ترمودینامیک

برای مبارزه با پدیده خشکسالی و مشکل کم آبی ، افزایش بارش از طریق بارورسازی ابرها بعنوان یکی از راههای نوین تأمین استحصال منابع آب مطرح گردیده و از طریق شناسایی قابلیتهای سیستم های باران زا در تولید بارش و تحلیل سینوپتیکی آنها به این مقصود می توان نائل شد . پژوهش حاضر که در منطقه کرمان صورت گرفته است با استفاده از اطلاعات جوّ بالای منطقه و توجه به شرایط سینوپتیکی و دینامیکی جو و مطالعه ویژگیهای ترمودینامیکی هوایی که منطقه را تحت تأثیر قرار می دهد ، سه الگوی سینوپتیکی : کم فشارهای سودانی ، سیستم های ترکیبی سودانی – مدیترانه ای و کم فشارهای مدیترانه ای استخراج گردیده است . نتایج مطالعه نشان می دهد که برای اجرای پروژه های باروری ابرها و جبران کم آبی منطقه ، لازم است تا از الگوهای مذکور استفاده شود.

برای استفاده بهتر از بارشهای یک منطقه، ابتدا لازم است تا شناخت کافی از شرایط سینوپتیکی و ترمودینامیکی رخداد بارش در آن ناحیه صورت بگیرد. پژوهش حاضر با استفاده از داده‌های بارش روزانه 38 ایستگاه هواشناسی، نقشه‌های سینوپتیکی، داده‌های جو بالای ایستگاههای کرمان، اصفهان و بندرعباس در یک دوره آماری 20 ساله در منطقه شیرکوه یزد انجام شده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که سه نوع سیستم سینوپتیکی منطقه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. الگوی نوع اول همراه با استقرار کم فشار سودانی روی شبه جزیره عربستان می‌باشد. الگوی نوع دوم سیستمهای ترکیبی سودانی- مدیترانه‌ای می‌باشند. این دو الگو به سبب تغذیه خوب رطوبت و دما از پهنه‌های آبی جنوب کشور و شرایط سینوپتیکی و ترمودینامیکی جوی مناسبتر، بارشهای زیادتری را در منطقه فراهم می‌آورند. الگوی نوع سوم سیستمهای مدیترانه‌ای می‌باشند که از رطوبت، ناپایداری و بارش کمتری برخوردارند. ساختار قائم دما و رطوبت ایستگاههای جو بالای مطالعه شده، نشان می‌دهد که 2 تا 3 روز قبل از انتقال سیستمهای کم فشار به منطقه، جو این ایستگاهها به طور شدید خشک و پایدار بوده و بتدریج با انتقال سیستمهای مذکور به منطقه رطوبت کسب کرده و دما نیز افزایش پیدا می‌کند. در نتیجه ساختار دمایی و رطوبتی جو ایستگاههای مذکور بتدریج ناپایدار شده و شرایط را برای ریزشهای جوی فراهم می‌آورد.

ترمودینامیک در دنیای علمی حال حاضر نقش بسیار زیادی را در کنترل فرایندهای شیمیایی بازی می کند. در این راستا این بخش از علم شیمی- فیزیک نقش عمده ای را در بسیاری از شاخه های علوم مختلف ایفا کرده است. یکی از اهداف این شاخه چگونگی بررسی و تحلیل نتایج حاصل از آزمایشات شیمی دستگاهی و شیمی تجزیه می باشد. در این راستا از اهداف بسیار مهم نمودارهای ترمودینامیکی فهم مناطق پایداری، نیمه پایداری و ناپایداری در یک ترکیب شیمیایی، سنگ و یا یک آلیاژ است و در قدم بعدی چگونگی رفتار مواد در کنار یکدیگر در شرایط مشابه می باشد.مقاله زیر شرح مختصری بر چگونگی حداکثر استفاده از داده های ترمودینامیکی با ذکر پاره ای از مثال های مختلف در این رابطه است. در این ارتباط به بررسی خصوصیات رفتاری برخی سنگ ها،سرباره های قدیمی ذوب فلزات و آلیاژها در محدوده های مختلف اکسیداسیون و احیاء بر روی اشیاء فلزی باستانی و یا محصولات طبیعی پرداخته می شود.

این پژوهش به بررسی نا هنجاری های دینامیکی و ترمودینامیکی بزرگ مقیاس بارش های سیل آسا ناشی از فرآیندهای چرخندزایی در دریای مدیترانه، و استقرار کم فشار حرارتی سودانی پرداخته است. پنج نمونه از بارش های سیلابی در فاصله زمانی 2008-1998 در حوضه آبریز کارون بزرگ، انتخاب و با استفاده از داده های جوی دوباره پردازش شده 25 ساله ژاپن (JRA25) و تحلیل های آماری از دو روز پیش از رخداد بارش تا خاتمه بارش، مورد بررسی قرار گرفتند. شاخص های دینامیک منتخب در این پژوهش عبارتند از تاوایی پتانسیل، همگرایی و واگرایی، سرعت قائم، فرارفت تاوایی مطلق و شاخص های ترمودینامیکی شامل نم ویژه، شار نم ویژه، دمای پتانسیل و دمای پتانسیل معادل هستند. بر اساس نتایج این پژوهش و مقایسه با مقادیر بارش 6 ساعته ایستگاه های باران سنج ثبات منطقه، مشاهده گردید که پیش از شروع رخداد بارش، ارتفاع ژئوپتانسیلی در منطقه مورد مطالعه به طور محسوسی شروع به کاهش نموده و در هنگام رخداد بیشینه بارش به کمترین مقدار رسیده و با خاتمه بارش رو به افزایش می گذارد و بالعکس پارامترهای متناظر با همگرایی و حرکات صعودی، همچون تاوایی پتانسیلی، جریان تلاطمی رطوبت، همگرایی جریان رطوبت و مقدار نم ویژه هم روندی مشابه با تغییرات مقدار بارش از زمان شروع تا خاتمه دارند. بدیهی است که هیچ یک از این شاخص ها به تنهایی نمی توانند مؤید رخداد یک بارش سیل آسا باشند، ولی با بررسی روند تغییرات شاخص ها و تغییرات اندازه بارش، به نظر می رسد که در میان شاخص های منتخب، بین تغییرات بارش با ارتفاع ژئوپتانسیلی، جریان تلاطمی رطوبت و تاوایی نسبی رابطه معناداری وجود دارد که می تواند در پیش آگاهی رخداد بارش در آینده مورد استفاده قرار بگیرد. به منظور اعتبارسنجی اطلاعات به دست آمده از رخدادهای مرجع، تعداد دو روز بدون بارش که دست کم دو روز قبل و بعد از آن هم، در منطقه بارش وجود نداشته هم مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاصل، مؤید تغییرات قابل ملاحظه شاخص های دینامیکی و ترمودینامیکی منتخب در مقایسه با روزهای فاقد بارندگی در منطقه است.

توفان های تندری به طور گسترده ای بر انسان، ثروت و سرمایه او، به ویژه در بخش کشاورزی، هوانوردی، دریایی و غیره اثر می گذارد. در پژوهش حاضر به منظور بررسی توفان های تندری، داده های مربوط به توفان های تندری در یک دوره آماری 15 ساله (2006-1992) از مرکز تحقیقات هواشناسی همدان دریافت گردید. همچنین به منظور تحلیل همدیدی الگوهای توفان، داده های مربوط به فشار تراز دریا (Slp) و 500 هکتوپاسکال از سایت مرکز پیش بینی محیطی آمریکا دریافت و نقشه های موردنیاز در محیط نرم افزاری گردس ترسیم و مورد تحلیل قرار گرفت. نمودارهای ترمودینامیک موسوم به 10 آوریل 2005 و 31 اکتبر 2006، از وب سایت دانشگاه وایومینگ جهت مطالعه اخذ گردید. برای تحلیل دینامیک فعالیت های همرفتی از شاخص های ناپایداری استفاده شده است. رخدادهای توفان تندری با استفاده از نرم افزار Spss به شش خوشه تقسیم گردید. نتایج حاصل از پژوهش نشان داد که در هر دو ایستگاه فرودگاه و نوژه به صورت همدید توفان تندری به همراه بارش رگباری رخ داده و این توفان ها ماهیت جبهه ای و همدیدی داشته است؛ اما در تاریخ 10 آوریل 2005 در ایستگاه فرودگاه توفان تندری به همراه بارش رگباری به میزان 16 میلی متر و در تاریخ 31 اکتبر 2006 در ایستگاه نوژه به میزان 9 میلی متر گزارش شده است که علت این رخدادها همدیدی نبوده و دارای ساختار ترمودینامیکی می باشد. پرفشار سرد و ریزش هوای سرد به لایه های میانی جو در شمال غرب کشور و وجود کم فشار جنوبی در لایه زیرین جو که جریانات گرم و مرطوب عربستان را به منطقه وارد می کند، باعث رشد ابرهای کومولوس و کومولونیمبوس و ایجاد توفان تندری، بارش تگرگ و نیز باران های سیل آسا می گردد.

مباحث این مقاله حول دو محور اصلی است. محور اول به ملاحظاتی روش شناختی در باب استفاده از مفاهیم فیزیکی و ترمودینامیکی در اقتصاد، مقایسةآن ها با یک دیگر، و نقد آن ها می پردازد. محور دوم به استفاده از رویکرد ترمودینامیک در نظام توزیعی سرمایه داری می پردازد. در این زمینه، با تکیه بر مفهوم آنتروپی از دیدگاه مکانیک آماری و با استفاده از دو مدل قانون حداکثرسازی آنتروپی (توزیع ثروت بولتزمن) و همچنین مدل ترمودینامیکی فرایند کارنو، توزیع ثروت در نظام سرمایه داری تبیین می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که بر طبق قانون حداکثرسازی آنتروپی، اقلیّت ثروت مند جامعه در وضعیت حداکثر آنتروپی قرار ندارند و در نتیجه ، وضعیت آن ها انحرافی از وضعیت مانای توزیع ثروت در جامعه است، همچنین طبق مدل کارنو حداکثرسازی کارایی در فرایند تولید مستلزم حداکثرسازی شکاف عایدی طبقات ثروت مند با دست مزد طبقات کم درآمد است و این امر منجر به افزایش شدید و روزافزون شکاف ثروت در اغلب کشورهای نظام سرمایه داری شده است.

هدف این مقاله طبقه بندی شاخص آنتروپی اقتصادی در یک مدل کلان اقتصادی است. بدین منظور، از روش توصیفی - تحلیلی و نظریه سیستم ها در یک مدل کلان اقتصادی استفاده شد. یافته ها نشان می دهد شاخص آنتروپی اقتصادی در یک مدل کلان اقتصادی به چهار بخش آنتروپی شوک، آنتروپی تنفس، آنتروپی خواب و آنتروپی زباله تقسیم بندی می شود. افزایش شاخص آنتروپی اقتصادی با توجه به بروز مشکلات کم یابی منابع زیست محیطی، امکان وقوع فاجعه ای اقتصادی محتمل تر می شود. این رخداد، نه تنها رشد اقتصادی بلکه محیط زیست به مثابه مکان زندگی را نیز با مشکلات جدی روبرو خواهد کرد. با توجه به نتایج، کاهش بی ثباتی ها و فشارهای بیرونی جهت کاهش آنتروپی شوک، تدوین قوانین مناسب برای بنگاه های تولیدی جهت کاهش آنتروپی تنفس، سیاست های مبتنی بر کاهش زباله های فیزیکی و زباله های اجتماعی جهت کاهش آنتروپی هرزروی پیشنهاد می شود.

مقدمه: تگرگ یکی از خطرناک ترین انواع بارش است که اگرچه بندرت می بارد ولیکن هنگام بارش برحسب شدت و بزرگی دانه های خود خسارات عظیمی را وارد می سازد. هدف از انجام این تحقیق تحلیل ترمودینامیک همدید شهرستان گرگان در مهر ماه سال 1389 می باشد که در اثر آن میلیاردها تومان خسارت به بخش های مختلف اقتصادی و محیطی وارد شد و بیش از 1500 واحد مسکونی خسارت دید(کارشناس حوادث غیر مترقبه استانداری گلستان). موارد و روش: برای انجام این تحقیق داده-های فراسنجی، تصاویر ماهواره ای و نقشه های آنالیز شده هوا از اداره کل هواشناسی استان و داده های مورد نیاز ترسیم نقشه های همدید و شاخص ها و نمودارهای ترمودینامیک به ترتیب از پایگاه داده های NOAA, SCDC NCEP/NCAR –و از سایت دانشگاه وایومینگ اخذ شد و سپس نقشه ها و نمودارهای مذکور به کمک نرم افزارهای گرادس، فتوشاپ و اکسل ترسیم و تحلیل شد. نتیجه: سامانه موجد رگبار مذکور ناوه کم فشار و تاوه قطبی بود که پس از تشکیل به یک موج کوتاه تبدیل گردید و در ضمن تکامل و آب گیری از پیکره های آبی مسیر هوای سرد و نسبتاً مرطوب را بر روی منطقه منتقل نمود تضاد حرارتی شدیدی بین بسته هوای گرم و مرطوب جنوبی ایجاد نمود که در اثر آن جبهه ای ایجاد شد و توسط این جبهه ، هوای گرم و مرطوب به سرعت به ارتفاعات بالا رانده شد و ابرهای کومولونیمبوس شکل گرفت.

مقدمه: پژوهش حاضر به منظور مطالعه میزان درک دانشجومعلمان سال اول و دوم رشته آموزش شیمی دانشگاه فرهنگیان آذربایجان شرقی در مورد برخی مفاهیم پایه موضوعات ترمودینامیک و سینتیک شیمیایی و استخراج کج فهمی های موجود در بین آنها انجام شده است.روش کار: جامعه آماری پژوهش دانشجومعلمان رشته آموزش شیمی و روش جمع آوری داده ها پرسشنامه محقق ساخته حاوی تعدادی سوال درباره مفاهیم مورد نظر بود که روایی و پایایی آن بررسی و تایید شد. نتایج: نتایج حاصل از مطالعه نشان داد که برخی از دانشجویان این دانشگاه در درک این مفاهیم مشکل دارند و کج فهمی هایی مشابه با کج فهمی های گزارش شده در منابع علمی برای دانش آموزان دوره متوسطه دارند. مشخص گردید که استفاده از استدلال ترمودینامیکی برای حل مسائل سینتیکی، عدم توانایی در استفاده از دانش خود برای یک حل مسئله معین و نقش کتابهای درسی از علل پیدایش برخی کج فهمی ها در میان دانشجومعلمان است.نتیجه گیری: نتیجه گیری کلی پژوهش نشان داد که درباره تفسیرهای نادرست احتمالی دانشجومعلمان باید هوشیاری کافی وجود داشته باشد تا احتمال بروز کج فهمی کاهش یابد. معرفی تعاریف همراه با نشان دادن کاربردها در مورد مسائل خاص و بحث در مورد کج فهمی های رایج پیشنهاد پژوهش حاضر برای پیشگیری از برداشت نادرست دانشجویان است.

این مقاله به تاریخ و روند شکل گیری اصول بنیادی ترمودینامیک به ویژه مفهوم انتروپی می پردازد. در بخش نخست با تقویم نگاری از انقلاب صنعتی در اروپا و اختراع ماشین های بخار و گرمایی برای تبدیل حرارت به کار، چگونگی بهبود بازدهیآنها به ویژه تلاشهای سعدی کارنو در دهه 1820 تشریح و یافته ها و نیز اشکالات نظری وی بررسی می شود. تنظیم و نشر اندیشه های کارنو توسط کلاسیوس در دهه 1850 و معرفی واژه انتروپی و کاربردهای اولیه آن توضیح داده می شود. همزمان شکل گیری قانون اول ترمودینامیک توسط ژول و مایر بررسی شده و سپس کوشش های کلوین و پلانک برای تنظیم قانون دوم ترمودینامیک شرح داده می شود. گسترش کاربردهای انتروپی توسط هلمهولتز و گیب و سپس شکل گیری قانون سوم ترمودینامیک توسط نرنست، پلانک و اینشتین در سال 1906 توضیح داده می شود. از طرف دیگر بیان مفهوم آماری انتروپی توسط بولتزمن و تأثیر پیشرفت های شگرف فیزیک در شناخت میکروسکوپیک ماده، مراحل شکل گیری ترمودینامیک آماری(1900)، مکانیک آماری(1910) ، سپس مکانیک کوانتوم آماری(1925) و سرانجام نظریه اطلاعات (1948) شرح داده می شود. در بخش دوم کاربردها مهم انتروپی در تعریف فرایندهای آرمانی، محاسبه بازدهی ماشین های حقیقی و میزان بازگشت ناپذیری در آنها، اصل افزایش انتروپی، مفهوم اکسرژی و قابلیت کاردهی، معرفی کمیت های جدید ترمودینامیکی چون خواص جزیی و اضافی، پتانسیل شیمیایی و اکتیویته، مفهوم تعادل، نگانتروپی، نظریه اطلاعات و سنجش دما شرح داده می شود. در پایان به کاربردهای نوین انتروپی در بررسی سیستم های زنده، علوم انسانی، جامعه شناسی و تاریخ اشاره می شود.