چهارشنبه, ۱۰ بهمن, ۱۴۰۳ / 29 January, 2025
کمیکار ماشینهای شیمیایی
● مسابقات کمیکار
در مسابقات کمیکار دانشجویان در قالب گروه های چند نفره ماشین های شیمیایی (Chem-E-Car) خود ، ماشین هایی که نیروی محرکه آنها از واکنش های شیمیایی تامین می شود، را به رقابت می گذارند. رقابتی که می تواند موجب توسعه علمی ، پژوهش و تحقیقات گروهی در دانشکده های مهندسی شیمی گردد.
در مسابقات کمیکار دانشجویان با ساخت خودروهای کوچک شیمیایی سطح علمی خود را به رقابت می گذارند. رقابت هایی که می تواند موجب نزدیک ترشدن ارتباط دانشگاه و صنعت، ایجاد انگیزه، خود باوری، نشاط تحصیلی، ارزیابی خلاقیت و ابتکار عمل تیم های دانشجویی و توجه بیشتر دانشکده های مهندسی شیمی به آموزش های کاربردی گردد.
نخستین دوره مسابقه کمیکار(Chem-E-car) ایران نیز آذرماه امسال با حضور بیش از ۵۰ تیم از دانشکده های مهندسی شیمی دانشگاه های سراسر کشور در سالن حجاب علم و صنعت برگزار شد. در این مسابقات دانشجویان ماشین های ساخت خود را که نیروی محرکه آن توسط انجام یک واکنش شیمیایی تامین می شد، به رقابت در آوردند. ماشین های کوچک و ساده دانشجویان نباید از ابعاد ۳۳ در ۲۰ در ۱۲ سانتیمتر فراتر طراحی می شد و تمام ماشین های شرکت کننده نیز از این قانون تبعیت کردند. ماشین های کوچک با مکانیزم شیمیایی خاص خود می بایست مسافت ۲۰ متر را با حمل ۳۰۰ سی سی آب می پیمودند. ماشین هایی که نزدیک ترین فاصله را با ۲۰ متر داشتند به عنوان تیم های برتر شناخته می شدند و ماشین هایی که از ۳۰ متر فراتر می رفتند از دور مسابقات حذف می شدند.
سوخت این ماشین ها باید به نحوی تنظیم می شد که پس از رسیدن به ۲۰ متر از حرکت بایستند. در مسابقات کمیکار میزان مسافتی که باید ماشین ها طی کنند و همچنین مقدار آبی که باید در این مسافت حمل کنند تا روز مسابقه مشخص نمی گردد، بنابراین دانشجویان خلاق و طراح باید پس از اعلام این دو مقدار قبل از شروع مسابقه، محاسبات لازم را بر اساس قدرت سوخت ماشین خود و مسافت محاسبه کنند. آنها با محاسبه سریع میزان گرم سوخت مورد نیاز در طول مسافت معین شده، سوخت لازم را به ماشین های خود وارد می کنند.
بطری های نوشابه بی مصرف، دیسکت های فشرده (CD) سوخته و بسیاری از مواد دورریختنی دیگر در هیبتی جدید و عجیب به ماشینی تبدیل می شوند.
اسید سیتریک، دی کربنات سدیم، جوش شیرین، اسید سولفوریک، دی اکسید کربن، آب اکسیژنه، پرکلرات آمونیوم، یدید پتاسیم و ... بعنوان سوخت های ماشین های کوچک شیمیایی استفاده می شوند. در مسابقات کمیکار بحث از بنزین و گازوئیل و ... نیست و اکثر سوخت ها، سوخت هایی سبز هستند بدون آلودگی زیست محیطی.
در مسابقات کمیکار برخی تیم ها پس از حرکت، ماشینشان متوقف می شود. برخی ماشین ها نیز منبع سوختشان تحمل فشار وارده از سوی سوخت ماشین را ندارد و منفجر می شوند. برخی ماشین ها نیز انگار دوپینگ کرده باشند، اول با سرعت فزاینده ای حرکت می کردند و به خط پایان که نزدیک می شوند آهسته آهسته حرکت می کنند.
در مسابقات کمیکار، محاسبات دقیق، خلاقیت و سطح علمی دانشجویان مهمترین ارکان موفقیت تیمها می باشند.
در دانشگاه های ایران عمده آموزش ها به صورت کلاسیک است و آموزش کلاسیک طبیعتا آموزشی از نوع بالا به پایین است. استاد درس می دهد و دانشجو یاد می گیرد و اندوخته علمی پیدا می کند. دانشجویان ما خوشبختانه در سطح منطقه و بین المللی از لحاظ تئوری خوب و قابل قبول هستند اما نقطه ضعف عمده آنها به نوع آموزش در کشور ما برمی گردد.
در ایران به کارهای گروهی توجهی چندانی نمی شود وخلاقیت، اعتماد به نفس و قدرت استدلال دانشجویان تقویت نمی شود. انجام مسابقات علمی گروهی و پژوهش های علمی گروهی می تواند این کمبودها را کم رنگ کند. مدتی که یک گروه دانشجویی روی یک موضوع خاص کار می کنند و به مطالعه و تحقیق گروهی می پردازند سبب می شود ضمن انجام کار و تحقیق علمی، تجربه کار گروهی و تیمی را در زمینه فعالیت علمی را فرا گیرند. آنها با کار گروهی خود به باور و اعتماد علمی می رسند، این همان چیزی است که در میان دانشجویان ما گم شده است و دیده نمی شود.
در دانشگاه های ایران نسبت به کشورهای پیشرفته به کارهای علمی، گروهی و پژوهشی اهمیت کمتری داده می شود. آنها از ابتدا دانشجویان را با کارهای علمی گروهی و تیمی آشنا می کنند. دانشجویان آن کشورها به هیچ وجه در قیاس با دانشجویان ایرانی از نظر تئوری برابری نمی کنند و در مسائل تئوری مطالب علمی ضعیف تر هستند اما چون کارگروهی علمی انجام داده اند جسارت پیدا کرده اند و با اینکه از لحاظ تئوری ضعیف تر از ما هستند، کارهای بزرگ علمی و تحقیقات کاربردی سرنوشت سازی را انجام می دهند. آنها از شکست نمی هراسند و در عمل موفق می شوند. در صورتی که دانشجویان ایرانی جسارت ندارد و از شکست می ترسد. دانشجوی ایرانی هراسان است و با اجرای برنامه های عملی و گروهی باید اعتماد به نفس و جسارت را در آنها تقویت نمود تا با بهره مندی از آموزش های تئوری به موفقیت های بزرگ و اساسی عملی برسند.
● دید کلی
تمام واکنشهای شیمیایی ، اساسا ماهیت الکتریکی دارند، زیرا الکترونها ، در تمام انواع پیوندهای شیمیایی (به راههای گوناگون) دخالت دارند اما الکتروشیمی بیش از هر چیز بررسی پدیده‌های اکسایش- کاهش است. روابط بین تغییر شیمیایی و انرژی الکتریکی ، هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ عملی حائز اهمیت است.
از واکنشهای شیمیایی می‌توان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد (در سلولهایی که سلولهای ولتایی یا سلولهای گالوانی نامیده می‌شوند) و انرژی الکتریکی را می‌توان برای تبادلات شیمیایی بکار برد (در سلولهای الکترولیتی). علاوه بر این مطالعه فرآیندهایی الکتروشیمیایی منجر به فهم و تنظیم قواعد آنگونه از پدیده های اکسایش - کاهش که خارج از اینگونه سلولها روی می‌دهند، نیز می‌شود. با برخی فرآیندهای الکتروشیمیایی آشنا می‌شویم.
● رسانش فلزی
جریان الکتریکی جاری شدن بار الکتریکی است. در فلزات ، این بار بوسیله الکترونها حمل می‌شود و این نوع رسانش الکتریکی ، رسانش فلزی نامیده می‌شود. با به کار بردن یک نیروی الکتریکی که توسط یک باتری یا هر منبع الکتریکی دیگر تامین می‌گردد، جریان الکتریکی حاصل می‌شود و برای تولید جریان الکتریکی یک مدار کامل لازم است. تشبیه جریان الکتریسیته به جریان یک مایع ، از قدیم متداول بوده است. در زمانهای گذشته ، الکتریسیته به صورت جریانی از سیال الکتریکی توصیف می‌شد.
قراردادهای قدیمی که سابقه آنها ممکن است به "بنجامین فرانکلین" برسد و پیش از آن که الکترون کشف شود، مورد پذیرش بوده است، بار مثبتی به این جریان نسبت می‌دهد. ما مدارهای الکتریکی را با حرکت الکترونها توجیه خواهیم کرد. اما باید به خاطر داشت که جریان الکتریکی بنا به قرارداد بطور اختیاری مثبت و به صورتی که در جهت مخالف جاری می‌شود، توصیف می‌گردد.
جریان الکتریکی برحسب آمپر (A) و بار الکتریکی برحسب (C) کولن اندازه گیری می‌شود. کولن مقدار الکترویسیته است که در یک ثانیه با جریان ۱ آمپر از نقطه‌ای می‌گذرد: ۱C = ۱A.S و ۱A = ۱C/S جریان با اختلاف پتانسیل الکتریکی که بر حسب ولت اندازه گیری می‌شود، در مدار رانده می‌شود. یک ولت برابر یک ژول بر کولن است. ۱V = ۱J/C یا ۱V.C = ۱J یک ولت لازم است تا یک آمپر جریان را از مقاومت یک اهم بگذراند. I=۹۴۹;/R یا ۹۴۹;=IR
● رسانش الکترولیتی
رسانش الکترولیت هنگامی صورت می‌گیرد که یونهای الکترولیت بتوانند آزادانه حرکت کنند، چون در این مورد ، یونها هستند که بار الکتریکی را حمل می‌کنند. به همین دلیل است که رسانش الکترولیتی اساس توسط نمکهای مذاب و محلولهای آبی الکترولیتها صورت می‌گیرد. علاوه بر این برای تداوم جریان در یک رسانای الکتنرولیتی لازم است که حرکت یونها با تغییر شیمیایی همراه باشد. منبع جریان در یک سلول الکترولیتی ، الکترونها را به الکترود سمت چپ می‌راند.
بنابراین می‌توان گفت که این الکترود بار منفی پیدا می‌کند. این الکترونها از الکترود مثبت سمت راست کشیده می‌شوند. در میدان الکتریکی که بدین ترتیب بوجود می‌آید، یونهای مثبت یا کاتیونها به طرف قطب منفی یا کاتد و یونهای منفی یا آنیونها به طرف قطب مثبت یا آند جذب می‌شوند. در رسانش الکترولیتی ، بار الکتریکی بوسیله کاتیونها به طرف کاتد و بوسیله آنیونها که در جهت عکس به طرف آند حرکت می‌کنند، حمل می‌شود.
برای این که یک مدار کامل حاصل شود، حرکت یونها باید با واکنشهای الکترودی همراه باشد. در کاتد اجزای شیمیایی معینی (که لازم نیست حتما حامل بار باشند) باید الکترونها را بپذیرند و کاهیده شوند و در آند ، الکترونها باید از اجزای شیمیایی معینی جدا شده و در نتیجه آن اجزا اکسید شوند. الکترونها از منبع جریان خارج شده به طرف کاتد رانده می‌شوند.
● عوامل موثر بر رسانش الکترولیتی
رسانش الکترولیتی به تحرک یونها مربوط می‌شود و هر چند که این یونها را از حرکت باز دارد، موجب ایجاد مقاومت در برابر جریان می‌شود. عواملی که بر رسانش الکترولیتی محلولهای الکترولیت اثر دارند عبارتند از : جاذبه بین یونی ، حلال پوشی یونها و گرانروی حلال. انرژی جنبشی متوسط یونهای ماده حل شده با افزایش دما زیاد می‌شود و بنابراین مقاومت رساناهای الکترولیتی ، بطور کلی با افزایش دما کاهش می‌یابد. یعنی رسانایی زیاد می‌شود. به علاوه اثر هر یک از سه عامل مذکور با زیاد شدن دما کم می‌شود.
● الکترولیز (برقکافت)
الکترولیز یا برقکافت سدیم کلرید مذاب ، یک منبع صنعتی تهیه فلز سدیم و گاز کلر است. روشهای مشابهی برای تهیه دیگر فلزات فعال مانند پتاسیم و کلسیم بکار می‌روند. اما چنانکه بعضی از محلولهای آبی را برقکافت کنیم آب به جای یونهای حاصل از ماده حل شده در واکنشهای الکترودی دخالت می‌کند. از اینرو ، یونهای حامل جریان لزوما بار خود را در الکترودها خالی نمی‌کنند. مثلا در برقکافت محلول آبی سدیم سولفات ، یونهای سدیم به طرف کاتد و یونهای سولفات به طرف آند حرکت می‌کنند. اما بار این هر دو یون با اشکال تخلیه می‌شود.
بدین معنی که وقتی عمل برقکافت بین دو الکترود بی اثر در جریان است، در کاتد گاز هیدروژن بوجود می‌آید و محلول پیرامون الکترود قلیایی می‌شود:
یعنی در کاتد کاهش صورت می‌گیرد ولی به جای کاهش سدیم ، آب کاهیده می‌شود. بطور کلی هر گاه کاهش کاتیون ماده حل شده مشکل باشد، کاهش آب صورت می‌گیرد. اکسایش در آند صورت می‌گیرد و در برقکافت محلول آبی Na۲SO۴ ، آنیونها (۲-SO۴) که به طرف آند مهاجرت می‌کنند، به سختی اکسید می‌شوند:
بنابراین ترجیها اکسایش آب صورت می‌گیرد:
یعنی در آند تولید گاز اکسیژن مشاهده می‌شود و محلول پیرامون این قطب اسیدی می‌شود. بطور کلی هر گاه اکسایش آنیون ماده حل شده مشکل باشد، آب در آند اکسید می‌شود. در الکترولیز محلول آبی NaCl در آند یونهای -Cl اکسید می‌شوند و گاز Cl۲ آزاد می‌کنند و در کاتد احیای آب صورت می‌گیرد. این فرآیند منبع صنعتی برای گاز هیدروژن ، گاز کلر و سدیم هیدروکسید است:
● سلولهای ولتایی
سلولی که به عنوان منبع انرژی الکتریکی بکار می‌رود، یک سلول ولتایی یا یک سلول گالوانی نامیده می‌شود که از نام آلساندرو ولتا (۱۸۰۰) و لوئیجی گالوانی (۱۷۸۰) ، نخستین کسانی که تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی را مورد آزمایش قرار دادند، گرفته شده است. واکنش بین فلز روی و یونهای مس II در یک محلول ، نمایانگر تغییری خود به خود است که در جریان آن الکترون منتقل می‌شود.
مکانیسم دقیقی که بر اساس آن انتقال الکترون صورت گیرد، شناخته نشده است. ولی می‌دانیم که در آند فلز روی اکسید می‌شود و در کاتد ، یونهای Cu+۲ احیا می شود و به ترتیب یونهای Zn+۲ و فلز Cu حاصل می‌شود و الکترونها از الکترود روی به الکترود مس که با یک سیم به هم متصل شده‌اند، جاری می‌شوند، یعنی از آند به کاتد.
(Cu۲+(aq)+۲e → Cu(s
ایران مسعود پزشکیان دولت چهاردهم پزشکیان مجلس شورای اسلامی محمدرضا عارف دولت مجلس کابینه دولت چهاردهم اسماعیل هنیه کابینه پزشکیان محمدجواد ظریف
پیاده روی اربعین تهران عراق پلیس تصادف هواشناسی شهرداری تهران سرقت بازنشستگان قتل آموزش و پرورش دستگیری
ایران خودرو خودرو وام قیمت طلا قیمت دلار قیمت خودرو بانک مرکزی برق بازار خودرو بورس بازار سرمایه قیمت سکه
میراث فرهنگی میدان آزادی سینما رهبر انقلاب بیتا فرهی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی سینمای ایران تلویزیون کتاب تئاتر موسیقی
وزارت علوم تحقیقات و فناوری آزمون
رژیم صهیونیستی غزه روسیه حماس آمریکا فلسطین جنگ غزه اوکراین حزب الله لبنان دونالد ترامپ طوفان الاقصی ترکیه
پرسپولیس فوتبال ذوب آهن لیگ برتر استقلال لیگ برتر ایران المپیک المپیک 2024 پاریس رئال مادرید لیگ برتر فوتبال ایران مهدی تاج باشگاه پرسپولیس
هوش مصنوعی فناوری سامسونگ ایلان ماسک گوگل تلگرام گوشی ستار هاشمی مریخ روزنامه
فشار خون آلزایمر رژیم غذایی مغز دیابت چاقی افسردگی سلامت پوست