1 ) نیروی نامرئی :
ماشین ها و انسان ها برای انجام دادن کارهایی مثل حمل و نقل، غلتک زدن و مخلوط کردن مواد موردنیاز، به نیروی زیادی احتیاج دارند. همان گونه که همه ی ما می دانیم نیروی ما از ماهیچه ها سن و ماهیچه ها هم نیرویشان را از غذا به دست می آورند. این غذاست که برای او ساختن آجرها و مواد ساختمانی را، خارج از توانایی جسمی اش، ممکن می سازد. ماشین ها نیروی خودشان را از منابع : گاز، نفت خام، بنزین، زغال چوب، زغال سنگ، نفت سفید و برق به دست می آورند. همبرگر، شیر، یک تکه نان و کره، بنزین، گاز و برق هر کدام منبعی برای ایجاد نیرو هستند. این نیروی نامرئی انرژی نامیده می شود. انسان های اولیه روزگار سختی داشته اند؛ دنیای وحشی آن ها را محاصره کرده بود؛ خطرات و بلاهای طبیعی آن ها را تهدید می کردند و پشتیبان در مبارزه با این دشمنان پرقدرت تنها از نیروی بازوان شان کمک می گرفتند. البته تنها دست های فرز و پاهای تندرو نمی توانست در این نبرد به آنها کمک کند. در واقع سلاح اصلی انشان فکر هوشیارانه و دقیقش بود. وقتی در آسمان صاعقه می زند و جنگل آتش می گیرد حیوانات ناتوان، وحشت از جنگل فرار می کنند. تنها یک گروه کوچک از مردان تنومند که خودشان را با پوست حیوانات پوشانده اند و در زمین های کنار جنگل ساکن شده اند با خوشحالی و اشتیاق فرار می کنند. چرا که آنها می دانند آتش به زودی خاموش می شود و در این میان، انبوهی از زغال چوب های با ارزش باقی خواهند ماند. بعد یک نفر از آن ها فکر کرد که یک پشته از علف های خشک را بر دارد و برای رو زغال های زیر آتش بیندازد. این شاهد اولین آتشی بود که توسط انسان به وجود آمد. حالا دیگر انسان آتش را در اختیار گرفته و کاملاً نیرومند شده بود. چرا؟ زیرا او منبع جدیدی از انرژی را به دست آورده بود.
2 ) انرژی چیست؟
تا حالا هیچ کس انرژی را ندیده است. انرژی رنگ، مزه یا بویی ندارد. حتی نمی توان آن را لمس کرد. تنها یک راه برای دیدن انرژی وجود دارد و آن وقتی است که ما با آن کاری را انجام می دهیم. این ثابت شده که ما چیزی به نام انرژی به تنهایی نداریم. پنج نمونه از انرژی هایی که وجود دارند عبارتند از : انرژی شیمیایی، گرمایی، مکانیکی، الکتریکی و در آخر انرژی اتمی یا هسته ای. می خواهیم درباره ی ویژگی های مهم و توانایی های هرکدام از آن ها سخن بگوییم. ما تا این جا اولین و مهم ترین آن ها را می دانیم؛ همه ی شکل های انرژی می توانند «کار» کنند و به این خاطر قبلاً انرژی به صورت خیلی ساده «کار» نامیده می شد. دومین ویژگی انرژی کاملاً جادویی است. انرژی می تواند از شکلی به شکل دیگر تغییر کند؛ انسان ها ماشین های مختلفی را که در آن ها انرژی از شکلی به شکل دیگر تبدیل می شود طراحی کرد و ساخته اند. در موقع لزوم ماشین ها در یک زنجیره ی تقویت کننده قرار می گیرند و به این ترتیب انرژی را به هم انتقال می دهند. امروزه همه ی شکل های انرژی به انرژی مکانیکی تبدیل می شوند. زیرا مردم به این شکل از انرژی احتیاج بیشتری دارند. انرژی مکانیکی موجب به جلو راندن ترن ها در طول راه ها، پرواز هواپیماها و حرکت اتومبیل و ... می شود. هرچقدر که ما از انرژی استفاده کنیم انرژی همیشه باقی می ماند و فقط از شکلی به شکل دیگر تغییر می کند. بعد از اینکه انرژی در آهنگری حمل و نقل و حتی نشان دادن یک برنامه ی تلویزیونی به انسان کمک می کند، همیشه به گرما یا انرژی گرمایی تبدیل می شود. اصطکاک باعث گرم شدن اجسام می شود و این را به راحتی می توان نشان داد؛ با مالیدن کف دست هایتان به یکدیگر شما فوراً احساس گرما می کنید. پس آیا می توان گفت : «حرکت قطارهای مسافرتی، راه ها و هوا را گرم می کند؟» بله، این اتفاق می افتد. گرمای ایجاد شده به طرف بالا می رود و در هوا پخش می شود. ولی چگونه این اتفاق می افتد؟ آیا زمین هوای اطرافش را گرم می کند؟ البته ولی هوای اطراف زمین نه تنها انرژی را از زمین می گیرد بلکه انرژی تابشی خورشید را هم به سوی ما می فرستد. این همان انرژی است که در گیاهان ذخیره می شود و بعد به انرژی شیمیایی تبدیل می شود و پس از این که گیاهان می میرند، انرژی شان در نفت، گاز، زغال چوب و زغال سنگ باقی می ماند. امروزه منبع اصلی انرژی زمین، سوخت است و یا به طور دقیق تر، سوخت اصلی ترین منبع برای عصر ماست. سالانه از سوخت در مراکز استخراج زغال سنگ، اتاقک های بخار، نیروگاه های برق، موتور ماشین ها، کشتی ها و هواپیماها، در کوره های ذوب مواد و .... .
3 ) چگونه می توان از گرما استفاده کرد؟
وقتی آب در یک دیگ به جوش می آید و به بخار تبدیل می شود، اگر بر روی دیگ در محکم و خوبی قرار دهیم، بخارهای زیاد و زیادتر در آن جمع می شود. بخارها از همه طرف بر روی آب، جوانب دیگ و در آخر بر در دیگ فشار می آورند.
بخار به دنبال راهی برای بیرون آمدن می گردد و سرانجام با فشار در را به طرف بالا هُل می دهد، به بیرون می رود و در هوای اطراف پخش می شود. در دیگ با صدا بسته می شود. بخارها درون دیگ جمع می شوند و دوباره بر درآن فشار وارد می آورند. احتمالاً شما بارها و بارها چنین چیزی را در آشپزخانه دیده اید. جیمز وات دویست سال پیش چنین چیزی را دید. بیش از یک صد سال قبل از اینکه وات متولد شود، دو مکانیک انگلیسی به نام ها «توماس نیوکامن» و «توماس ساوری» موتورهایی ساختند که از نیروی بخار استفاده می کرد. آنها نیروی زیادی نداشتند و کار آنها مشکل بود. در ضمن «اشتهای زیادی» هم داشتند. جیمز وات شانزده ساله بود که در یک کارگاه مخصوص تعمیرات موتور بخار طرحی عجیبی برای موتوربخار ارائه داد. این موتور شبیه یک دیگ با سه در بود. موتور وات خیلی بهتر از موتورهای دیگر بود و آب و زغال چوب کمتری مصرف می کرد و کارایی بیشتری داشت. موتور وات آغاز کننده ی عصر بحار بود. دود از دودکش های کارخانه ها بلند شد و اولین کشتی بخار در رودخانه و دریاها به حرکت درآمدند. با اختراع ماشین بخار دنیا در برابر چشم انسان تغییر کرد. روزی مردی جوان اجازه ی ملاقات با «ناپلئون» را می گیرد. در این ملاقات او طرح خود را برای ساختن یک کشتی عجیب بدون بادبان یاد کلی بزرگ به ناپلئون ارائه می دهد. ناپلئون بدون اینکه به حرف های مخترع کشتی گوش کند، او را بیرون انداخت. فالتن مخترع کشتی بعد از ملاقات با ناپلئون مستقیماً به انگلیس رفت و درآنجا از اختراع او استقبال شد. موتور بخار در روسیه توسط دو مکانیک برجسته به نام های «افیم کرپانُف» و پسرش «میرن» ساخته شده بود. تا یک قرن در هیچ جای دنیا ماشینی بهتر از ماشین وات ساخته نشد تا اینکه یک روز کشتی بسیار سریع در یک ماتور دریایی دیده شد. کاپیتان این کشتی کوچک یک مهندس به نام «چارلز پارسونز» بود که بروی کشتی مسابقه ای خودش یک موتور جدید (یک توربین بخار) نصب کرده بود. امروزه وظیفه اصلی توربین ها در نیروگاه های برقی وقتی است که گرما به الکتریسیته تبدیل می شود. یک قرن پیش موتور دیگری ساخته شد که انرژی خود را از سوخت بدست می آورد؛ سوختی که به جای سوختن در کوره ها در خود موتور می سوخت و به همین خاطر این موتور را موتور درونسوز نامیدند.
مخترع این موتور یک مهندس آلمانی به نام «رادُلف» بود. کارگران و مهندسان کارخانه ی دیزل روسیه در همان زمان موتوری ساختند که علاوه بر این که کوچک تر و سبک تر بود، با سوخت ارزانی مثل نفت کار می کرد. امروزه موتورهای درون سوز نمونه های اصلی موتورهایی هستند که در حمل و نقل از آن ها استفاده می شود. دویست سال پیش «پدربزرگ» اتومبیل های جدید امروزی در فرانسه ساخته شد که یک موتور بخار با یک دیگ بخار بر آن نصب شده بود. مسافرت های طولانی با این اتومبیل غیرممکن بود. چرا که راننده ای که اتومبیل را می داند، نمی توانست چرخ های اتومبیل را کنترل کند و اتومبیل او معمولاً با یک دیوار برخورد می کرد و منجر می شد. این اتومبیل به وسیله ی «ینکولاس ساجنات» ساخته شد. اولین اتومبیل واقعی در سال 1886 ساخته شد. یک مکانیک آلمانی به نام «گوتلیب دایملر» این اتومبیل را با دست های خودش ساخت. اولین هواپیما به وسیله افسر نیروی دریایی روسیه «موزهسیکی» ساخته شد که البته این هواپیما سنگین تر از آن بود که پرواز کند. «موزهیسکی» به زودی فهمید که هیچ کس نمی تواند با یک ماشین بخار به راحتی در هوا پرواز کند و هواپیما برای پرواز، به یک موتور دیگر دموتوریسک تر و با قدرت خیلی بیشتر، نیاز دارد. در سال 1902 هواپیمایی با یک موتور بنزینی به پرواز درآمد. این هواپیما به وسیله ی برادران «رایت»، «اورویویل» و «ویابر» دو مکانیک جوان آمریکایی ساخته شده بود.
او این پرواز آنها منجر به شکست شده موتور درونسوز وارث یک نقض خطرناک از «مادربزرگش» موتوربخار است. هرچه قدرت موتور بیشتر باشد، لرزش موتور هم بیشتر است و در اکثر موارد زیر فشار پیستون بدنه ی موتور ترک بر می دارد. ولی توربین پیستونی که به موتور ضربه بزند ندارد و به همین خاطر خطر شکستن موتور توربین را تمدید نمی کند. بنابراین می توان توربینی با قدرت خیلی زیاد ساخت.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 22 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله از آتش تا رآکتور