باتری لیمویی - آزمایش
آزمایش باتری های لیمویی را انجام دهید و به پرسش های زیر پاسخ دهید. اگر در پاسخ به پرسش ها با مشکل برخورد کردید، به مقالات مرتبط نگاهی بیندازید. برگه ی فعالیت آزمایش باتری لیمویی اکنون به پرسش های زیر پاسخ دهید و در مورد پاسخ های خود با گروه های دیگر بحث کنید. مترجم: راضیه کریمیباتری لیمویی
چکیده
توضیح اولیه
فیبرهای نوری در بازار
نواع مختلفی از فیبرها بر اساس حالت‌های عبور نور و چگونگی توزیع ضریب شکست وجود دارند. ما قصد نداریم درباره‌ی جزئیات این مسئله بحث کنیم، اما مهم است که بدانید طراحی یک فیبر نوری وابسته به خواصی است که ما از آن انتظار داریم. پارامترهای کلیدی مانند میرایی، پهنای باند، پخش نور و مقاومت کششی بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرند. هم چنین محافظت از فیبرها در برابر عوامل خارجی مانند رطوبت، گرما، سرما و آب، می‌بایست در نظر گرفته شود. به همین دلیل الیاف با غلافی از جنس پلاستیک استفاده میشوند. کل مواد سازنده‌ی یک تک فیبر یا دسته فیبرها، پوشش‌ها و ژاکت‌ها را با نام کابل فیبری می‌خوانند. واضح است که این کابل‌ها باید از انعطاف پذیری بالا، مقاومت بالا در برابر تاب برداشتن و شکستن و وزن پایین برخوردار باشند. اگر علاقه دارید بدانید که چه نوع پلیمرهایی و به چه میزان در تولید کابل‌های لیفی کاربر دارند، مثال‌های زیر را نگاه کنید: مثال اول
فیبرهای نوری از چه چیزی ساخته شده‌اند؟
پیش از هر چیز توصیه میکنیم که اگر نمی دانید که الیاف به چه موادی اطلاق میشود، به صفحه‌ی خوبی که درباره‌ی الیافوجود دارد مراجعه کنید. اکثر پلیمرها قادر به تشکیل الیاف منظم هستند، با این شرط که نیروهای بین مولکولی‌ای بین زنجیرها برقرار باشند که بتوانند زنجیرها را متصل به یکدیگر و در حالت بلور مانند نگه دارند. به همین علت، الیاف پلیمری موادی مستحکم با مقاومت کششی عالی هستند و از این رو در صنایع نساجی کاربرد فراوان دارند. اما آیا فیبرهای نوری با این الیافی که ما در حال بحث درباره‌شان هستیم ارتباطی دارند؟ پاسخ این است: هم بله و هم نه. در واقع، فیبرهای نوری در ترکیب خود دارای پلیمر هستند. با این وجود کلمه‌ی فیبر نوری هیچ اطلاعاتی در مورد پلیمر به ما نمی دهد، بلکه می‌گوید این فیبرها شامل دو لوله یا استوانه شفاف و دی‌الکتریک هستند که یکی از این استوانه‌ها دیگری را احاطه می‌کند، به این شکل: عجیب به نظر می‌رسد؟ اگر این را هم اضافه کنیم که این الیاف، هدایت کننده نور هستند و می‌توانند برای هدایت انرژی الکترومغناطیسی در طول موج‌های نور مرئی استفاده شوند، چه؟! در این مورد، بهتر است برای درک بهتر، مروری بر دانش فیزیکیمان داشته باشیم.
باطری ها
باتری ها : باتری ها مولد هایی هستند که انرژی شیمیایی را تبدیل به انرژی الکتریکی میکنند .
باتری ها معمولا از کنار هم قرار دادن حداقل دو صفحه فلزی ( یا آلیاژیی) متفاوت در داخل یک محلول شیمیایی بوجود میایند. یکی از این دو صفحه دارای خاصیت الکترون دهی بیشتر(مثبت یا آند) و دیگری دارای خاصیت الکترون گیری بیشتر(منفی یا کاتد ) میباشد . محلول شیمیایی که باعث ایجاد ارتباط بین این دو صفحه میگردد ، الکترولیت نامیده میشود.
دسته بندی باتری هاباتریها را به روشهای مختلف دسته بندی میکنند در ادامه مهمترین روشهای دسته بندی آمده است.
از نظر حالت الکترولیت :
باتری خشک(dry) الکترولیت این نوع باتری ها جامد میباشند مانند باتریهای قلمی،
باتری تر(wet) دارای الکترولیت مایع میباشند مثل باتریهای مورد استفاده در خودرو ها
توجه : امروزه نوعی باتری ها به بازار ارائه شده که الکترولیت آن نه کاملا جامد مانند باتری قلمی و نه مایع مانند باتریهای متداول خودروها ، الکترولیت این باتری ها مانند ژل میباشند به این باتری ها ، باتری های با مراقبت کم (free-maintenance) یا (low-maintenance) نامیده میشوند . البته شاید بتوان آنها را در دسته باتری های خشک قرار داد
از نظر جنس الکترولیت و صفحات :
باتری سربی- اسیدی(lead acid (، باتری نیکل- کادمیوم(Nickel-cadmium)، باتری هوا- روی(zinc-air) ، باتری آلکالاین (alkaline)....
مقایسه الماس و گرافیت
1) رسانایی برق در اثر وجود یکی از این دو عامل به وجود می آید: آ) وجود یون ب) وجود الکترون آزاد.
الماس رسانای برق نیست چونکه هیچ یک از این دو عامل را ندارد. در بلور الماس هر یک از اتمهای کربن به وسیله چهار اتم دیگر احاطه شده و جامد مشبک غول‌آسایی به وجود می‌آورند.هر یک از دو اتم مجاور در بلور الماس، به وسیله یک پیوند کووالانسی به یکدیگر مربوط شده‌اند. این پیوند از هم‌پوشانی دو اوربیتال نیمه‌پر به وجود می‌آید. با این ترتیب هر یک از چهار الکترون هیبریدی sp3 اتمهای کربن با اتمهای مجاور، به اشتراک درآمده و همه‌ی اوربیتالها را پر میکنند. درنتیجه تمام الکترونهای کربن درگیر پیوند هستند. و هیچ الکترونی در الماس به صورت آزاد نیست که عامل رسانایی شود. جامدهایی که مانند الماس شامل شبکه‌ی سه بعدی به هم پیوسته‌ای از اتمها باشند، جامد کووالانسی یا جامد مشبک نامیده میشوند.
برعکس در گرافیت برای هر اتم کربن، یک الکترون آزاد وجود دارد که سبب رسانایی می شود. در واقع هر اتم کربن در گرافیت در هر لایه به وسیله‌ی سه پیوند کووالانسی که از اوربیتالهای هیبریدی SP2 حاصل میشوند، درنتیجه یکی از الکترونهای اتم کربن در گرافیت در هیچ پیوندی شرکت نمی کند و به صورت آزاد وجود دارد که می تواند سبب رسانایی الکتریکی شود.