Thermodynamics of Rubber-like Elasticity

In experiments concerning the relationships between length, temperature, and

force, usually the change in force with temperature at constant length is recorded.It is therefore necessary to extend the thermodynamic treatment of the elasticity. Moreover, the force is not purely entropic, and the energetic contribution carries useful information on the dependence on temperature of the average end-to-end distance of the network chains in the unstrained state. It is therefore important to know how to deduce these quantities from a thermoelastic experiment.

The change in internal energy during stretching an elastic body is

dU=dQ?dW

where dQ is the element of heat absorbed by the system and dW the element of work done by the system on the surroundings. In a reversible process,

dQ=TdS

where S is the entropy of the body. The work dW can be expressed as the sum

?dW= ?pdV + f dL

where p is the equilibrium external pressure, dV the volume dilation accompanying

the elongation of the elastomer, and f the equilibrium tension. Thus,

dU=TdS? pdV + f dL

At constant pressure, the enthalpy change is

dH=dU+ pdV =TdS+ f dL

A deformation dL at constant pressure and temperature induces a retractive force

(*)

 

 

Expression (*) is one of the forms of the thermodynamic elastic equation of state.

Measurements of stress at constant length as a function of temperature . An equation similar to equation (*) is obtained for the elastic force measured at constant volume:

 

(**)

The variation in the Helmholtz free energy has the following expression:

dA= ?SdT? pdV + f dL

if v=cte

 

(***)

Thus, equation (**) can be written as

 

The energetic and entropic components of the elastic force, f _e and f _s, respectively, are obtained from thermoelastic experiments using the following equations:

 

Statistical Treatment of Rubber-like Elasticity show:

 

by equation (***)

 

Benyamin jafaryan  

22-Nov_2008

 

این تحقیق رو برای درس انتقال جرم ارائه کردم درکل تحقیق در حدود 14 صفحه هستش که در مجموع از 5 منبع گرفتم که 2 منبع فارسی و 3 منبع دیگه لاتین هستش.دوستانی که متن کامل رو می خوان در قسمت نظرات آدرس خودشون رو بگذارند یا به آدرس زیر میل بزنند تا براشون بفرستم.

benyaminjafaryan@gmail.com

09173818590

09364270560

بیومس چیست و چه گونه می توان از تولید انرژی کرد موضوع جالبی است که به عنوان پروژه درس شیمی فیزیک ارائه شد. متن زیر خلاصه ای است که به عنوان مقدمه آورده شده است.دوستانی که تمایل به داشتن کل موضوع دارند به آدرس زیر ایمیل بزنند و یا آدرس خود را در قسمت نظرات وارد کنند.

Benyaminjafaryan@gmail.com

09173818590

 

Biomass چیست؟

بطور کلی هر ماده ای که منشا مواد آلی داشته باشدBiomass  نامیده می شود. براساس آماری که درسال2001منتشر شده است دربین منابع انرژی جهان سهم انرژی های که از بیومس بدست می آید تنها حدود10درصد می باشد. بطورکلی منبع هائی که Biomass نامیده می شود و می توان از آنها برای تولید انرژی استفاده کرد عبارتند از:

1.     ضایعات جنگلی

2.     ضایعات حیوانی 

3.     ضایعات کشاورزی

4.     ضایعات شهری

5.     ضایعات صنعتی

6.     ..........

بطور مثال مقدار انرژی که از هر مترمکعب چوب با 60% رطوبت می توان بدست آورد 7GJمی باشد. یا مقدار انرژی که از هرمتر مکعب علفی که تازه درو شده باشد می توان بدست آورد مقدار 3GJ می باشد.

 

 

 

چگونگی بدست آوردن انرژی از Biomass :

همانگونه که برای بدست آوردن انرژی از نفت خام بایستی آنرا پالایش کرد تا آماده استحصال انرژی گردد، بایستی بر روی Biomass فرآیند های صورت گیردکه بتوان از آن انرژی بدست آورد.به طورکلی به روشها،فرآیند ها و تجهیزاتی که بتوان با استفاده از آنها از Biomass تولید انرژی کرد Biorefinery گویند. در حقیقت Biorefinery در مقابل refinery در صنعت نفت و گاز قرار می گیرد.

 

روشهای تولید انرژی در Biorefinery :

1.    sugar platform : این روش برپایه واکنشها و فرایندهای بیوشیمیائی قرار دارد.

2.    Thermochemical Platform :

        این روش برپایه فرایندهای ترموشیمیائی قرار دارد.

sugar platform

بطـورکـلی در ایـن روش بیومـس ها را به شکـر یا دیگـر خـوراک هایی که قابلیت تخمیر را دارندتبدیل می کنند.درگام بعد موادحاصل را به وسیله باکترها، میکروارگانیسم ها و دیگر مخمرها تخمیر می کنند و در انتها با فرایندهایی که بر روی مواد حاصل صورت می گیرد محصولاتی مانند الکل یا غیره که بتوان از انها انرژی بدست آورد تولید می گردد.

 

 

Thermochemical Platform

روشهایی که در این دسته قرار می گیرند عبارتند از:

1.Direct Combustion

2.Gasification

3.Pyrolysis

 

Direct Combustion

درواقع اولین کسانی که از طریق سوزاندن Biomass انرژی تولید کردند انسانهای اولیه بودند. این روش چنـدان مفید نیست و از نظـر کـارائی چنـدان بـازدهی ندارد. در روشهای دیگر که بیومس ها را از طـریق حـرارت دادن در نبود اکسیژن به سوخت های مایع یا گـازی تبدیل می کنند، انـرژی حـاصل بـازدهی بالا دارند علاوه براین نسبت به Direct Combustion آلودگی کمتر و صرفه اقتصادی بالاتری دارند.

 

Gasification

در این روش در غیاب اکسیژن به Biomass حرارت داده می شود؛محصول حاصل با منواکـسیدکـربن و هیـدروژن مخـلوط شده که مخـلوط حـاصل را Syngas نامیده می شود.مـخـلـوط حـاصل به راحـتی با اکـسیژن ترکیب می شود و می توان به عنوان سوخت در توربین ها،بویلرها و.... استفاده کرد.

 

 

همانطور که بیان شد استفاده از این سوخت ها علاوه بر راندمان بالا باعث آلودگی کمتر می شود.

 

Pyrolysis

بیومس های جامد این ظرفیت را دارند که با روشهای شیمیایی و تجزیه ای بصورت مایع درآیند. در روش Pyrolysis نیزمانند روش Direct Combustion بیومس ها را در نبود اکسیژن حـرارت داده می شوند. محصـولات حاصل که اغـلب مایع هستند را مسـتقیما مـی توان به عـنـوان سـوخت بکاربرد. این روش درحاـل آزمایش ومطالعه و بررسی و بهبود راهکارهاست.

 

نازم آن آموزگاری را که در یک نصف روز

                                             دانش آموزان عالم را همه دانا کند

ابتدا قانون آزادی نویسد بر زمین

                                           بعد از آن با خون هفتاد و دو تن امضا کند

عمال میدان الکتریکی به نمونه، راهی مناسب برای چرخاندن ذرات رساناست و در پخش
کردن نانولوله در مایعات مختلف به‌خوبی جواب داده‌است. هم‌اکنون، محققان یک گام
دیگر جلوتر رفته‌اند و از این روش برای هم‌خط‌سازی شبکه‌های نانولولة کربنی در
ترکیبات نانولوله - پلیمر کاملاً فراوری‌شده، استفاده کرده‌اند.

گروهی از دانشگاه ملی چونگ هسینگ در تایوان با همکاری دانشگاه کارنگی ملون از
آمریکا، در حال اعمال این روش برای توسعة اسکلت‌بندی‌های بافتی هستند. برای
موفقیت در این کار، محققان نیازمند کنترل کامل معماری سه‌بعدی زیرلایه هستند و
اینجاست که رهیافت معروف دی‌اکتروفورتیک(انتقال دی‌الکتریکی) به کار می‌آید.

چاو- مین چنگ از آزمایشگاه بیومکانیک سلولی دانشگاه کارنگی ملون، می‌گوید:«ما
از میدان الکتریکی برای وارد کردن عمودی نانولوله‌های کربنی به داخل مواد
پلیمری استفاده می‌کنیم. با استفاده از این روش می‌توانیم از توزیع یکنواخت
نانولوله‌های کربنی بر روی سطح اطمینان داشته باشیم».

این گروه با کنترل نانوتوپوگرافی اسکلت‌بندی بافتی، می‌تواند شاخص‌های کلیدی
عملکرد مانند چسبندگی سلول و پخش شدگی آن را بهبود بخشد.

برای ساختن این مادة ترکیب، چنگ و همکارانش با اسپین- پوشش یک لایة
پلیمری(SU-8) به ضخامت ده میکرومتر بر روی یک زیرلایة تمیز سیلیکونی شروع
کردند، سپس یک قطره از نانولوله‌های چنددیوارة پخش‌شده در دی‌متیلی‌فرمآمید روی
سطح پلیمر قرار می‌گیرد و یک ولتاژ AC در عرض نمونه اعمال می‌گردد. این کار در
نهایت منجر به وارد شدن نانولوله ها به داخل SU-8 می شود.

تصاویر AFM ضربه‌ای از سطح نهایی، نشان‌دهندة این است که توپوگرافی آن سرشار از
برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌هاست.

محققان با رشد دادن سلول‌های فایبروبلاست T3 3 روی این سطح، به آزمایش ماده خود
اقدام کردند. تصاویر حاصل از دوربین تفکیک فاز اپتیکی ـ که 36 و 84 ساعت بعد به
دست می‌آید ـ نشان‌دهندة چسبیدن، پخش شدن و تکثیر یافتن سلول‌هاست.

محققان کار خود را در Electrophoresis ارائه کردند.
 
منبع
http://nanotechweb.org/cws/article/tech/34977

روکش‌های جدید ضد میکروبی با استفاده از نانولوله‌های کربنی 

تقاضا برای روکش‌های جدید ضد میکروبی به‌سرعت در حال رشد است تنها در ایالات متحده پیش‌بینی می‌شود بازار این محصولات از 175 میلیون دلار در سال 2005 به 550 میلیون دلار در سال 2012 افزایش یابد. این تقاضا به‌خاطر نیاز شدید بیمارستان‌ها به کاهش عفونت‌ها، تشدید شده است. با افزایش نگرانی‌ها در خصوص نقش سطوح آلوده در گسترش عفونتهایی مانند SARS و MRSA ، استفاده از سطوح با خاصیت ضد میکروبی در مکان‌هایی مانند محل‌های عمومی ، مدارس و حمل و نقل عمومی رایج شده است. از آن جا که بسیاری از روکش‌های ضدباکتری مواد ضد باکتری خود را در طی زمان آزاد می سازند از این رو خاصیت ضد باکتری خود را به تدریج از دست می‌دهند. محققان موفق به ساخت نوعی ماده چندکاره زیست تقلید ویژه از نانولوله‌های کربنی DNA و لیزوزیم‌ها شده‌اند که دارای کاربردهای مکانیکی گسترده‌ای بوده و خاصیت ضد میکروبی طولانی مدت عالی دارند. به گفته یکی از محققان ، آنها روشی را برای ساخت روکش ها ابداع کرده‌اند که در آن خواص ضد میکروبی لیزوزیم‌ها و خواص مکانیکی قدرتمند نانولوله‌های کربنی تلفیق می‌شوند. برخلاف بسیاری از مواد ضد باکتری لیزوزیم ها مواد طبیعی بوده که در سفیده تخم مرغ و اشک چشم یافت می‌شوند. در حقیقت حتی از آن در ساخت برخی دهان‌شویه‌ها نیز استفاده می‌شود. با این حال لیزوزیم به تنهایی از لحاظ مکانیکی استحکام ندارد و تراکم آنها کم است با تولید لایه‌ای که در آن نانو‌لوله‌ها و لیزوزیم ها قرار می‌گیرند از فواید هر دو استفاده می‌شود. محققان دانشگاه آلاباما این کار را از طریق روند رسوب لایه به لایه انجام دادند این کار امکان کنترل ضخامت و قرارگیری فضایی نانولوله‌ها را به‌دقت ممکن می سازد. این افراد خاصیت ضد میکروبی روکش را از طریق دو روش استاندارد ارزیابی بر میکروکوکوس لیزودیکتیکوس و استافیلوکوک طلایی بررسی کردند. بررسی‌ها به کمک میکروسکوپ SEM نشان داد که تعداد بسیار بیشتری باکتری به سطوح بدون روکش در مقایسه با سطوح روکش دار متصل گردیده‌اند. علاوه بر آن مشخص گردید که خواص ضد باکتری مربوط به حضور لیزوزیم‌ها و نه نانولوله‌های کربنی است. نتایج این مطالعه در شماره می مجله Nano letters منتشر شده است.

منبع:www.nano.ir

 

 

میلاد یگانه منجی(عج) عالم بشریت مبارک

---

سلام

به این وبلاگ هم نظری بندازید

www.daneshjooyanjavan.parsiblog.com

 

e.Volution قادر است که 200 کیلومتر را بدون سوخت گیری مجدد بپیماید

سازندگان e.Volution این خودرو را به عنوان خودرویی بدون آلودگی یا با آلودگی کم به فروش می رسانند اگرچه هنوز بحثهایی راجع به اینکه اثرات محیطی این خودرو چه خواهد بود وجود دارد.سازندگان مدعی هستند که چون ابن خودرو با هوای فشرده کار می کند بنابراین دوست محیط زیست تلقی می شود.منتقدان این ایده معتقدند که این خودروها تنها آلودگی را از اگزوز خودروها به جای دیگری منتقل می کند، مثل موتورهای الکتریکی . این خودروها برای فشرده کردن هوا در مخزن ، نیازمند نیروی الکتریکی هستند و نیروی الکتریکی نیز نیازمند سوختهای فسیلی است.
e.volution با یک موتور دو سیلندر هوا ی فشرده کار می کند که دارای ایده ای منحصر به فرد است.این موتور می تواند هم با هوای فشرده کار کند ویا به عنوان یک موتور درون سوزعمل کند.هوای فشرده در مخزنی که از فیبر کربن یا شیشه ساخته شده ، تحت فشار (psi) 4351ذخیره شده است. این هوای فشرده توسط انژکتورهای هوا به درون موتور تزریق شده و به اتاقکی که محل انبساط هوا است جاری می شود.هوا پیستونها را به پایین می راند و پیستونها نیز میلّنگ را به حرکت در می آورند که در نتیجه نیرو به وسیله ی نقلیه منتقل می شود.

در اینجا خروخی موتور e.Volution دیده می شود که هیچ آلودگی نخواهد داشت

Zero Pollution Motors همچنین بر روی موتورهای هیبریدی خود که می توانند با سوختهای سنتی در ترکیب با هوا عمل کنند ، کار می کند.تغییر نوع انرژی توسط یک دستگاه الکترونیکی انجام می شود.زمانی که خودرو در سرعتی زیر Km/h 60 حرکت می کند این موتور با هوا کار می کند.در سرعتهای بالاتر موتور با سوخت هایی از قبیل بنزین ، گازوئیل یا گاز طبیعی کار می کند.
تانکرهای سوخت در قسمت زیرین خودرو قرار گرفته اند که می توانند حدود 79 گالن (300 لیتر) هوا را نگهداری کنند که این هوای فشرده می تواند e.Volution را برای طی مسافت 124 مایل (200 کیلومتر) با حد اکثر سرعتی معادل 60 مایل در ساعت (Km/h 96.5 ) تغذیه کند.وقتی که مخزن شما در حال خالی شدن است ، کافیست که شما در نزدیکترین جایگاه پمپ هوا کنار بزنید . استفاده از منبع الکتریکی خانگی برای دوباره پر کردن مخزن های هوا در حدود 4 ساعت وقت می گیرد ، اگرچه با استفاده از پمپهای فشار بالا می توان این زمان را به 3 دقیقه کاهش داد.
موتور این خودرو تنها نیازمند 0.8 لیتر روغن بوده که راننده باید در هر 31000 مایل (50000 کیلومتر) ان را تعویض کند.این خودرو به یک جعبه دنده ی اتوماتیک مجهز خواهد شد، با محرک عقب (rwd) و سیستم فرمان دنده شانه ای (Rock and Pinion) .فاصله ی بین محور جلو و عقب 2.89 متر ، وزن حدود 700 کیلو گرم (1.543 پوند) ، طول حدود 3.81 متر ، ارتفاع 1.74 متر و عرض 1.71 متر خواهد بود.
نخستین نمایش عمومی e.Volution در نمایشگاه اتومبیل افریقای جنوبی (Auto Africa Expo 2000) در سال 2000 بود. Zero Pollution وعده داد که این خودرو در سال 2002 در افریقای جنوبی به فروش برسد اما درباره ی زمان در دسترس بودن این خودرو در بقیه نقاط دنیا چیزی اعلام نکرد.

موتور گرمایی برودتی (Cryogenic Heat Engine):
نوع دیگری از خودروهایی که از هوا نیرو می گیرند توسط پژوهشگران دانشگاه واشینگتن در حال پیشرفت است که از ایده ی موتور بخار استفاده می کند با این تفاوت که احتراقی وجود ندارد. پژوهشگران دانشگاه واشینگتن از نیتروژن مایع به عنوان سوخت نمونه ی اولیه ی LN2000 استفاده می کنند.آنها از نیتروژن بدلیل فراوانی آن در اتمسفر- نیتروژن بیشتر از 78 درصد از اتمسفر را تشکیل می دهد- و قابل دسترسی بودن نیتروژن مایع استفاده می کنند .موتور LN2000 از پنج قسمت زیر تشکیل می شود :
· مخزن 24 گالنی استیل
· پمپ که نیتروژن مایع را به پیش گرمکن منتقل می کند
· پیشگرمکن که نیتروژن مایع را به وسیله ی هوای گرم اگزوز ، گرم می کند
· مبدل حرارتی که نیتروژن مایع را به جوش آورده و گاز فشار بالا را می سازد
· منبع انبساط که انرژی نیتروژن را به یک نیروی قابل استفاده تبدیل می کند
نیتروژن مایع که در دمای 196- درجه ی سانتیگراد (320- درجه ی فارنهایت) نگهداری می شود ، توسط مبدل حرارتی تبخیر شده ؛ مبدل حرارتی قلب موتور برودتی LN2000 به حساب می آید .هوایی که در اطراف خودرو جریان دارد برای گرم کردن ودر نهایت به جوش آمدن هیدروژن مایع استفاده می شود در نتیجه نیتروژن مایع به گاز تبدیل می گردد ، شبیه تبدیل شدن آب به بخار در موتور بخار.
گاز نیتروژنی که در درون منبع انبساط مبدل حرارتی شکل می گیرد ، حدود 700 بار حجیمتر از حالت مایع خود است.این فشار بالای تنظیم شده ی گاز، به درون منبع انبساط تزریق می شود ، جایی که نیروی گاز نیتروژن با راندن پیستون به نیروی مکانیکی تبدیل می شود. تنها خروجی موتور نیتروژن است و از آنجایی که بخش عظیمی از اتمسفر را این گاز تشکیل داده است در نتیجه موتور ، آلودگی بسیار کمی خواهد داشت.اگر چه این خودرو آلودگی را تا آنجا که شما تصور می کنید کم نخواهد کرد. با اینکه خودرو هیچ آلودگی ای خارج نمی کند ، آلودگی ممکن است به جای دیگری منتقل شده باشد. LN2000 نیز مانند e.Volution برای فشرده کردن هوا به الکتریسیته احتیاج دارد ، که استفاده از الکتریسیته یعنی ایجاد آلودگی در جایی دیگر.
مقداری از گرمای باز مانده ی خروجی موتور ، به درون پیشگرمکن موتور باز گردانده می شود تا نیتروژن را قبل از ورود به مبدل حرارتی ، مقداری گرم کند و باعث افزایش راندمان شود . دو فن هم که در قسمت عقب خودرو قرار دارند ، هوا را از میان مبدل گرمایی می کشند تا باعث سهولت تبادل گرمایی نیتروژن مایع شوند.
پژوهشگران دانشگاه واشینگتن طرح اولیه و خام خودرو خود را با استفاده از ایده ی خودرو Grumman-Olson Kubvan (1984) پیشرفت داده اند.این خودرو از یک موتور 5 سیلندر شعاعی که 15 اسب بخار نیرو تولید و با نیتروژن مایع کار می کند ، تشکیل شده . گیربکس آن نیز از نوع 5 دنده ی دستی می باشد . در حال حاضر این خودرو قادر است مسافت 2 مایل (3.2 کیلومتر) را با یک مخزن پر از نیتروژن مایع بپیماید و حداکثر سرعت آن نیز mph 22 (kmph 35.4) می باشد.از آنجایی که نیتروژن مایع باعث سبکتر شدن خودرو می شود ، پژوهشگران LN2000 معتقدند که یک مخزن 60 گالنی (227 لیتر) ، پتانسیل پیمایش 200 مایل (321.8 کیلومتر) را به این خودرو می دهد.
با سیر صعودی قیمت سوخت های فسیلی ، مانند دو سال گذشته ، شاید زمان زیادی باقی نمانده باشد که رانندگان به خودروهایی تمایل پیدا کنند که با سوختهای دیگری کار بکند. اگرچه خودروهایی که با هوا کار می کنند هنوز وابسته به شریک بنزینی خود هستند اما وقتی که کارایی این خودروها به قدرت رسید ، کمی قیمت آنها و دوستی آنها با محیط زیست ، آنها را جذاب آینده ی حمل و نقل جاده ها می سازد.

منبع:iran-eng.com