با برف آب را بجوشانید!!

یقینا با خواندن تیتر این آزمایش کمی تعجب کرده اید ولی بهتر است فعلا در قضاوت عجله نکنید، یک بالن کروی بردارید و آن را تا نصفه پر کنید و توسط شعله آن را به جوش آورید. سپس در آن را محکم ببندید و به صورت برعکس به گیره ای متصل کنید و منتظر بمانید تا از جوش آمدن بیفتد. بعد روی آن مقداری آب سرد یا برف بریزید. در کمال تعجب خواهید دید که آب درون شیشه شروع به جوشیدن می کند. جالب این است که اگر به بالن دست بزنید مشاهده می کنید که خیلی هم گرم نیست!

حال می رویم سراغ بررسی این پدیده:

راز این پدیده در این است که بخار آب حاصل از جوشیدن آب درون شیشه تمام هوای داخل شیشه را به بیرون رانده و در واقع زمانی که ما در بطری را بستیم قسمت خالی بطری فقط بخار آب بوده است. در نتیجه زمانی که ما آب سرد روی قسمت خالی شیشه می ریزیم، آن بخار آب تبدیل به مایع می شود. نتیجه این است که فشار در آن قسمت خالی خیلی خیلی کم می شود، و همان طور که می دانیم فشار کم باعث می شود مایعات در دمای کمتری به جوش بیایند. درست است که آب درون شیشه در حال جوشیدن است اما این آب جوش داغ نیست!

دشواری های تألیف کتاب های درسی فیزیک در ایران

از تأسیس دارالفنون تا تأسیس دارالمعلمین عالی، دشواری هایی که نخستین پویندگان فیزیک در ایران برای تألیف کتاب های درسی فیزیک پیمودند، دراینجا بررسی می شود:

در ادامه ببینید

توضیحات کامل در مورد رشته ی فیزیک

کاربرد نانو در زندگی روزمره

شاید 50 سال پیش که ریچارد فاینمن در سخنرانی معروف خود، داستان تخیلی و جذاب‌اش با عنوان "آن پایین فضای بسیار هست ¹" را با آب و تاب تعریف می‌کرد و در آن اتم‌ها را مثال اسبا‌ب‌بازی‌هایی به دست آدم‌های قصه‌اش می‌سپرد تا با آن هرچه می‌خواهند بسازند و هرجور می‌خواهند زندگی کنند، گمان نمی‌کرد روزی در همین نزدیکی‌ها، این داستان به واقعیت بدل شود، و امروزه روز همان آدم‌ها از قصه بیرون بیایند و به دنیاهای وسیع و روشن آن پایین سفر کنند.

اکنون، و بعد از گذشت نیم قرن، آدم‌های قصه با سفر به دنیای نانو، «زبان ِ اتم‌»‌ها را فراگرفته‌اند و می‌دانند چگونه ساخت مواد را اتم به اتم آغاز کنند و با دست‌کاری و بهبودشان، به چیزی که می‌خواهند دست یابند.

زبان اتم‌ها به ما می‌گوید که نحوه‌ی چیدمان و کنارهم قرارگرفتن‌شان، تا چه اندازه بر خواص و ویژگی‌ها و رفتار مولکول، و در نهایت مواد تشکیل شده از آن‌ها، اثرگذار خواهد بود. فناوری نانو و ابزارهای‌اش امکان رسیدن به مواد،‌ ابزار و سیستم‌هایی با خواص دل‌خواه و کارآمدی لازم را برای‌مان فراهم می‌نماید. تا آن‌جا که امروزه در پیرامون ما به  هر طرف که روی بگردانیم از غذایی که می‌خوریم و لباسی که می‌پوشیم تا دارو و ماشین و کرم‌های پوستی که استفاده می‌کنیم، نانوذرات، نانوکامپوزیت و نانوموادی را می‌بینیم که از آزمایشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی بیرون آمده و با ما در زندگی روزانه‌مان زیست می‌کنند.

البته به هیچ‌وجه نباید تصور کرد که فناوری نانو اختراع قرن حاضر است. بل‌که نانو و قوانین حاکم بر آن، همواره جزیی از طبیعت‌ بوده است و حالا ما با الهام از همین طبیعت، به کشفی عظیم برای ساخت و پرداخت دنیا‌ی‌مان دست ‌یافته‌ایم. به طور مثال: سطح برگ لوتوس²(یک نوع نیلوفر آبی) از پرز‌های بسیار ریزی در مقیاس نانومتر پوشیده شده است. این پرزها که آب‌گریز نیز می‌باشند، سبب تجمع ذرات آب به شکل دانه‌های تسبیح می‌شوند. وقتی دانه‌ها به قدر کافی بزرگ و تبدیل به قطره شد، شروع به غلتیدن و لیزخوردن از سطح برگ می‌نماید (شکل 1). گفتنی ا‌ست که آلودگی‌ها و گرد و غبار نیز درون این قطره‌ها معلق شده و همراه آب به پایین می‌غلتند. بنابراین، سطح برگ همواره تمیز خواهد ماند. با تقلید از این پدیده، شیشه‌ها و پارچه‌هایی ساخته شد که «خودتمیزشونده³ » نام گرفت. بر روی سطح این محصولات، همانند برگ نیلوفر آبی، یک لایه نازک نانومتری از دی‌اکسیدتیتانیوم و یا دی‌اکسیدسیلیسیم کشیده شده که مانع از جذب آب و آلودگی‌ها می‌گردد.

شکل 1. سطح برگ لوتوس

حال، اجازه بدهید برای آشنایی ملموس با دنیای نانو و حضور آن در زندگی روزانه‌مان به ذکر چند نمونه بپردازم:

نانو و غذایی که می‌خورید

نگه‌داری، بسته‌بندی و جلوگیری از فساد و تخریب مواد غذایی در مقابل انواع باکتری‌ها و قارچ‌ها، و محافظت از آن‌ها در برابر نور و رطوبت، از جمله معضلات اصلی و همیشگی مواد غذایی بوده که موجب خسارت فراوان در این زمینه شده است. امروزه ظروفی که با استفاده از فناوری نانو ساخته می‌شوند، خواص ضدمیکروبی بالایی در مقابل انواع باکتری‌ها و قارچ‌ها دارند. این خواص به دلیل حضور نانوذرات آنتی‌باکتریال در مواد تشکیل دهنده‌ی ظروف می‌باشد.

نگه‌داری مواد غذایی در ظروفی که با نانوذرات نقره ساخته می‌شود، از رشد باکتری‌ها جلوگیری کرده و غذا را به مدت طولانی‌تری در مقایسه با ظروف معمولی نگه‌داری می‌نماید. این ظروف قادر هستند میوه‌ها، سبزیجات، داروها، نان،‌ پنیر، سس و گوشت را در مدت طولانی‌تری، بدون تغییر رنگ و مزه و خواص غذایی‌شان نگه‌داری کنند.

افزودن ترکیباتی مانند نانوذرات دی‌اکسید سیلیس به پوشش‌های پلاستیکی بسته‌بندی و ظروف نگه‌داری مواد غذایی، سبب مقاوم شدن آن‌ها در مقابل پارگی شده و نفوذپذیری آن‌ها را در برابر بخار آب، اکسیژن و پرتو فرابنفش کاهش می‌دهد. از این رو، این بسته‌های پلاستیکی می‌تواند غذا را سالم‌تر و تازه‌تر محافظت نماید.

از طرفی، تولید بسته‌بندی‌های هوشمند می‌تواند ما را از فساد مواد غذایی آگاه سازد. این نوع بسته‌بندی شامل نانوحسگرهایی‌ست که نسبت به گازهای متصاعد شده از مواد غذایی فاسد، به شدت حساس بوده و تغییر رنگ می‌دهند. این تغییر رنگ، نشانه‌ای از فساد مواد غذایی محسوب می‌شود.

نانو و لباسی که می‌پوشید

پارچه‌های ضدلک، ضدآب، ضدچروک، ضدحریق و... همه‌ی این‌ رویاها با فناوری نانو محقق شده است. این پارچه‌ها که با تقلید از طبیعت (برگ لوتوس، پوست سوسک و بال حشرات) بافته می‌شود، در روی سطح خود ناهمواری‌های بسیار کوچکی در مقیاس نانو دارد که مانع از چسبیدن گرد و غبار و دیگر آلاینده‌ها به روی پارچه می‌شوند.

عرضه‌ی جوراب‌هایی که حاوی نانوذرات نقره می‌باشد، با جلوگیری از رشد انواع باکتری‌ها و قارچ‌ها، بوی بد پا را از بین می‌برد. هم‌چنین، این جوراب، از خارش، سرمازدگی و ترک پاشنه پا، که سبب عفونت در بیماران دیابتی می‌شود، نیز جلوگیری می‌کند.

توزیع نانوذرات سیلیکا در پارچه‌ها سبب ضدحریق شدن آن می‌شود؛ که مصارفی هم‌چون پرده،‌ سرویس‌های اتاق خواب و ... را می‌توان برای آن متصور شد.