روشهای نوآورانه تست زنی

روش مستقیم حل این است که f^-1 را بدست آورده و (f^-1(sinx را محاسبه کنیم. ولی این کار زمان زیادی از ما خواهد گرفت زیرا مستلزم حل یک معادله درجه 2 است. بازهم در اینجا تسلط بر مثلثات راه ساده ای در اختیار ما قرار خواهد داد. داریم:

اتحاد زیر را ملاحظه کنید:

 با مقایسه این اتحاد با ضابطه تابع f بسادگی نتیجه می شود:

y= f^-1(sinx)=tan x

و گزینه 1 صحیح است.

نیروگاه توربین گازی چگونه کار می‌کند؟

نیروگاه توربین گازی چگونه کار می‌کند؟

ترجمه و گردآوری: اصغر ناصری

توربین‌های گازی در بسیاری از نیروگاههای سوخت گازی امروزی نصب شده اند. با وجود پیچیدگی، تمام انواع این موتورهای حرارتی از سه بخش اصلی تشکیل شده‌اند:

- کمپرسور، که هوا را به درون موتور می‌کشد، آن را تحت فشار قرار داده و به داخل اتاق احتراق با سرعت چند صد کیلومتر در ساعت می‌راند.

- سیستم احتراق که بطور معمول حلقه‌ای از پاشنده‌های سوخت است که جریان ثابتی از سوخت رابه درون اتاقهای احتراق می‌پاشند که در آنجا به هوا مخلوط می‌شوند. این مخلوط در دمایی بالای 1000 درجه سلسیوس می‌سوزد. احتراق جریانی از گاز داغ و پرفشار تولید می‌کند که به داخل بخش توربین وارد شده و در آنجا انبساط می‌یابد.

- توربین یک آرایه پیچیده از پره‌های ثابت و دوار با مقطع ایرفول است. با عبور گازهای داغ از لابلای پره‌های توربین و انبساط آن، پره‌های دوار محور توربین را به گردش در می‌آورند. پره‌‌های توربین یک کارکرد دوگانه دارند: کمپرسور را به گردش در می‌آورند تا هوای تحت فشار بیشتری به داخل بخش احتراق وارد سازند؛ و یک مولد را می‌گردانند که تولید انرژی می‌نماید.

بخش های مختلف یک توربین گازی

طرح شماتیک یک نیروگاه توربین گازی

توربینهای گازی زمینی بر دو نوعند: 1) موتورهای با قاب سنگین و 2) موتورهای آیرودینامیکی (aeroderivative). موتورهای قاب سنگین نسبت تراکم پایین تری داشته (معمولا زیر 20) و اندازه نسبتا بزرگی دارند. در اینجا منظور از نسبت تراکم، نسبت فشار هوای تخلیه شده از کمپرسور به فشار هوای ورودی است. موتورهای آیرودینامیکی اقتباسی از موتورهای جت هستند و در نسبتهای تراکم بسیار بزرگ عمل می کنند (معمولا بیشتر از 30). این موتورها بسیار جمع و جورند و وقتی میزان برق کمی مورد نیاز باشد بکار می‌روند. یک توربین با قاب بزرگتر خروجی توان بیشتری دارد و میزان انتشار آلاینده ها از آنها نیز بالاست. این توربینها باید طوری طراحی شوند که میزان آلاینده هایی مانند گازهای اکسید نیتروژن از آنها کم باشد.

کلید اصلی نیل به بازدهی بالای نسبت سوخت مصرفی به توان در توربینها، دمای کاری است. دماهای بالاتر به معنی بازدهی بالاست که به نوبه خود، عملکرد اقتصادی تری را به دنبال دارد. گاز جریان یافته از درون یک نیروگاه توربینی می‌تواند دمایی در حد 1200 درجه سلسیوس داشته باشد لیکن برخی فلزات بکار رفته در توربین تنها تا دمای 900 درجه سلسیوس مقاومت می‌کنند. بنابراین از هوای ورودی توسط کمپرسور باید برای خنک کردن اجزای توربین استفاده کرد که بازدهی گرمایی نهایی را کاهش می‌دهند.

روش دیگری برای ارتقای بازدهی، نصب یک مولد بخار بازیابی دما (Heat Recovery Steam Generator) یا HRSG برای بازیافت انرژی گازهای خروجی از توربین است. این ماژول، گرمای اتلافی از سیستم تخلیه را جذب کرده و از آن برای پیش گرمایش هوای خروجی از کمپرسور قبل از اینکه وارد اتاق احتراق شود، استفاده می‌کند. این ماژول برای تولید بخار از گرمای گازهای خروجی نیز استفاده می‌کند بدین صورت که این گرما به بویلرهای حاوی آب هدایت می‌شود. بخار فشاربالای تولید شده توسط این بویلرها یک توربین بخار را می‌گردانند که از آن برق اضافی تولید می‌شود. به چنین نیروگاهی، نیروگاه سیکل ترکیبی گفته می‌شود.

یک توربین گازی ساده بازدهی حدود 25 تا 30 درصد دارد. در حالیکه نیروگاه سیکل ترکیبی می‌تواند به بازدهی بالای 60 درصد دست یابد. میزان انتشار آلاینده‌ها نیز بسیار کمتر خواهد بود.

طرح شماتیک یک نیروگاه سیکل ترکیبی

موشک بالستیک چگونه کار می کند؟

موشکها مهمات خودهدایت شونده ای هستند که در هوا یا فضای بیرون جو به سوی هدف حرکت می‌کنند. یک موشک بالستیک در یک مسیر سهمی شکل که اغلب به فضای بیرون جو امتداد می یابد، حرکت می کند.یک موشک بالستیک قاره پیما ممکن است مسافت قابل ملاحظه ای را بدور زمین بگردد.

برخلاف بمب، اژدر و راکتها، موشک هم دارای موتور است و هم هدایت شونده. اگر پرتابه ای فاقد موتور باشد، راکت نامیده می شود. یک بمب نه موتور دارد و نه قابل هدایت است. بمب های هدایت شونده بمب هوشمند نامیده می شوند. پرتابه‌های موتوردار که زیر آب حرکت می کنند اژدر نام دارند.

موشکها بر حسب برد دسته بندی می شوند:

- -        برد میدان نبرد (BRBM): کمتر از 200 کیلومتر

- -        تاکتیکی (TAC): بین 150 تا 300 کیلومتر

- -        کوتاه برد (SRBM): تا 1000 کیلومتر

- -        میدانی (TBM): بین 300 تا 3500 کیلومتر

- -        میان برد (MRBM): بین 1000 تا 3500 کیلومتر

- -        بلندبرد (LRBM): بین 3500 تا 5500 کیلومتر

- -        قاره پیما (ICBM): بیش از 5500 کیلومتر

موشک قاره پیمای مینوتمن 3 آمریکا دارای یک بوستر سه مرحله ای است. کلاهک هسته ای آن 170 کیلوتن قدرت انفجاری دارد و در بالاترین نقطه از مسیر خود، موشک به بیرون جو زمین وارد می شود. شکل زیر مراحل پرواز یک موشک از این نوع و کلاهک هسته ای آن را نشان می دهد.

منابع

https://www.space.com/19601-how-intercontinental-ballistic-missiles-work-infographic.html

بمب هیدروژنی و تفاوت آن با بمب اتمی

بمب هیدروژنی و تفاوت آن با بمب اتمی

گردآوری و تالیف: اصغر ناصری

ششم ژوئن سالجاری کره شمالی ادعا کرد که یک بمب هیدروژنی با قدرت 120 کیلوتن را آزمایش کرده است. کارشناسان نظامی هنوز در مورد ادعای این کشور تردید دارند، زیرا آزمایش بمب هیدروژنی در سطح زمین و کنترل فرایند پیچیده همجوشی هسته‌ای بسیار دشوار است. آنها احتمال می‌دهند کره شمالی نوعی بمب اتمی تقویت شده را به مورد آزمایش گذاشته باشد. در این مقاله نگاهی به نحوه عمل بمب اتمی و بمب هیدروژنی می‌اندازیم.

شکافت هسته‌ای، همجوشی هسته‌ای

شکافت هسته‌ای (fission) به معنی شکافته شدن اتمهای رادیواکتیو به اتمهایی کوچکتر است. عناصر سنگین رادیواکتیو مانند پلوتونیوم 239 و اورانیوم 235 در طی این فرایند به اتمهای کوچکتری مانند باریم و کریپتون شکافته می‌شوند. در طی این واکنش، مقدارکمی از جرم هسته‌های اولیه ناپدید و به مقادیر عظیمی انرژی گرمایی تبدیل می‌شود.

عناصر رادیواکتیو دارای ناپایداری ذاتی بوده و بخودی خود به عناصر سبکتر تجزیه می‌شوند. بطور کلی وقتی جرم اتمی یعنی مجموع جرم پروتونها و نوترونهای تشکیل دهنده هسته یک اتم از عدد معینی بیشتر شود، نیروی هسته‌ای قوی مابین این ذرات قادر به مقاومت در برابر نیروی دافعه الکترومغناطیسی میان پروتونها نبوده و هسته‌ها بتدریج متلاشی می‌شوند. در طی این واکنش، نوترونهای پرسرعت و اشعه گاما (درات فوتون پرانرژی) آزاد می‌شوند. نوترونهای آزاد شده خود قادرند به هسته‌های دست نخورده دیگر پیوسته و ناپایداری آنها را موجب شوند. در نتیجه این هسته ها نیز شکافته شده و واکنش شکافت هسته ای بصورت زنجیره‌ای ادامه می یابد.

شکافت هسته اورانیوم

در رآکتورهای هسته‌ای سرعت شکافته شدن هسته‌ها با کندکردن سرعت نوترونها و جذب و خنثی سازی تعداد زیادی از آنها، کاهش می‌یابد. لیکن در بمب اتمی این واکنش تسریع شده و مقادیر عظیمی انرژی بطورآنی آزاد می‌شود که نتیجه آن یک انفجار اتمی است.

در همجوشی هسته‌ای (fusion) دو اتم هیدروژن با یکدیگر واکنش کرده و یک اتم هلیوم، یک نوترون آزاد و مقادیر عظیمی انرژی بوجود می‌آید. همجوشی هسته‌ای واکنشی است که در هسته خورشید و سایر ستارگان رخ داده و دمای عظیم مرکز آنها را موجب می‌شود.

همجوشی هسته ای

دو نوع اصلی بمب اتمی

برای یک انفجار اتمی، باید جرمی از یک ماده رادیواکتیو مانند پلوتونیوم 239 یا اورانیوم 235 به شکل یک جرم ابربحرانی (supercritical) فشرده شود تا واکنش شکافت هسته‌ای با سرعتی دیوانه‌وار به انجام رسد. در نوع انفجاری، مانند بمب Fat Man که ناکازاکی را در 1945 ویران کرد، انفجار خرج‌های آغازگر که در پیرامون بمب قرار دارند ماده اتمی را به سمت داخ فشرده کرده و انفجار اتمی اصلی را موجب می‌شود (شکل زیرسمت چپ).

سمت راست بمب اتمی از نوع توپی را نشان می دهد که در آن یک توده هسته‌ای به سمت مکمل ان شلیک شده و با برخود، هر دو به بالای جرم ابربحرانی فشرده می‌شوند. این نوع بمب در هیروشیما آزمایش شد.

دو نوع اصلی بمب اتمی

بمب هیدروژنی

در یک بمب هیدورژنی واکنشی از نوع همجوشی هیدروژن مانند مرکز ستارگان رخ می‌دهد. برای آغاز آن واکنش، سطوح انرژی چنان بالایی نیاز است که واکنش‌های انفجاری معمولی قادر به تولید آن نیستند و در نتیجه باید از یک انفجار اتمی اولیه برای تدارک این انرژی آغازین استفاده کرد. بدین ترتیب بمبهای هیدروژنی اساسا دو مرحله‌ای هستند. در مرحله اول یک بمب اتمی معمولی منفجر شده و مقدار زیادی انرژی به شکل اشعه ایکس تولید می‌کند. این اشعه ایکس به سمت یک بمب ثانویه هدایت می‌شود که در مرکز خود ماده لازم برای همجوشی هسته‌ای دارد. بدین ترتیب انفجار دوم به شکل همجوشی سریع هسته‌ای آغاز می‌گردد.

ساختار یک بمب هیدروژنی

منبع اصلی:

http://www.businessinsider.com/how-nuclear-weapons-work-2016-1

جنگ کره

شبه جزیره کره از ابتدای قرن بیستم تحت سلطه امپراتوری ژاپن قرار داشت. پس از جنگ جهانی دوم و شکست ژاپن، این شبه‌جزیره در طول خط 38 درجه مداری به دو بخش شمالی تحت تسلط شوروی کمونیستی و نیمه جنوبی تحت حمایت آمریکا تقسیم شد. در 25 ژوئن 1950 هفتاد و پنج هزار سرباز کره شمالی از مرزها گذشته و سئول پایتخت کره جنوبی را تصرف کردند. بدین ترتیب یکی از خونبارترین جنگهای قرن بیستم موسوم به جنگ کره آغاز گشت.

ایالات متحده آمریکا سقوط شبه جزیره کره به دست کمونیستها را آغاز تلاش آنها برای تسخیر جنوب شرق آسیا می‌دانست. از این رو هری ترومن رییس جمهور آمریکا با حمایت شورای امنیت سازمان ملل جنگی تمام عیار را بر علیه کمونیستهای شمالی آغازکرد. شوروی از همان ابتدا به فرمان استالین بطور آشکار و پنهان ازکره شمالی حمایت می کرد و خلبانهای روسی هدایت میگ 15 های این کشور را بعهده داشتند. با نزدیک شدن نیروهای متفقین به مرز چین و کره شمالی، کمونیستهای چینی نیز با چهارصدهزار سرباز وارد جنگ با نیروهای سازمان ملل شدند. به هنگام آتش بس سال 1953 بیش از 5 میلیون نفر در این جنگ کشته شدند. آمریکا به تنهایی 40 هزار سرباز در این جنگ از دست داد. پس از ترک مخاصمه، یک منطقه غیرنظامی به عرض 3 کیلومتر میان دو کره تعیین گردید. دو کشور کره شمالی وجنوبی هنوز قرارداد صلح با یکدیگر نبسته‌اند.

پس از جنگ، کره شمالی به یک حکومت کمونیستی تحت رهبری فردی خاندان کیم ایل تبدیل شد. کره جنوبی نیز به تدریج راه حکومت دموکراتیک را پیمود و اکنون با در دست داشتن 1.9 درصد اقتصاد دنیا یکی از کشورهای مهم در عرصه اقتصاد جهانی محسوب می‌شود. در جدول زیر مقایسه ای بین وضعیت فعلی دو کشور کره شمالی و جنوبی آورده شده است.

منبع: History.com