ما المقصود بدرجة الحرارة

درجة الحرارة هي كمية الطاقة المختزنة داخل جزيئات المادة، وهي عبارة عن طاقة حركية تتشكل نتيجة حركة الجزيئات وإهتزازها، وحركة تجاذب وتنافر، وحركة دورانية حول المحور، وحركة انتقالية، وبالتالي فإن الطاقة الناتجة عن حركة هذة الجزيئات تسمى درجة الحرارة. وعندما نسخن المادة فإنها تمتص الطاقة وتهتز جزيئاتها بشكل أكبر وبالتالي تستطيع أن ترفع درجة حرارة المادة ككل، وكل مادة لها قدرة مختلفة على إختزان الحرارة تبعاً لقدرة جزيئات المادة على الإهتزاز، والطاقة الحركية للجزيئات. تؤثر درجة الحرارة في العديد من الحقول العلمية مثل الفيزياء، حيث تؤثر في حالات المادة الثلاث، السائلة والصلبة والغازية، وقياس كثافة المادة، و معدلات الضغط الجوي.

وحدات قياس الحرارة

• الكلفن:وتعرف بالحرارة المطلقة، هو مقياس حجم وضغط غاز معين ودرجة الحرارة المطلقة.
• سلسيوس: وتعرف بأنها درجة الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الماء درجة مئوية واحدة.
• فهرنهايت: إن درجة تجمد الماء حسب درجة فهرنهايت هي 32 درجة، ودرجة غليان الماء هي 212 درجة حسب مقياس فهرنهايت.

أنواع موازين الحرارة

• ميزان حرارة أساسي: ويكون فيها قياس الحرارة مؤشراً واضحاً على درجة الحرارة.
• ميزان حرارة ثانوي: مثل الموازين الزئبقية و الكحولية، أو الموازين التي تعتمد على المقاومة الكهربائية، ويكون مؤشر درجة الحرارة فيها معتمدا على التغييرات التي تحدث لتلك المواد.

وتختلف درجة حساسية هذة الموازيين على حساسية المادة الناقلة للحرارة، وهناك موازيين تتغير لون المادة فيها إذا تغيرت درجة الحرارة، وقد تطورت موازين الحرارة بشكل لافت، حيث أستخدمت الإلكترونيات في قياس درجة الحرارة، حيث يتصل ميزان الحرارة بجهاز إلكتروني وتظهر درجة الحرارة بشكل رقمي مباشرة على الجهاز، مما يوفر دقة أعلى في قياس درجات الحرارة.

ظاهرة الإحتباس الحراري: هي إرتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي بسبب الغازات التي تطلقها المصانع المختلفة، تعتبر هذة الغازات ضرورية للحفاظ على درجة حرارة الأرض وبدونها تنخفض درجات الحرارة إلى مادون الصفر المئوي، ولكن الزيادة الكبيرة في هذة الغازات تؤدي إلى رفع درجة حرارة الكرة الأرضية وتسبّب هذة الظاهرة. إن العامل البشري هو العامل الرئيسي المسبب لظاهرة الإحتباس الحراري بسبب التلوث الناجم عن الغازات المنبعثة من المصانع، حيث تؤدّي الى إرتفاع مستوى غاز ثاني أكسيد الكربون ،غاز الميثان الكلوروفلوركاربون، وأكسيد النيتروز،وتعمل هذة الغازات على تدمير طبقة الأوزون وبالتالي تؤثر بشكل كبير على النظام البيئي، وتحدث خللاً في الحياة البريّة، وئؤدّي الى ذوبان الجليد في القطبين، وتغيّر واضح في المناخ والفصول الأربعة.

ما هو النانو

 

النانو:

هو أدق وحدة قياس مترية  ، يعود أصل كلمة ( نانو ) إلى منشأ اغريقي ( نانوس ) ، والتي تعني القزم ، كدلالة على الشيء الصغير ، أمّا في علوم التكنولوجيا ، فإنّها تدل على تكنولوجيا المنمنمات أو المجهرية الصغيرة ، هذه التقنية التي تخصّ المواد المغالية في الصغر ، وما علم النانو إلاّ هو نقطة المنتصف بين علم الجزيئات والذرّات ، وبيّن ما يعرف بعالم الماكرو .

يهتم علم النانو بمبادئ النانو الأساسيةّ ، ويختصّ بدراسة المركبات والجزيئات الصغيرة جداً التي لا يتعدّى قياسها 100 نانو متر ، ويبلغ طول النانو واحد من بليون من المتر ، حيث تعادل حسب الانغستروم ، وهي وحدة القياس الذري ، ما يشكّل عشرة أضعاف ، ويشكّل أيضاً النانو من المتر ، جزء من البليون ، أمّا من الميكرومتر فيشكّل جزء من الألف .

تختص تقنية النانو بالمواد ، معتمدة بذلك على التجمع الجزيئي الذاتي ، وخاصة في مجال أشباه المواصلات .

عندما تتجزأ المواد المكوّنة للذرّات ، يكون من الصعب السيطرة عليها من جديد ، وهنا تكون مشكلة تقنية النانو ، وبالتالي فهي بحاجة إلى أجهزة تكون أحجامها دقيقة جداً ، وأيضاً مقاييسها ، وبالتالي في طرق الفحص ، للتمكن من رؤية الجزيئات .

ومن أهمّ الصعوبات التي تواجه العلماء في علم النانو ، هو الوصول إلى دقّة في القياس لمستوى الذرّة ، لتكون عثرة في وجه هذا العلم .

إنّ أغلب المدن والدول قد اهتمّت بهذا العلم ، فمنها من فتحت الجامعات المختصّة لدراسة تقنيّة النانو ، ومنها من أقامت مراكز البحوث التي تعنى وتعمل على دراسته ، إضافةً إلى أنّ أغلب الدول قد قامت بتكليف خبراء مختصّين متميّزين ، لدراسة هذا العلم وهذه التقنية الناشئة .

أمّا فيما يتعلّق بالصحة ، فقد رأى بعض الأطباء ، إلى أنّ بإمكانهم السيطرة لاحقاً على بعض من الأورام ، التي تكون صغيرة ، والتي لم يكن سابقاً ممكناً السيطرة والتأثير عليها .

ويرى أحدهم بأنّ تقنيّة النانو ما هي إلاّ تطبيق علمي ، مهمته الأساسية تكمن في تجميع الأشياء في مستوى صغير من مكوّناتها ، التي كانت عليها في الأساس ، كالجزيئات والذرّة ، وبذلك يستطاع استبدال ذرّة عنصر بذرّة عنصر آخر ، كون هذه المواد مؤلّفة ، ووفق تركيبة خاصة بها معينة ، من ذرات متراصفة ، ليتم تصنيع أشياء جديدة من جميع الأشياء ، وربما يتمّ اكتشاف أشياء أخرى لم تكن معلومة أو معروفة مسبقاً .

انعكاس الضوء

 

ما هو الضوء

الضوء هو عامل من عوامل الحياة الأساسية على سطح الارض، فهو العامل الأساسي الذي تعتمد عليه النباتات في عملية البناء الضوئي ، التي هي مصدر مهم لغذاء الإنسان ، و الضوء هو الذي يجعلنا نرى الأجسام و الأشياء حولنا بألوانها ، فلولا الضوء لكانت الحياة معدومة على وجه الأرض.

خصائص الضوء

و للضوء العديد من الخصائص منها قدرته على الإنعكاس و الإنكسار ، في هذا المقال سنتطرق للحديث عن خاصية الإنعكاس للضوء فقط ، لكن في البداية ما هو الإنعكاس ؟

إنعكاس الضوء

الإنعكاس عادة يحصل للأمواج سواء أكانت صوتية أو راديوية أو ضوئية ، و هو عبارة عن اإرتداد الموجات بزاوية معينة ( تسمى زاوية الإنعكاس ) عن سطح معين . أما بالنسبة لإنعكاس الضوء فهو عبارة عن تغير إتجاه مقدمة الموجة الضوئية عند إصطدامها بسطح عاكس بحيث تسقط الموجة الضوئية على السطح العاكس بزاوية معينة ( زاوية السقوط ) و من ثم ترتد عنه بزاوية (زاوية الانعكاس ) ، و لكن يجب التنويه هنا ان زاوية السقوط و زاوية الانعكاس يجب ان تكونا متساويتان (و ذلك حسب قانون الانعكاس ) .

 

كيفية قياس زوايا الإنعكاس

و يمكننا قياس زاويتي السقوط و الانعكاس من خلال وضع عمود بزاوية قائمة على السطح العاكس بحيث يفصل بين الشعاع الساقط و الشعاع المنعكس ، و يتم قياس زاوية السقوط بين الشعاع الساقط و العمود ، و كذلك الأمر بالنسبة لزاوية الإنعكاس ، فإننا نقوم بقياسها بين الشعاع المنعكس و العمود القائم .

 

أهمية إنعكاس الضوء

وإنعكاس الضوء هو أمر ضروري ، فهو الذي يجعل العين ترى الأجسام من حولها ، فإذا كان مصدر الأشعة الضوئية صادراً من الهواء و كان الوسط وراء السطح الفاصل شفاف ؛ فإن الأشعة المرتدة للعين تبدو للشخص الناظر كأنها صادرة من ذلك الوسط الشفاف ، فيرى صورة الاشياء و كأنها داخل ذلك الوسط ، و من الأمثلة على ذلك رؤية الشخص لنفسه في المرآة ، و رؤية جبل أو بحيرة قريبة ، و كلما كانت مصقولية السطح العاكس أكثر كلما كانت الصورة المتكونة للناظر أكثر وضوحاً.

عادة عندما يسقط الضوء من مسافات كبيرة ، فإنه يكون عرضة للتعرجات ، و بالتالي تبدو للناظر أن الأشعة لا تنعكس بشكل متوازي، ولكن في الحقيقة زاوية السقوط تساوي زاوية الإنعكاس ، حيث أنه في المناطق المتعرجة تتغير زاوية السقوط مما يؤدي إلى تغير زاوية الإنعكاس فتبدو الأشعة كلية غير متوازية. كما أن الضوء ينعكس عن جميع الأجسام سواء أكانت شفافة أو معتمة ، لكن الصور لا تتكون إلا داخل الأوساط الشفافة فقط و ذلك لأن اللون الأبيض في الأجسام الشفافة هو الذي يساعدها على عكس الضوء بشكل كبير ، لأنه أكثر الألوان التي تعمل على عكس الضوء.

ما هو مصدر الرياح

كثيراً ما نسمع أنّ منطقة جغرافية ما مناخها صحراوي، بينما منطقة أخرى مناخها استوائيّ، فما هو المناخ؟ يمكن تعريف المناخ بأنّه عبارة عن وصف لحالة الجو على المدى البعيد، أي أنّ المناخ هو الذي يصف الحالة الجوية لمنطقة جغرافيّة معيّنة لفترة زمنيّة طويلة المدى، قد تصل إلى فصل بأكمله، والمناخ يتألّف من ثلاثة عناصر رئيسيّة، وهي: درجة الحرارة، والضغط الجوي والرّياح التي نحن بصدد الحديث عنها في مقالنا هذا.

الرياح

هي عبارة عن انتقال أو تحرّك للكتل الهوائيّة من منطقة إلى أخرى بشكل أفقي في الجو، وذلك تبعاً لاختلاف قيم الضغط الجوي من منطقة إلى أخرى؛ بحيث تتحرّك الرياح دائماً حركة تسارعيّة من المناطق ذات الضغط الجوي المرتفع إلى المناطق ذات الضغط الجوي المنخفض. وهنالك الكثير ممّن يخلطون بين الريح والرياح؛ إذ إنّ لكلٍّ منهما دلالة مختلفة عن الأخرى، فالريح دائماً تدل على العذاب و العقاب والتخويف والسخط كالريح التي عذّب الله عزّ وجل بها الأقوام السابقة كما في قوله سبحانه وتعالى : "أما عاد فأهلكوا بريح صرصر عاتية"، بينما الرّياح دائماً ما تدلّ على النعمة وتبشر بالخير؛ فالرّياح نعمة من الله عزوجل كما جاء في قوله الكريم : "وهو الذي يرسل الرياح بشرا بين يدى رحمته".

والمصدر الذي نشأت منه الرياح هو الطاقة الشمسيّة؛ بحيث يتمّ تحويل ما نسبته 1% من إجمالي الإشعاع الشمسي الساقط على الأرض إلى رياح، ويرجع ذلك إلى أربعة عوامل رئيسيّة وهي:

1. التباين الحاصل في تسخين الأرض بين منطقة خط الاستواء والقطبين الشمالي والجنوبي، وذلك بسبب وجود الشمس على خط الاستواء والمناطق القريبة منه بشكل عمودي، لذا تتلقّى هذه المناطق كميّات كبيرة من الإشعاع الشمسي، ممّا يؤدّي إلى تسخين سطح الأرض في تلك المناطق، والّتي تعمل بدورها على تسخين الكتلة الهوائية التي تعلوها، وبالتالي تقلّ كثافتها وترتفع إلى أعلى؛ بحيث تحدث خلخلة في ضغط الهواء، أمّا في مناطق الأقطاب فإنها تتلقّى كميّةً قليلة جداً من الإشعاع الشمسي، لذا يكون سطح الأرض بارداً، وهذا يؤدّي إلى تبريد الكتلة الهوائية التي تعلوه، فتزداد كثافتها وتهبط إلى أسفل لتذهب إلى المناطق الأسخن وذات الضغط المنخفض، لتأتي بعد ذلك كتلة هوائيّة أخرى وتحلّ محلها، ويكون هذا التأثير على مستوى سطح الأرض كاملاً.
2. التباين الحاصل في تسخين سطح الأرض بين اليابسة والبحار والمحيطات، وذلك بسبب السعة الحراريّة الكبيرة للماء؛ إذ تسخن اليابسة بسرعة أكبر من المياه في النهار ممّا يؤدّي إلى تسخين الكتلة الهوائية التي تعلوها فتقلّ كثافتها ويقل ضغطها، وتحلّ محل الكتلة الهوائية الموجودة فوق سطح الماء، بينما تنعكس هذه العمليّة ليلاً؛ بحيث تحتفظ المياه بالحرارة فتكون أسخن من اليابسة، ممّا يؤدّي إلى تسخين الطبقة الهوائية التي تعلوها لتقل كثافتها وضغطها لترتفع إلى أعلى، وتحلّ محل الكتلة الهوائية الباردة الموجودة فوق اليابسة، وهذا ما يسمّى نسيم البر والبحر.
3. التباين الحاصل في تسخين سطح الأرض تبعاً لاختلاف ارتفاعها؛ بحيث تكون المناطق المرتفعة ذات حرارة أعلى، بينما المناطق المنخفضة ذات حرارة أقل، وتحدث الآلية هنا بشكل مشابه تماماً للآلية السابقة.
4. دوران الأرض حول محورها الواصل بين قطبيها بسرعة زاوية ثابتة؛ بحيث تكون أقصى سرعة عند خط الاستواء والّتي تبلغ 1600كم/ساعة، لتنخفض بشكل تدريجي كلّما ابتعدنا عن خط الاستواء واقتربنا نحو القطبين؛ بحيث تنخفض إلى الصفر عند القطبين