نام فایل : انرژي-آب-36-ص

فرمت : .doc

تعداد صفحه/اسلاید : 30

حجم : 99 کیلوبایت

انرژي آب
چرخهاي آبي
مصرف آب به عنوان دومين منبع انرژي (بعد از آتش) براي بشر محسوب مي‎شود. از اين‎رو چرخهاي آبي در تاريخ توسعه و مصرف انرژي، نقش مهمي ايفا مي‎كنند. چرخهاي آبي دستگاه‎هاي مكانيكي ساده‎اي هستند كه ما مي‎توانيم براي درك برخي مفاهيم هم و كليدي از آنها ياري جوئيم.
انرژي جنبشي
براي درك و روشن شدن، مطلب را با مثال ساده‎اي آغاز مي‎كنيم. اگر در حال عبور از نهر ابي باشيم، اين حس در ما ايجاد مي‎شود كه آب در جهت خلاف پاهاي ما به شدت عبور مي‎كند. در نهرهايي كه جريان آب در آنها تند باشد بايد مراقب باشيم كه شدت (فشار) آب باعث افتادن ما نشود. همين‎طور كشش و فشار امواج را هنگام گذر از كنار دريا حس مي‎كنيم. گاهي اوقات هنگام نزديك شدن امواج،‌ مي‎توانيم سريع پاهايمان را كنار بكشيم، يقيناً اگر در زير يك آبشار باشيم، فشار آب را روي بدنمان احساس مي‎كنيم. اگر اندكي اين چرخ را در نحري كه آب در آن جريان دارد،‌ داخل كنيم. جريان آب در جهت خلاف آن بر آن فشار مي‎آورد، درست همانند زماني كه ما داخل آب هستيم شويم. فشار آب موجود در جهت فاضلاب فقط يك پدال (پرگا)، موجب چرخش چرخ مي‎شود. اگر محور چرخ را به يك دستگاه وصل كنيم قادر به انجام كار مفيد، نظير آسيا كردن غلات مي‎باشيم. پايه و اساس چرخ
آبي، درك مفهوم فوق مي‎باشد.
حال، مشاهده‎اي مرتبط در اين زمينه را در نظر مجسم سازيد: زماني كه داخل يك استخر يا حوض مخصوص شنا ايستاده‎ايم و يا در حال گذشتن از آن هستيم، هيچ نگران اين قضيه نيستيم كه جريان آب موجب عدم تعادل و نهايتاً افتادن ما شود. مشابه آن در مورد چرخ آبي هم صدق مي‎كند. قرار دادن چرخ آبي در استخر شنا، مانع حركت چرخ مي‎شود. به تفاوتي بين شرايط فعلي و شرايطي كه قبلاً راجع به آن بحث شد، وجود دارد؟ در استخر شنا با حوض، جريان آب، ثابت و يا اينكه خيلي كند مي‎باشد. تنها آب جريا (متحرك) باعث هل دادن و به حركت درآوردن ما و همين‎طور باعث چرخاندن، چرخ آبي مي‎شود. به حركت درآمدن ما و چرخ آبي، بيانگر انجام كار مي‎باشد. تنها آب جاري،‌ توان انجام كار را دارد. مطلب فوق مبين اين مسئله است كه آب جاري (آبي كه داراي حركت باشد) داراي نوع انرژي مي‎باشد. همان‎طوري كه قبلاً گفته شد، اگر چرخ آبي را به يك دستگاه مكانيكي وصل كنيم، دستگاه قادر به انجام كار نظير: آسيا كردن فلات يا اره كردن چوب مي‎باشد. تعميم عبارت فوق بيان اين مطلب است كه:
«انرژي جنبشي، باعث انجام كار مي‎شود.»
انرژي پتانسيل
حال روش مقرون به صرف نيز، استفاده از يك چرخ آبي را در نظر مجسم سازيد،‌با در نظر گرفتن مزيت آبشار و انرژي جنبشي آبي كه از آن سرازير مي‎شود، چرخ‎هاي چرخ‎دنده مي‎چرخد و كار انجام مي‎گيرد. حجمي از آب را درست در نقطه ‎
A
در نظر بگيريد، آيا آن مقدار از اب قادر به انجام كار مي‎باشد؟ خير؟ (حداقل، حالانه)، حجم آب در آن نقطه، فاقد انرژي جنبشي مي‎باشد. البته بايد بر اين مسئله واقف باشيم كه آب در نقطه ‎
A
انرژي جنبشي ندارد اما پتانسيل كسب انرژي جنبشي را دارد. براي درك مطلب فوق مي‎توانيم بگوئيم كه آب در نقطه ‎
A
داراي انرژي پتانسيل مي‎باشد. چه عاملي باعث سرازير شدن آب مي‎گردد؟ نيروي جاذبه زمين، آب را به مركز زمين مي‎كشد، بايد گفت كه آب در نقطه «
A
» انرژي پتانسيل جاذبه را دارا ميباشد. انرژي پتانسيل جاذبه، نيتولي مي‎باشد كه باعث كشيده شدن اشياء به طرف مركز ثقل مي‎شود.
حال سه نكته ديگر را به آن اضافه مي‎نمائيم. اولاً: انرژي پتانسيل بالقوه انرژي جنبشي مي‎باشد يا (انرژي پتانيل قابل تبديل به انرژي جنبشي مي‎باشد). ثانياً‌ در نقطه ‎
B
آب به پره‎هاي چرخ آبي ضربه مي‎زند و موجب انتقال انرژي جنبشي آب به چرخ و نهايتاً حركت چرخ كه همان انجام كار مي‎باشد مي‎شود. در واقع نقطه ‎
B
مكاني فعال است. تصور كنيد كه براي حجم آب در نقطه ‎
C
چه روي مي‎دهد؟ ممكن است اين‎طور در ذهن تداعي شود كه انرژي پتانسيل در نقطه ‎
...