تحقیق درباره راکتورهای هسته ای

راکتورهای هسته‌ای دستگاه‌هایی هستند که در آنها شکافت هسته‌ای کنترل شده رخ می‌دهد. راکتورها برای تولید انرژی الکتریکی و نیز تولید نوترون‌ها بکار می‌روند. اندازه و طرح راکتور بر حسب کار آن متغیر است. فرآیند شکافت که یک نوترون بوسیله یک هسته سنگین (با جرم زیاد) جذب شده و به دنبال آن به دو هسته کوچکتر همراه با آزاد سازی انرژی و چند نوترون دیگر شکافته می‌شود.

اولین انرژی کنترل شده ناشی از شکافت هسته در دسامبر 1942 بدست آمد. با رهبری فرمی ساخت و راه اندازی یک پیل از آجرهای گرافیتی ، اورانیوم و سوخت اکسید اورانیوم با موفقیت به نتیجه رسید. این پیل هسته‌ای ، در زیر میدان فوتبال دانشگاه شیکاگو ساخته شد و اولین راکتور هسته‌ای فعال بود.                                         

ساختمان راکتور

با وجود تنوع در راکتور‌ها ، تقریبا همه آنها از اجزای یکسانی تشکیل شده‌اند. این اجزا شامل سوخت ، پوشش برای سوخت ، کند کننده نوترونهای حاصله از شکافت ، خنک کننده‌ای برای حمل انرژی حرارتی حاصله از فرآیند شکافت ماده کنترل کننده برای کنترل نمودن میزان شکافت می‌باشد.

سوخت هسته‌ای

سوخت راکتورهای هسته‌ای باید به گونه‌ای باشد که متحمل شکافت حاصله از نوترون بشود. پنج نوکلئید شکافت پذیر وجود دارند که در حال حاضر در راکتورها بکار می‌روند. 232Th ، 233U ، 235U  238U ، 239Pu . برخی از این نوکلئیدها برای شکافت حاصله از نوترونهای حرارتی و برخی نیز برای شکافت حاصل از نوترونهای سریع می‌باشند. تفاوت بین سوخت یک خاصیت در دسته‌بندی راکتورها است.                                                                   

در کنار قابلیت شکافت، سوخت بکار رفته در راکتور هسته‌ای باید بتواند نیازهای دیگری را نیز تأمین کند. سوخت باید از نظر مکانیکی قوی ، از نظر شیمیایی پایدار و در مقابل تخریب تشعشعی مقاوم باشد، تا تحت تغییرات فیزیکی و شیمیایی محیط راکتور قرار نگیرد. هدایت حرارتی ماده باید بالا باشد بطوری که بتواند حرارت را خیلی راحت جابجا کند. همچنین امکان بدست آوردن ، ساخت راحت ، هزینه نسبتا پایین و خطرناک نبودن از نظر شیمیایی از دیگر فایده‌های سوخت است.                                     

غلاف سوخت راکتور

سوختهای هسته‌ای مستقیما در داخل راکتور قرار داده نمی‌شوند، بلکه همواره بصورت پوشیده شده مورد استفاده قرار می‌گیرند. پوشش یا غلاف سوخت ، کند کننده و یا خنک کننده از آن جدا می‌سازد. این امر از خوردگی سوخت محافظت کرده و از گسترش محصولات شکافت حاصل از سوخت پرتو دیده به محیط اطراف جلوگیری می‌کند. همچنین این غلاف می‌تواند پشتیبان ساختاری سوخت بوده و در انتقال حرارت به آن کمک کند. ماده غلاف همانند خود سوخت باید دارای خواص خوب حرارتی و مکانیکی بوده و از نظر شیمیایی نسبت به برهمکنش با سوخت و مواد محیط پایدار باشد. همچنین لازم است غلاف دارای سطح مقطع پایینی نسبت به بر همکنشهای هسته‌ای حاصل از نوترون بوده و در مقابل تشعشع مقاوم باشد.

مواد کند کننده نوترون

یک کند کننده ماده‌ای است که برای کند یا حرارتی کردن نوترونهای سریع بکار می‌رود. هسته‌هایی که دارای جرمی نزدیک به جرم نوترون هستند بهترین کند کننده می‌باشند. کند کننده برای آنکه بتواند در راکتور مورد استفاده قرار گیرد بایستی سطح مقطع جذبی پایینی نسبت به نوترون باشد. با توجه به خواص اشاره شده برای کند کننده ، چند ماده هستند که می‌توان از آنها استفاده کرد. هیدروژن ، دوتریم ، بریلیوم و کربن چند نمونه از کند کننده‌ها می‌باشند. از آنجا که بریلیوم سمی است، این ماده خیلی کم به عنوان کند کننده در راکتور مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین ایزوتوپهای هیدروژن ، به شکل آب و آب سنگین و کربن ، به شکل گرافیت به عنوان مواد کند کننده استفاده می‌شوند.

خنک کننده‌ها راکتور

گرمای حاصله از شکافت در محیط راکتور یا باید از سوخت زدوده شود و یا در نهایت این گرما بقدری زیاد شود که میله‌های سوخت را ذوب کند. حرارتی که از سوخت گرفته می‌شود ممکن است در راکتور قدرت برای تولید برق بکار رود. از ویژگیهایی که ماده خنک کننده باید داشته باشد، هدایت حرارتی آن است تا اینکه بتواند در انتقال حرارت مؤثر باشد. همچنین پایداری شیمیایی و سطح مقطع جذب پایین‌تر از نوترون دو خاصیت عمده ماده خنک کننده است. نکته دیگری که باید به آن اشاره شود این است که این ماده نباید در اثر واکنشهای گاما دهنده رادیواکتیو شوند.                                                          

از مایعات و گازها به عنوان خنک کننده استفاده شده‌ است، مانند گازهای دی اکسید کربن و هلیوم. هلیوم ایده‌آل است ولی پر هزینه بوده و تهیه مقادیر زیاد آن مشکل است. خنک کننده‌های مایع شامل آب ، آب سنگین و فلزات مایع هستند. از آنجا که برای جلوگیری از جوشیدن آب فشار زیادی لازم است خنک کننده ایده‌آلی نیست.                                                

مواد کنترل کننده شکافت هسته ای

برای دستیابی به فرآیند شکافت کنترل شده و یا متوقف کردن یک سیستم شکافت پس از شروع ، لازم است که موادی قابل دسترس باشند که بتوانند نوترونهای اضافی را جذب کنند. مواد جاذب نوترون بر خلاف مواد دیگر مورد استفاده در محیط راکتور باید سطح مقطع جذب بالایی نسبت به نوترون داشته باشند. مواد زیادی وجود دارند که سطح مقطع جذب آنها نسبت به نوترون بالاست، ولی ماده مورد استفاده باید دارای چند خاصیت مکانیکی و شیمیایی باشد که برای این کار مفید واقع شود.

انواع راکتورها هسته ای

راکتورها بر حسب نوع فرآیند شکافت به راکتورهای حرارتی ، ریع و میانی (واسطه) ، بر حسب مصرف سوخت به راکتورهای سوزاننده ، مبدل و زاینده ، بر حسب نوع سوخت به راکتورهای اورانیوم طبیعی ، راکتورهای اورانیوم غنی شده با 235U (راکتور مخلوطی Be) ، بر حسب خنک کننده به راکتورهای گاز (CO2مایع (آب ، فلز) ، بر حسب فاز سوخت کند کننده‌ها به راکتورهای همگن ، ناهمگن و بالاخره بر حسب کاربرد به راکتورهای قدرت ، تولید نوکلید و تحقیقاتی تقسیم می‌شوند.

کاربردهای راکتورهای هسته‌ای

·    راکتورها انواع مختلف دارند برخی از آنها در تحقیقات ، بعضی از آنها برای تولید رادیو ایزتوپهای پر انرژی برخی برای راندن کشتیها و برخی برای تولید برق بکار می‌روند.

دوگروه اصلی راکتورهای هسته‌ای بر اساس تقسیم بندی کاربرد آنها. راکتورهای قدرت و راکتورهای تحقیقاتی هستند. راکتورهای قدرت مولد برق بوده و راکتورهای تحقیقاتی برای تحقیقات هسته‌ای پایه ، مطالعات کاربردی تجزیه‌ای و تولید ایزوتوپها مورد استفاده قرار می گیرند.

تحقیق درباره الگوریتم

 الگوریتم های مختلف ممکن است یک عمل را با دستورات مختلف در مدت زمان، جا، وبا تلاش کمتر یا بیشتری نسبت به بقیه انجام دهد. برای مثال با داشتن دو دستور تهیه ی سالاد سیب زمینی، یکی ممکن است قبل از جوشاندن اول سیب زمینی را پوست بکند در حالی که دیگری این دو مرحله را برعکس انجام دهد، و هر دو این مراحل را برای تمام سیب زمینی ها تکرار می کنند تا وقتی که سالاد سیب زمینی آماده طبخ شود. >!—مثال ضعیف... چه کسی سیب زمینی ها را جدا جدا می جوشاند؟ و معمولاً تهیه ی سالاد نیازی به پخت و پز ندارد... --<

در بعضی کشورها، مثل امریکا، اگر تعبیه فیزیکی الگوریتم ها ممکن باشد ممکن است آن ها به شدت انحصاری شود (برای مثال، یک الگوریتم ضرب ممکن است در واحد محاسبه ی یک ریز پردازنده تعبیه شود ).

الگوریتم های رسمی شده(formalized algorithms )

الگوریتم ها به خاطر روش پردازش اطلاعات توسط کامپیوتر اساسی و حیاتی هستند، چون یک برنامه کامپیوتری اساساً یک الگوریتم است که به کامپیوتر می گوید برای انجام یک عمل خاص مثل محاسبه حقوق کارمندان و یا چاپ ورقه گزارش دانش آموزان،چه مراحل خاصی را (با چه نظم خاصی) اجرا کند،.به این صورت، یک الگوریتم را می توان هر دنباله از دستوراتی که قابل اجرا توسط یک Turing complete باشد به حساب آورد.

به طور نمونه ای هنگامی که الگوریتم کار پرازش اطلاعات را انجام می دهد، داده از طریق یک وسیله یا منبع ورودی گرفته، به یک وسیله خروجی یاsink نوشته و / یا برای استفاده در زمانی دیگر ذخیره می شود. داده ذخیره شده به عنوان بخشی از حالت درونی««internal state نهاد مجری الگوریتم تلقی می گردد.

برای اعمال محاسباتی از این قبیل، الگوریتم باید به دقت تعریف شود :یعنی طوری مشخص شود که برای حالت مختلف محتمل معتبر باشد. یعنی تمام مراحل شرطی باید به طور سیستماتیک بررسی شود ; حالت به حالت.ضابطه مربوط به هر حالت باید واضح (و محاسبه پذیر) باشد.

چون الگوریتم ها لیست دقیقی از گام های دقیق است، نظم محاسبه تقریباً همیشه برای کار کرد الگوریتم اساسی می باشد. همواره فرض می شود دستور ها روشن هستند، و گفته می شود از" بالا آغاز" و"تا پایین کشیده می شوند"، اندیشه ای که به طور رسمی تر توسط جریان کنترل توصیف می شود.

تا اینجا ی بحث، رسمی سازی قواعد و قوانین برنامه نویسی امری (imperative programming) را به خود گرفت. این عام ترین مفهوم است، و تلاش دارد با وسایل "مکانیکی" مجزا کاری را توصیف کند؛ عملیات تخصیص، تعیین مقدار یک متغیر، برای این مفهوم از الگوریتم رسمی شده یکتا می باشد .در زیر مثالی از این تخصیص آمده است.

برای مفاهیم فرعی(alternative) تشکیل دهنده یک الگوریتم برنامه نویسی تابعی و برنامه نویسیی منطقی را ببینید.

اجرای الگوریتم

الگوریتم ها نه تنها توسط برنامه های کامپیوتری بلکه اغلب توسط دستگاه های دیگر، از جمله شبکه بیولوژیکی عصبی (برای مثال چگونگی انجام محاسبات توسط مغز انسان و یا اینکه یک حشره چگونه غذا را رد یابی می کند)، یا ]]مدارهای الکتریکی[ و در دستگاه های مکانیکی به کار گرفته می شود.

تحلیل و مطالعه الگوریتم ها یک شاخه از علم کامپیوتر است و اغلب به طور انتزاهی (بدون استفاده از هیچ زبان برنامه نویسی خاص، یا دیگرابزار) انجام می شود. از این نظر، به دیگر disciplineهای ریاضی شبیه است که در آن ها تحلیل بر disciplineهای زمینه یک الگوریتم، تمرکز دارد و نه بر هر اجرای خاصی از الگوریتم. یک راه شامل کردن (و بعضی مواقع رمزگذاری) الگوریتم ها نوشتن شبه دستور العمل یا برنامه است.

بعضی برنامه نویسان تعریف "الگوریتم" را به رویه هایی که سر انجام پایان می پذیرند محدود می کنند. بعضی دیگر با این بهانه که برای انجام این اعمال دایمی به نهادی نیاز است، رویه های پایان نا پذیر را شامل می کنند. در حالت دوم پیروزی نتیجه را نمی توان توقف با یک خروجی معنادارتوصیف نمود.در عوض موفقیت باید برای سری های خروجی نا محدود تعریف شوند. برای مثال، الگوریتمی که مشخص می کند در یک سری دودویی نامحدود تصادفی تعداد صفرها بیشتر است یا یک ها، برای کارا بودن باید تا ابد در حال اجرا باشد. خروجی یک الگوریتم در صورت اجرای صحیح مفید خواهد بود: چون تا هنگامی که سری را برسی می کند اگر تعداد 0 های شمارش شده از 1 ها بیشتر شود.الگوریتم پاسخی مثبت می دهد، و بر عکس. برای این الگوریتم موفقیت را می توان به این صورت تعریف کرد که اگر تعداد 0 ها در این سری واقعاً از تعداد 1 ها بیشتر باشد، که یک پاسخ مثبت و در تمام حالات دیگر ترکیبی از جواب مثبت و منفی بدهد.

مثال:

فرض کنید آرایه ای از اعداد مرتب نشده تصادفی دارید وهدف ما پیدا کردن بزرگترین عدد است.با یک نگاه به مسئله متوجه می شوید که باید تمام اعداد آرایه را برسی کنید. با کمی فکر کردن متوجه می شوید که هر عدد را فقط یک بار باید بررسی کنید.با این جزییات در اینجا یک الگوریتم ساده برای آن آرایه شده است:

    فرض کنید که اولین عضو آرایه بزرگترین عدد است.

    عدد بعدی را با این عدد مقایسه کنید.

    فقط در حالتی که آن عدد بزرگتر است،آنرا بزرگترین عدد فرض کنید.

    مرحله 2 و 3 را تا پایان آرایه تکرار کنید.

در اینجا یک رمز گذاری رسمی تر یک الگوریتم در یک شبه برنامه که شبیه بیشتر زبان های برنامه نویسی است آمده است:

یک آرایه با نام "List" داریم.

largest = List1

counter = 2

while counter <= length(List):

if Listcounter > largest:

largest = Listcounter

counter = counter + 1

print largest

شرح نماد گذاری

    نماد " = " که در اینجا مورد استفاده قرار گرفت تخصیص را نشان می دهد. یعنی مقدار سمت راست رابطه به متغیر سمت راست تخصیص داده می شود.

    "Listcounter" نشان دهنده عنصرcounter ام آرایه می باشد. برای مثال، اگر مقدار counter"" برابر 5 باشد، "Listcounter" به پنجمین عنصر آرایه اشاره می کند.

    "<=" علامت "کوچکتر از، یا مساوی با" است.

توجه کنید در این الگوریتم فرض می شود آرایه دست کم دارای یک عضو است. این الگوریتم برای یک آرایه خالی کار نمی کند. بیشتر الگوریتم ها برای ورودی شان شرط هایی را قرار می دهند که به آن پیش شرط «pre-conditional )گفته می شود.

بیشتر مردمی که با الگوریتم ها کار می کنند دوست دارند بدانند یک الگوریتم به چه میزان از یک منبع خاص (مثل زمان یا حافظه) نیاز دارد. برای به دست آوردن مقادیر کمی، روش هایی برای تحلیل الگوریتم ها آرایه شده است.برای مثال، اگر طول آرایه را با حرف O به همراه nنشان دهیم الگوریتم بالا به زمانی برابر با O("n") نیاز دارد.

تاریخچه پیدایش الگوریتم

کلمه "الگوریتم" در اصل از نام ریاضی دان قرن نهم ، الخوارزمی ، گرفته شده است.کلمه الگوریسم«حساب در اصل تنها به قوانین انجام محاسبات با اعداد عربی اطلاق می شد، اما در قرن 18 به "الگوریتم "بسط یافت. در حال حاضر این کلمه شامل تمام روش های معین حل مسئله یا انجام یک کار می شود. اولین الگوریتم نوشته شده برای کامپیوتر، یادداشت هایی بر موتورهای تحلیلی از ادا بایرون «Ada Byron» بود که در سال 1842م نوشته شد و به خاطر آن، بسیاری او را اولین برنامه نویس می دانند. به هر حال، چون چارلز بابیج هرگز موتور تحلیلی خود را کامل نکرد، این الگوریتم بر آن اجرا نشد. نبود دقت ریاضی درتعریف " رویه های خوش تعریف (well-defined routines )" مشکلاتی را برای ریاضی دان ها، و منطق دانان قرن 19 و اوایل قرن 20 پدیدآورد. این مشکل تا حد زیادی با معرفی ماشین تورینگ، مدلی انتزاهی از کامپیوتر که توسط الن تورینگ تنظیم شد، و این بیان که هر روش توصیف "رویه های خوش تعریف" با یک ماشین تورینگ قابل شبیه سازی است، رفع شد (این جمله به قضیه Church-Turing معروف است). تعریف رسمی امروزی یک الگوریتم این است: یک الگوریتم، رویه ای است که بر یک ماشین تورینگ کاملا خاص و یا یکی از شکل های مشابه اش قابل اجرا باشد.علاقه اولیه تورینگ به مسئله توقف«halting problem)، یعنی تعیین زمانی که الگوریتم یک رویه ی پایان بخش را بیان می کند، بود. در شرایط کاربردی نظریه پیچیدگی محاسبه مهم تر می باشد. این نظریه شامل مسئله گیج کننده ی الگوریتم های موسوم به NP-complete است که معمولاً بیشتر از چند شکلی ها زمان می گیرد.

انواع الگوریتم را نام ببرید

راه های زیادی برای دسته بندی الگوریتم ها وجود دارد، تواناییها و قابلیت های هر دسته بندی موضوع بحث کنونی بوده است. یکی از معیار های دسته بندی اسلوب شناسی طرح و یا الگو می باشد. تعداد معینی الگو برای یک الگوریتم وجود دارد که هر کدام از بقیه متمایز است. از این گذشته هر دسته شامل نوع های مختلفی از الگوریتم ها می شود.چند تا از الگو های متداول عبارت است از:

    تقسیم و موفقیت. الگوریتم تقسیم و موفقیت مرحله های یک مسئله را به مراحل کوچکتری از آن مسئله (معمولاً با استفاده از روش باز گشتی )تقسیم می کند، تا وقتی که مستقیماً قابل بیان با زبان برنامه نویسی موجود شود.

    برنامه نویسی پویا. هنگامی که یک مسئله دارای زیر ساخت های بهینه است، یعنی هنگامی که راه حل بهینه ی یک مسئله شامل راه حل های بهینه زیر مسائل آن است (برای مثال، کوتاه ترین مسیر بین رأس های یک گراف شامل کوتاه ترین مسیر بین تمام رأس های آن است) این مسئله را از پایین به بالا با حل ساده ترین حالات در ابتدا و بعد حالات سخت تر، تا حل کامل مسئله ادامه می دهیم.این یک الگوریتم برنامه نویسی پویا نامیده می شود.

    روش حریصgreedy method. الگوریتم حریص همانند الگوریتم برنامه نویسی پویا است، با این تفاوت که در هر مرحله لازم نیست راه حل تمام زیر مسئله ها را پیدا کنید و فقط آن هایی که در آن موقع مناسب تر است را انتخاب می کنید.

    برنامه نویسی خطی. در روش برنامه نویسی خطی برنامه را به چندین نا مساوی خطی تبدیل و بعد سعی می کنیم ورودی ها را بیشینه (و یا کمینه) کنیم.بسیاری از مسائل (از جمله بیشینه شار برای رویه graph های جهت دار))را می توان به روش برنامه نویسی خطی بیان و بعد آن را با استفاده از یک الگوریتم "عمومی" مانند الگوریتمSimplex حل کرد.

    جست و جو و شمارش بسیاری از مسائل (از جمله بازی شطرنج) را می توان به عنوان مسائل گراف ها الگودهی کرد. یک الگوریتم جست و جوی گراف قوانینی رابرای حرکت در یک گراف مشخص کرده و برای این گونه مسائل مناسب است. این دسته همچنین شامل الگوریتم های جست و جو و backtracking می شود.

    الگوی احتمال و استدلال(probabilistic and heuristic) . الگوریتم های متعلق به این دسته بیشتراز بقیه با تعریف الگوریتم سازگارند. الگوریتم های احتمال انتخابی را به صورت تصادفی (یا شبه تصادفی)انجام می دهند. می توان ثابت کرد در بعضی مسائل سریعترین راه حل شامل مقداری شانس است. الگوریتم های عمومی برای یا فتن راه حل های یک مسائله عمل های تکاملی بیولوژیکی( (biologicalرابا چرخه ای از جهش های تصادفی که منجر به راه حل های درستی می شود، تقلید می کنند. به این صورت آن ها، تولیدمثل و "بقای قوی ترین" را شبیه سازی می کنند. با در نظر گرفتن اینکه خود الگوریتم "راه حلی" برای یک مسائله است در برنامه نویسی عمومی این روش تا الگوریتم ها گسترش می یابد. در الگوریتم های استدلالی هدف عمومی یافتن جواب آخر نیست، بلکه یافتن جوابی تقریبی در هنگامی که زمان و منابع یا فتن جواب کامل عملی نیست. یک نمونه از این الگوریتم ها simulated annealing است که الگوریتم های احتمالی استدلالی است و با یک مقدار تصادفی راه حل یک مسائله را تغییر می دهند. نامsimulated annealing به اصطلاح metallurgic به معنای گرم و سرد کردن آهن برای افزایش دوام مصونیت از ترک و عیب اشاره دارد. هدف از این مغایرت )variance) های تصادفی، یافتن راه حل های بهینه عمومی است نه راه حل های بهینه محلی، با این ایده که با نزدیک تر شدن الگوریتم به جواب این عنصر تصادفی کاهش می یابد.

معیار دیگر برای دسته بندی الگوریتم ها اجرای آن ها است. الگوریتم باز گشتی که در برنامه نویسی تابعی «functional programming) متداول است، الگوریتمی است، که تا رسیدن به حالتی خاص، مکرراً خود را فراخوانی می کند. الگوریتم ها با این فرض مورد بررسی قرار می گیرند که آن ها در یک زمان یک دستور از الگوریتم را اجرا می کنند.این کامپپیوتر ها را گاهی کامپیوتر های سری می نامند.الگوریتمی که برای چنین محیطی طراحی شود الگوریتم سری نامیده می شود در برابر الگوریتم موازی، که از معماری ای استفاده می کنند که در آن چند پردازنده می توانند در آن واحد بر یک مسائله کار کنند. احتمالاً الگوریتم های استدلالی مختلف در این دسته قرار می گیرند، همان گونه که اسم شان (مثل الگوریتم عمومی) عملشان را توصیف می کند.

تحقیق درباره مواد پليمری

بشر با تلاش براي دستيابي به مواد جديد, با استفاده از مواد ألي (عمدتا هيدروكربنها) موجود در طبيعت به توليد مواد مصنوعي نايل شد. اين مواد عمدتا شامل عنصر كربن , هيدروژن, اكسيژن, نيتروژن و گوگرد بوده و به نام مواد پليمري معروف هستند.

مواد پليمري يا مصنوعي كاربردهاي وسيعي , از جمله در ساخت وسايل خانگي , اسباب بازيها, بسته بنديها , كيف و چمدان , كفش , ميز و صندلي , شلنگها و لوله هاي انتقال أب , مواد پوششي به عنوان رنگها براي حفاظت از خوردگي و زينتي , لاستيكهاي اتومبيل و بالاخره به عنوان پليمرهاي مهندسي با استحكام بالا حتي در دماهاي نسبتا بالا در ساخت اجزايي از ماشين ألات, دارند.

پليمرها خواص فيزيكي و مكانيكي نسبتا خوب و مفيدي دارند . أنها داراي وزن مخصوص پاييين و پايداري خوب در مقابل مواد شيميايي هستند. بعضي از أنها شفاف بوده و مي توانند جايگزين شيشه ها شوند. اغلب پليمرها عايق الكتريكي هستند. اما پليمرهاي خاصي نيز وجود دارند كه تا حدودي قابليت هدايت الكتريكي دارند .

عايق بودن پليمرها به پيوند كووالانسي موجود بين اتمها در زنجيرهاي مولكولي ارتباط دارد. اما تحقيقات انجام شده در سالهاي اخير نشان داد كه امكان ايجاد خاصيت هدايت الكتريكي در امتداد محور مولكولها وجود دارد. اين نوع پليمرها اساسا از پلي استيلن تشكيل شده اند. با نفوذ دادن عناصري مانند فلزات قليايي يا هالوژنها (فرايند دوپينگ) به زنجيرهاي مولكولي پلي استيلن به ترتيب نيمه هاديهاي پليمري از نوع N و P به دست مي أيند. افزودن عناصر يا دوپينگ سبب مي شود كه الكترونها بتوانند در امتدا د اتمهاي كربن در زنجير حركت كنند. تفلون از مواد پليمري است كه به دليل ضريب اصطكاك پاييني كه دارد به عنوان پوشش براي جلوگيري از چسبيدن مواد غذايي در وسايل پخت و پز لستفاده مي شود.

ساختار پليمرها چگونه است

اغلب پليمرهاي متداول از پليمريزاسيون مولكولهاي ساده ألي به نام منومر به دست مي أيند. براي مثال پلي اتيلن (PE) پليمري است كه از پليمريزاسيون با افزايش (تركيب) چندين مولكول اتيلن به دست مي أيد. هر مولكول اتيلن يك منومر ناميده مي شود. با تركيب مناسبي از حرارت, فشار و كتاليزور , پيوند دوگانه بين اتمهاي كربن شكسته شده و يك پيوند ساده كووالانسي جايگزين أن مي شود. اكنون دو انتهاي أزاد اين منومر به راديكالهاي أزاد تبديل ميشود, به طوري كه هر اتم كربن يك تك الكترون دارد كه مي تواند به را ديكالهاي آزاد ديگر افزوده شود. از اين رو در اتيلن دو محل ( مربوط به اتم كربن) وجود دارد كه مولكولهاي ديگر مي توانند در آنجا بدان ضميمه شوند . اين مولكول با قابليت انجام واكنش , زير بناي پليمرها بوده و به (مر) يا بيشتر واحد تكراري موسوم است. واحد تكراري در طول زنجير مولكول پليمر به تعداد دفعات زيادي تكرارميشود. طول متوسط پليمر به درجه پليمرزاسيون يا تعداد واحدهاي تكراري در زنجير مولكول پليمر بستگي دارد. بنابراين نسبت جرم مولكولي پليمر به جرم مولكولي واحد تكراي به عنوان (درجه پليمريزاسيون) تعريف شده است . با بزرگتر شدن زنجير مولكولي ( در صورتي كه فقط نيروهاي بين مولكولي سبب اتصال مولكولها به يكديگر شود) مقاومت حرارتي و استحكام كششي مواد پليمري هر دو افزايش مي يابند.

به طور كلي فرايند پليمريزاسيون مي تواند به صورتهاي مختلفي مانند افزايشي , مرحله اي و .... انجام گيرد.در پليمريزاسيون افزايشي , تعدادي از واحدهاي تكراري به يكديگر اضافه شده و مولكول بزرگتري را به نام پليمر توليد مي كنند. در اين نوع پليمريزاسيون ابتدا در مرحله اول راديكال آزاد, با دادن انرژي (حرارتي , نوري) به مولكولهاي اتيلين با پيوند دوگانه و شكست پيوند دوگانه , به وجود مي آيد. سپس راديكالهاي آزاد با اضافه شدن به واحدهاي تكراري مراكز فعالي به نام آغازگر شكل ميگيرند و هر يك از اين مراكز به واحدهاي تكراري ديگر اضافه شده و رشد پليمر ادامه مي يابد . از نظر تئوري درجه پليمريزاسيون افزايشي مي تواند نامحدود باشد, كه در اين صورت مولكول زنجيره اي بسيار طويلي از اتصال تعداد زيادي واحدهاي تكراري به يكديگر شكل مي گيرد. اما عملا رشد زنجير به صورت نامحدود صورت نمي گيرد.هر چه قدر تعداد مراكز فعال يا آغازگرهاي شكل گرفته بيشتر باشد , تعداد زنجيرها زيادتر و نتيجتا طول زنجيرها كوچكتر ميشود و بدين دليل است كه خواص پليمرها تغيير مي كند. البته سرعت رشد نيز در اندازه طول زنجيرها موثر است . هنگامي كه واحدهاي تكراري تمام و زنجيرها به يكديگر متصل شوند, رشد خاتمه مي يابد.

از ديگر روشهاي پليمريزاسيون, پليمريزاسيون مرحله اي است كه در آن منومرها با يكديگر واكنش شيميايي داده و پليمرهاي خطي را به وجود مي اورند. در بسياري از واكنشهاي پليمريزاسيون مرحله اي مولكول كوچكي به عنوان محصول فرعي شكل مي گيرد . اين نوع واكنشها گاهي پليمريزاسيون كندنزاسيوني نيز ناميده مي شوند.

تحقیق درباره پیوند کووالانسی

مقدمه

الكترونها و ساير ذرات باردار ساكن نيستند و حول محور فرضي خود با سرعت چرخشي بسيار بالايي در حال دوران هستند كه به اين دوران آنها اسپين گفته ميشود . اگر دوران الكترون را موافق چرخش عقربه‌هاي ساعت فرض كنيم و آن را از بالا بنگريم مشاهده ميشود كه :

امتداد خطوط ميدان از مركز الكترون يا ميدان الكتريكي ، خارج و حول مركز به صورت دوايري تو در تو و پيوسته در مي‌آيد كه ميتوانيم آن را يك ميدان الكتريكي بسته و تا بينهايت در نظر بگيريم ، براي اينكه اين ميدان دايره‌اي شكل هيچ آغاز و پاياني ندارد . همانطور كه ميدانيم ، هرگاه ميدان الكتريكي در فضا برقرار شود ، ميدان مغناطيسي عمود بر امتداد آن پديدار خواهد شد و برعكس آن نيز صادق است كه به مجموعه اين دو ميدان در فضا ، ميدان الكترومغناطيسي گفته ميشود .

در شكل فوق نماي الكترون ( سطح دايره‌اي قرمز رنگ ) از پهلو و در حال دوران حول محور عمودي نشان داده شده است ، به گونه‌اي كه اگر از بالا به آن بنگريم جهت چرخش آن موافق جهت چرخش عقربه‌هاي ساعت خواهد بود . خطوط افقي سياه رنگ ، ميادين الكتريكي و فلش قرمز رنگ جهت ميدان الكتريكي از روبرو را نشان ميدهد كه در اين صورت جهت فلشهاي آبي رنگ ، جهت ميدان مغناطيسي تشكيل شده را نشان ميدهد . با توجه به دو قطبي بودن الكترون و ذرات باردار ديگر ، آنها ميتواند تشكيل زوج ماده - ماده دهند يعني شكل زير :

پيوند كووالانسي چيست ؟

بر خلاف تشكيل پيوند يوني ، اتم‌ها براي رسيدن به آرايش گاز نجيب ( آرايش هشت‌تايي ) به جاي از دست دادن يا پذيرفتن الكترون ، آن را ميان خود به اشتراك مي‌گذارند . در اين حالت ميان دو اتم پيوندي بوجود مي‌آيد كه پيوند كووالانسي گفته مي‌شود . به طور مثال پيوند كووالانسي ساده بين دو اتم هيدروژن را در نظر مي‌گيريم . با نزديك شدن اتم‌هاي هيدروژن به يكديگر ، ميان دو الكترون از دو اتم يك نيروي جاذبه مغناطيسي قوي ايجاد مي‌شود ، براي اينكه اين دو الكترون تمايل شديدي براي تشكيل يك زوج الكترون - الكترون و پر كردن يك اوربيتال دارند ( يعني 1S ) . همين وضعيت براي پروتون‌هاي هسته برقرار است ، يعني آنها نيز تمايل به تشكيل يك زوج پروتون - پروتون را دارند ، براي اينكه آنها بار الكتريكي داشته و با دوران ( اسپين ) خود ، ميدان مغناطيسي توليد مي‌كنند كه باعث تشكيل زوج پروتون - پروتون ميشود . در هنگام تشكيل پيوند كووالانسي چنين به نظر ميرسد كه اثر جاذبه مغناطيسي الكترونها و پروتونها نسبت به هم نوع خود بيش‌تر از مجموع نيروهاي دافعه‌اي الكتريكي ميان دو هسته و ميان دو الكترون است و اين دو نيرو در حد فاصلي از هم به تعادل ميرسند كه به آن طول پيوند در ملكول هيدروژن گفته ميشود . آنچه كه مسلم است اين فاصله ثابت نبوده و در حال تغييرات جزيي است كه باعث نوسان و لرزش ملكول هيدروژن ميشود . اين پيوند كووالانسي انرژي‌زا بوده و معادل 436 كيلو ژول بر مول انرژي آزاد مي‌كند كه ناشي از كاهش پتانسيل الكترومغناطيسي موجود در اتم هيدروژن است و ما براي گسستن اين پيوند در ملكول هيدروژن ، مجبوريم اين انرژي را مجددا مصرف كنيم . در واكنش هسته‌اي همجوشي اين فاصله پيوند مابين پروتونها ( هسته‌ها ) فوق‌العاده كم شده و هسته‌هاي جديد تشكيل ميشوند و در نتيجه ، انرژي بسيار زيادي آزاد ميشود ، براي اينكه انرژي پيوند با فاصله پيوند رابطه عكس دارد E≈1/r . يعني هر چه قدر فاصله پيوند كوتاه‌تر شود انرژي پيوند افزايش پيدا خواهد نمود . در اين حالت هسته‌ها مقدار بيشتري از پتانسيل الكترومغناطيسي خود را از دست داده و به صورت تابشهاي الكترومغناطيسي آشكار و دفع خواهند شد . قدر مسلم زوج الكترون - الكترون تشكيل شده متعلق به هر دو لايه 1S از دو هسته يا اتم هيدروژن است و اين زوج در هر دو لايه حضور و چرخش يا دوران خواهد داشت . در واقع انرژي پيوند ملكول هيدروژن مربوط به انرژي پيوند زوج الكترون - الكترون و زوج پروتون - پروتون ميشود ، البته متناسب با طول پيوندي كه برقرار خواهند نمود .

آداب نماز شب

  1) نماز شب مجموعاً یازده رکعت می‌باشد که ده رکعت آن هر دو رکعت به یک سلام خوانده می‌شود و یک رکعت به یک سلام.

هشت رکعت از یازده رکعت را باید به نیّت نماز شب و سپس دو رکعت دیگر به نیّت نماز شَفع و آنگاه یک رکعت نماز وَتر، که با فضیلترین نماز شب، نماز وَتر و شَفع است و دو رکعت شَفع برتر از وَتر است.

2) نافله شب پیش از نماز صبح خوانده می‌‏شود. و وقت آن بعد از گذشتن از نصف شب، به مقدار خواندن یازده رکعت نماز شب است. ولى احتیاط آن است که قبل از فجر اول نخوانند، مگر آن که بعد از نافله شب بلافاصله بخوانند، که‏ در این صورت مانعى ندارد.

3) برای نماز شب می‌توان به نماز شَفْع و وَتر اکتفا کرد، بلکه هنگام تنگی وقت می‌توان تنها به نماز وتر اکتفا نمود.

4) وقت نماز شب از نیمه شب (ساعت 12 نیمه شب) تا فجر صادق است. و هنگام سحر از سایر مواقع بهتر (پُر فضیلتتر) است و تمامی ثلث آخر شب سحر محسوب می‌شود. و افضل از آن خواندن نماز شب نزدیکی‌های سحر خوانده شود.

5) جایز است انسان نماز شب را نشسته بخواند حتی در حال اختیار.

ولی اگر می‌خواهد نشسته بخواند بهتر آن است که هر دو رکعت نشسته را یک رکعت ایستاده حساب کند. بنابراین باید هشت بار دو رکعت نشسته و هر دو رکعت به یک سلام که جمعاً شانزده رکعت می‌شود به نیت نماز شب بخواند و دوباره دو رکعت هر دو رکعت به یک سلام به نیت نماز شفع و دو بار یک رکعت هر یک رکعت به یک سلام به نیت نماز وتر، ولی در حال اضطرار و مریض همان یازده رکعت کفایت می‌کند.

6) مسافر و کسى که براى او سخت است نافله شب را بعد از نصف شب بخواند، مى‏تواند آن را در اول شب بجا آورد.

7) جوانی که می‌ترسد خواب بماند و نماز شب از او فوت شود می‌تواند نماز شب را پیش از نیمه شب (ساعت 12 نیمه شب به بعد) بخواند.

8) کسانی که برای خواندن نماز شب بعد از نیمه شب عذری دارند مانند پیر مردان و یا کسی که از سرد شدن هوا می‌ترسد و یا از جنب شدن در خواب می‌ترسد ... می‌توانند نماز شب را قبل از نیمه شب بخوانند.

9) خواندن سوره در رکعتهای نماز شب لازم نیست و می‌تواند فقط به خواندن سوره حمد اکتفا کند. (گرچه با سوره فضیلت دیگرى دارد) هم چنین قنوت در رکعتهای دوم مستحب است و می‌تواند بدون قنوت بخواند.

10) نماز وَتر یک رکعت است و می‌شود آن را بدون قنوت به جا آورد.

11) لازم نیست همه یازده رکعت را در یک مجلس بخواند، بلکه می‌تواند در دو سه نوبت بخواند، بلکه تفریق افضل است، همان طور که رسول خدا تهجد می‌کرد.

12) مستحب است که نماز شب را بلند بخواند تا اگر از خانواده‌اش کسی می‌خواهد برای به نماز شب برخیزد بیدار شود.

بدیهی است که استحباب بلند خواندن نماز شب در جایی است که امن از ریا و سُمعه باشد و اگر خدای ناخواسته خوف ریا و سُمعه در بلند خواندن باشد باید آهسته بخواند.

13) بعد از فراغ از نماز شفع خواندن دعاى «الهى تعرض لک فى هذا اللیل المتعرضون ...» مستحب است که در مفاتیح در اعمال شب نیمه شعبان آمده است.

14) مستحب است که انسان در قنوت آن از خوف خدا گریه کند و اگر گریه‏اش نیاید تباکى کند؛ یعنى انسان حالت گریه را به خود بگیرد.

15) مستحب است در قنوت نماز (وتر) براى چهل تن، از مؤمنان چنین دعا (که کسى که براى چهل مؤمن دعا کند دعایش مستجاب مى‏شود) کند: (اَللّهُمَّ اغْفِرْ لِفُلا?ن) و به جاى کلمه? (فلان) مؤمنى را نام ببرد. و مستحب است، در قنوت، هفتاد بار استغفار کند، در حالى که دست چپ خود را بلند نموده و با دست راست، استغفار را مىشمارد: (اَسْتَغْفِرُاللهَ رَبّی وَ أتوبُ إلَیْهِ) گرچه صد بار بهتر است. همچنین مستحب است، هفت بار بگوید: (ه?ذ?ا مَق?امُ الع?ائِذِ بِکَ مِنَ الن?ارِ) و سیصد بار بگو: (اَلْعَفْو) و اگر کلمات (اَلْعَفْو) را به یکدیگر متصل کند بهتر است، و آخر کلمه را به فتحه بخواند: (اَلْعَفْوَ اَلْعَفْوَ اَلْعَفْوَ ...).

16) می‌توانید در قنوت نماز وَتْر با استفاده از تسبیح یا (با انگشت دست راستتان) چهل مؤمن را به اینگونه دعا کنید: مثلاً ( اللّهمَّ اغْفِرْ لِرُوح الله الخمینى و ...).

17) در نماز مستحب، شک میان رکعت اول و دوم، نماز را باطل ‏نمی‌‏کند و نمازگزار می‌‏تواند تصمیم بر هر کدام بگذارد.

18) انجام کم و زیادهاى اشتباهى در نماز مستحب، سجده سهو ندارد.

19) می‌توان نماز شب را کوتاهتر و خلاصه‌ تر نیز خواند به این صورت: دو رکعت به نیت شَفع و یک رکعت به نیت نماز وَتر یا اینکه فقط به یک رکعت نماز وتر اکتفا کرد.

20) براى نمازهاى واجب، بهتر است انسان به مسجد برود ولى در باره ‏نوافل، چنین دستورى نیست.

(این ساده‏گیریها براى تشویق افراد به این عبادت‏هاى سازنده‏ است. حتى اگر نماز مستحب را کسى در وقتش نتوانست‏ بخواند، قضاى‏ آنرا مى‏تواند انجام دهد،که در اینصورت، طبق حدیث، خداوند به فرشتگان مباهات کرده و می‌‏فرماید: به بنده‏ام بنگرید! چیزى را که بر او واجب نکرده‏ام، قضا مى‏کند! (و در حدیث دیگرى افزوده شده که: شما را شاهد مى‏گیرم که او را آمرزیدم).

21) در روایت صحیح از عبدالرحمن بن ابى نجران از آن حضرت علیه السلام نقل شده که مى‌گوید: «درباره نماز شب هنگام در سفر، میان کجاوه پرسیدم، فرمود: هرگاه روبه قبله نبودى به سوى قبله برگرد، سپس تکبیر بگو و نماز بخوان به هر جا که شترت تو را برد مانعى ندارد». در روایت صحیح از معاویة بن عمار از آن حضرت نقل شده است که فرمود: «باکى نیست که در سفر انسان نماز را در حال رفتن بخواند و اشکالى ندارد اگر نماز شبش را که از او فوت شده، روز در حال رفتن رو به قبله کند و همان طور که راه مى‌رود قضایش را بخواند. و هرگاه خواست رکوع برود، رو به قبله کند و رکوع و سجود را انجام دهد سپس راه برود.

22) قضای نماز شب را نیز فضیلت بسیار است، چنانکه از امام صادق (ع) روایت است که شخصی به آن حضرت عرض کرد: فدایت شوم چه بسا اتّفاق می‌افتد که یک، دو، یا سه ماه نماز شب از من فوت می‌شود و من آن را به روز قضا می‌کنم. آیا این کار جایز است؟ فرمودند: به خدا قسم این کار مایه روشنی چشم تو است. و آنی جمله را سه بار تکرار کرد.

رسول خدا (ص) فرمودند: خدای تعالی به بنده‌ای که قضای نماز شب را بجای می‌آورد مباهات می‌کند و می‌فرماید:

ای فرشتگان، این بنده چیزی را که به او واجب نکرده‌ام قضا می‌کند. گواه باشید که من او را آمرزیدم.

در روایت صحیح از حماد بن عثمان از امام کاظم (ع) نقل شده است که درباره مردى که نماز نافله مى‌خواند در حالى که روى مرکبش بین شهرها حرکت مى‌کند، سؤ ال شد. فرمود: اشکالى ندارد).

در روایت صحیح از عبدالرحمن بن حجاج از آن حضرت نقل است که مى‌گوید: «درباره نماز نافله در وطن، بر پشت مرکب پرسیدم؛ هرگاه پگاه از کوفه خارج شدم و یا در شهر کوفه شتابان در پى کار بودم (چه کنم؟) فرمود: اگر شتابزده بودى و نتوانستى از مرکب پیاده شوى و مى‌ترسى که اگر سواره نماز را نخوانى فوت شود، سواره بخوان، اگر نه نماز خواندنت روى زمین نزد من پسندیده‌تر است».

در روایت صحیح از عبدالرحمن بن ابى عبداللّه به نقل از امام صادق علیه السلام آمده است که مى‌فرماید: «روى مرکب کسى حق ندارد نماز واجب را بخواند مگر مریض که مى‌باید رو به قبله باشد و به قرائت (فاتحة الکتاب) اکتفا کند و در نماز واجب بر هر چه ممکن باشد صورتش را بنهد و در نماز نافله اشاره مخصوصى بکند».

در روایت صحیح از جمیل به دراج از آن حضرت نقل شده که مى‌گوید: شنیدم که مى‌فرمود: «رسول خدا صلى اللّه علیه و اله نماز واجب را در یک روز گل آلود و بارانى در کجاوه خواند».

23) اگر مشغول نماز شب بود و صبح طلوع کرد، اگر چهار رکعت از نماز شب را خوانده است و بعد صبح شد، بقیه نماز شب را به طور مخفف و بدون مستحباب می‌خواند و اگر هنوز چهار رکعت از نماز شب نخوانده بعد صبح شد، همان دو رکعتی را که شروع کرده تمام می‌کند و پس از آن دو رکعت نافله صبح را می‌خواند و سپس دو رکعت نماز صبح واجب را می‌خواند و پس از آن، باقیمانده نماز شب را قضا می‌کند. اگر اصلا به نماز شب شروع نکرده و بعد صبح طلوع کرده باشد دو رکعت نماز نافله صبح را اول می‌خواند و پس از آن نماز صبح را و پس از آن قضای نماز شب را بجا می‌آورد.

تذکر: اگر نماز شب را در بین الطلوعین (یعنی بعد از اذان صبح و پیش طلوع آفتاب) می‌خواند، بهتر است که نیت ادا یا قضا نکند، بلکه به نیت (ما فی الذمه) بخواند.

توضیح اینکه: (ما فی الذمه) به آن معنی است که نیت کند نماز شب می‌خوانم (قربه الی الله) خواه ادا باشد خواه قضا، هر چه خدا و رسولش فرموده‌اند.

24) در مواردى که تقدیم نماز شب جایز است سزاوار است که نیّت اداء نکند بلکه به نیّت (تعجیل) و جلو انداختن بخواند.

25) شخصی به امام صادق (ع) عرض کرد: فدایت شوم؛ من گاهى به خواندن نماز شب موفّق نمى‌شوم، آیا اجازه مى‌فرمائید پس از خواندن نماز صبح پیش از آنکه آفتاب طلوع کند قضاى نماز شب را بخوانم؟

فرمود: آرى؛ امّا اهل خانه‌ات را از این کار با خبر مکن زیرا آنان هم از تو یاد مى‌گیرند و این کار را سنّت قرار مى‌دهند.

26) قضاى نماز شب را بر تقدیم آن یعنى پیش از نیمه شب خواندن رجحان دارد. بنابر این اگر مى‌داند که قضاى نماز شب از او فوت نخواهد شد قضا اولویت دارد.

27) اگر وقت براى اداى نماز شب تنگ نباشد ولى انسان مى‌خواهد نماز وَتر را بخواند باید آن را (رجائا) بخواند.

28) نماز وتر یک رکعت است، و کافى است در قنوت سه بار تسبیح گفتن.

29) مستحب است سوره‏هاى بزرگ، در رکعت اول و سوره‏هاى کوتاه را در رکعت دوم بخواند و در نماز (شفع) و (وتر) سوره‏هاى فلق، ناس و توحید، قرائت کند و یا اینکه، در همه? آنها سوره? (قل هوالله احد) بخواند.

30) در نماز شَفع و وَتر بهتر است بعد از حمد سوره توحید را بخواند تا ثواب یک ختم قرآن را ببرد.