دانلود قسمت اول(فهرست تا فصل4) دانلود قسمت دوم (فصل 5 تا 10 )
|
نیرو (Force) در علم فیزیک به هر اثری که باعث شود در یک شی تمایل به تغییر چه در جنبش، جهت حرکت و یا ساختار آن ایجاد شود گفته می شود. واحد نیرو در سیستم SI نیوتن است و با F نشان می دهند. به عبارت دیگر نیرو می تواند سرعت جرم یک توده ماده را از حالت سکون به حرکت وادارد. یا اینکه می تواند یک جسم انعطاف پذیر را تغییر فرم دهد. مفاهیمی همچون فشار و کشش را می توان با نیرو توصیف کرد. نیرو یک کمیت برداری لست یعنی دارای جهت و بزرگی می باشد.
قانون دوم نیوتن بیان می کند که کل نیروی خالص وارد شده به یک ماده برابر تغییر اندازه حرکت آن ماده. به این معنی که شتاب جسم نسبت مستقیم با نیروی وارد به آن و نسبت معکوس با جرم ماده دارد.
نیروها چند دسته اند: نیروهای رانشی باعث افزایش سرعت جسم می گردند، نیروهای بازدارنده که سرعت جسم را می گیرند، نیروی گشتاور که باعث چرخش در جسم می شوند و نیروهایی که باعث به وجود آمدن تنش های مکانیکی در جسم می شود و حرکتی ایجاد نمی کنند و در اصطلاح فنی موجب تغییر شکل ماده می شوند.
در یک جسم جامد تنش مکانیکی در زمان باعث تغییر شکل ماده شده و در سیال باعث تغییر در حجم و فشار آن می گردد.
عایق های ایروژل
ایروژل ماده ای فوق سبک (Ultra-light) متخللی است که از ژل سیلیکا ساخته می شود به طوری که در ساختار آن قسمت مایع ژل از آن خارج شده و گاز جایگزین آن می شود. در نتیجه جامدی متخلل و بسیار سبک بدست می آید که با وزن بسیار کمی که دارد، اما به دلیل ساختار دندانه فرکتالی، مقاومت مکانیکی بسیار بالای از خود نشان می دهد. برای داشتن تصویری بهتر از سبکی ایروژل، به عنوان مثال، اگر ماکتی از انسانی به جرم 84 کیلوگرم کاملا از جنس ایروژل بسازیم، ماکت تنها 17 گرم وزن خواهد داشت! در تصویر زیر، یک آجر دو کیلوگرمی برروی یک بلوک ایروژلی 2 گرمی قرار داده شده است.
به دلیل ساختار سوپرمتخلخل ایروژل، حالت آن شفاف (Transparent) است به طوری که می توان از یک طرف آن، طرف دیگر را دید. به همین دلیل، به ایروژل، دود منجمد شده (Frozen Smoke) یا هوای جامد (Solid Air) نیز میگویند. رنگ آبی بسیار کم رنگ ایروژل، به دلیل پراکنش فرکانس های پایین نور مرئی است که از بلوک ایروژل میگذرد.
برخلاف اسم ایروژل، ایروژل کاملا جامد است و حالت ژل گونه ندارد. به دلیل ساختار فوق متخلل و گاز محبوس شده درون آن، ایروژل ماده ای ایده آل برای عایق کاری محسوب می شود و عمده کاربری ایروژل های تجاری نیز، در عایق کاری حرارتی است. ضریب انتقال حرارت بسیار کم، سبکی فوق العاده، حالت شفاف و نسبت خواص مکانیکی به چگالی عالی، ایروژل را برای بسیاری از کاربردهای عایقکاری، عایقی بی نظیر معرفی می کند. در تصویر زیر، یک شاخه گل برروی بلوکی از ایروژل قرار داده شده و برروی شعله حرارت می بیند. ضریب انتقال حرارت ایروژل بقدر پایین است که گل هیچ آسیبی نمی بیند.
تولید ایروژل رولی از سال 2000 آغاز شد. ایروژل رولی، کامپوزیتی است از ایروژل سیلیکا و الیاف تقویت کننده. ایروژل رولی بسته به نوع و مقدار الیاف تقویت کننده، ماتریس ایروژل سیلیکا و مواد افزودنی دیگر، خواص مکانیکی و حرارتی مختلفی دارد.
به دلیل اینکه فاز مایع از درون ایروژل به روش Super-critical Drying خارج شده است، ایروژل ماده ای بسیار خشک است و توانایی جذب رطوبت بالایی دارد. این قابلیت، ایروژل را برای کاربری های دیگر غیر از عایق کاری، مانند صنایع شیمیایی یا گردگیرها، مناسب می سازد.
کاربری ایروژل
- ایروژل شفاف، عایقی ایده آل برای عایق کاری شیشه های پنجره به شمار می آید. اگر ایروژل در شرایط خلاء ساخته شود، ساختار آن به مراتب منظم تر بوده و رنگ آبی آن به میزان قابل توجهی کمتر می شود.
- عایق های رولی ایروژل که به صورت کامپوزیتی از ایروژل سیلیکا و الیاف تقویت کننده هستند، از سال 2000 به صورت تجاری ساخته شده و در عایقکاری استفاده می شوند.
- قابلیت جذب رطوبت ایروژل، باعث می شود از ایروژل به عنوان کاتالیزور یا ناقل کاتالیزور در فرآیندهای شیمیایی استفاده شود.
- از ایروژل دانه ای به عنوان عایق فله ای استفاده می شود و معمولا در عایق کاری نورگیرها و شیشه های سقفی از آن استفاده می گردد.
- استفاده در عایق کاری فضاپیماها توسط NASA
- به دلیل وزن بسیار کم، از ایروژل در عایقکاری لباس غواصی استفاده می شود.
- کاربری های متنوع در فیزیک ذرات، اخترشناسی و فضانوردی
- استفاده به عنوان ناقل دارو در طب چراکه ایروژل از لحاظ بیولوژیکی هیچ خطری ندارد. دارو جذب ساختار سوپرمتخلل ایروژل شده و به مرور در بدن آزاد می شود. با کنترل ساختار ایروژل می توان نرخ آزادشدن دارو را کنترل نمود.
- از ایروژل به عنوان جذب کننده آلودگی های فلزات سنگین چون جیوه، قلع و کادمیوم، از آب استفاده می شود.
ایمنی
ایمنی در ایروژل بیشتر تابعی از ترکیب جامدی است که از آن ایروژل ساخته می شود. تریبات کربن و آلومینیوم می تواند برای سلامتی خطرناک باشد. اما ایروژل ساخته شده از سیلیکا، خطر شیمیایی برای بدن ندارد. همچنین، ساختار ایروژل، باعث می شود که ایروژل جاذب قوی رطوبت شود و در صورت تماس مستقیم با پوست، می تواند باعث خشکی پوشت شود. بنابراین، توصیه اکید می شود که در جابه جایی ایروژل با دست، از دستکش ایمین استفاده شود. تماس ایروژل برای چشن نیز خطرناک است و باعث خشکی چشم می شود.
منبع:http://www.irima.ir
ویدیو معرفی ایروژل (انگلیسی) :
امروز برایتان یک فیلم آموزشی تهیه کرده ایم که نحوه کار کردن با ترازوی یک کفه سه اهرمی را نمایش می دهد که در کتاب علوم هفتم که امسال وارد مدرسه ها شده است در موردش صحبت شده است.
جهت دانلود فیلم آموزش ترازوی سه کفه ای برروی دکمه زیر کلید کنید.
