دانلود تحقیق کامل درمورد انرژی هسته ای 2

اختصاصی از یاری فایل دانلود تحقیق کامل درمورد انرژی هسته ای 2 دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 20

انرژی هسته ای

استفاده اصلی از انرژی هسته‌ای، تولید انرژی الکتریسته است. این راهی ساده و کارآمد برای جوشاندن آب و ایجاد بخار برای راه‌اندازی توربین‌های مولد است. بدون راکتورهای موجود در نیروگاه‌های هسته‌ای، این نیروگاه‌ها شبیه دیگر نیروگاه‌ها زغال‌سنگی و سوختی می‌شود. انرژی هسته‌ای بهترین کاربرد برای تولید مقیاس متوسط یا بزرگی از انرژی الکتریکی به‌طور مداوم است. سوخت اینگونه ایستگاه‌ها را اوانیوم تشکیل می‌دهد.

چرخه سوخت هسته‌ای تعدادی عملیات صنعتی است که تولید الکتریسته را با اورانیوم در راکتورهای هسته‌ای ممکن می‌کند.

اورانیوم عنصری نسبتاً معمولی و عادی است که در تمام دنیا یافت می‌شود. این عنصر به‌صورت معدنی در بعضی از کشورها وجود دارد که حتماً باید قبل از مصرف به صورت سوخت در راکتورهای هسته‌ای، فرآوری شود.

الکتریسته با استفاده از گرمای تولید شده در راکتورهای هسته‌ای و با ایجاد بخار برای به‌کار انداختن توربین‌هایی که به مولد متصل‌اند تولید می‌شود.

سوختی که از راکتور خارج شده، بعداز این که به پایان عمر مفید خود رسید می‌تواند به عنوان سوختی جدید استفاده شود.

فعالیت‌های مختلفی که با تولید الکتریسیته از واکنش‌های هسته‌ای همراهند مرتبط به چرخه‌ سوخت هسته‌ای هستند. چرخه سوختی انرژی هسته‌ای با اورانیوم آغاز می‌شود و با انهدام پسمانده‌های هسته‌ای پایان می‌یابد. دوبار عمل‌آوری سوخت‌های خرج شده به مرحله‌های چرخه سوخت هسته‌ای شکلی صحیح می‌دهد.

اورانیوم

اورانیوم فلزی رادیواکتیو و پرتوزاست که در سراسر پوسته سخت زمین موجود است. این فلز حدوداً 500 بار از طلا فراوان‌تر و به اندازه قوطی حلبی معمولی و عادی است. اورانیوم اکنون به اندازه‌ای در صخره‌ها و خاک و زمین وجود دارد که در آب رودخانه‌ها، دریاها و اقیانوس‌ها موجود است. برای مثال این فلز با غلظتی در حدود 4 قسمت در هر میلیون (ppm4) در گرانیت وجود دارد که 60 درصد از کره زمین را شامل می‌شود، در کودها با غلظتی بالغ بر ppm400 و در ته‌مانده زغال‌سنگ با غلظتی بیش از ppm100 موجود است. اکثر رادیو اکتیویته مربوط به اورانیوم در طبیعت در حقیقت ناشی از معدن‌های دیگری است که با عملیات رادیواکتیو به وجود آمده‌اند و در هنگام استخراج از معدن و آسیاب کردن به جا مانده‌اند.

چند منطقه در سراسر دنیا وجود دارد که غلظت اورانیوم موجود در آنها به قدر کافی است که استخراج آن برای استفاده از نظر اقتصادی به صرفه و امکان‌پذیر است. این نوع مواد غلیظ، سنگ معدن یا کانه نامیده می‌شوند.

استخراج اورانیوم

هر دو نوع حفاری و تکنیک‌های موقعیتی برای کشف کردن اورانیوم به کار می‌روند، حفاری ممکن است به صورت زیرزمینی یا چال‌های باز و روی زمین انجام شود.

در کل، حفاری‌های روزمینی در جاهایی استفاده می‌شود که ذخیره معدنی نزدیک به سطح زمین و حفاری‌های زیرزمینی برای ذخیره‌های معدنی عمیق‌تر به کار می‌رود. به‌طور نمونه برای حفاری روزمینی بیشتر از 120 متر عمق، نیاز به گودال‌های بزرگی بر سطح زمین است؛ اندازه گودال‌ها باید بزرگتر از اندازه ذخیره معدنی باشد تا زمانی که دیواره‌های گودال محکم شوند تا مانع ریزش آنها شود. در نتیجه، تعداد موادی که باید به بیرون از معدن انتقال داده شود تا به کانه دسترسی پیدا کند زیاد است.

حفاری‌های زیرزمینی دارای خرابی و اخلال‌های کمتری در سطح زمین هستند و تعداد موادی که باید برای دسترسی به سنگ معدن یا کانه به بیرون از معدن انتقال داده شوند به‌طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از حفاری نوع روزمینی است.

مقدار زیادی از اورانیوم جهانی از (ISL) (In Sitaleding) می‌آید. جایی که آب‌های اکسیژنه زیرزمینی در معدن‌های کانه‌ای پرمنفذ به گردش می‌افتند تا اورانیوم موجود در معدن را در خود حل کنند و آن را به سطح زمین آورند. (ISL) شاید با اسید رقیق یا با محلول‌های قلیایی همراه باشد تا اورانیوم را محلول نگهدارد، سپس اورانیوم در کارخانه‌های آسیاب‌سازی اورانیوم، از محلول خود جدا می‌شود.

در نتیجه انتخاب روش حفاری برای ته‌نشین کردن اورانیوم بستگی به جنس دیواره معدن کانه سنگ، امنیت و ملاحظات اقتصادی دارد.

در غالب معدن‌های زیرزمینی اورانیوم، پیشگیری‌های مخصوصی که شامل افزایش تهویه هوا می‌شود، لازم است تا از پرتوافشانی جلوگیری شود.

آسیاب کردن اورانیوم

محل آسیاب کردن معمولاً به معدن استخراج اورانیوم نزدیک است. بیشتر امکانات استخراجی شامل یک آسیاب می‌شود. هرچه جایی که معدن‌ها قرار دارند به هم نزدیک‌تر باشند یک آسیاب می‌تواند عمل آسیاب‌سازی چند معدن را انجام دهد. عمل آسیاب‌سازی اکسید اورانیوم غلیظی تولید می‌کند که از آسیاب حمل می‌شود. گاهی اوقات به این اکسیدها کیک زرد می‌گویند که شامل 80 درصد اورانیوم می‌باشد. سنگ معدن اصل شاید دارای چیزی در حدود 1/0 درصد اورانیوم باشد.

در یک آسیاب، اورانیوم با عمل سنگ‌شویی از سنگ‌های معدنی خرد شده جدا می‌شود که یا با اسید قوی و یا با محلول قلیایی قوی حل می‌شود و به صورت محلول در می‌آید. سپس اورانیوم با ته‌نشین کردن از محلول جدا می‌شود و بعداز خشک کردن و معمولاً حرارت دادن به صورت اشباع شده و غلیظ در استوانه‌های 200 لیتری بسته‌بندی می‌شود.

باقیمانده سنگ معدن که بیشتر شامل مواد پرتوزا و سنگ معدن می‌شود در محلی معین به دور از محیط معدن در امکانات مهندسی نگهداری می‌شود. (معمولاً در گودال‌هایی روی زمین).

پس‌مانده‌های دارای مواد رادیواکتیو عمری طولانی دارند و غلظت آنها کم خاصیتی سمی دارند. هرچند مقدار کلی عناصر پرتوزا کمتر از سنگ معدن اصلی است و نیمه عمر آنها کوتاه خواهد بود اما این مواد باید از محیط زیست دور بمانند.

تبدیل و تغییر

محلول آسیاب شده اورانیوم مستقیماً قابل استفاده به‌عنوان سوخت در راکتورهای هسته‌ای نیست. پردازش اضافی به غنی‌سازی اورانیوم مربوط است که برای تمام راکتورها لازم است.

این عمل اورانیوم را به نوع گازی تبدیل می‌کند و راه به‌دست آوردن آن تبدیل کردن به هگزا فلورید (Hexa Fluoride) است که در دمای نسبتاً پایین گاز است.

در وسیله‌ای تبدیل‌گر، اورانیوم به اورانیوم دی‌اکسید تبدیل می‌شود که در راکتورهایی که نیاز به اورانیوم غنی شده ندارند استفاده می‌شود.

بیشتر آنها بعداز آن که به هگزافلورید تبدیل شدند برای غنی‌سازی در کارخانه آماده هستند و در کانتینرهایی که از جنس فلز مقاوم و محکم است حمل می‌شوند. خطر اصلی این طبقه از چرخه سوختی اثر هیدروژن فلورید (Hydrogen Fluoride) است.

غنی سازی اورانیم

سنگ معدن اورانیوم موجود در طبیعت از دو ایزوتوپ ۲۳۵ به مقدار ۷/۰ درصد و اورانیوم ۲۳۸ به مقدار ۳/۹۹ درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و بعد از تخلیص فلز، اورانیوم را به صورت ترکیب با اتم فلئور (F) و به صورت مولکول اورانیوم هکزا فلوراید UF6 تبدیل می کنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط مولکول های گازی با جرم مولکولی گاز نسبت عکس دارد این پدیده را گراهان در سال ۱۸۶۴ کشف کرد. از این پدیده که به نام دیفوزیون گازی مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می کنند.در عمل اورانیوم هکزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستون هایی که جدار آنها از اجسام متخلخل (خلل و فرج دار) درست شده است عبور می دهند. منافذ موجود در جسم متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود ۵/۲ انگشترم (۰۰۰۰۰۰۰۲۵/۰ سانتیمتر) باشد. ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم

دانلود تحقیق کامل درمورد انرژی اتمی ایران

اختصاصی از یاری فایل دانلود تحقیق کامل درمورد انرژی اتمی ایران دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 184

انرژی هسته ای و کاربرد صلح آمیز آن

چکیده:

انرژی بدست آمده از فعل و انفعالات هسته ای را انرژی هسته ای می گویند. این انرژی از دو منشا می تواند سرچشمه بگیرد یکی شکافت هسته اتم های سنگین و دیگری همجوشی یا گداخت هسته ی اتم های سبک. ذیلا به اختصار به این دو فعل و انفعال هسته ای که به تولید انرژی هسته ای منجر می گردد پرداخته می شود.

1- شکافت هسته ای:

این شکافت بیشتر مربوط به V235- اورانیوم با جرم اتمی 235 بود و وجود یک حداقل جرمی از اورانیوم برای یک واکنش زنجیره ای لازم به نظر می رسید این حداقل را جرم بحرامی نامیده اند.

شکافت هسته ای به دو هسته سبکتر همراه با آزاد شدن مقادیر زیادی انرژی است و این فرایند تنها در هسته های سنگین چون اورانیوم و پلوتونیوم اتفاق می افتد.

2- همجوشی یا گداخت هسته ای: همجوشی یا گداخت هسته ای را می توان بعنوان فرایند عکس شکافت هسته ای قلمداد کرد یعنی فرایندی که در آن دست کم یکی از محصولات واکنش هسته ای از هر یک از مواد واکنش زای اولیه پر جرم تر باشد. گداخت هسته ای در مواردی که جرم کل هسته ای محصول از جرم کلی مواد واکنش زا کمتر باشد منجر به رهایی انرژی خواهد شد.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

آشنایی با فعالیت های سازمان انرژی اتمی ایران 1

سازمان قبل از انقلاب 1

وظایف سازمانی 2

رئیس سازمان 3

استقلال مالی سازمان 3

تشکیلات سازمان 4

سازمان بعد از انقلاب شکوهمند اسلامی 4

فعالیت های سازمان 5

معاونت نیروگاههای اتمی 5

اهم فعالیتهای دفتر تضمین کیفیت 7

اهم فعالیتهای دفتر خدمات هسته ای و بهره برداری 7

اهم فعالیتهای دفتر امور قراردادهای خاص 7

معاونت پژوهشی 7

مرکز تحقیقات هسته ای 8

تولید چشمه های صنعتی 10

به دست آوردن مواد رادیو اکتیو 61

کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته ای 62

انرژی هسته ای 64

کاربردهای علوم و تکنولوژی هسته ای 69

برق هسته ای 72

چرخه سوخت هسته ای 75

دیدگاههای اقتصادی و زیست محیطی برق هسته ای 77

بمب کثیف چیست؟ 84

انواع بمب کثیف 86

آسیب های ناشی از بمب کثیف 88

تصویر برداری در پزشکی هسته ای 90

توموگرافی تابش پوزیترون 92

توموروگرافی با استفاده از تابش تک فوتون 93

تصویر برداری قلب و عروق 94

اسکن استخوان 94

پزشکی هسته ای و درمان بیماریها 95

مصارف صلح آمیز انرژی هسته ای 121

اورانیوم 124

ساختار نیروگاههای اتمی جهان 127

ایزوتوپهای اورانیوم 128

ساختار نیروگاه اتمی 129

غنی سازی اورانیوم 132

تاریخچه بمب اتم 134

لیزه میتنر 136

چرخه سوخت هسته ای 137

فراوری 138

غنی سازی 139

راکتور هسته ای 141

بازفراوری 142

بمب پلوتونیومی 143

بمب اورانیومی 144

نیروگاه هسته ای 145

آشنایی با فعالیت های سازمان انرژی اتمی ایران

بدون تردید جمهوری اسلامی ایران از کشورهای صاحب نام در عرصه فناوری هسته ای در جهان است، اما کسب این جایگاه در گرو تلاش های بی وقفه کارشناسان و متخصصان اهل این سرزمین است که در طول سال های گذشته از هیچ کوششی فرو گذار نبوده اند.

روایت جهانی شدن دانش هسته ای ایرانیان روایتی شنیدنی است که بازگویی و تامل در آن

دانلود تحقیق کامل درباره انرژی هسته ای 23 ص

اختصاصی از یاری فایل دانلود تحقیق کامل درباره انرژی هسته ای 23 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 23

انرژی هسته ای

چکیده وقتی که صحبت از مفهوم انرژی به میان می‌آید، نمونه‌های آشنای انرژی مثل انرژی گرمایی ، نور و یا انرژی مکانیکی و الکتریکی در شهودمان مرور می‌شود. اگر ما انرژی هسته‌ای و امکاناتی که این انرژی در اختیارش قرار می‌دهد، آشنا ‌شویم، شیفته آن خواهیم شد.

آیا می‌دانید که

انرژی گرمایی تولید شده از واکنشهای هسته‌ای در مقایسه با گرمای حاصل از سوختن زغال سنگ در چه مرتبه بزرگی قرار دارد؟

منابع تولید انرژی هسته‌ای که بر اثر سیلابها و رودخانه از صخره شسته شده و به بستر دریا می‌رود، چقدر برق می‌تواند تولید کند؟

کشورهایی که بیشترین استفاده را از انرژی هسته‌ای را می‌برند، کدامند؟ و ... .

نحوه آزاد شدن انرژی هسته‌ای

می‌دانیم که هسته از پروتون(با بار مثبت) و نوترون (بدون بار الکتریکی) تشکیل شده است. بنابراین بار الکتریکی آن مثبت است. اگر بتوانیم هسته را به طریقی به دو تکه تقسیم کنیم، تکه‌ها در اثر نیروی دافعه الکتریکی خیلی سریع از هم فاصله گرفته و انرژی جنبشی فوق العاده‌ای پیدا می‌کنند. در کنار این تکه‌ها ذرات دیگری مثل نوترون و اشعه‌های گاما و بتا نیز تولید می‌شود. انرژی جنبشی تکه‌ها و انرژی ذرات و پرتوهای بوجود آمده ، در اثر برهمکنش ذرات با مواد اطراف ، سرانجام به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود. مثلا در واکنش هسته‌ای که در طی آن 235U به دو تکه تبدیل می‌شود، انرژی کلی معادل با 200MeV را آزاد می‌کند. این مقدار انرژی می‌تواند حدود 20 میلیارد کیلوگالری گرما را در ازای هر کیلوگرم سوخت تولید کند. این مقدار گرما 2800000 بار برگتر از حدود 7000 کیلوگالری گرمایی است که از سوختن هر کیلوگرم زغال سنگ حاصل می‌شود.

کاربرد حرارتی انرژی هسته‌ای

گرمای حاصل از واکنش هسته‌ای در محیط راکتور هسته‌ای تولید و پرداخته می‌شود. بعبارتی در طی مراحلی در راکتور این گرما پس از مهارشدن انرژی آزاد شده واکنش هسته‌ای تولید و پس از خنک سازی کافی با آهنگ مناسبی به خارج منتقل می‌شود. گرمای حاصله آبی را که در مرحله خنک سازی بعنوان خنک کننده بکار می‌رود را به بخار آب تبدیل می‌کند. بخار آب تولید شده ، همانند آنچه در تولید برق از زعال سنگ ، نفت یا گاز متداول است، بسوی توربین فرستاده می‌شود تا با راه اندازی مولد ، توان الکتریکی مورد نیاز را تولید کند. در واقع ، راکتور همراه با مولد بخار ، جانشین دیگ بخار در نیروگاه‌های معمولی شده است.

سوخت راکتورهای هسته‌ای

ماده‌ای که به عنوان سوخت در راکتورهای هسته‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد باید شکاف پذیر باشد یا به طریقی شکاف پذیر شود.235U شکاف پذیر است ولی اکثر هسته‌های اورانیوم در سوخت از انواع 238U است. این اورانیوم بر اثر واکنشهایی که به ترتیب با تولید پرتوهای گاما و بتا به 239Pu تبدیل می‌شود. پلوتونیوم هم مثل 235U شکافت پذیر است. به علت پلوتونیوم اضافی که در سطح جهان وجود دارد نخستین مخلوطهای مورد استفاده آنهایی هستند که مصرف در آنها منحصر به پلوتونیوم است.میزان اورانیومی که از صخره‌ها شسته می‌شود و از طریق رودخانه‌ها به دریا حمل می‌شود، به اندازه‌ای است که می‌تواند 25 برابر کل مصرف برق کنونی جهان را تأمین کند. با استفاده از این نوع موضوع ، راکتورهای زاینده‌ای که بر اساس استخراج اورانیوم از آب دریاها راه اندازی شوند قادر خواهند بود تمام انرژی مورد نیاز بشر را برای همیشه تأمین کنند، بی آنکه قیمت برق به علت هزینه سوخت خام آن حتی به اندازه یک درصد هم افزایش یابد.

مزیتهای انرژی هسته‌ای بر سایر انرژیها

بر خلاف آنچه که رسانه‌های گروهی در مورد خطرات مربوط به حوادث راکتورها و دفن پسماندهای پرتوزا مطرح می‌کند از نظر آماری مرگ ناشی ازخطرات تکنولوژی هسته‌ای از 1 درصد مرگهای ناشی از سوختن زغال سنگ جهت تولید برق کمتر است. در سرتاسر جهان تعداد نیروگاههای هسته‌ای فعال بیش از 419 می‌باشد که قادر به تولید بیش از 322 هزار مگاوات توان الکتریکی هستند. بالای 70 درصد این نیروگاه‌ها در کشور فرانسه و بالای 20 درصد آنها در کشور آمریکا قرار دارد.

اگر نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ 235U نفوذ کند،

در اثربرخورد به هسته اتم 235U ، اورانیوم به دو قسمت شکسته می‌شود که

اصطلاحا شکافت هسته‌ای نامیده می‌شود.

در واکنشهای شکافت هسته‌ای مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می‌گردد (در حدود 200Mev)، اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته 235U ، آزادی دو نوترون است که می‌تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد. این چهار نوترون نیز چهار هسته 235U را می‌شکند. چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می‌کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می‌باشند. سپس شکست هسته‌ای و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می‌یابد. در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر می‌شود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هسته‌ای شروع

دانلود مقاله کامل درباره انرژی گرمایی

اختصاصی از یاری فایل دانلود مقاله کامل درباره انرژی گرمایی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

انرژی گرمایی

گرما شکلی از انرژی است . این انرژی برای اهداف مختلفی از قبیل گرم نمودن خانه و پخت غذا استفاده می شود.

انرژی حرارتی به 3 طریق قابل انتقال است

1 – هدایت

2 – انتقال

3 – تابش

زمانیکه انرژی مستقیماً از یک شئ به شئ دیگر عبور می کند به آن هدایت می گویند .  اگر یک ظرف سوپ برروی اجاق را با قاشق فلزی هم بزنید ، قاشق گرم خواهد شد. بدین ترتیب گرما از محیط گرم سوپ به قاشق سرد منتقل می شود.

فلزات هادی های بسیار خوبی برای انرژی گرمایی هستند، اما چوب و پلاستیک چنین خاصیتی ندارند. این گونه هادی های بد را عایق گویند. به همین دلیل است که معمولاً ظرف از جنس فلز بوده اما دستة آن از جنس پلاستیک قوی است.

انتقال، عبارت است از حرکت گازها و سیالات از یک محل سردتر به محل گرمتر . اگر ظرف سوپ از جنس شیشه باشد، می توان حرکت جریانات انتقالی در ظرف را مشاهده نمود. سوپ گرمتر از ناحیة پایین ظرف، که حرارت بیشتری دارد، به سمت بالا، که سردتر است، حرکت می کند. سپس سوپ سردتر به سمت پایین حرکت نموده و مکان سوپ گرمتر را اشغال می کند. این حرکت باعث ایجاد یک الگوی چرخشی درون ظرف می شود (به شکل توجه کنید).

بادی که ما حس می کنیم غالباً ناشی از جریانات انتقالی است. این امر توسط وزش بادهای نزدیک اقیانوس به سهولت قابل درک است. هوای گرم سبکتر از هوای سرد بوده و بنابراین اوج می گیرد. در خلال روز، هوای سرد روی آب حرکت نموده و در خشکی جایگزین هوایی می شود که در اثر دمای زمین اوج گرفته است. اما به هنگام شب جهت این جایگزینی تغییر می کند، به عبارت دیگر بعضی اوقات سطح آب گرمتر و خشکی سردتر است.

*تابش، شکل نهایی حرکت انرژی گرمایی است . نور و گرمای خورشید از طریق هدایت و انتقال نمی تواند به ما برسد زیرا فضا تقریباً به طور کامل خالی است . هیچ گونه عاملی برای انتقال انرژی خورشید به زمین

علم انتقال گرما به تحلیل آهنگ انتقال گرما در سیستم می‌پردازد. انتقال انرژی از طریق شارش گرما را نمی‌توان مستقیما اندازه‌گیری کرد ولی این انتقال چون به یک کمیت قابل اندازه‌گیری به نام دما ارتباط دارد، دارای مفهوم فیزیکی است.

شرط انتقال حرارت

شرط انتقال حرارت خود به خودی، اختلاف دما است. اگر دو سیستم در حال ارتباط با یکدیگر هم‌دما نباشند، گرما از ناحیهٔ پر دما (گرم) به ناحیهٔ کم دما (سرد) چریان می‌یابد. و این جریان تا زمانی ادامه می‌یابد که دو سیستم هم‌دما شوند.

چون گرما به دلیل وجود گرادیان دمایی شارش می‌یابد، دانستن توزیع دما ضروری است.

دلیل ترمودینامیکی انتقال حرارت

انتقال حرارت از جسم گرم به جسم سرد به دلیل افزایش انتروپی سیستم، خود به خودی است.

مسئلهٔ توزیع دما و شارش گرما در بسیاری از شاخه‌های علوم و مهندسی مطرح است. مثلاً در طراحی دیگ‌های بخار، چگالنده‌ها (کندانسورها) و رادیاتورها تحلیل انتقال گرما برای محاسبهٔ اندازهٔ آنها لازم است.

همرفت

همرفت یا کنوکسیون یکی از روش‌های انتقال گرما است. همرفت نه تنها در داخل یک سیال، بلکه بین دو جسم که یکی از آنها سیال باشد نیز اتفاق می‌افتد. فرآیند رسانش بین یک سطح جامد و یک سیال در حال حرکت، همرفت نامیده می‌شود. حرکت سیال می‌تواند طبیعی یا با اعمال نیروی خارجی باشد.

همرفت طبیعی

هنگامی که مایعات گرم می‌شوند، چگالی اکثر آنها کاهش می‌یابد. بنابراین در اثر گرانش مایعاتی که در نزدیکی سطح جامد قرار دارند، گرمتر شده و بالا می‌روند و مایعات سردتر جای آنها را می‌گیرند. این نوع همرفت را همرفت طبیعی می‌نامند.

همرفت اجباری (همرفت واداشته)

هنگامی که سیالی تحت یک گرادیان فشاری قرار گیرد، طبق قانون مکانیک شاره‌ها وادار به حرکت می‌شود. همرفت ناشی از این حرکت را همرفت اجباری می‌نامند.

برگرفته از :

تحقیق و بررسی در مورد پایستگی انرژی و انتروپی

اختصاصی از یاری فایل تحقیق و بررسی در مورد پایستگی انرژی و انتروپی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 5

پایستگی انرژی و انتروپی

می دانیم که در یک سیستم بسته , انتروپی در حال تزاید است . اما انتروپی به چه معنی است؟ این کلمه از "تروپی"یا کلمه "تروپوس"که یونانی است , آمده و به معنی "مقدار تحول"است.این مفهوم از آنجا آغاز شد که قانون اول ترمودینامیک به نام اصل پایستگی انرژی مطرح شد. در این اصل این پایستگی یک طرفه است: می توان هر انرژی کاری را به حرارت تبدیل کرد اما نمی توان تمام گرما را به کار تبدیل کرد .از طرفی می بینیم که تمام منابع انرژی در حال پایان است و می دانیم که طبق این اصل پایستگی انرژی , نباید این طور باشد. اما چرا ؟ پس اصل پایستگی انرژی این وسط چه کاره است ؟در واقع تحولات هستند که باعث این کار می شوند یعنی در هر تحولی بایستی چیزی را از دست داد .در اینجا نیز تحولی رخ می دهد و طی آن ما منابع انرژی را تبدیل به کار می کنیم یعنی انرژی را به شکلی در می آوریم که برایمان کار انجام دهد یعنی انرژی را بی نظم می کنیم زیرا همان طور که می دانیم کارایی در نظام نهفته است.منابع انرژی در حالت خام آنها , دارای نظام هستند یعنی کارایی دارند وقتی نظم آنها را از آنها می گیریم یعنی انرژی را به گرما که بی نظمترین حالت ممکن است و کار تبدیل می کنیم و این فرایندی برگشت ناپذیر است . در اینجاست که مفهوم انتروپی به میان می آیدو این که چرا به جای انرژی به مفهوم انتروپی نیاز داریم . وقتی دو سیستم که در کل ایزوله هستند در حال برهم کنش می باشند , افزایش انتروپی در یکی سبب کاهش انتروپی در دیگری می شود به طوری که انتروپی در کل افزایش می یابد . یعنی می توان گفت "انتروپی یک سیستم بسته در حال تزاید است " . انتروپی را می توانیم به مفهوم نظم از طریق رابطه زیر ,مربوط کنیS=KLnΩ که در آن Ω همان تعداد حالات سیستم مورد نظر است و S انتروپی آن است . وقتی انتروپی افزایش می یابد به تبع آن تعداد حالت های سیستم هم افزایش می یابد و افزایش تعداد حالات , بی نظمی را افزایش می دهد . پس می توانیم بگوییم : افزایش انتروپی یعنی افزایش بی نظمی و کاهش انتروپی یعنی افزایش نظم . از اینجا به راحتی می توان فهمید که یک سیستم بسته , تمایل دارد به حالتی برود که در آن بی نظمی افزایش یابد یعنی افزایش انتروپی .یعنی محتمل ترین حالت یک سیستم , حالتی است که در آن انتروپی بیشینه شود. حال دوباره بر می گردیم به بحث انرژی که در ابتدا مطرح شد. اگر کل جهان را یک سیستم بسته در نظر بگیریم , در آن انتروپی رو به افزایش است یعنی جهان به سوی افزایش بی نظمی می رود و این یعنی کل جهان به سوی حالتی تحول می یابد که در آن انتروپی بیشینه مقدار خود را داشته باشد .

آنتروپی در مقیاس نانومتری

15 آگوست 2002- نیروهای بازدارنده- فعل و انفعالات آنتروپیک که ذرات کلوئیدی را جذب یکدیگر میکند- میتوانند گشتاوری را بر روی یک میله نانومتری ایجاد نمایند که آن را در یک جهت خاص در نزدیکی یک دیواره هدایت نماید. در مقیاس مولکولی و نانومتری، اگر یک شئ میله مانند به دیوارهای نزدیک شود، تحت تاثیر آنتروپی به جهت خاصی خواهد چرخید. این نتیجه، حاصل تحقیقات تیمی از دانشمندان آلمانی است که بیان میدارد "نیروی بازدارنده" که بر روی ذرات کلوئیدی عمل میکند، نه تنها یک نیروی جاذبه، بلکه یک گشتاور جهتدار نیز ایجاد میکند. برای مثال، یک میله نانومتری معلق در محلول و نزدیک به دیواره ظرف را در نظر بگیرید. هرچه این میله به دیواره نزدیکتر میشود از توانایی چرخش آزدانه آن کاسته میشود و در عوض، بیشتر در جهت خاصی نسبت به دیواره به تله میافتد. اگر از نوسانات گرمایی میله در این جهت خاص صرفنظر شود برای بازگرداندن آن به حالت اولیه یک گشتاور لازم است. رولند روت از انیستیتو ماکس – پلانک در اشتوتگارت آلمان و همکارانش معتقدند که این گشتاور آنتروپیک ممکن است در سیستمهای بیولوژیکی بر روی فعل و انفعالات بین یک پروتئین و زیرلایهای که به آن متصل میگردد مؤثر باشد. اتصال پروتئین به زیرلایه به صورت نوعی قفل و کلید عمل میکند که در آن، زیر لایه کاملاً در داخل حفرة قفل مانند پروتئین چِفت میشود. اما برای اینکه این چفت شدن اتفاق بیافتد این زیر لایه باید در جهت درستی قرار بگیرد. آیا ممکن است حفرة پروتئین به منظور فراهم آوردن بهترین جهت نسبت به زیر لایه شکل دهی گردد به طوری که تحت تاثیر نیروهای آنتروپیک قرار گیرد و بدین ترتیب احتمال یک انطباق خوب به حداکثر برسد؟ چنین موضوعاتی ممکن است برای ایجاد وسایل نانومتری دارای چفت و بستهایی که آزادانه در حرکتند مورد نظر باشد. مثلاً اگر یک گشتاور آنتروپیک موجب تغییر جهت و انحراف راس یک نانولوله کربنی شود، قرار دادن آنرا در داخل یک حفره دشوار خواهد ساخت. نیروهای بازدارنده حاصل تغییر در "فضای آزاد" قابل دسترسی برای ذرات کوچک (مثلاً مولکولهای حلال) ، هنگام نزدیک شدن دو ذره بزرگتر (مثلاً ذرات کلوئیدی) به یکدیگر هستند. به خاطر دافعه بین هسته مرکزی ذرات، در نزدیکی سطح ذرات کلوئیدی ناحیهای وجود دارد که از تجمع تودهای ذرات حلال جلوگیری میکند. اما اگر دو ذره کلوئیدی با هم تماس پیدا کنند نواحی جلوگیری کننده آنها بر هم منطبق میشود و بنابراین فضای قابل دسترسی برای ذرات حلال و نیز آنتروپی افزایش مییابد و این باعث جاذبه بین ذرات بزرگتر میگردد. از آنجا که این اثر صرفاً یک اثر آنتروپیک است، نیروهای جاذبه فقط در سیستمهایی با هستة ثابت نمود پیدا میکند که نیروهای جاذبه طبیعی (نظیر نیروی واندرووالس) بین ذرات وجود ندارد. نیروهای بازدارنده میتوانند رفتار فازی کلوئیدها را کنترل کنند. مثلاً با افزایش غلظت ذرات کلوئیدی در یک سوسپانسیون، این نیروها باعث جدایی فازی در مخلوطهای کلوئیدی و یا موجب جابجایی فازهای چگالتر میگردند. به نظر میرسد که نیروهای بازدارنده در سیستمهای بیولوژیکی نیز حضور داشته باشند (هرچند چنین رفتاری ممکن است در یک حلال کاملاً ساختاری مانند آب، بسیار پیچیدهتر باشد) . به خاطر نیروی بازدارنده، مناسبترین وضعیت یک میله توپر در برخورد با یک دیواره، در حالتی است که میله به موازات این دیواره قرار گرفته و بیشترین سطح برخورد با دیواره را داشته باشد. اما روت و همکارانش میگویند که نزدیک شدن چنین میلهای به دیواره بسیار پیچیدهتر از این میباشد زیرا در صورت چرخش میله، نیروی بازدارنده به شکل ظریفی تغییر میکند. در حالت رو در رو ممکن است انتظار رود که این میله در جهت موازی به این دیواره نزدیک شود. عملاً این پژوهشگران برای پی بردن به اینکه پتانسیل بازدارندگی در این حالت حداقل مقدار را دارد، از تئوری دانسیته کارکردی - روشی برای یافتن حداقل انرژی برپایه نیروهای درون ذرهای- استفاده کردند. اما مقادیر کمینة دیگری نیز وقتی که میله از