در داستان هاي علمي تخيلي تاب خوردن فضا – زمان يك موضوع پيش پا افتاده است و از آن براي سفر سريع به كهكشان هاي دور استفاده مي شود . اينكه سفر در زمان اغلب داستان هاي علمي تخيلي امروز واقعيت هستند و اين بخت و اقبال فضا – زمان است .
به عقيده من فضا مي تواند خميده شود يا اينكه تاب بردارد . براي بيش از دو هزار سال اصل هاي هندسه ي اقليدسي بديهي بودند . حتي امروزه شما مي تواند قدرت آن را براي آموزش در مدارس مشاهده كنيد . از نتايج مهم و اساسي اين هندسه اين است كه مجموع زواياي داخلي مثلث را ١٨٠ درجه در نظر مي گيرد . گرچه امروز مردم به اين موضوع پي برده اند كه قدم هاي ديگر نيز در علم هندسه ممكن است .
براي مثال در سطح زمين نزديكترين چيز به يك خط صاف چيزي است كه آن دايره بزرگ مي خوانند . بين دو نقطه كوتاهترين مسير وجود دارد . بنابراين اين يك اصل است و آن جريان استفاده از خط است .
حال به مثلث سطح زين كه ستوا را مي سازد . خط صفر درجه در طول جغرافيايي در لندن و طول جغرافيايي در شرق كه ٩٠ درجه است و از بنگلادش مي گذرد . دو خط طول جغرافيايي در استوا در حالي كه زاويه قائم است با هم مواجه مي شوند . اين دو طول جغرافيايي همچنين در قطب شمال با هم ملاقات دارند در حالي كه زاويه ٩٠ درجه است . بنابراين مثلثي با سه زاويه قائم داريم كه مجموع زواياي داخلي آن ٢٧٠ درجه است و در اين حالت مجموع زواياي از ١٨٠ درجه بيشتر است . اين مثلث كه در هندسه اقليدس وجود دارد در صفحه صاف صدق مي كند .
ما اطلاعاتي از تئوري هاي ذره اي داريم مي دانيم كه دانشمندان ذرات بنيادي را ساختار طبيعت و كيهان در نظر مي گيرند در جايي كه هم نيرو و هم ماده از ذرات بنيادي به نام بوزون و فرميون ساخته مي شوند .
تئوري ريسمان به ما مي گويد كه هر آنچه كه وجود دارد از رشته هايي يك بعدي كه ريسمان ناميده مي شود ساخته مي شوند . اين ريسمان ها قادر اند تا در فركانس هاي متفاوت به نوسان به بپردازند . هر فركانس خاص موجب به وجود آمدن يك ذره ي خاص مي شود . مقياس و جرم ذره به نوع نوسان بستگي دارد . همچنين تئوري ريسمان به ما مي گويد كه نمي توان هيچ تفاوت اندازه گيري را نمي توان بين ريسمان هايي كه به دور ابعاد كوچكتر پيچيده اند با ريسمان هايي كه در ابعاد بزرگتر حركت مي كنند نمي توان يافت . جالب است كه اين ذرات دقيقا با نوسان است كه طيف ريسمان ناميده مي شود .
۱- براساس نظريه ريسمان ها، جهان ما پوسته اى ۴ بعدى است كه در يك فضا- زمان ۱۰ بعدى شناور است.
۲- درصورت انحناى شديد ابعاد فراسوى جهان ما، هر ذره اى كه قادر به خروج از ابعاد چهارگانه اين جهان باشد، مى تواند با ميان بر زدن از ميان بعد پنجم، حتى از نور هم پيشى بگيرد.
۳- حركت سريع تر از نور، از ديد برخى از ناظرهاى اين جهان، به معناى سفر در زمان و بازگشت به گذشته است.
۴- گراويتون ها و نوترينوهاى خنثى ذراتى هستند كه امكان خروج از جهان ما را دارند. بنابراين اين ذرات قادرند در زمان سفر كنند.
۵- بدين ترتيب طى چند دهه آينده و با كمك نوترينوهاى خنثى قادر خواهيم بود ايده سفر در زمان را به طور تجربى بيازماييم.
یا چرا چوب روی آب شناور ولی یک میخ آهنی ته ظرف آب می افتد و یااینکه آیا امکان دارد یک قطعه آهن شناوربماند تمامی این موضوعات به نیرویی مربوط می شود که ارشمیدس دانشمند یونان باستان کشف کرده است.
نیروی ارشمیدس چیست ؟
وقتی جسمی را درون یک شاره مثلا یک لیوان آب می اندازیم اگر جسم تماما درون آب فرو رود به مقدار حجم خود آب را جابجا می کند به نیروی وزن این مقدار آب جابجا شده نیروی ارشمیدس گویند که همیشه رو به بالاست و از رابطه ی زیر بدست می آید:
دقت کنید که در این رابطه چگالی شاره و vحجم شاره جابجا شده است که مساوی است باحجم قسمتی از جسم که داخل شاره است و gشتاب گرانشی است حال سوالی مطرح می شود و آن اینکه چه شرایطی لازم است تا یک جسم در یک شاره شناور شود ؟ می دانیم در به هر جسمی در یک میدان گرانشی نیروی وزن وارد می شود و به جسم درون شاره حداقل دو نیروی ارشمیدس و نیروی گرانش وارد می شود می دانیم که نیروی گرانش همیشه روبه پایین و نیروی ارشمیدس (نیروی شناوری) همیشه روبه بالا هرگاه این دو نیرو برابر باشند جسم درون آب غوطه ور می شود ولی فرق شناوری و غوطه وری چیست ؟ وقتی می گوییم جسمی شناور است که در سطح آب باشد اما جسم غوطه ور میتواند در هر جای شاره باشدبه طور مثال خود آب درون خود شناور است.
وقتی نیروی ارشمیدس از نیروی وزن بیشتر باشد جسم روی سطح آزاد شاره شناور می شود و وقتی نیروی وزن جسم از نیروی ارشمیدس بیشتر باشد جسم درون شاره غرق می شود.
مثال:آیاجسمی به چگالی 1250 kg/m3 روی آب شناور می ماند؟ و مقدار نیروی ارشمیدس این ماده را برای3 1m از این ماده به دست آورید.
(ب)
مثال (2) نیروی شناوری را برای آهن mکه در جیوه شناور است بدست آورید .
با توجه به اینکه نیروی وزن این قطعه آهن 3.9 اسحاق نیوتن است پس حتی آهن نیز روی جیوه شناور می ماند
مسئله : این دو جسم در هوا روی یک ترازوی این چنین به تعادل می رسند اگر آنها را در یک محفظه خلا بگذاریم موقعیت آنان چگونه است ؟(راهنمایی:هوا نیز یک شاره است)
منبع : دانشنامه ی رشد
قوانين مكانيك را ميتوان بطور آماري در دو سطح مختلف به مجموعهاي از اتمها اعمال كرد در سطحي كه نظريه جنبشي گازها ناميده ميشود. به طريقي كم و بيش فيزيكي و با استفاده از روشهاي نسبتا ساده ميانگين گيري رياضي ، عمل ميكنيم. براي فهم نظريه جنبشي گاز را در فشار ، دما ، گرماي ويژه و انرژي داخلي اين روش را كه در سطح بكار برده ميشود.
نگاه اجمالي
در ترموديناميك فقط با متغيرهاي ماكروسكوپيك ، مانند فشار و دما و حجم سر و كار داريم. قوانين اصلي ترموديناميكها بر حسب چنين كميتهايي بيان ميشوند. ابدا درباره اين امر كه ماده از اتمها ساخته شده است صحبتي نميكنند. ليكن مكانيك آماري ، كه با همان حيطهاي از علم سر و كار دارد كه ترموديناميك از آن بحث ميكند و وجود اتمها را از پيش مفروض ميداند. قوانين اصلي مكانيك آماري حامي قوانين مكانيكاند كه در حدود اتمهاي تشكيل دهنده سيسنم بكار ميروند.
تاريخچه
نظريه جنبشي توسط رابرت بويل (Rabert Boyle) (1627 – 1691) ، دانيل بونولي (1700 – 1782) ، جيمز ژول (1818 – 1889) ، كرونيگ (1822 – 1874) ، رودولف كلاوسيوس (1822 – 1888) و كلرك ماكسول ( 1831 – 1879 ) و عدهاي ديگر تكوين يافته است. در اينجا نظريه جنبشي را فقط در مورد گازها بكار ميبريم، زيرا برهم كنشهاي بين اتمها ، در گازها به مراتب متغيرترند تا در مايعات. و اين امر مشكلات رياضي را خيلي آسانتر ميكند.
در سطح ديگر ميتوان قوانين مكانيك را بطور آماري و با استفاده از روشهايي كه صوريتر و انتزاعيتر از روشهاي نظريه جنبشي هستند بكار برد. اين رهيافت كه توسط جي ويلارد گيبس (J.willard Gibbs) و لودويگ بولتز ماني (Ludwig Boltz manni) (1844 – 1906) و ديگران تكامل يافته است، مكانيك آماري ناميده ميشود، كه نظريه جنبشي را به عنوان يكي از شاخههاي فرعي در بر ميگيرد. با استفاده از اين روشها ميتوان قوانين ترموديناميك را به دست آورد. بدين ترتيب معلوم ميشود كه ترموديناميك شاخهاي از علم مكانيك است.
محاسبه فشار بر پايه نظريه جنبشي
فشار يك گاز ايدهآل را با استفاده از نظريه جنبشي محاسبه ميكنند. براي ساده كردن مطلب ، گازي را در يك ظرف مكعب شكل با ديوارههاي كاملا كشسان در نظر ميگيريم. فرض ميكنيم طول هر ضلع مكعب L باشد. سطحهاي عمود بر محور X را كه مساحت هر كدام e2 است. A1 و A2 ميناميم. مولكولي را در نظر ميگيريم كه داراي سرعت V باشد. سرعت V را ميتوان در راستاي يالهاي مولفههاي Vx و Vy و Vz تجزيه كرد. اگر اين ذره با A1 برخورد كند در بازگشت مولفه X سرعت آن معكوس مي شود. اين برخورد اثري رو ي مولفه Vy و يا Vy ندارد در نتيجه متغير اندازه حركت عبارت خواهد بود :
(m Vx - m Vx) = 2 m Vx - )= اندازه حركت اوليه – اندازه حركت نهايي
كه بر A1 عمود است. بنابراين اندازه حركتي e به A1 داده ميشود برابر با m Vx2 خواهد بود زيرا اندازه حركت كل پايسته است.
قانون لنز كه در مورد جريانهاي القايي بكار ميرود چنين بيان ميشود كه جريان القايي در مدارهاي بسته در جهتي است كه با عامل بوجود آورنده خود مخالفت ميكند. اين قانون علامت منفي موجود در قانون فاراده را توجيه ميكند.
مقدمه
طبق قوانين القاي الكترومغناطيسي اگر شارمغناطيسي گذرا از مدار تغيير كند، نيرو محركه الكتريكي در مدار جاري مي شود. با برقراري نيرو محركه القايي در مدار، جريان الكتريكي القايي در آن جاري مي شود. طبق قانون لنز جهت جريان القايي در مدار در جهتي است كه ميدان مغناطيسي حاصل از آن با تغييرات شار مغناطيسي گذرا از مدار مخالفت مي كند. اگر چكشي را از بالاي نردباني رها كنيم، هيچ نيازي به قاعدهاي كه بگويد چكش به طرف مركز زمين يا در جهت مخالف آن حركت ميكند، نداريم. اگر در اين موقع كسي از ما بپرسد كه از كجا ميدانيد كه چكش سقوط خواهد كرد، بهترين پاسخي كه ميتوانيم بدهيم اين است كه بگوييم، هميشه به اين صورت بوده است و اگر بخواهيم جوابمان علميتر باشد، ميتوانيم بگوييم كه زماني كه چكش سقوط ميكند، انرژي پتانسيل گرانشي آن كاهش مييابد و برعكس انرژي جنبشي آن افزايش پيدا ميكند.
اما اگر چكش به جاي سقوط ، به طرف بالا برود، در اين صورت انرژي جنبشي و انرژي پتانسيل آن هر دو افزايش پيدا ميكنند و اين موضوع پايستگي يا بقاي انرژي را نقض ميكند. استدلال مشابه را ميتوان در مورد تعيين جهت نيروي محركه الكتريكي كه با تغيير شار مغناطيسي در يك مدار القا ميشود، بكار برد، يعني در اين مورد اخير نيروي محركه القايي بايد در جهتي باشد كه با اصل پايستگي سازگار باشد و اين با استفاده از قانون لنز توضيح داده ميشود.
تاريخچه
در سال 1834 ، يعني سه سال بعد از اين كه فاراده قانون القا خود را ارائه داد (قانون القا فاراده)، هاينريش فريدريش لنز (Heinrich Friedrich Lenz) قاعده معروف خود را كه به قانون لنز معروف است، براي تعيين جهت جريان القايي در يك حلقه رساناي بسته ارائه داد. اين قانون به صورت يك علامت منفي در قانون القاي فاراده ظاهر ميگردد. به اين معني كه در رابطه نيروي محركه القايي يك علامت منفي قرار داده و اعلام كنند كه اين علامت بيانگر قانون لنز است.
تشريح قانون لنز
حلقه رسانايي را در نظر بگيريد كه به يك گالوانومتر حساس متصل است. حال آهنربايي را در دست گرفته و به آرامي به اين حلقه ، نزديك كنيد. ملاحظه ميگردد كه با نزديك شدن آهنربا به حلقه عقربه گالوانومتر منحرف شده و وجود جرياني را در مدار نشان ميدهد. اين جريان را جريان القايي ميگويند. حلقه جريان ، مانند آهنرباي ميلهاي ، داراي قطبهاي شمال و جنوب است.
حال اگر آهنربا را از حلقه دور كنيم، باز هم گالوانومتر منحرف ميشود، اما اين بار انحراف در جهت مخالف است و اين امر نشان دهنده اين مطلب است كه جريان در جهت مخالف در حلقه جاري شده است. اگر ميله آهنربا را سر و ته كنيم و آزمايش را تكرار كنيم، باز همان نتايج حاصل خواهد شد، جز اين كه جهت انحرافهاي عقربه گالوانومتر عوض خواهند شد. براي تشريح اين آزمايش با استفاده از قانون لنز به صورت زير عمل ميكنيم:
زماني كه آهنربا را به آرامي به حلقه نزديك ميكنيم، تعداد خطوط شار مغناطيسي كه از حلقه ميگذرد، تغيير ميكند و همين امر سبب ايجاد يا القا جريان در حلقه ميشود و چون در ابتدا هيچ جرياني وجود نداشت، اين جريان بايد در جهتي باشد كه با هل دادن آهنربا به سمت حلقه مخالفت كند. برعكس ، اگر بخواهيم آهنربا را از حلقه دور كنيم، باز جهت جريان در حلقه عوض شده و از دور كردن آن جلوگيري ميكند. يعني در حالت اول اگر قطب N آهنرباي ميلهاي در طرف حلقه باشد، جريان القايي در حلقه به گونهاي خواهد بود كه در برابر آن يك قطب N ايجاد كند تا مانع نزديك شدن آهنربا شود.
حال زماني كه آهنربا را از حلقه دور ميكنيم، حلقه جهت جريان خود را عوض نموده و با ايجاد قطب S ، آهنربا را جذب كرده و مانع از دور كردن آن ميشود.
همانند طرح يك فيلم علمي-تخيلي نوع ب، اتفاق عجيب غريبي در عمق زير زمين در حال اتفاق افتادن است، جايي كه چرخش پيوستهي هستهي مايع و فلزي زمين، ميدان مغناطيسي نامرئياي توليد ميكند كه سيارهي ما را از تابشهاي مضر كيهاني محافظت ميكند. اين ميدان، به آرامي در حال ضعيفتر شدن است. آيا ما به سمت رستاخيز غيرمغناطيسي شدني به پيش ميرويم كه ما را در برابر اثرات مهلك بادهاي خورشيدي و اشعههاي كيهاني بدون دفاع باقي ميگذارد؟ «طوفان مغناطيسي» براي آيندهي مبهم مغناطيسي ما محتمل به نظر ميرسد. دانشمنداني كه اين مسأله را مورد بررسي قرار دادهاند در همهجا به مطالعه پرداختهاند، از مريخ، كه در چهار بيليون سال پيش دچار يك بحران مغناطيسي شده است و از آن زمان به بعد عاري از هرگونه ميدان مغناطيسي، جو قابل ملاحظه و محتملاً حيات شده است، گرفته تا آزمايشگاهي در دانشگاه مريلند، كه تيمي به سرپرستي دن لاترپ فيزيكدان، دست به شبيهسازي هستهي مذاب آهني زمين با استفاده از 240 پوند سديم مذاب به شدت قابل انفجار زدهاند. واضحترين نشانههاي ميدان مغناطيسي زمين شفقهاي قطبي هستند، كه در اثر برهمكنش ذرات باردار كيهاني با جو زمين در هنگام فروافتادن در قطب شمال و جنوب مغناطيسي به وجود ميآيند. ليكن نشانههاي تحليل ميدان مغناطيسي بسيار ظريف ميباشند - اگرچه آنها در هر ظرف سفالياي كه تا كنون در كوره پخته شده است آشكارند. در هنگام پخته شدن سفالها در دماي بالا، ناخالصيهاي آهني موجود در خاك رس حالت دقيق ميدان مغناطيسي زمين را دقيقاً در آن لحظه به ثبت ميرسانند. جان شاو زمين شناس از دانشگاه ليورپول انگليس، با بررسي كوزهها از عصر حجر تا زمان حال مدرن كشف كرده است كه شدت تغييرات ميدان مغناطيسي تا چه حد هيجانانگيز ميباشد. او ميگويد: «هنگامي كه ما نمودار نتايج حاصل از سراميكها را رسم ميكنيم، كاهش سريعي را با حركت به سمت زمان حال مشاهده ميكنيم. نرخ تغييرات در 300 سال اخير از هر زمان ديگري در 5000 سال گذشته بيشتر است. ميدان مغناطيسي از يك ميدان قوي به سمت يك ميدان ضعيف به پيش ميرود، و اين اتفاق به سرعت در حال افتادن است.»
با نرخ كنوني، ميدان مغناطيسي زمين در عرض چندين قرن به طور كامل از بين ميرود، و سياره زمين در برابر جرقههاي بيرحمانهي ذرات باردار كيهاني بدون حفاظ ميماند با نتايجي غير قابل پيشبيني براي جو زمين و حيات. احتمالات ممكن ديگر: ميدان ميتواند از ضعيف شدن دست بكشد و دوباره قوي بشود، و يا بعد از ضعيف شدن تا حد خاصي ناگهان جهت خود را تغيير دهد - يعني اينكه قطبنماها سمت قطب جنوب را نشان ميدهند. آثار قديميتري از نوسان ميدان مغناطيسي زمين نسبت به آنچه از تحقيقات شاو حاصل شده است نتايجي بسيار پيچيدهتر را نشان ميدهد. گدازههاي آتشفشاني كهن در جزيره هاوايي هم در مورد قدرت ميدان مغناطيسي زمين با توجه به زمان سرد شدن گدازهها و هم در مورد جهت قطبهاي شمال و جنوب مغناطيسي با توجه به جهت گدازهها به ما اطلاعات ميدهند. مايك فولر زمينشناس از دانشگاه هاوايي ميگويد: «وقتي ما به 700,000 سال پيش برميگرديم پديدهي غير قابل باوري را مشاهده ميكنيم. جهت مغناطيسي صخرهها ناگهان در جهت معكوس قرار گرفته است. به جاي آنكه آنها به سمت شمال مغناطيسه باشند- همانند چيزي كه امروز مشاهده ميكنيم - به سمت جنوب مغناطيسه شدهاند.»
به نظر ميرسد كه چنان تغيير جهت ميدان مغناطيسياي به طور متوسط هر 250,000 سال يكبار به وقوع پيوسته است، كه نتيجتاً هم اكنون براي جابهجايي ديگري در قطبهاي مغناطيسي خيلي هم دير شده است. گري گلاتزماير دانشمندي از دانشگاه سانتا كروز كاليفرنيا چنان جابهجاييهايي را بين دو قطب شمال و جنوب در شبيهسازيهاي كامپيوتري مشاهده كرده است (يكي از شبيهسازيها را در اينجا ميبينيد). اين اتفاقات مجازي شباهت خيلي زيادي با رفتار كنوني ميدان مغناطيسي زمين نشان ميدهد ولذا ميتوان نتيجه گرفت كه ما در آستانهي تجربه يكي ديگر از جابهجاييهاي قطبهاي زمين قرار داريم، اگرچه تكميل آن چندين قرن به طول ميكشد.
برخي از محققان عقيده دارند كه ما در حال حاضر هم در مرحله انتقالي قرار داريم، با توجه به توسعه نواحي با رفتارهاي غير متعارف مغناطيسي - كه خطوط ميدان در جهت اشتباه حركت ميكنند - نشانههايي از حالت ضعيفتر و آشوبناكتري براي سپر محافظ ما است.
راب كو زمين شناس از دانشگاه سانتا كروز كاليفرنيا، حتي ممكن است شواهدي در گدازههايي در اُرگان پيدا كرده باشد كه حاكي از ضربات مغناطيسي ناشي از دورهي جابهجايي ميباشد. تصويري كه ايجاد ميشود ممكن است به پرسروصدايي استانداردهاي آبروريزيهاي هاليوودي نباشد، ليكن با توجه به اينكه تمدن بشري هيچ گاه در چنين موقعيتي قرار نداشته است، نسل بشر ميتواند دوران جالب و پرمبارزهاي را در پيش رو داشته باشد.
از ديرباز آرزوي بشر دستيابي به منبعي از انرژي بوده كه علاوه بر آنكه بتواند مدت مديدي از آن استفاده كند توليد پسماندهاي خطر ناك نيز در پي نداشته باشد.اكنون در هزاره سوم ميلادي اين آرزوي به ظاهر دست نيافتني كم كم به واقعيت مي پيوندد.اكنون بشر خود را آماده مي كند تا با ساخت اولين رآكتور گرما هسته اي (همجوشي هسته اي)آرزوي نياكان خود را تحقق بخشد.سوختي پاك و ارزان به نام هيدروژن,انرژي توليدي اي سرشار و پسماندي بسيار پاك به نام هليوم.
اكنون مي پردازيم به واكنشهاي گرما هسته اي راهكارهاي استفاده از آن.
خورشيد و ستارگان:
سالهاست كه دانشمندان واكنشي را كه در خورشيد و ستارگان رخ داده و در آن انرژي توليد مي كند كشف كرده اند.اين واكنش عبارت است از تركيب (برخورد) هسته هاي چهار اتم هيدروژن معمولي و توليد يك هسته اتم هليوم.اما مشكلي سر راه اين نظريه است.
بالا ترين دمايي كه در خورشيد وجود دارد مربوط به مركز آن است كه برابر 15ضرب در 10 به توان6 مي باشد.در حالي كه در ستارگان بزرگتر اين دما به 20 ضرب در ده به توان 6 مي رسد.به همين خاطر تصور بر اين است كه آن واكنش معروف تركيب چهار اتم هيدروژن معمولي وتوليد يك اتم هليم در ساير ستارگان بزرگ نيست كه باعث توليد انرژي مي شود.بلكه احتمالا چرخه كربن در آنها به كمك آمده و كوره آنها را روشن نگه مي دارد.منظور از چرخه كربن آن چرخه اي نيست كه روي زمين اتفاق مي افتد.بلكه به اين صورت است كه ابتدا يك اتم هيدروژن معمولي با يك اتم كربنC12تركيب مي شود(همجوشي) و يك اتم N13 به علاوه يك واحد گاما را آزاد مي كند.بعد اين اتم با يك واپاشي به يك اتمC13به علاوه يك پوزيترون ويك نوترينو تبديل مي شود.بعد اينC13دوباره با يك اتم هيدروژن تركيب مي شود وN14و يك واحد گاما حاصل مي شود.دوباره در اثر تركيب اين نيتروژن با يك هيدروژن معمولي اتمO15و يك واحد گاما توليد مي شود.O15واپاشي كرده و N15به علاوه يك پوزيترون ويك نوترينو را بوجود مياورد.و دست آخر با تركيب N15با يك هيدروژن معموليC12به علاوه يك اتم هليوم بدست مي آيد.
آغاز شیمی همراه با پیدایش حیات بر روی زمین بود . تمام پدیده های (طبیعی ٬مصنوعی)زمان مربوط به علم شیمی بود برای مثال هنگامی که کوه های آتشفشان فعال میشد مواد مذاب آتشفشان ٬گاز های سمی ایجاد شده و... همگی جزو مواد شیمیایی به حساب می آیند .
شیمی یعنی زندگی : چون ما در زندگی در تمام عمر با علم شیمی بدون آنکه متوجه آن شویم سر و کار داریم مثلا ما بدون آنکه متوجه بشویم به چای آبلیمو اضافه میکنیم و اینکار یک تغییر شیمیایی است.
بگذریم .
تاریخچه شیمی :
به علت اینکه شیمی در دوران ها و کشور های مختلف فرق داشت دانشمندن شیمی را به سه دوره تقسیم کردند که در زیر به شرح این سه دوره میپردازیم :
۱ـدوران شیمی باستان : در این دوره علم شیمی تازه علاقه مندان زیادی پیدا کرد و به همین دلیل دوران ابتدایی علم شیمی بود اکثر دانشمندان این دوره در یونان باستان زندگی میکردند به همین دلیل قلمرو شیمی در آن زمان یونان باستان بود . و از دانشمندان معروف همان دوره می توان ارسطو ٬سقراط٬دموکریت و ... را نام برد.
۲ـ دوران کیمیا گری : در این دوره بیشتر دانشمندان مسلمان بودند و قلمرو این دوره تقریبا کشور های خاورمیانه امروزی بوده اند . در این دوره کیمیا گران بر این فکر بودند که ماده فرضی قرمز رنگی وجود دارد که اگر آنرا به فلزات بی ارزش بمالند آن فلز به طلا و نقره تبدیل میشود(سنگ فیلسوفان) و همینطور ماده ای وجود دارد که به انسان عمر جاویدن میدهد (اکسیر حیات). کیمیا گران برای کشف این دو ماده وسایل را ابداع کردند ولی هیچکدام به نتیجه نرسیدند. و از دانشمندان معروف این دوره میتوان . زکریا رازی و جابر بن حیان را نام برد .
۳ـ دوران شیمی نوین : بعد از اینکه دانش شیمی کیمیاگران به وسیله کتاب ها و مقالات به اروپا منتقل یافت آنها از این دانش استفاده کردند و خود را بالا تر از آنها بردند و قلنرو شیمی به اروپا منتقل شد در این دوره اشتباه بودن بعضی از افکار کیمیا گران از جمله سنگ فیلسوفان و اکسیر حیات مشخص شد . از دانشمندان معروف این دوره : جان دالتون .
نویسنده : سهیل
وبلاگم :خانه شیمی
از آغاز پیدایش انسان ، همواره چگونگی پوشش و نجات او از سرما مطرح بوده است. مصریها نزدیک به 5500 سال پیش هنر ریسندگی و بافندگی پنبه را آموختند و چینیها با پرورش کرم ابریشم در حدود 3600 سال پیش مشکلات پوشش خود را حل کردند. در سده هفدهم دانشمند انگلیسی به نام رابرت هوک "Robert- Hooke" پیشنهاد کرد که میتوان الیاف را با توجه به شیوهای که کرم ابریشم عمل میکند تولید نمود.
پس از آن ، یک بافنده انگلیسی به نام لویزشواب Lois- Schwabe توانست الیاف بسیار ظریف شیشه را با عبور شیشه مذاب از منافذ بسیار ریز تهیه نماید. پس از چندی ، سایر دانشمندان موفق به استخراج سلولز چوب و در نتیجه تولید الیاف شدند در سدههای هجده و نوزدهم، همراه با انقلاب صنعتی ، رسیدگی و بافندگی مبدل به تکنولوژِی تهیه پارچه از الیاف گوناگون طبیعی و مصنوعی شد.
رده بندی الیاف در صنعت نساجی
در صنعت نساجی الیاف به سه دسته تقسیم میشوند که عبارتند از:
الیاف طبیعی "Natural fibers" الیاف طبیعی شامل دو بخش الیاف نباتی و الیاف حیوانی میباشند.
الیاف نباتی مانند: پنبه، کتان، کنف، رامی و الیاف حیوانی مانند: پشم و ابریشم
الیاف کانی "Mineral fibres": الیاف کانی الیافی هستند که مواد اولیه آنها از کانیها بدست میآیند مانند الیاف شیشهای و الیاف فلزی.
الیاف مصنوعی که شامل دو دسته میباشند: یکی الیافی که منشا طبیعی دارند ولی توسط انسان دوباره تهیه می شوند مانند ویسکوز ، استات و تری استات که هر یک ریشه سلولزی دارند. و دیگری الیاف سینتتیک یا مصنوعی که از مشتقات نفتی تولید میشوند مانند: نایلون ، داکرون ، ارلون یا بطور کلی پلی آمیدها ، پلی استرها ، پلی اورتانها ، پلی اکریلونیتریل ، پلی وینیل کلراید و ... .
مقدمات تکمیل کالای نساجی
تمام پارچههای نساجی پس از خروج از سالن بافندگی کم و بیش دارای مقادیری ناخالصی و عیوب میباشند. لذا لازم است به منظور آماده کردن پارچه برای عملیات تکمیل اصلی آنرا تحت عملیات مقدمات تکمیل قرار داد. مانند توزین و متراژ پارچه ، کنترل عیوب پارچه ، گره گیری ، رفوگری و گرفتن ناخالصیها بخصوص در مورد پارچههای پشمی که دارای ناخالصیهای سلولزی و خرده چوب و ... میباشد.
روشهای تکمیل کالای نساجی
عملیات و کارهای تکمیل در نساجی برای افزایش نرمی زیر دست ، درخشندگی و بطور کلی افزایش مرغوبیت پارچه میباشد. عملیات تکمیل بستگی به چند عامل مهم دارد که عبارتند از: نوع الیاف ، ویژگی فیزیکی الیاف ، ابلیت جذب مواد گوناگون شیمیایی ، حساسیت الیاف نسبت به مواد تکمیل. عملیات تکمیل در مجاورت رطوبت ، دما و فشار معمولا به سه روش انجام میگیرد:
روشهای مکانیکی: مانند تراش پارچه ، خار زدن ، اطو کردن ، پرس کردن و ... .
روشهای شیمیایی: مانند تکمیل رزین ، سفید کردن و مقاوم کردن پارچه در برابر آتش و غیره. در این روش معمولا در اثر فعل و انفعالات شیمیایی حاصل بین لیف و ماده شیمیایی مصرف شده عمل تکمیل بدست میآید و یا اینکه ماده شیمیایی مصرف شده در اثر رسوب کردن و یا اضافه شدن در روی پارچه ، باعث تغییر در خواص پارچه میشود، مانند آهار دادن پارچه پنبهای با محلول مواد پلیمری.
روشهای مکانیکی- شیمیایی: در این حالت از روشهای مکانیکی و شیمیایی بطور توام بهره گرفته می شود، مانند بشور و بپوش کردن پارچه و یا تثبیت حرارتی پارچه.
انواع تکمیل
تکمیل موقت
در این نوع تکمیل ، کالا را به منظور خاصی تحت عملیات تکمیلی قرار میدهند بطوری که اثر تکمیلی آن در عملیات بعدی مثل شستشو و غیره از بین می رود، مانند آهار دادن پارچههای پنبهای برای عملیات بافندگی و شستشوی آهار پس از خاتمه عملیات بافندگی.
تکمیل دائم
در این نوع ، اثر تکمیلی تا زمانی که پارچه حالت خود را از دست ندهد (مخصوصا در مقابل شستشو و پوشش) باقی خواهد ماند، مانند رسوب دادن رزینهای مصنوعی مثل استرها و اترهای سلولز در روی پارچه و یا کلرینه کردن کالای پشمی یا تکمیل با فرمالدئیدها.
تکمیل ثابت
در این نوع ، اثر تکمیل مادام العمر در روی کالا باقی میماند و حتی بعد از اینکه پارچه حالت و ماهیت خود را به عنوان پارچه خارجی از دست بدهد، آثار تکمیل در آن باقی خواهد ماند. مانند پلیمریزه کردن بعضی از منومرهای اکریلیکی در روی زنجیرهای اصلی مولکولهای پارچههای سلولزی و یا پروتئینی
شستشوی کالای نساجی
عمل شستشو ، اولین عمل تکمیل مرطوب میباشد و به منظور بر طرف کردن مواد خارجی مانند روغنهای ریسندگی ، واکسها و ناخالصیهای قابل حل در محلولهای شستشو انجام میگیرد. عملیات شستشو عبارتست از عمل کالا با پاک کنندههای مناسب همراه با مواد قلیایی و یا در غیاب مواد قلیایی. در صورت استفاده از صابون برای عملیات شستشو ، احتیاج به آب نرم میباشد. ولی برای پاک کنندههای مصنوعی چگونگی سختی آب اهمیت ندارد. همچنین برای اصلاح سفیدی پارچه و شفافیت رنگ الیاف آن عمل شستشو انجام میگیرد.
آهار زنی و آهار گیری
به منظور افزایش استحکام در برابر پارگی ، کاهش نیروی سایشی و خواباندن پرزهای سطحی الیاف نخهای تار را آهار می دهند. مواد آهاری ، ماکرومولکولهایی هستند که ممکن است بر اثر پیوند بین خود و یا با الیاف تشکیل پوششی به دو نخ دهند. آهار طبیعی عبارتند از: نشاستهها و مشتقات آنها ، مشتقات سلولزی و (پروتئینها)). آهارهای مصنوعی عبارتند از: انواع پلی وینیل الکلها ، انواع پلی اکریلات و انواع کوپلیمراستایرین و مائیک اسید.
قبل از انجام عملیات تکمیل مرطوب لازم است آهار نخ تار پارچه با اندازه کافی بر طرف شود تا در مراحل شستشو ، سفیدگری و رنگرزی یا چاپ ، مزاحمت و نایکنواختی ایجاد نکند و در ضمن مقداری از مواد در تکمیل رنگ را به خود جذب نکند. روشهای آهارگیری عبارتند از: آهار گیری با اسید ، آهار گیری با روش تخمیر ، آهار گیری با اکسید کنندهها ، آهار گیری با آنزیمها.
مرسریزاسیون
یکی از عملیاتی که روی پنبه انجام می شود، عمل مرسریزه میباشد که شامل تماس پنبه (اعم از الیاف نخ یا پارچه) با محلول سود سوزآور و سپس شستشوی محصول در محلول رقیق اسید و سپس آب سرد به منظور خنثی کردن قلیایی و سرانجام خشک کردن محصول است. بر اثر مرسریزاسیون درخشندگی و جلای پنبه افزایش مییابد و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی آن تغییرات زیادی پیدا میکند. معمولا پارچههای مرغوب پنبهای پیراهنی ، رومیزی ، ملحفهای و همچنین نخهای قرقره مرسریزه میشوند.
سفیدگری
هدف از سفیدگری ، از بین بردن رنگدانهها و ناخالصیهای دیگر و در نتیجه سفید جلوه دادن الیاف میباشد. البته سفیدگری پنبه بسیار مهم تراز سفیدگری پشم میباشد، چون درصد بالایی از پشم بصورت کالای رنگی به بازار عرضه میشود. ولی در مقابل ، مقدار زیادی از پارچههای پنبهای بصورت سفید و یا پارچههای چاپ شده با زمینه سفید مورد استفاده قرار میگیرد. پارچههای ملحفهای ، رومیزی و پیراهنی نمونههایی از پارچههای پنبهای هستند که احتیاج به سفیدگری دارد.
سفیدگری پنبه بیشتر با مواد اکسید کننده مثل کلریت سدیم و هیپوکلریت سدیم و آب اکسیژنه و مواد احیا کننده مانند هیدروسولفیت و سفیدگری پشم با اکسید کننده آب اکسیژنه همراه با آمونیاک یا سیلیکات قلیایی و مواد احیا کننده ، اکسید گوگرد و یا بی سولفیت سدیم و اسید سولفوریک و سفیدگری الیاف مصنوعی با اکسید کننده آب اکسیژنه ، کلریت سدیم و هیپوکلریت سدیم و احیا کننده ، هیدروسولفیت و در صورت لازم مواد سفید نوری به همراه سفید کننده قبلی انجام میگیرد.
تکمیل ضد آب و دور کننده آب
تکمیل ضد آب پارچه به دو صورت امکان پذیر میباشد.
پوشش کل سطح پارچه توسط مواد هیدروفوب (موادی که آب را به خود جذب نمیکنند) است، به نحوی که تمام منافذ پارچه مسدود گردد. این روش تکمیل ضد آب نام دارد. پارچه با کاربردهای خیمه و چادر ماشین با این روش تکمیل میگردد.
الیاف و یا نخ از مواد ضد آب پوشیده میشوند، به این ترتیب فضای بین نخها در پارچه کاملا باز میماند و امکان انتقال هوا وجود دارد. این روش تکمیل دور کننده آب نام دارد و بیشتر پارچههای لباس مثل بارانی ، لباس ورزشی و کاربردهای مشابه با این روش تکمیل ضد آب میگردند. بعضی از مواد ضد آب و دور کننده آب عبارتند از: مواد هیدرولیز کننده نمکهای زیرکونیوم ، استره کردن سطح الیاف با اسیدهای چرب ، استفاده از رزینهای هیدروفوب مثل رزین کاربومید ، Permel ، Paraf fion و غیره ، ترکیبات آلی سیلیکونی و اسیدهای چرب کمپلکس گرم.
تکمیل ضد آتش
یکی از روش های تکمیل ضد آتش کالای نساجی ، پوشش آن بوسیله نمکهای آمونیوم میباشد که در گرما تولید آمونیاک نموده و بدین ترتیب با محبوس کردن آتش در خود باعث خاموش شدن و عدم پیشرفت آن میگردد. مناسبترین نمکهای آمونیوم ، دی آمونیوم فسفات و کربنات آمونیوم میباشد. سایر تکمیل کنندههای ضد آتش عبارتند از: اکسیدهای نامحلول قلع ، آنتیموان و تیتان ، استره کردن سطحی سلولز با اسید فسفریک و یا دی آمونیوم در حضور اوره هیدروکسی متیل فسفونیوم کلراید (THPC) و غیره.
تکمیل ضد باکتری و ضد قارچ
مواد تکمیل کننده ضد باکتری بعنوان محافظت کننده از عرق عمل کرده و از تاثیر باکتریها و یا قارچها بر آن جلوگیری میکنند لذا چنانچه لباسهای ورزشی و یا لباس زیر با این مواد تکمیل گردند، از تخمیر عرق بدن توسط باکتریهای موجود در هوا و در نتیجه تجزیه و بوی بد آن جلوگیری میکنند. برخی از این تکمیل کنندهها عبارتند از: ترکیبات آمونیوم چهارتایی ، Irgasan DP300 ، Dodigen 226 ، پیوند زدن سلولز با نمکهای مس و نقره توسط گروههای کربوکسیل اسید آکریلیک و یا اسید متاکلریلیک و غیره.
نرم کنندهها
نرم کنندهها مایه لطافت و نرمی زیر دست پارچه میشوند و در اثر بیشتر کارهای چاپ و رنگرزی و عملیات تکمیل مانند ضد آتش کردن و ضد چروک کردن پارچه زیردست، حالت خشک و شکنندهای پیدا میکند که آنها را بوسیله نرم کنندهها ، نرم و لطیف مینمایند.
متداولترین نرم کنندهها عبارتند از: استرهای اسیدفتالیک و بنزیل فتالاتها برای نرم کردن اغلب رزینها بویژه PVC ، تری ملیتانها برای نرم کردن رزینهای مصرفی در ساخت کابلهای سیم و برق و ساخت سایر عایقها ، هیدروکربنهای نفتی با وزن زیاد که دارای اتم N , S , O میباشند در ساخت لاستیکها بکار میروند، نرم کنندههای مقاوم در برابر آتش سوزی مانند فسفاتهای آلی و پارفینهای کلردار ، نرم کنندههای اپوکسی و پلی اورتان و غیره.
دید کلی
برخلاف این تصور که تولید کاغذ اساسا یک فرآیند مکانیکی است، در این فرآیند ، پدیدههای شیمیایی نقش برجستهای دارند. از تبدیل چوب به خمیر کاغذ گرفته تا تشکیل کاغذ ، اصول شیمیایی دخالت آشکاری دارند. لیگنین زدایی از یک منبع گیاهی مناسب ، معمولا چوب ، یک فرآیند شیمیایی ناهمگن است که در دما و فشار زیاد انجام میشود.
دامنه شیمی کاغذ ، وسیع و جالب است شامل مباحثی از قبیل شیمی کربوهیدراتها ، رنگدانههای معدنی ، رزینهای آلی طبیعی و سنتزی و افزودنیهای پلیمری متعدد میباشد. در فرآیند تشکیل نیز تا حد زیادی شیمی کلوئید و شیمی سطح دخالت دارد. نقش پلیمر ، شیمی محیط زیست و شیمی تجزیه را نیز نباید فراموش کرد.
ترکیب شیمیایی کاغذ
از آنجا که کاغذ از الیافی ساخته میشود که قبلا تحت تاثیر تیمارهای فیزیکی و شیمیایی قرار گرفتهاند، سلولهای گیاهی حاصل از ترکیب شیمیایی ثابتی نسبت به ساختار منابع گیاهی اولیه برخوردار نیستند. سلولهای گیاهی عمدتا از پلیمرهای کربوهیدراتی آغشته شده به مقادیر مختلف لیگنین (یک ترکیب پلیمری آروماتیک که میزان آن با افزایش سن گیاه افزایش مییابد و در حین فرآیند لیگنینی شدن تولید میگردد) تشکیل شدهاند. بخش کربو هیدراتی سلول بطور عمده از پلی ساکارید سلولز تشکیل شده است. بخشی از این ترکیبات شامل پلی ساکاریدهای غیر ساختمانی با وزن مولکولی کم به نام همی سلولز هستند، که نقش بسیار مهمی در خصوصیات خمیر و کاغذ دارند.
به نظر میرسید که با توجه به نام همی سلولزها ، این ترکیبات با سلولز ارتباط داشته باشند و به روش مشابهی با سلولز بیوسنتز شده باشند. اما در حال حاضر بخوبی مشخص شده است که این پلی ساکاریدها به روش متفاوتی بیوسنتز شده باشند. اما در حال حاضر به خوبی مشخص شده است که این پلی ساکاریدها به روش متفاوتی بیوسنتز میشوند و نقش ویژهای در دیواره سلول گیاهان ایفا میکنند. علاوه بر این ترکیبات مهم ، مقادیر کمی از مواد آلی قابل استخراج و مقادر بسیار کمی از مواد معدنی نیز در دیواره سلولی الیاف وجود دارد.
سلولز (%) همی سلولزها (%) لیگنین(%) مواد عصارهای و اندک (%)
سوزنی برگان 40 تا 45 20 25 تا 35 10>
پهن برگان 40 تا 45 15 تا 35 17 تا 25 10>
ترکیب کلی استخراج الیاف گیاهی از نظر درصد کربن ، هیدروژن و اکسیژن بسته به درجه لیگنین شدن متغیر است. میزان این عناصر برای چوب حدود 50% کربن ، 6% هیدروژن و 44% اکسیژن است. از آنجایی که ترکیب عنصری کربوهیدراتها کم و بیش به صورت CH2O)n) است، میزان کربن موجود تقریبا حدود 40% است. لیگنین یک ترکیب آروماتیک با فرمول تقریبی C10H11O4 میباشد. بنابراین ، میزان کربن آن بطور متوسط حدود 65 - 60% است.
سلولز
سلولز مهمترین ترکیب ساختاری دیوارههای سلول است و بعد از حذف لیگنین و انواع دیگر مواد استخراجی نیز مهمترین ترکیب ساختاری کاغذ محسوب میشود. از نظر شیمیایی ، سلولز یک پلیمر دارای ساختمان میکرو فیبریلی شبه بلوری متشکل از واحدهای D-β گلوکوپیرانوزی با اتصالات (4 <---- 1) گلیکوزیدی است. همچون بسیاری از پلی ساکاریدها ، سلولز پلیمری بسپاشیده با وزن مولکولی زیاد است. بسته به نوع منبع سلولزی، درجه پلیمریزاسیون سلولز از 10000 تا 15000 متفاوت است.
سلولز 100% بلوری شناخته نشده است، اما ساختمان سلولز دارای یک بخش بلوری و یک بخش غیر بلوری یا بیشکل است. درجه بلورینگی بستگی به منشاء سلولز دارد. سلولز پنبه و انواع جلبکها مانند والونیا درجه بلورینگی بسیار بالایی است. در حالیکه سلولز چوب درجه بلورینگی پایینی دارد. سلولز بوسیله باکتریها نیز تولید میگردد که البته به عنوان منابع سلولزی برای کاغذ کاربردی ندارند.
همی سلولزها
همی سلولزها گروهی از پلی ساکاریدهای غیر ساختاری با وزن مولکولی کم و اغلب ناهمگن هستند که ارتباطی با سلولز نداشته و از راه بیوسنتز متفاوتی تولید میشوند. نام همی سلولزها نشان دهنده ارتباط یا نزدیکی آنها با سلولز نیست. نقش همی سلولزها در دیوراه سلول بخوبی شناخته شده نیست، اما وزن مولکولی خیلی کم آنها نمیتواند همی سلولزها را به عنوان یک پلیمر ساختاری مطرح کند (درجه پلیمریزاسیون آنها بین 150 - 200 است).
تحقیقات نظری در این زمینه نشان میدهد که همی سلولزها ممکن است نقشی در انتقال آب داشته باشند. همی سلولزها معمولا از واحدهای مونومری هگزوزی مثل D- گلوکوپیرانوز ، D- مانوپیرانوز و D- گالاکتوپیرانوز و واحدهای پنتوزی مثل D- زایلو پیرانوز و –L آرابینوفورانوز تشکیل شدهاند. بخش قابل توجهی از همی سلولزها حتی بعد از لیگنین زدایی شیمیایی ، در خمیر کاغذ باقی میمانند. مهمترین همی سلولز موجود در سوزنی برگان گالاکتو گلوکومانان است که حدود 20% از وزن خشک چوب را تشکیل میدهد.
لیگنین
لیگنین ، پلیمری آروماتیک با ساختاری بسیار پیچیده است. تقریبا کلیه خصویات لیگنین در کاربردهای کاغذ سازی نقش منفی دارند و کاغذهای با کیفیت خوب از الیافی ساخته میشود که تقریبا عاری از لیگنین هستند. لیگنین سبب شکننده شدن کاغذ میشود و به دلیل اکسایش نوری و تشکیل گروههای رنگی سبب افزایش زردی و تیرگی کاغذ میشود. کاغذ روزنامه مثال خوبی در این زمینه است و بطور کلی کلیه خمیرهای مکانیکی که در آنها مقدار زیادی لیگنین وجود دارد، چنین اثرهایی را نشان میدهد.
رزینها و مواد استخراجی
چوب حاوی مقدار کمی (کمتر از 5%) از ترکیباتی است که توسط حلالهای آلی مثل اتانول یا دی کلرومتان قابل استخراج هستند. میزان این ترکیبات در پهن برگان و سوزنی برگان و در بین گونههای مختلف چوبی متفاوت است. اگر چه این ترکیبات ممکن است در حین فرآیندهای شیمیایی تهیه خمیر کاغذ حذف شوند، اما همیشه مقداری از آنها در کاغذ باقی میماند. ترکیب شیمیایی این مواد بسیار متغیر است و شامل آلکانها ، آلکنها ، اسیدهای چرب (اشباع یا غیز اشباع) ، استرهای گلیسرول ، مومها ، اسیدهای رزینی ، ترپنها و ترکیبات فنولی هستند.
میزان باقیمانده این ترکیبات این ترکیبات در خمیر و کاغذ بستگی به فرآیند تهیه خمیر مورد استفاده دارد. در مجموع ، ترکیبات اسیدی مثل اسیدهای چرب و رزینی در محیط قلیایی براحتی از طریق تبدیل شدن به نمکهای محلول حل میگردند، اما در خمیر سازی اسیدی ، این ترکیبات براحتی قابل حل و خارج سازی نیستند. چندین محصول فرعی مفید در عملیات خمیر سازی از مواد استخراجی قابل استحصال است که مهمترین آنها شامل تربانتین و روغن تال است. تربانتین مخلوطی از هیدروکربنهای دو حلقهای با فرمول C10H16 است که ترکیبات عمده آن α و β- پنن است.
این ترکیبها به صورت محصولات فرعی فرار با بازده 5-4 لیتر به ازای هر تن چوب (کاج) قابل استحصال بوده و به عنوان حلال مور استفاده اند. روغن تال عمدتا از اسیدهای رزینی به همراه حدود 10% ترکیبات خنثی تشکیل شده است. این اسیدها از نظر ساختمانی ایزومرهای اسید آبیتیک هستند و به عنوان مواد افزودنی شیمیایی و مواد آهارزنی در تهیه کاغذ مصرف میشوند .
دید کلی
مناطق خشک به مناطقی گفته میشود که میزان باران سالیانه آنها معمولا کمتر از 50 سانتیمتر است. به علت عدم شسته شدن طبیعی مواد در این موارد ، مقدار کاتیونهای بازی این خاکها زیاد است. در بعضی از افقهای این خاکها تجمع کربنات کلسیم () به مقدار زیاد صورت گرفته و هر قدر مقدار بارندگی کمتر باشد، این لایه کربناتی نزدیکتر به سطح خاک قرار دارد. PH این خاکها بازی است. خاک بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک سرشار از املاح محلول است که منشا متفاوتی دارد.
در بعضی خاکها ، سنگ مادر خود محتوی املاح است و در برخی دیگر در اثر هوازدگی ، املاح محلول از سنگ مادر آزاد میشود، ولی چون مقدار رطوبت کم است، نمیتواند آبشویی یافته و از خاک خارج شود. وزش باد نیز میتواند املاحی را از سطح دریا و اقیانوس انتقال داده و در سواحل به جای گذارد. این نوع خاکها اصطلاحا هالومورفیک نامیده میشوند، به سه گروه شور ، شور و قلیایی و قلیایی تقسیم بندی میشوند.
خاکهای شور (Saline Soils)
مقدار نمکهای خنثی در این خاکها به حدی است که در رشد طبیعی بیشتر گیاهان اختلالاتی ایجاد میشود. PH این خاکها معمولا کمتر از 8.5 است. آنیونهای عمده کلر ، سولفات کلسیم ، منیزیم و سدیم در بعضی مواد نیترات و بیکربنات است که به آسانی قابل شستشو بوده ولی شستشوی آنها سبب بالا رفتن PH خاک نمیشود. به علت وجود لکههای سفید پراکنده نمک در سطح این خاکها به آنها خاکهای قلیایی سفید (White alkali) گفته میشود.
انواع خاکهای شور
انواع مهم خاکهای شور عبارتند از:
خاک شور نیتراتی ، که محتوی املاح نیترات سدیم و نیترات پتاسیم است.
خاک شور کلروری ، محتوی املاح کلرور سدیم ، منیزیم و کلسیم است. این خاکها بیشتر در نقاط ساحلی قرار دارد و شوری آب زیرزمینی نیز قابل توجه است.
خاک شور سولفات و کلرور ، دارای درصد متفاوتی از کلر و سولفات بوده و کلر بیشتر از سولفات است.
خاک شور سولفاتی ، دارای سولفاتهای سدیم ، منیزیم و کلسیم بوده ، آبشویی و اصلاح آن آسان است.
خاکهای شور کربناتی ، این خاکها محتوی کربنات و بیکربنات سدیم بوده و PH بین 9 تا 11 نوسان دارد.
خاک شور بوراتی ، این خاکها در نواحی آتشفشانی مشاهده شده، محتوی املاح بورات هستند. بوراتها معمولا با کلرورها و سولفاتها یافت میشوند و از حاصلخیزی خاک میکاهند.
خاکهای شور قلیایی
در این خاکها میزان نمکهای محلول زیاده بوده، علیرغم سدیم زیاد ، وجود نمکهای خنثی همچنان PH را در حد کمتر از 8.5 حفظ مینماید، ولی بر عکس خاکهای شور شستشوی این خاکها ، سبب بالا رفتن PH میگردد، زیرا با شسته شدن نمکهای خنثی قسمتی از سدیم قابل تعویض هیدرولیز شده و مقدار یون در محلول بالا میرود. سدیم همچنین در صورت شسته شدن سایر نمکها سبب از هم پاشیدگی ذرات خاک شده و قابلیت نفوذ آن را به شدت کاهش میدهد. علاوه بر این اثرات نامطلوب سدیم بطور مستقیم میتواند برای گیاهان اثر سمی نیز داشته باشد.
درباره خاکهای شور و قلیا مطالعات فراوانی در کشورهای مختلف صورت گرفته و سازمان بینالمللی یونسکو نیز از سال 1952 مطالب جالبی در این موارد منتشر کرده است. رسوب املاح در خاکهای مختلف با نوع خاصی از پستی و بلندی همراه است و بطور کلی زمینهای شور و قلیا همیشه در نقاط پست مانند دلتا ، تراسهای رودخانهای و دریاچهای وجود دارند و سفره آب زیرزمینی در این مناطق نیز چندان عمیق نیست.
خاک قلیایی
مقدار نمکهای محلول در این خاکها ، کم ، ولی مقدار سدیم آن زیاد است. به علت هیدرولیز شدن قابل ملاحظه سدیم ، PH خاک بالا رفته، ممکن است حتی تا 10 هم برسد. اثرات مضر این خاکها روی رشد گیاهان از سدیم و یون OH زیاد ناشی میشود. به علت اثر از هم پاشیدگی سدیم ، این خاکها دارای شرایط فیزیکی نامناسب میباشند. محیط قلیایی زیاد این خاکها سبب حل هوموس خاک و حمل آن به سطح خاک و تیره کردن رنگ آن میشود. به همین دلیل به این خاکها نام قلیایی سیاه هم داده شده است.
روابط بین شوری و قلیائیت خاک
مطالعات دانشمندان در نقاط مختلف دنیا حاکی از این است که بین شوری و قلیائیت خاک همبستگی خاص وجود دارد. اگر غلظت املاح در خاک کمتر از 4 گرم در لیتر باشد، PH چنین محلولی معمولا از 8 کمتر است. هرچه میزان املاح افزایش یابد، میزان قلیائیت رو به کاهش میگذارد. خاکهای بسیار شور در مناطقی ایجاد میشوند که آب زیرزمینی فوقالعاده شور بوده، قلیائیت آن بسیار اندک است و خاکهای قلیایی نیز در مناطقی تشکیل میشوند که مقدار املاح آنها کمتر باشد.
ساختمان خاکهای شور و قلیا
سطح خاکهای مناطق شور و قلیا ، اغلب ساختمان ورقهای دارد که رگبارهای فصلی نیز بر تراکم آن میافزاید. در زیر این قشر سطحی ساختمان اغلب تکهای ، منشوری و یا ستونی است. وجود املاح سدیم و تا حدی منیزیم تاثیر عمدهای در ساختمان خاک دارد، زیرا املاح موجب تجمع ذرات رس شده و هرچه مقدار املاح بیشتر باشد، خاک دانههای حاصل ساختمان سختتری پیدا میکند.
وجود سدیم سبب میشود که ذرات سطح خاک به حالت انتشار در آمده، حتی در شیبهای کمتر از یک درصد نیز فرسایش قابل توجهی صورت گیرد. آبیاری خاکهای شور و قلیا همواره با خرابی ساختمان خاک همراه است، مگر اقدامات اصلاحی انجام شود.
کانیهای رسی خاکهای شور و قلیایی
کانیهای رسی ، استعداد حاصلخیزی هر خاک را تعیین میکنند. مونتموریلونیت ، میکا ، کلریت و کوارتز مهمترین کانیهای مناطق شور و قلیا میباشد. چون شرایط اقلیمی مناطق خشک برای تغییر و تحول کانیها مساعد نیست، لذا اغلب کانیهای این خاکها مشابه کانیهای سنگ بستر یا سنگ مادر است
اصلاح خاکهای شور و قلیا
معمولا برای جلوگیری از اثرات زیانبار خاکهای شور و قلیا ، آنها را به راههای مختلف اصلاح میکنند تا گیاهان مختلف قادر به تحمل این خاکها باشند.
دید کلی
تجمع املاح در خاک ، تاثیر عمدهای بر روی خواص فیزیکی و شیمیایی رس و هوموس داشته، کمیت و کیفیت جامعه نباتی عالی و پست خاک را تعیین میکند. اغلب وجود املاح سدیم موجب انتشار ذرات رس و هوموس شده، لایه یا افق بسیار متراکمی در زیر خاک تشکیل میشود که مانع عبور آب و هوا به ریشه نباتات میشود. املاح موجود در خاک ، فشار اسمزی محلول خاک را افزایش داده، بدین ترتیب قدرت جذب آب را توسط گیاهان کاهش میدهند. از طرفی تعادل یونی را به هم زده و در بعضی مواد مانند املاح بر برای گیاهان سمی هستند. محصول گیاهان مزروعی در مناطق شور قلیایی ناچیز و کمیت و کیفیت محصول نیز قابل توجه نیست. این گیاهان در مقابل امراض و افات نیز مقاومت کمتری دارند.
چگونگی رشد گیاهان در خاکهای هالومورفیک
در خاکهای شور و شور _ قلیا که Ph آنها کمتر از 8.5 است، صدمات وارده به گیاهان از غلظت زیاد نمک در محلول خاک ناشی میشود. سلولهای گیاه در محلولهای نمکی آب خود را از دست داده و به اصطلاح پلاسمولیزه میشوند. این پدیده از این امر ناشی میشود که حرکت آب طبق خاصیت اسمز از محیط رقیقتر داخل سلولی به محیط غلیظ خارج صورت میگیرد. شدت وقوع این پدیده به عواملی مانند نوع نمک ، نوع سلول گیاهی و شرایط فیزکی خاک بستگی دارد.
محیط خاکهای قلیای با سدیم زیاد به سه طریق روی گیاه اثر نامطلوب بر جای میگذارد:
اثرات مضر قلیائیت زیاد تحت تاثیر غلظت های بالای کربنات و بیکربنات سدیم.
اثرات سمی یونهای بیکربنات ، Oh و ...
اثرات مضر سدیم روی متابولیزم و تغذیه.
این آثار نه تنها در خاکهای قلیایی ظاهر میشوند، بلکه در خاکهای شور و قلیای که نمکهای خنثای آنها شسته شدهاند، نیز آشکار میگردند.
اصلاح و اداره خاکهای شور و قلیایی
معمولا برای جلوگیری از اثرات زیانآور خاکهای شور و قلیایی به سه طریق مختلف با این خاکها رفتار میشود: روش اول از میان بردن این نمکها است. روش دوم تبدیل نمکهای مضر به نمکهای کم ضررتر میباشد. روش سوم را میتوان کنترل نامید. در دو روش اول هدف دفع نمکها و یا تغییر و تبدیل آنها است، در حالی که در روش سوم نحوه اداره خاک و عملیات کشاورزی را طوری تنظیم میکنند که نمک بطور یکنواخت در تمام خاک پخش شده و از تمرکز غلظت زیاد نمک در یک نقطه جلوگیری شود.
دفع نمک
معمولترین راههای خروج نمک از خاک دو نوع است: زهکشی زیرزمینی و شستشوی خاک. بکار بردن این دو طریق تواما ، یعنی شستشوی خاک پس از گذاردن زهکشها در آن موثرترین و رضایتبخشترین وسیله برای دفع نمک از خاک است. نمکهایی که از طریق بارندگی یا آبیاری وارد محلول خاک میشوند، از طریق زهکشها خارج میگردند.
اصلاح خاکهای شور و قلیایی موقعی موثر است که آب بکار رفته دارای نمک زیاد، ولی سدیم کم باشد، زیرا استفاده از آبهای کم نمک ، ممکن است به علت دفع نمکهای خنثی مساله قلیائیت را حادتر نماید. خروج نمکهای خنثی درصد سدیم قابل تعویض را در خاک بیشتر نموده و در نتیجه باعث افزایش غلظت یون Oh در محلول خاک میشود. این پدیده نامطلوب را میتوان با تبدیل کربناتها و بیکربنات سدیم به سولفات سدیم دفع کرد. این امر را میتوان با اضافه کردن سولفات کلسیم یا ژیپس ، به خاک قبل از شستشو انجام داد
نگاه اجمالی
رنگها را معمولا براساس خواص آنها و ساختمان ماده اصلی (ساختمان شیمیایی مواد) طبقه بندی میکنند. روش دیگر طبقه بندی رنگها براساس روش مصرف آنها در رنگرزی میباشد. روش و تکنیک رنگرزی به ساختمان ، طبیعت الیاف یا شئ مورد رنگرزی بستگی دارد. به عبارت دیگر رنگرزی پشم و ابریشم و دیگر الیاف به دست آمده از حیوانات با رنگرزی پنبه و الیاف به دست آمده از گیاهان تفاوت دارد.
نقش ساختمان شیمیایی الیاف در تعیین رنگ مورد نیاز
در رنگرزی همیشه ساختمان شیمیایی الیاف تعیین کننده نوع رنگ مورد نیاز و تکنیک رنگرزی میباشد. به عنوان مثال الیاف حیوان مانند پشم و ابریشم از پروتئین تشکیل شدهاند و دارای گروههای اسیدی و بازی میباشند. این گروهها نقاطی هستند که در آنها مولکول رنگ خود را به الیاف متصل میکند. پس برای رنگرزی این گونه الیاف باید از رنگهایی که دارای بنیان اسیدی و بازی هستند استفاده کرد.
پنبه یک کربوهیدرات میباشد و تنها محتوی پیوندهای خنثای اتری و گروههای هیدروکسیل است. در این نقاط پیوندهای هیدروژنی بین الیاف و رنگ ایجاد میشود. پس باید از رنگهای متناسب با خصوصیات الیاف پنبهای استفاده کرد. متصل کردن رنگ به الیاف مصنوعی و سنتزی مانند پلی اولفینها و هیدروکربنها که کاملا عاری از گروههای قطبی هستند، تکنیک و روش دیگری را میطلبد. بر اساس روش رنگرزی به صورت زیر دستهبندی میشود.
رنگهای مستقیم یا رنگهای جوهری
این دسته از رنگها دارای گروهها و عوامل قطبی مانند عوامل اسیدی و بازی هستند و با استفاده از این گروهها ، رنگ با الیاف ترکیب میشود. برای رنگرزی پارچه با اینگونه رنگها فقط کافی است که پارچه را در محلول آبی و داغ رنگ فرو ببریم. اسید پیکریک و ماریتوس زرد از جمله این رنگها هستند. هر دو رنگ ، اسیدی بوده و با گروههای آمینه الیاف پروتئینی ترکیب میشوند. نایلون نیز که یک پلیآمید است، با این رنگها قابل رنگرزی است.
رنگ دانهای
این دسته از رنگها شامل ترکیباتی هستند که میتوانند با برخی از اکسیدهای فلزی ترکیب شده و نمکهای نامحلول و رنگی که لاک نامیده میشوند، تشکیل دهند. روش رنگرزی با این رنگها از کهنترین روشهای تثبیت رنگ روی الیاف بوده است. این رنگها بیشتر برای رنگرزی ابریشم و پنبه بکار میرود. در رنگرزی با رنگهای دانهای پارچه یا الیاف ، رنگی به نظر میرسند. چون الیاف توسط لایهای از رسوب رنگین پوشانده میشود. برای ایجاد دندانه روی رنگها معمولا از اکسیدهای آلومینیوم ، کروم و آهن استفاده میشود. آلیزارین نمونهای از این رنگها میباشد.
رنگ خمیری
رنگ خمیری مادهای است که در شکل کاهش یافته ، محلول در آب بوده و ممکن است بیرنگ هم باشد. در این حالت الیاف به این رنگ آغشته شده و پس از جذب رنگ توسط الیاف ، آنها را از خمره خارج کرده و در معرض هوا با یک ماده شیمیایی اکسید کننده قرار میدهند. در این مرحله رنگ اکسید شده و به صورت رنگین و نامحلول در میآید. رنگهای باستانی ایندیگو و تیریان از این جملهاند.
رنگ واکنشی
این رنگها که تحت عنوان رنگهای ظاهر شونده هم شناخته میشوند، در درون خود پارچه ، تشکیل شده و ظاهر میگردند. مثال مهمی از این گروه رنگها ، رنگهای آزو میباشند. رنگرزی با این رنگها به این صورت است که پارچه را در محلول قلیایی ترکیبی که باید رنگ در آن مشتق شود (فنل یا نفتول) فرو میبریم. سپس پارچه را در محلول سرد آمین دی ازت دار شده در داخل خود الیاف انجام شده و رنگ تشکیل میگردد. به رنگی که به این صورت حاصل میشود رنگ یخی نیز میگویند، زیرا برای پایداری و جلوگیری از تجزیه نمک دی آزونیوم دمای پائین ضرورت دارد.
رنگ پخش شونده
این دسته از رنگها در خود الیاف محلول هستند، اما در آب نامحلول میباشند. رنگهای پخش شونده در رنگرزی بسیاری از الیاف سنتزی بکار میروند. به این الیاف گاهی اوقات الیاف آبگریز نیز گفته میشود. معمولا ساختمان شیمیایی آنها فاقد گروههای قطبی است. روش رنگرزی به اینگونه است که رنگ به صورت پودر نرم در بعضی از ترکیبات آلی مناسب (معمولا ترکیبات فنل) حل میشود و در دما و فشار بالا در حمامهای ویژه به الیاف منتقل میشود.
ديد كلي:
پديده زيبا ولي خطرناك آذرخش يا برق ، تخليه الكتريكي در جو زمين است.
همه شما تا به حال غرش آسمان "رعد و برق" و نيز تلاطم ابرها و ايجاد نورهاي درخشان لحظه اي در آسمان را ديده ايد.
و سوالات زيادي كه…
اين صدا چه بود؟
اين نور چگونه توليد مي شود؟
چگونه از نور آذرخش استفاده كنيم؟
برق آسمان چه فوايد و مضراتي دارد؟ و هزاران سوال از اين قبيل …
تاريخچه:
تشابه بين آذرخش و جرقه الكتريكي در همان اوايل قرن هجدهم مورد توجه قرار گرفت. تصور مي شد كه ابرهاي طوفاني بار الكتريكي زيادي حمل مي كنند، و آذرخش جرقه غول آسايي است كه فقط ازنظر اندازه با جرقه بين الكترودهاي ماشين ويمچورست متفاوت است.
اين مطلب را مثلاً لومونوسوف (M.V.Lomonosov) فيزيكدان و شيمي دان روسي كه الكتريسته جو را همراه با مسائل علمي ديگر مطالعه كرد، خاطر نشان نمود. اين مطلب با آزمايش هايي كه لومونوسوف در سال هاي 1752 و 1753 و فرانكلين (B.Franklin) پژوهشگر آمريكايي به طور مستقل انجام دادند، تاييد شده است.
ماشين تندر لومونوسوف:
لومونوسوف يك ماشين تندر ساخت. خازني كه در آزمايشگاه او نصب شده بود و با سيمي كه انتهايش از اتاق خارج و بر تيرك بلند بالابرده شده بود، با الكتريسته جو باردار مي شد. در مدت طوفان هاي تندري ، با لمس كردن خازن مي شد جرقه را از آن خارج كرد.
آزمايش فرانكلين:
فرانكلين در مواقع طوفان تندري بادبادكي را با يك ميله آهني به هوا فرستاد. انتهاي پايين ريسماني كه به بادبادك متصل بود به كليد دري بسته مي شد. وقتي كه ريسمان مرطوب و به رساناي الكتريكي تبديل مي شد، فرانكلين مي توانست جرقه ها را از كليد بگيرد، بطري ليد را پركند. و ساير آزمايش هايي را كه معمولاً با ماشين ويمچورست صورت مي پذيرفت، انجام دهد.
بايد خاطرنشان كرد كه چنين آزمايشاتي بسيار خطرناكند زيرا آذرخش ممكن است به بادبادك بخورد و آن وقت بار زيادي از بدن آزمايشگر به زمين برسد (برق گرفتگي شديد). در تاريخ فيزيك چنين موارد دردناكي وجود دارند. مثلاً در سال 1753ريچمن (G.Richman) كه با لومونوسوف كار مي كرد در سن پترزبورك توسط آذرخش كشته شد.
البته با اين آزمايشات نشان دادند كه ابرهاي طوفاني واقعا بار الكتريكي دارند.
چگونگي شكل گيري آذرخش:
قسمت هاي مختلف ابر بارهايي با علامت هاي مختلف حمل مي كنند. در بيشترين موارد پايين ابر (كه به زمين است) داراي بار منفي است. در حاليكه قسمت بالا به طور مثبت باردار است. بنابراين اگر دو ابر چنان بهم نزديك شوند كه قسمت هايي كه بار غير همنام دارند، به طرف يكديگر باشند، ممكن است بين آنها جرقه آسماني (آذرخش) بوجود آيد.
همچنين تخليه آذرخش ممكن است به طريقه ديگري نيز صورت گيرد ابر طوفاني با حركت در بالاي زمين بار زيادي بر سطح زمين القا مي كند و ابر سطح زمين بصورت صفحات خازني بزرگي در مي آيند. اختلاف پتاسيل الكتريكي بين ابر و زمين به مقادير عظيم صدها ميليون ولت مي رسد و ميدان الكتريكي شديدي در هوا به وجود مي آيد. اگر شدت اين ميدان به قدر كافي زياد باشد، ممكن است جرقه زني روي دهد يعني آذرخش به زمين بربخورد. گاهي آذرخش ها به زمين مي خورند يا باعث آتش سوزي مي شوند.
پارامتر هاي مشخص كننده آذرخش :
بنا بر مشاهدات دراز مدت تخليه جرقه اي آذرخش با عوامل زير مشخص مي شود.
ولتاژ بين ابر و زمين كه حدوداًُ 108 ولت است.
جريان در آذرخش كه حدودا 105 آمپر است.
مدت آذرخش كه حدوداً 6-10 ثانيه است.
قطر كانال تابان آذرخش كه حدودا 10 تا 20 سانتيمتر است.
تندر آذرخش:
تندر كه بعد از آذرخش شنيده مي شود، داراي همان منشأ ترق ترقي است كه در مدت جرقه در آزمايشگاه بوجود مي آيد. يعني هواي درون كانال تابان آذرخش به شدت گرم و منبسط مي شود و موج هاي صوتي ايجاد مي كند. در نتيجه بازتاب از ابرها ، كوه ها و غيره پژواك غرش هاي تندر را اغلب مي توان شنيد.
بمب اتمي سلاحي است كه نيروي آن از انرژي اتمي و بر اثر شكاف هسته (فيسيون ) اتمهاي پلوتونيوم يا اورانيوم ايجاد مي شود .در فرآيند شكافت هسته اي ، اتمهاي ناپايدار شكافته و به اتمهاي سبكتر تبديل مي شوند .
نخستين بمب از اين نوع ، در سال 1945 م در ايالات نيو مكزيكو در ايالات متحده آمريكا آزمايش شد . اين بمب ، انفجاري با قدرت 19 كيلو تن ايجاد كرد ( يك كيلو تن برابر است با انرژي اتمي آزاد شده 190 تن ماده منفجره تي . ان . تي ) انفجار بمب اتمي موج بسيار نيرومند پرتوهاي شديد نوراني ، تشعشعات نفوذ كننده اشعه گاما و نوترونها و پخش شدن مواد راديو اكتيو را همراه دارد . انفجار بمب اتمي چندين هزار ميليارد كالري حرارت را در چند ميليونيوم ثانيه ايجاد مي كند .
اين دماي چند ميليون درجه اي با فشار بسيار زياد تا فاصله 1200 متري از مركز انفجار به افراد بدون پوشش حفاظتي صدمه مي زند و سبب مرگ و بيماري انسان و جانوران مي شود . همچنين زمين ، هوا آب و همه چيز را به مواد راديو اكتيو آلوده مي كند .
بمب هاي اتمي شامل نيروهاي قوي و ضعيفي اند كه اين نيروها هسته يك اتم را به ويژه اتم هايي كه هسته هاي ناپايداري دارند، در جاي خود نگه مي دارند. اساسا دو شيوه بنيادي براي آزادسازي انرژي از يك اتم وجود دارد: 1- شكافت هسته اي: مي توان هسته يك اتم را با يك نوترون به دو جزء كوچك تر تقسيم كرد. اين همان شيوه اي است كه در مورد ايزوتوپ هاي اورانيوم (يعني اورانيوم 235 و اورانيوم 233) به كار مي رود.
براي توليد يك بمب اتمي موارد زير نياز است:
يك منبع سوخت كه قابليت شكافت يا همجوشي را داشته باشد.
دستگاهي كه همچون ماشه آغازگر حوادث باشد.
راهي كه به كمك آن بتوان بيشتر سوخت را پيش از آنكه انفجار رخ دهد دچار شكافت يا همجوشي كرد.
در اولين بمب هاي اتمي از روش شكافت استفاده مي شد. اما امروزه بمب هاي همجوشي از فرآيند همجوشي به عنوان ماشه آغازگر استفاده مي كنند.بمب هاي شكافتي (فيزيوني): يك بمب شكافتي از ماده اي مانند اورانيوم 235 براي خلق يك انفجار هسته اي استفاده مي كند. اورانيوم 235 ويژگي منحصر به فردي دارد كه آن را براي توليد هم انرژي هسته اي و هم بمب هسته اي مناسب مي كند. اورانيوم 235 يكي از نادر موادي است كه مي تواند زير شكافت القايي قرار بگيرد.اگر يك نوترون آزاد به هسته اورانيوم 235 برود،هسته بي درنگ نوترون را جذب كرده و بي ثبات شده در يك چشم به هم زدن شكسته مي شود. اين باعث پديد آمدن دو اتم سبك تر و آزادسازي دو يا سه عدد نوترون مي شود كه تعداد اين نوترون ها بستگي به چگونگي شكسته شدن هسته اتم اوليه اورانيوم 235 دارد. دو اتم جديد به محض اينكه در وضعيت جديد تثبيت شدند از خود پرتو گاما ساطع مي كنند. درباره اين نحوه شكافت القايي سه نكته وجود دارد كه موضوع را جالب مي كند.
1 - احتمال اينكه اتم اورانيوم 235 نوتروني را كه به سمتش است، جذب كند، بسيار بالا است. در بمبي كه به خوبي كار مي كند، بيش از يك نوترون از هر فرآيند فيزيون به دست مي آيد كه خود اين نوترون ها سبب وقوع فرآيندهاي شكافت بعدي اند. اين وضعيت اصطلاحا «وراي آستانه بحران» ناميده مي شود.
2 - فرآيند جذب نوترون و شكسته شدن متعاقب آن بسيار سريع و در حد پيكو ثانيه (12-10 ثانيه) رخ مي دهد.
3 - حجم عظيم و خارق العاده اي از انرژي به صورت گرما و پرتو گاما به هنگام شكسته شدن هسته آزاد مي شود. انرژي آزاد شده از يك فرآيند شكافت به اين علت است كه محصولات شكافت و نوترون ها وزن كمتري از اتم اورانيوم 235 دارند. اين تفاوت وزن نمايان گر تبديل ماده به انرژي است كه به واسطه فرمول معروف mc2= E محاسبه مي شود. حدود نيم كيلوگرم اورانيوم غني شده به كار رفته در يك بمب هسته اي برابر با چندين ميليون گالن بنزين است. نيم كيلوگرم اورانيوم غني شده انداز ه اي معادل يك توپ تنيس دارد. در حالي كه يك ميليون گالن بنزين در مكعبي كه هر ضلع آن 17 متر (ارتفاع يك ساختمان 5 طبقه) است، جا مي گيرد. حالا بهتر مي توان انرژي آزاد شده از مقدار كمي اورانيوم 235 را