اصول مهندسی برق

این وبلاگ با هدف آشنا کردن دانشجویان عزیز با مباحث درسی رشته برق تاسیس گردیده است.

کلیپ های بسیار عجیب
نویسنده : مجتهدی - ساعت ٥:۱٤ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٩/۱٠/۱٢
 

با سلام خدمت دانشجویان عزیز:

امروز این کلیپ هایی که در اختیار شما قرار دادم تا آن را دانلود کنید در مورد یک پدیده بسیار جالب فیزیکی می باشد و من به هرکس که بتواند دلیل آن را برای من توضیح بدهد یک جایزه ویژه در نظر گرفته ام .

مشتاقانه آماده شنیدن پیشنهادها و نظرات شما عزیزان هستم.

 کلیپ عجیب 1

کلیپ عجیب 2


 
comment نظرات ()
 
باروری ابرها
نویسنده : مجتهدی - ساعت ٤:٤٦ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٩/۱٠/٦
 

با سلام:

من امروز می خواهم مطلبی درباره باروری ابرها در وبلاگ قرار بدهم و وجه مشترک آن با مهندسی برق در آن است که بیش از ٧۵ درصد از این کارها در حیطه کارهای مهندسی برق قرار میگیرد البته بیشتر در حوزه ابزارها انجام این عمل.

مقدمه :

باروری ابرها باروری ابرها در واقع یک روند طبیعی است که در آن ابرها به بخار آب تبدیل شده و سپس به باران مبدل می‌شوند. برای ایجاد باران مصنوعی باید عوامل ابر ، رطوبت ، دما و سایر شرایط جوی فراهم باشد به هرحال با انجام باروری منظم و برنامه‌دار ابرها مقدار بارش را می‌توان در یک دوره کامل به میزان 5 تا 25 درصد افزایش داد. می‌دانیم رطوبت (وزن بخار آب موجود در یک متر مکعب هوا) عامل مهمی در تشکیل ابرهاست، همچنین می‌دانیم که هر قدر هوا گرمتر باشد، قابلیت بیشتری برای داشتن بخار آب و تشکیل ابر دارد.اما برای تشکیل ابر ضمن وجود رطوبت و دمای زیر نقطه شبنم ، وجود ذرات میکروسکوپی گرد و خاک ، دوده بلورهای نمک و ... لازم است. در سال 1932، USR به منظور مطالعه توجیحی و امکان ایجاد تغییر در آب و هوا یک سازمان باران مصنوعی تاسیس کرد. در آمریکا جنگ جهانی دوم منجر به تشکل گروهی در آزمایشگاههای تحقیقاتی جنرال الکتریک به منظور مطالعه در این زمینه شد. وین سنت شیفر یک عضو این گروه، یک قطعه یخ خشک را برای آزمایش سرد کردن آن با عجله درون جعبه سردی انداخت و متوجه شد که نشانه بلورهای یخ فوراً در مسیر قطعه یخ خشک ظاهر شد. او برحسب اتفاق روشی را برای یخ زدن (منجمد کردن) ابرهای بسیار سرد کشف کرد. در تاریخ 13/11/1946، شیفر حدود 5/1 کیلوگرم از قطعات یخ خشک را از یک هواپیمای سبک به داخل ابر سردی در نزدیکی کوههای ماساچست غربی تخلیه کرد. در طول مدت 5 دقیقه ابر به ذرات برف تبدیل شد و رؤیای قدیم در مورد تغییر هوا تحقق یافت. به هر حال دو ساز و کار اصلی برای بارش از ابرها به نام روند باران گرم و روند باران سرد معروفند. بعد از اینکه دانشمندان متوجه شدند که در مناطق حاره ، باران از ابرهایی بارش می‌کند که هرگز دمای آنها زیر صفر نیست آن را باران گرم نامیدند. در این ابرها قطرات درشت آب که ابر را تشکیل می‌دهند در برخورد با قطرات کوچک ، آنها را جذب می‌کنند (پدیده ادغام) و به این ترتیب شروع به بارش می‌کنند. در روند باران سرد ، یعنی زمانی که دمای ابر یا قسمتی از آن پایین‌تر از سفر می باشد، در آن پاره‌ای ابر از قطرات آب و بلورهای یخ تشکیل شده است. در این عمل بلورهای یخ با جذب رطوبت اطراف خود سریعا شروع به رشد می‌کنند تا اینکه وزن آن باعث فرود آنها می‌شود. این بلورها هنگام فرود اگر از مکانهای گرم بگذرند به باران تبدیل و در غیر این صورت به صورت برف فرود می‌آیند.انسان از طریق باروری ابرها می‌تواند از لحاظ تعداد و نوع هسته‌های تشکیل باران به طبیعت کمک کند. باروری بوسیله هسته‌های تراکم در اندازه‌های بزرگ (به عنوان مثال عناصر جذب کننده رطوبت مانند بلور نمک و اوره) می‌تواند برای سرعت دادن به روند بارش گرم بکار رود. باروری بوسیله هسته‌ای منجمد (از قبیل یدور نقره و یخ خشک) در افزایش باران در روند بارش سرد به ابرهایی که کمبود هسته دارند کمک قابل توجهی می‌کند. باروری ابرهای کوهستانی در مناطق کوهستانی ابرها بوسیله هوای مرطوب که به بالا می‌روند و سرد می‌شوند تقریبا از غرب به شرق بر روی کوهها تشکیل می‌شوند. اگر این روند را بطور طبیعی به حال خود بگذاریم خیلی از این ابرها توانایی تولید باران را ندارند و بیش از 90% از رطوبت خود را در جو به جای می‌گذارند. اگر بعضی از این ابرها را با یدور و یخ خشک و دیگر مواد با استفاده از مولدهای زمینی یا هواپیما بارور کنیم بین 5 تا 20 درصد روند بارندگی را افزایش خواهیم داد. باروری ابرهای کومولوس باروری ابرهای کومولوس روند پیچیده‌تری دارد. برای تشکیل این ابرهای بزرگ ، هوای گرم و مرطوب لایه‌های نزدیک به زمین ، بالا رفتن و سرد می‌شوند، تا جایی که ذرات بخار حاوی آنها متراکم شده و تشکیل ابر می‌دهد. دلیل صعود این حجم از هوا می‌تواند گرمای خورشید که روی زمین می‌تابد و یا یک جبهه هوای گرم باشد. از یدور نقره و یا یخ خشک زمانی استفاده می‌شود که دمای سطح بالایی ابر حدود 5- درجه سانتیگراد و یا کمتر باشد. هدف از این عمل زیاد کردن بلورهای یخ موجود در قسمت سرد شده ابر می‌باشد. زمانی که این بلورها بوسیله قطرات آب سرد شده ، احاطه می‌شوند سریعا به وضعی می‌رسند که باعث فرود آنها می‌شود. این بلورها هنگام فرود ذوب شده و قطرات باران را تشکیل می‌دهند. زدودن مه از این روش در بسیاری از فرودگاههایی که در آنها مه مرتبا خلل در پروازهایشان ایجاد می‌کند استفاده می‌کنند چون مشخصات فیزیکی مه سرد (در این نوع مه قطرات ریز آْب در دمای زیر صفر سرد شده‌اند)شباهت زیادی به ابر سرد دارد. معمولا از هواپیماهای کوچک برای پاشیدن یخ خشک روی این مه‌ها استفاده می‌شود و همانند ابرهای سرد ذرات مه سرد شده به بلورهای یخ تبدیل شده و همانند یک برف ملایم به زمین فرود می‌آیند و این باعث پراکندگی موقتی مه بر باند فرودگاه می‌شود و گاهی اوقات این پراکندگی با کمک پرتو خورشید و گرم شدن سطح زمین بیشتر می‌شود. نکات مهم در مورد باروری ابرها 1- تجربه 24 کشور در سطح جهان نشان داده است که باروری ابرها می‌تواند مقدار بار را بین 10 تا 25 درصد افزایش دهد و خسارات ناشی از تگرگ را بین 30 تا 70 درصد کاهش دهد. 2- موادی که در باروری ابرها استفاده می‌شود مثل نمک خشک ، اوره یا یدور نقره هرگز باعث آلودگی نمی‌شود و خطری ایجاد نمی‌کند زیرا مقدار این مواد بسیار ناچیز است (تراکم نقره به نسبت 109/1 است). 3- تا به حال نشانه‌ای وجود ندارد که باروری ابرهای منطقه باعث کاهش بارش در مناطق مجاور شده باشد (حتی تا شعاع 160 کیلومتری). 4- باروری ابرها هرگز عملی بر خلاف طبیعت نیست، زیرا گاهی حیات انسان و تولیدات مواد غذایی او وابسته به این روش ابداع انسان است . 5- با توجه به هزینه طرحهای وابسته به باروری ، هزینه تمام شده هر متر مکعب باران تولیدی 5 ریال و قسمت نفوذی به سفره‌های زیرزمینی 50 ریال (بر اساس محاسبات باروری ابرها در استان یزد در سال 1377 که هزینه کل طرح 50 هزار کیلومتر مربع حدود 600 میلیون متر مکعب بود،. تنها 150 درصد آن به سطح زمین رسید و بطور متوسط حدود 12 میلیمتر بارندگی در استان مذکور بویژه اطرا ف شهر یزد ایجاد کرد) است . چگونه ابرها را بارور می سازند؟ آیا زیانی هم دارد؟ نیاکان ما از زمان‌های دور کوشش می‌کردند به روشی بر چگونگی آب و هوای منطقه‌ی خود اثر بگذارند. قربانی کردن و انجام آیین‌های دینی با هدف خشنود کردن خدایان و خواهش از آن‌ها برای فرستادن باران، از کارهایی است که آن‌ها به هنگام کاهش بارندگی انجام می‌دادند. در سده‌ی نوزدهم میلادی نیز برخی کوشش کردند با توپ، موشک و دینامیت ابرها را به بارش وادار کنند. برخی آتش بزرگی می‌افروختند تا جریان هوای گرم و بالارونده را پدید آورند و برخی می‌خواستند با ساختن دستگاه‌های بزرگ سرماساز، هوا را به اندازه‌ی سرد کنند تا رطوبت درون خود را آزاد کند. اما همه‌ی آن کارها به دلیل نبود دانش کافی از چگونگی بارش باران و برف بی‌نتیجه بود. فرآیندهای طبیعی ابر و بارش جو علاوه بر اکسیژن ، نیتروژن و گازها حاوی مقادیر متغیری از بخار آب است. مقدار بخار آب موجود در جو، در یک حجم مشخص با بالا رفتن دما افزایش می یابد. رطوبت نسبی یکی از معیارهای اندازه گیری بخار آب است. می توان گفت رطوبت نسبی درصدی از بخار آب موجود در هوا در مقایسه با بیشترین مقدار بخار آبی است که هوا می تواند در خود نگاه دارد. به عنوان مثال ، اگر دمای مجاور سطح زمین 25 درجه سانتی گراد و تراکم بخار آب نصف بیشترین مقدار موجود در آن درجه حرارت باشد، رطوبت نسبی 50 درصد خواهد بود. وقتی حجم هوایی با مشخصات فوق سرد می شود، با صعود به ناحیه فشار هوای کمتر رطوبت نسبی افزایش می یابد. ضمن این که تراکم نسبی بخار آب و هوای خشک ثابت می ماند. در این حالت ، اگر دما به 12 درجه سانتی گراد برسد، رطوبت نسبی به صددرصد خواهد رسید که در این حالت می گوییم هوا اشباع شده است. اگر سرد شدن ادامه یابد، میزان بخار اضافه به میزان مورد نیاز برای حفظ حالت اشباع به قطرات ابر تبدیل می شوند. قطرات ابر در اطراف هسته های میعان ابر به وجود می آید. ذرات هوا و نیز میکروسکوپی معلق در جو همیشه وجود دارند، آنهایی که نسبتا بزرگ و جاذبه الرطوبه هستند، به عنوان هسته های میعان ابر، مناسب تر هستند. از آنجایی که جو حاوی هسته های میعان زیادی است ، بنابراین بیشتر ابرها از قطرک های کوچک با تراکم زیاد تشکیل شده اند. بارور کردن ابرها به منظور مبارزه با کمبود آب فضای کره زمین که به مانند موتور حرارتی عظیم عمل می‌کند از انرژی خورشید برای جریان باد و بالابردن بخار آب از سطح اقیانوس‌ها، جنگل‌ها و منابع طبیعی و ذخیره کردن آنها در داخل ابرها که نهایتاً به باران تبدیل می‌شود استفاده می‌کند. تقریباً همه انرژی خورشیدی که در سطح زمین جذب می‌شود وارد پائین‌ترین لایه‌های حرارت محسوسی فضا می‌شود یا به صورت حرارت پنهان مربوط به تبخیر آب درمی‌آید. انرژی خورشیدی در سطح گسترده‌ای برای مدتی به صورت حرارت بالقوه تبخیر ذخیره می‌شود و بعداً بخار آب به صورت ابر متراکم تخلیه خواهد شد. توفان‌های شدید و توفان همراه با رعد و تندر در اثر آزاد شدن حرارت پنهان در بخار آب به وجود می‌آید. بهرحال انرژی بادها به طور عمده در اثر وجود اختلاف درجه حرارت در نقاط مختلف سطح زمین به وجود می‌آید. تشکیل ابر و تولید باران در اثر حرارت خورشید سطح آب‌های طبیعی گرم می‌شود و این گرما بخار آب موجود در سطح آب را به سوی آسمان می‌فرستد. بخار آب به صورت قطره‌های آب روی هسته‌های اصلی ذرات نمک با رطوبت نسبی 78 درصد و روی سایر ذرات با رطوبت صد در صد متراکم می‌شود. این گونه هسته های اصلی شامل غبار ، دود ، خاک و بلور های نمک است. در حالیکه اندازه ذرات نمک یک میکرون می‌باشد (میکرون برابر یک میلیونیم متر است) سایر ذرات شعاعی بین یک صدم تا یک دهم میکرون دارند. هسته‌های اصلی یخ ذرات ویژه‌ای هستند که قطرات ابر بر روی آنها منجمد می‌شود و یا بلورهای یخ مستقیماً از بخار آب تشکیل می‌شود. - عملیات بارورسازی ابرها در دنیا از چه زمانی آغاز شده است: از سال 1946 کشورهای روسیه و آمریکا طرح تعدیل آب و هوا را با بارورسازی ابرها آغاز کردند. فناوری مربوط به بارورسازی ابرها تاکنون در اختیار این دو کشور و تعداد معدودی کشورهای دیگر بوده است. هرساله حدود 130 تا 150 پروژه در 50 کشور دنیا انجام می شود. کشورهای عراق، پاکستان، امارات و کشورهای مشترک المنافع در استفاده از این فناوری سابقه داشته اند اما سوریه یکی از کشورهای پیشرفته در بهره وری از این دانش محسوب می شود. به طوری که در این کشور عملیات بارورسازی به طور روزمره انجام می شود. - هزینه صرف شده برای این عملیات چقدر بوده است: تاکنون 3 میلیون دلار هزینه کل پروژه شده که 2 میلیون دلار آن صرف خرید تجهیزات لازم و یک میلیون دلار برای هزینه های دیگر استفاده شده است گلوله های یدور نقره هرکدام 10 دلار هزینه داشته است ولی در حال حاضر خود متخصصان ایرانی این گلوله ها را تولید می کنند. - آیا امکان دارد عملیات بارورسازی در نقطه ای انجام شود و ابر در مکانی ببارد که قابل پیش بینی نبوده است به عنوان مثال به جای گیلان در خراسان ببارد و باعث ایجاد حوادث غیرمترقبه مثل سیلاب شود: خیر، حتی در مراحل آغازین پروژه شایعاتی منتشر شد مبنی بر این که ابرهای بارورسازی شده در ایران، در افغانستان باریدند ولی این درست نبود. زمانی که پروژه در مرحله مطالعاتی و پژوهش قرار داشت ما توانستیم با این عملیات با کم آبی و خشکسالی در گیلان مقابله کنیم. من متذکر می شوم پس از بارورسازی ابرها توسط هواپیمای ویژه و یک تیم متخصص، حدود 20 تا 30 دقیقه طول می - عملیات بارورسازی چگونه انجام می شود: اگر ابری برای بارورسازی مناسب بود هواپیمای ویژه این کار، به سمت ابر حرکت می کند و به داخل آن می رود، (این هواپیما برخلاف هواپیماهای معمولی که از ابر گریزان هستند به داخل آن می رود) در این مرحله گروه متخصصان و کارشناسان داخل هواپیما به بررسی شرایط و ویژگی های ابر می پردازند و مجددا" آن را از نظر قابلیت بارورسازی می سنجند و در صورت مثبت بودن آزمایش، عملیات با شلیک گلوله های یدور نقره انجام می شود. این گلوله ها پس از طی 50 متر شروع به سوختن می کند. دوده یدور نقره باعث جذب ذرات آب موجود در ابر و نهایتا" ایجاد قطره می شود و پس از تشکیل قطرات درشت، ابر شروع به بارش می کند و همان طور که گفته شد فاصله زمانی بین بارورسازی و آغاز بارش حدود 20 تا 30 دقیقه است.

 

کلیپ باروری ابرها


 
comment نظرات ()