشد یا باید برق ماشین را روشن کنید (که معمولاً حالت “اَکسِسوریها (Accessories)” نامیده میشود-در ایران باز کردن سوئیچ نامیده میشود-م).
نویسنده: Karim Nice
مترجم: فؤاد پورفائز
منبع: howstuffworks.com
کمربند کوئیپر؛ خانه میلیونها جسم آسمانی
در دوران مدرسه، بسیاری از ما در مورد سیارات، خورشید و شاید کمربند سیارکی (Asteroid belt) یاد میگیریم. با این حال، منظومه شمسی ما بسیار فراتر از اینها است، از جمله منطقهای در منظومه شمسی بیرونی به نام کمربند کویپر (Kuiper belt).
کمربند کویپر (تلفظ: کای-پِر) که فراتر از مدار نپتون قرار دارد، خانه میلیونها (یا میلیاردها، مشخص نیست) جرم یخی است که دقیقاً مانند سیارات و سیارکهایی که میشناسیم، به دور خورشید میچرخند. ناسا (NASA) اینطور بیان میکند: «کمربند کویپر، شبیه به کمربند سیارکی، منطقهای از بقایای تاریخ اولیه منظومه شمسی است. مانند کمربند سیارکی، این کمربند نیز توسط یک سیاره غولپیکر شکل گرفته است، اگرچه بیشتر به شکل یک دیسک ضخیم (مانند یک دونات) است تا یک کمربند نازک.»
نپتون (Neptune) یکی از سیارات غولپیکر (giant planets) در منظومه شمسی ما است. سیارات دیگر، مشتری (Jupiter)، زحل (Saturn) و اورانوس (Uranus) هستند. سیارات غولپیکر به دلیل اندازه آنها نسبت به زمین به این نام خوانده میشوند. آنها همچنین به عنوان سیارات بیرونی شناخته میشوند زیرا از خورشید دورتر هستند.
به نظر میرسد که مدلها و نمودارهای منظومه شمسی اغلب در مدار نپتون – یا شاید پلوتو (Pluto) اگر به نسخه قدیمیتری نگاه میکنید – به پایان میرسند. با صرفنظر از بحث و جدل در مورد وضعیت پلوتو به عنوان یک سیاره کوتوله، در واقع میلیونها جرم فراتر از مدار نپتون وجود دارد – و برخی از آنها قابل توجه هستند. اینها اجرام کمربند کویپر (Kuiper Belt Objects) یا KBO نامیده میشوند. تاکنون، حدود 2000 جرم کمربند کویپر دستهبندی شدهاند.
علاوه بر پلوتو، چندین سیاره کوتوله وجود دارند که بخشی از کمربند کویپر هستند، از جمله اِریس (Eris)، ماکیماکی (Makemake) و هائومیا (Haumea). این اجرام بزرگ منظومه شمسی، مانند سیارات به دور خورشید میچرخند، اما آنقدر بزرگ نیستند که به عنوان سیاره طبقهبندی شوند. میلیونها جرم کوچکتر دیگر نیز وجود دارند، مانند دنبالهدارها و قمرها، که بسیاری از آنها عموماً در نواری از فضا بین 30 تا 55 واحد نجومی (AU) از خورشید (یک AU برابر است با فاصله زمین تا خورشید به طور متوسط، که 90 میلیون مایل یا 150 میلیون کیلومتر است) جمع شدهاند.
فراتر از کمربند کویپر، ابر اورت (Oort cloud) نیز وجود دارد، ناحیه دیگری از فضا که حاوی اجرام بیشتری است. به گفته ناسا: «اعتقاد بر این است که ابر اورت یک پوسته کروی غولپیکر است که بقیه منظومه شمسی را احاطه کرده است. این ابر مانند یک حباب بزرگ و ضخیم است که از قطعات یخی زبالههای فضایی به اندازه کوه و گاهی بزرگتر ساخته شده است.» همه اینها به این معناست که منظومه شمسی ما بسیار فراتر از هشت سیارهای است که بیشتر ما در مورد آنها یاد میگیریم.
کوارکها؛ بلوکهای سازنده همه مواد
پروتونها (Protons) و نوترونها (Neutrons)، ذراتی که هسته اتمها را تشکیل میدهند، ممکن است بسیار کوچک به نظر برسند. اما دانشمندان میگویند که این ذرات زیراتمی خود از ذراتی کوچکتر به نام کوارکها (Quarks) تشکیل شدهاند.
سانتریفیوژ اورانیوم چیست؟
اورانیوم (Uranium) عنصری است که شبیه آهن است. مانند آهن، سنگ معدن اورانیوم را از زمین استخراج میکنید و سپس آن را فرآوری میکنید تا اورانیوم خالص را از سنگ معدن جدا کنید. وقتی فرآوری سنگ معدن اورانیوم را تمام میکنید، چیزی که به دست میآورید اکسید اورانیوم (Uranium oxide) است. اکسید اورانیوم حاوی دو نوع (یا ایزوتوپ (Isotopes)) اورانیوم است U-235 و .U-238 U-235 همان چیزی است که اگر بخواهید بمب بسازید یا یک نیروگاه هستهای را تغذیه کنید به آن نیاز دارید (همچنین برای کاربردهای علمی-تحقیقاتی و صنعتی دیگر-م). اما اکسید اورانیوم به دست آمده از معدن حدود 99 درصد U-238 است. بنابراین شما باید به نحوی U-235 را از U-238 جدا کرده و مقدار U-235 را افزایش دهید. فرآیند غلیظسازی U-235، غنیسازی (Enrichment) نامیده میشود و سانتریفیوژها (Centrifuges) بخش اصلی این فرآیند هستند.
U-235 کمی سبکتر از U-238 است. با بهرهگیری از این اختلاف وزن، می توانید U-235 و U-238 را جدا کنید. اولین قدم واکنش اورانیوم با اسید هیدروفلوئوریک (Hydrofluoric acid) است، یک اسید فوقالعاده قوی. پس از چند مرحله، گاز هگزافلوراید اورانیوم (Uranium hexafluoride) را ایجاد میکنید.
اکنون که اورانیوم به شکل گازی درآمده است، کار با آن آسانتر است. میتوانید گاز را داخل سانتریفیوژ قرار داده و آن را بچرخانید. سانتریفیوژ نیرویی هزاران برابر قویتر از نیروی گرانش ایجاد میکند. از آنجایی که اتمهای U-238 کمی سنگینتر از اتمهای U-235 هستند، تمایل دارند به سمت دیوارههای سانتریفیوژ حرکت کنند. اتمهای U-235 تمایل دارند بیشتر به سمت مرکز سانتریفیوژ بمانند.
اگرچه این فقط یک تفاوت جزئی در غلظتها است، اما وقتی گاز را از مرکز سانتریفیوژ استخراج میکنید، کمی U-235 بیشتری نسبت به قبل دارد. این گاز کمی غلیظشده را در سانتریفیوژ دیگری قرار میدهید و همین کار را انجام میدهید. اگر این کار را هزاران بار انجام دهید، میتوانید گازی ایجاد کنید که به شدت از U-235 غنی شده باشد. در یک کارخانه غنیسازی اورانیوم، هزاران سانتریفیوژ به صورت زنجیرهای طولانی به هم متصل میشوند.
در انتهای یک زنجیره طولانی از سانتریفیوژها، گاز هگزافلوراید اورانیوم با غلظت بالایی از اتمهای U-235 دارید.
ساخت سانتریفیوژها یک چالش تکنولوژیکی بزرگ است. سانتریفیوژها باید خیلی سریع بچرخند – در محدوده 100000 دور در دقیقه. برای چرخیدن با این سرعت، سانتریفیوژها باید:
• روتورهای (Rotors) (روتور قسمت گردنده یک موتور است-م) بسیار سبک و در عین حال قوی داشته باشند
• روتورهای متعادل داشته باشند
• دارای بلبرینگهای (Bearings) پرسرعت، معمولاً مغناطیسی برای کاهش اصطکاک باشند
برآورده کردن هر سه این الزامات برای اکثر کشورها دور از دسترس بوده است. توسعه اخیر تجهیزات ماشینکاری ارزانقیمت و دقیق کنترلشده توسط کامپیوتر، کار را تا حدودی آسانتر کرده است. بههمین دلیل است که کشورهای بیشتری در سالهای اخیر یاد میگیرند که اورانیوم را غنی کنند.
اکنون (و پس از غنیسازی) باید گاز هگزافلوراید اورانیوم را دوباره به فلز اورانیوم تبدیل کنید. این کار را با افزودن کلسیم انجام میدهید. کلسیم با فلوراید واکنش میدهد تا نمک ایجاد کند و فلز اورانیوم خالص باقی میماند. با این فلز U-235 بسیار غلیظ شده، میتوانید یک بمب هستهای بسازید یا یک رآکتور هستهای (Nuclear reactor) را تغذیه کنید.
نویسنده: Marshall Brain
مترجم: فؤاد پورفائز
منبع: howstuffworks.com
ویتامینها چه هستند و چگونه کار میکنند؟
اگر مقاله «سلولها چگونه کار میکنند» را خوانده باشید، میدانید که DNA الگویی برای (ساخت) آنزیمهای مختلف است. آنزیمها (Enzymes) به سلولها کمک میکنند تا واکنشهای شیمیایی را انجام دهند. یک سلول در واقع دقیقاً یک ماشین شیمیایی بسیار پیچیده است.
ویتامین (Vitamin) یک مولکول کوچک است که بدن شما برای انجام یک واکنش خاص به آن نیاز دارد. بدن شما هیچ راهی برای تولید مولکولهای ویتامین به خودی خود ندارد، بنابراین مولکولهای ویتامین باید از طریق غذایی که میخورید وارد شوند. بدن انسان حداقل به 13 ویتامین مختلف نیاز دارد:
درون بدن، ویتامینها به روشهای منحصر به فرد زیادی استفاده میشوند. به عنوان مثال، یکی از نقشهای اصلی ویتامین A در تولید شبکیه (Retinal) است. شبکیه در سلولهای استوانهای (Rods) و مخروطی (Cones) چشم شما برای حس کردن نور استفاده میشود. بدن شما هیچ راهی برای تولید شبکیه بدون ویتامین A ندارد و بدون شبکیه نمیتوانید ببینید.
ویتامینهای مختلف گروه B اغلب در ساختار آنزیمهای مختلفی که یک سلول تولید میکند، جاسازی شدهاند. به عنوان مثال، آسپارتات آمینوترانسفراز (Aspartate aminotransferase) آنزیمی است که آمینها (Amines) را بین اسیدهای آمینه (Amino acids) منتقل میکند. هر نسخه از آنزیم حاوی دو مولکول ویتامین B6 است و بدون این مولکولها، این آنزیم نمیتواند کاری انجام دهد.
یکی از کاربردهای ویتامین C در تشکیل کلاژن (Collagen) است. کلاژن توسط ریبوزومهای (Ribosomes) خاصی در سلولهای خاص تولید میشود و سپس از سلولها برای تشکیل شبکههای کلاژنی خارج میشود. در طی فرآیند تشکیل کلاژن، بدن باید هیدروکسی پرولین (Hydroxylproline) را از اسید آمینه پرولین (Proline) تولید کند. ویتامین C برای این واکنش ضروری است. بدون ویتامینC ، کلاژن نمیتواند تولید شود – اولین نشانههای این امر رگهای خونی بسیار ضعیف (و به راحتی شکستهشده) و لق شدن دندانها (که توسط کلاژن در جای خود نگه داشته میشوند) است.
بدن قادر است برخی از ویتامینها را ذخیره کند، مانند ویتامین A (تا یک سال در کبد شما ذخیره میشود). ویتامینهای دیگر باید به طور مکرر دوباره تامین شوند.
مترجم: فؤاد پورفائز
منبع: howstuffworks.com
ستارهها چگونه تشکیل میشوند؟
آیا تا به حال به آسمان شب خیره شدهاید و از خود پرسیدهاید: «ستارگان چگونه شکل میگیرند؟» تولد یک ستاره، توازنی مسحورکننده از گاز، غبار و انرژی است. گذار از ذرات ساکت کیهانی به اجرام آسمانی درخشان، فرآیندی به همان اندازه پیچیده و باشکوه است. در ادامه بخوانید تا مراحل و گامهای شکلگیری ستاره را […]
علت سردرد ناشی از خوردن بستنی چیست؟
اکثر مردم حداقل یک بار سردرد ناشی از خوردن بستنی را تجربه کردهاند. شما مشغول خوردن چیزی مانند قیف بستنی، میلک شیک (Milk shake)، اسلورپی (Slurpee) یا یخدربهشت هستید که ناگهان دچار یک سردرد طاقتفرسا میشوید! خوشبختانه این سردرد فقط حدود ۳۰ ثانیه طول میکشد.
اما این سردرد از کجا میآید؟
این مقاله از جوزف هولیهان (Joseph Hulihan) حاوی اطلاعات بسیار خوبی است. در اینجا خلاصهای از آن آمده است: وقتی یک چیز سرد در یک روز گرم با سقف دهان شما تماس پیدا میکند، باعث ایجاد سردرد ناشی از سرما میشود. علت این امر، گشاد شدن رگهای خونی در سر است. این گشاد شدن ممکن است ناشی از یک مرکز عصبی واقع در بالای سقف دهان باشد – به نظر میرسد وقتی این مرکز عصبی سرد میشود، بیش از حد واکنش نشان میدهد و سعی میکند مغز شما را گرم کند.
بنابراین، راه آسان برای جلوگیری از “یخزدگی مغز” این است که مواد سرد را از سقف دهان خود دور نگه دارید!
مترجم: فؤاد پورفائز
منبع: howstuffworks.com
چند کهکشان در کیهان وجود دارد؟
وقتی به آسمان شب نگاه میکنید، به ویژه در طول تابستان، یک نوار کمنور از ستارگان را میبینید که در سرتاسر میانه آسمان پخش شده است. خورشید تنها یکی از حدود 200 میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری (Milky Way)، کهکشان خانه ما، است که خود فقط یک کهکشان در جهان است. پس، چه تعداد کهکشان در جهان وجود دارد؟
در این مقاله، ما خواهیم فهمید که کهکشانها چگونه کشف شدند و چه انواعی دارند، از چه چیزهایی ساخته شدهاند، ساختارهای داخلی آنها چگونه است، چگونه شکل میگیرند و تکامل مییابند، چگونه در سراسر جهان توزیع شدهاند، و چگونه کهکشانهای فعال ممکن است این همه انرژی ساطع کنند.
سیدیها کی اختراع شدند و چگونه کار میکنند؟
به نظر میرسد که سیدیها (CDs) و دیویدیها (DVDs) از دیرباز وجود داشتهاند. آنها برای نگهداری موسیقی، داده یا نرمافزار کامپیوتری استفاده شوند، به رسانهای استاندارد برای توزیع مقادیر زیادی اطلاعات در یک بستهبندی فیزیکی و مطمئن تبدیل شدهاند.
اما سیدیها چه زمانی اختراع شدند و چگونه کار میکنند؟ در این مقاله، به بررسی منشأ دیسک فشرده (Compact Disc (CD)) خواهیم پرداخت. همچنین به بررسی نحوه عملکرد سیدیها و سیدیرامها میپردازیم و در عین حال، آینده این فناوری را بررسی خواهیم کرد.
