آموزشی و علمی

تغییرات دما حتما روی انحلال پذیری مواد جامد، مایع و گاز تأثیر می گذارد. البته این اثرات فقط به طور محدود برای گازها و جامدات تعیین شده اند.

مواد جامد:

اثر دما روی مواد جامد، بسته به این که واکنش گرماگیر است یا گرمازا، فرق می کند. با استفاده از اصل لوشاتلیه می توانیم اثر دما روی هر دو واکنش را معین کنیم.

در یک واکنش گرماگیر (که گرما روی طرف واکنش دهنده هایی که جامدند، اعمال می شود)، افزایش دما تغییری روی طرف واکنش دهنده ها ایجاد می کند؛ طبق اصل لوشاتلیه برای تعادل دوباره، معادله به سمت طرف محصولات پیش می رود. با این کار، ماده جامد بیش تر  تجزیه می شود و تعادل جدیدی حاصل می شود که در آن انحلال پذیری جامد افزایش یافته است.

در واکنش گرمازا (که گرما به قسمت محصولات واکنش که همان یون های تجزیه شده مواد جامد واکنش دهنده هستند، اعمال می شود)، افزایش دما در قسمت محصولات، یک تغییر در حالت تعادلی واکنش ایجاد می کند، طبق اصل لوشاتلیه واکنش به سمت واکنش دهنده ها پیش می رود. با این جابجایی و تعادل جدید، مقدار کمی از مواد جامد واکنش دهنده تجزیه می شوند و انحلال پذیری کاهش پیدا می کند.

مایعات:

تغییرات دما، هیچ رفتار مشخصی روی انحلال پذیری مایعات ندارد. شاید هیچ گاه ترکیب حلال – حل شونده ای که هر دو به صورت مایع هستند، با مشکل مواجه نشود.

گازها:

در مورد مواد، نخست به یاد داشته باشد که دما، مقیاس و میزانی از انرژی جنبشی متوسط ماده را نشان می دهد. وقتی دما افزایش پیدا می کند، حرکت مولکول های گاز بیش تر شده و بنابراین احتمال این که ذرات گاز حل شده در مایع، به فاز گازی فرار کنند بیش تر می شود و ذرات گاز موجود، کم تر حل می شوند.

انحلال پذیری بیش تر برای گازهاست.

طبق اصل لوشاتلیه، این رفتار گازها را بهتر می توان فهمید. ابتدا دقت کنید که حل شدن گاز در مایع معمولا گرمازا است؛ بنابراین افزایش دمای اعمال شده به سمت محصولات این واکنش، یک تغییر در سیستم به وجود می آورد. پس سیستم به سمت واکنش دهنده ها پیش می رود تا این تغییر را کم تر کند. در نتیجه، غلظت تعادلی ذرات گاز در فاز گازی افزایش پیدا خواهد کرد و انحلال پذیری گاز، کم تر خواهد شد. برعکس این حالت نیز برای کاهش دما در سمت محصولات برای گاز اتفاق می افتد. یعنی کاهش دما طبق اصل لوشاتلیه باعث افزایش انحلال پذیری گاز می شود.

فشار:

اثر فشار بر روی انحلال پذیری مواد جامد و مایع بسیار کوچک است؛ بنابراین از اثر فشار بر روی گازها صحبت خواهیم کرد:

در مورد گازها با ترکیب اصل لوشاتلیه و قانون هنری می توان اثر فشار را روی انحلال پذیری آن ها بررسی کرد. قانون هنری بیان می کند هنگامی که دما ثابت است، انحلال پذیری گاز با فشار جزئی آن متناسب است:

که p فشار جزئی گاز موجود در بالای مایع است، k_h ثابت هنری و c غلظت گاز در مایع است.

در دمای ثابت، از این فرمول می توان نتیجه گرفت؛ زمانی که فشار جزئی کاهش پیدا می کند، غلظت گاز در مایع نیز کاهش پیدا خواهد کرد و این به معنای کاهش انحلال پذیری نیز هست و برعکس.

سیستمی را در نظر بگیرید که در آن مقداری گاز در مایع حل شده است. افزایش فشار باعث افزایش فشار جزئی (فشار وارد بر هر قسمت از این ترکیب) می شود و گاز بیش تر متراکم می شود. افزایش فشار جزئی به این معناست که ذرات گازی بیش تری وارد مایع می شوند (گاز بالای مایع در این حالت، کم تر می شود) و فشار جزئی نیز با این تغییر، کاهش پیدا می کند؛ یعنی برای کم کردن اثر این تغییر در افزایش فشار، واکنش خود را به گونه ای تغییر می دهد که انحلال پذیری بیش تر شود.

اگر در همین حالت، فشار وارد بر سیستم را کاهش می دادیم، مولکول های گازی بیش تری از مایع فرار می کردند و برای همین انحلال پذیری کم تر می شد.

آخرین و شگفت انگیز ترین چیزی که درباره نور کشف شده بود همان کشف انیشتین بود که می گفت نور سریع ترین است. ولی اخیرا نکته جالب دیگری نیز از نور کشف شده است.

تحقیقات جدید نشان می دهد فوتون ها به عنوان ذرات تشکیل دهنده نور، عمری دست کم یک کوینتیلیون

سال دارند. بسیاری از ذرات در طبیعت طی زمان دچار واپاشی می شوند. برای مثال اتم های رادیواکتیو بی ثبات هستند

و در نهایت به ذرات کوچکتر شکسته می شوند و در این میان انرژی آزاد می کنند.

دانشمندان به طور کلی تصور می کردند کهفوتون ها شکسته نمی شوند، چرا که تصور می شود آن ها فاقد هرگونه جرمی هستند که براساس آن دچار واپاشی شوند. اگرچه تمام اندازه گیری فوتون ها درحال حاضر نشان می دهد که آن ها جرم ندارند، اما جرم آن ها به قدری کم است که ابزارهای کنونی اندازه گیری، توانایی اندازه گیری آن را ندارند.

حد بالای کنونی جرم فوتون ها کمتر از یک میلیاردم یک میلیاردم یک میلیاردم جرم یک پروتون است.

محاسبات هیک نشان می دهد که براساس مدل استاندارد فیزیک که محدوده تمام ذرات فیزیک تابع آن است، فوتون ها در طیف مرئی دست کم یک کوینتیلیون عمر می کنند.

دوره عمر طولانی چشمگیری که هیک محاسبه کرده یک عمر متوسط است. وی در این رابطه گفت: این احتمال وجود دارد که تعداد معدودی از فوتون ها دچار واپاشی شده باشند. امروزه پروژه های علمی به صورت بالقوه از توانایی تشخیص علائم چنین واپاشی هایی برخوردار هستند.

اگر فوتون ها بمیرند، ذراتی منتشر می کنند که سریع تر از نور حرکت می کنند.

اگر فوتون ها بشکنند، نتیجه چنین واپاشی هایی به وجود آمدن ذرات سبک تر خواهد بود، ذراتی که می توانند حتی سریع تر از فوتون ها حرکت کنند. با فرض این که فوتون ها دارای جرم است، تنها یک ذره از مدل استاندارد فیزیک ذرات است که

می تواند سبکتر از فوتون ها باشد و آن نوترینوها هستند.

نوترینوها ذراتی هستند که به ندرت با ماده عادی تعامل دارند. سبک ترین نوترینوها که سبک تر از نور هستند در حقیقت سریع تر از فوتون ها حرکت می کنند.

ظاهرا ایده حرکت سریع تر نوترینوها نسبت به فوتون ها نقض نظریه نسبیت انیشتین است که اظهار می دارد هیچ چیز نمی تواند سریع تر از نور حرکت کند. در حالی که این فرضیه براساس این ایده است که فوتون ها دارای جرم نیستند. نظریه نسبیت انیشتین صرفا اظهار می دارد که هیج ذره ای نمی تواند سریع تر از یک ذره بدون جرم حرکت کند.

نظریه نسبیت انیشتین نشان می دهد که وقتی ذرات بسیار سریع حرکت می کنند، بافت فضا و زمان اطراف آن ها می پیچد، به این معنا که آن ها زمان را هنگام گذشت آرام تر از حرکت نسبتا آرام اشیاء تجربه می کنند. به این معنا که اگر فوتون ها عمری معادل یک کوینتیلیون سال داشته باشند، از چشم آنها، آنها تنها سه سال زندگی کرده اند.

همه این مباحث باعث می شود بدانیم که آن چه  از عالم هستی می دانیم قطره ایست از دریای بی کرانش.

آگاهى از درون خورشید مهم است زیرا می‌تواند به دانشمندان کمک کند درباره‌ى آب و هواى فضا پیش‌بینی‌هایى انجام دهند و به پرسش‌هایى درباره‌ى سامانه‌ى خورشیدى(منظومه‌ى شمسى) پاسخ دهند.

خورشید سطح جامد ندارد. هر چه از مرکز آن دورتر می‌شویم، اتمسفر آن نازک‌تر و شفاف‌تر می‌شود. در عوض، "سطح" خورشید را عمقى در اتمسفر خورشید تعریف می‌کنند که براى نور کدر و مات می‌شود. دانشمندان این عمق را با مشاهده‌ى خورشید با تلسکوپ و اندازه‌گیرى فاصله‌ى بین مرکز صفحه‌ى خورشیدى و "لبه"ى آن، یعنى جایى که روشنى آن ناگهان کاهش می‌یابد، محاسبه می‌کننند. از این محاسبه عدد 695990 کیلومتر یا نزدیک 109 برابر شعاع زمین به دست می‌آید.

روش دیگرى براى محاسبه‌ى اندازه‌ى خورشید استفاده از امواج گرانشى سطحى است که به مانند امواج آب در اقیانوس بر سطح خورشید موج می‌زنند. این امواج فقط بر سطح مات خورشید پدیدار می‌شوند و از مشاهده‌ى آن‌ها می‌توان براى اندازه‌گیرى شعاع خورشید بهره گرفت، زیرا طول موج آن‌ها به فاصله‌ى آن‌ها از مرکز خورشید، آن هم به گونه‌اى پیش‌بینی‌پذیر، بستگى دارد.

از سال‌ها پیش ذهن دانشمندان به این موضوع مشغول بود که چرا اندازه‌گیرى شعاع خورشید با این دو روش به پاسخ‌هاى متفاوتى می‌انجامد. با روش طول موج شعاعى نزدیک 695700 کیلومتر به دست مى آید که حدود 300 کیلومتر از نتیجه‌ى روش افت نور کمتر است.

گرچه این اختلاف فقط 04/0 درصد است، اما هنگامى که دانشمندان می‌خواهند شناخت بهترى از درون خورشید به دست آورند، عدد بزرگى به شمار می‌آید. اکنون مارگیت هابریتر و همکارانش در مرکز جهانى پرتوشناسى در سوییس نشان داده‌اند که عدد کوچکتر به واقعیت نزدیک‌تر است.

آن‌ها نقطه‌ى دقیق افت نور را با کمک نرم‌افزارى که پراکنش نور را در اتمسفر خورشید شبیه‌سازى می‌کند، محاسبه کردند. نتایج به دست آمده حاکى از آن بود که بین جایى که اتمسفر خورشید مات می‌شود و نقطه‌اى که بیننده، افت نور را مشاهده می‌کند، اندکى تفاوت وجود دارد.

افت نور در 333 کیلومتر بالاتر از موقعیت سطح مات در اتمسفر خورشید رخ می‌دهد، یعنى جایى که امواج گرانشى سطحى رخ می‌دهند. بنابراین، پزوهشگران معتقدند که باید در مدل‌هاى نظرى از خورشید که بر پایه‌ى شعاع بزرگ‌تر پیشنهاد شده است، بازنگرى انجام شود.

زمانی که فیزیکدانان از این دوگانگی متحیر شده بودند، سرانجام لویی دوبروی ثابت کرد که نور هم موج است و هم ذره! نه تنها نور بلکه هر ذره ای خاصیت موجی نیز دارد! البته برای ذرات بزرگ مانند یک توپ مشاهده خاصیت موجی امکان پذیر نیست! بنابر این نور هم یک موج الکترومغناطیسی و هم فوتون ذره ای است! در واقع نور مریی بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیس است که چشمان ما توسط آن محیط را می بیند. امواج الکترو مغناطیس به ترتیب کاهش طول موج متشکل است از امواج رادیویی، که موج، مادون قرمز، نورمریی ، فوق بنفش، اشعه ایکس، اشعه گاما و اشعه کیهانی. اگر چه تمام این امواج توسط کیهان و به ویژه خورشید زمین را هدف قرار می دهند، اما شدت نور مریی در سطح زمین از بقیه بیشتر است و منطقا چشمان ما و بسیاری از جانوران به همین خاطر به نور مریی حساس شده است!

همان طور که نیوتن برای اولین بار نشان داد، نور سفید، خود از هفت نور (رنگین کمان) و در واقع سه نور اصلی زرد، قرمز و آبی تشکیل شده است. خورشید نور سفید منتشر می کند، پس چرا زرد دیده می شود؟! چون نور سفید خورشید با برخورد به اتمسفر زمین تجزیه می شود! نور آبی به خاطر طول موج کوتاه تر در جو زمین پراکنده می شود و آنچه مستقیم از خورشید به چشمان ما می رسد، نور سفیدی است که آبی آن حذف شده، یعنی زرد! نور آبی در کل آسمان پخش می شود و به همین خاطر آسمان آبی است! البته فکر نکنید منظور این است که نور آبی خورشید به کلی حذف می شود. اگر این طور بود که نیوتن رنگ آبی نور خورشید را کشف نمی کرد!

حال شما بگویید چرا زمان طلوع یا غروب خورشید قرمز دیده می شود؟ چرا طول موج کوتاه تر دچار پراکندگی می شود؟ چگونه نور به لیزر تبدیل می شود؟ هنگامی که نور به اجسام برخورد می کند چه اتفاقی می افتد؟

۱- از درون جسم کاملا عبور می کند که دو حالت دارد : عبور منظم شبیه شیشه، عبور نامنظم شبیه شیشه مات

۲- توسط جسم کاملا جذب می شود مانند اجسام سیاه (نور جذب شده به گرما تبدیل می شود).

۳- توسط جسم کاملا منعکس می شود که دو حالت دارد: انعکاس بی نظم مانند یک برگ سفید! ، انعکاس منظم مانند آینه (آینه شیشه ای است که یک طرف آن نقره اندود شده است).

۴- بخشی از نور توسط جسم جذب و بقیه از درون جسم عبور می کند مانند شیشه های رنگی!

۵- بخشی از نور توسط جسم منعکس و بقیه از درون جسم عبور می کند مانند شیشه های رفلکس!

۶- نور توسط جسم جذب و ذخیره شده و به تدریج آزاد می شود مانند اجسام فسفرسانس که به اجسام شب تاب در بین عموم معروف است ( برخی اجسام امواج الکترومغناطیس غیر مریی را جذب و به نور مریی تبدیل می کنند مانند اجسام فلوئورسانس که در لامپ های مهتابی یا کم مصرف از داخل به شیشه لامپ چسبیده اند و نور فوق بنفش را به مریی تبدیل می کنند. )

۷- نور توسط جسم جذب و به برق (انرژی الکتریکی) تبدیل می شود مانند سلول های فتو ولتایی.

۸- نور توسط جسم جذب و به انرژی شیمیایی تبدیل می شود مانند برگ گیاهان با عمل فتوسنتز.

۹- بخشی از نور توسط جسم جذب و بقیه منعکس می شود مانند اجسام رنگی! اگر انعکاس منظم باشد براق و در غیر این صورت مات دیده می شوند! نور جذب شده در این اجسام به گرما تبدیل می شود

همان طور که می دانید، ماه به دور زمین می چرخد و طبق قانون نیوتن، دو جسم  زمین و ماه به علت جرم های بالا روی  حرکت یکدیگر تاثیر می گذارند. در این مقاله می خواهیم به این فرضیه  رسیدگی کنیم که تا چه حد ماه روی زمین تاثیر دارد.

ماه همواره یکی از مهم‌ترین مولفه‌های سازنده در ایجاد شرایط مناسب برای تکامل حیات در زمین به شمار می رود، اما یافته‌های علمی اخیر نشان می‌دهد زمین آن قدرها هم که تصور می‌شده وابسته به وجود ماه نیست.

لاسکار معتقد است ما زمینی ها بسیار خوش اقبال هستیم که قمری به این بزرگی بالای سرمان در آسمان داریم. هیچ کدام از سیاره های سنگی منظومه شمسی از این موهبت برخوردار نیستند. مریخ یا همان سیاره سرخ دو ماه کوچک دارد که با نام های فوبوس و دِیموس شناخته می شوند.

این ها در واقع سیارک هایی بوده اند که در مدار مریخ به دام افتاده و البته تأثیر چندانی روی مریخ ندارند. از این رو، انحراف محوری مریخ میلیون ها سال است که مرتباً تغییر می کند و حتی گاهی انحراف محور چرخشی آن به بزرگی حداقل ۴۵ درجه می رسد.

اما این خوش اقبالی زمینی ها در داشتن یک ماه منحصر به فرد فقط حاصل یک اتفاق بود. ۴٫۵ میلیارد سال پیش، یک سیاره یا سیارک عظیم (تقریباً به اندازه مریخ) با زمین برخورد کرد و از خرده سنگ های حاصل از این انفجار مهیب، ماه شکل گرفت. بر اساس فرضیه زمین کمیاب، پیتر وارد و دونالد براونلی در کتابی با همین عنوان استدلال کردند که فقط در سیاره های بسیار معدودی همه چیز برای تکامل حیات مهیاست. حال یافته های اخیر حاکی از آن است که باید در تحلیل های پیشین شک کرد.

جک لیسوئر از مرکز تحقیقات آمِس ناسا، جیسن بارنز از دانشگاه آیداهو و جان چمبرز از موسسه علوم کارنِگی به اتفاق نشان دادند که اگر ماه نبود چه اتفاقی برای زمین می افتاد.

 پژوهشگران دریافتند در صورت نبود ماه فقط ده درجه به انحراف فعلی محور چرخشی زمین که ۲۳٫۵ درجه است، اضافه خواهد شد. پژوهشگران گفته اند که اگر زمین سریع تر می چرخید، مثلاً این که طول یک شبانه روز کمتر از ده ساعت می شد یا جهت چرخش زمین برعکس می شد، یعنی این که خورشید از مغرب طلوع و در مشرق غروب می کرد، آن وقت زمین می توانست از نیروی گرانشی سایر سیارات به ویژه مشتری استفاده کند و دیگر نیازی به ماه نداشت