دانلود تحقیق بررسی انرژی اتمی در جهان امروز

واژه اتم از کلمه یونانی اتموس به معنای ناشکستنی گرفته شده است که بعدها در زبان علمی، به «اتم»‌تبدیل شد.

اتم کوچکرین ذره هر چیز است.

تصور اتم از دو هزار و پانصد سال پیش در ذهن اندیشمندان یوناین پیدا شد.

لیوسیپوس Leucippus فیلسوف یونانی قرن پنجم پیش از میلاد نخستین کسی بود که عقیده داشت هر چیزی را می توان به تکه های کوچکتر از خود تقسیم کرد.

او نخستین کسی بود که تئوری اتمی را بنیاد نهاد.

شاگرد او دموکریتوس Democritus که در زبان فارسی به دموکریت یا ذیمقراطیس نامیده می شود در اواخر قرن پنجم و اوایل قرن چهارم پیش از میلاد می زیست او همیشه شاد و خوشبین بود، و به فیلسوف خندان شهرت یافت وی نئوری اتم لیپوسیوس را پذیرفت.

وی معتقد بود که همه جهان، از انواع گوناگون اتم تشکیل شده است و در فاصله میان اتمها چیزی نیست، اتمهای جدا از هم به قدری کوچکند که دیده نمی شود، اما وقتی بهم بپیوندند چیزی را بوجود می آورند که ممکن است قابل دیدن باشد.

چگونگی قرار گرفتن آنها در کنار یکدیگر در اجسام گوناگون فرق می کند.

دموکریتوس می اندیشید که اتمها، اگرچه می توانند آرایش یا شیوه قرار گرفتن خود را کنار یکدیگر تغییر دهند، نه به وجود می آیند و نه از میان می روند.

با تغییر آرایش اتمها فقط چیزی به چیز دیگر تبدیل می شود.

وی حدود 70 سال زندگی کرد و نزدیک به 72 جلد کتاب نوشت که با گذشت زمان حتی یک نسخه از کتابهای او در دست نیست و اگر تئوری دموکریتوس بنام اوست به همین سبب است که کتابهای قدیمی دیگری که باقی مانده اند به دموکریتوس و تئوری او در باره اتم اشاره کرده اند.

بعد از دموکریتوس فیلسوفان دیگری چون اپیکوئر Epicurur و لوکریتوس Lucretius نظرات او را پذیرفتند و به هواداران اتمیسم پیوستند.

لوکریتوس منظومه ای فلسفی و آموزنده در باره فیزیک که در باره ماهیت اشیا است سروده است.

اما با این همه مردم تصور اتم را نپذیرفتند و با از میان رفتن نوشته های آن دو، اتم به فراموشی سپرده شد.

در سال 1417 نسخه آسیب دیده از شعر لوکریتوس پیدا شد و مردم اروپا علاقه زیادی به نوشته های قدیمی پیدا کردند.

در نتیجه نسخه های بسیاری از شعر لوکرتیوس رونویسی شد.

در سال 1454 یوهان گوتنبرگ Johann Gutenberg حروف چاپی را برای استفاده در ماشین چاپ در اروپا اختراع کرد، که سبب گردید با سرعت از هر کناب، نسخه های بسیاری تهیه شود و احتمال از بین رفتن کتابها کمتر شود.

از جمله کتابهایی که به چاپ رسید شعرهای لوکریتوس بود.

در نتیجه عده ای به موضوع اتم علاقمند شدند.

که یکی از این علاقمندان پیرگاسندی Pierre Gassendi فیلسوف و ریاضی دان فرانسوی در نیمه قرن 17 میلادی بود.

وی با نوشتن چندین کتاب مؤثر اندیشه اتمیسم را دوباره زنده گردانید و به تئوری اتمی اپیکور و لوکرتیوس جانی دوباره بخشید.

«گاسندی» معتقد بود که برای شناختن جهان، باید دست به آزمایش زد.

یکی از کسانیکه با عقیده او آشنایی پیدا کرد شیمیدان انگلیسی بنام «رابرت بویل» Robert Boyle بود.

او نخستین کسی بود که برای نشان دادن وجود اتم ها به آزمایش پرداخت.

وی می گفت: عنصرهای شیمیایی با مواد مرکب فرق دارند و همچنین در رابطه میان فشار و حجم گازها به قانونی دست یافت، که آن را قانون بویل یا قانون بویل-ماریوت یا قانون ماریوت می نامند.

ادم ماریوت Edme Mariotte فیزیکدان فرانسوی اکتشافهای بسیاری در زمینه فیزیک مایعات کرد پانزده سال پس از بویل، قانون بویل را مستقلاً و به صورت کاملتر کشف کرد و اعلام داشت افزایش دما سبب انبساط هوا می شود و کاهش دما سبب تراکم هوا می شود.

بنابراین قانون بویل هنگامی درست است که دما ثابت باشد.

بنابراین، در فرانسه، قانون مربوط به رابطه حجم و فشار گازها را قانون ماریوت و گاهی قانون بویل – ماریوت می نامند.

تا اواخر قرن 18 شیمیدان ها با توجه به گفته بویل دست به آزمایش عنصرها زدند و توانستند 30 عنصر گوناگون را کشف کنند.

در این دوره کوبالت، نیکل، اورانیوم نیز کشف شد و همچنین دانشمندان قرن هجدهم کشف کردند که هوا مخلوطی است از گاز اکسیژن و نیتروژن، که این دو هر کدام یک عنصرند.

در سراسر قرن هجدهم میلادی بیشتر شیمیدان ها اندیشه اتم را پذیرفته بودند و علاقه ای به اتم نشان نمی دادند و بیشتر به شیوه رفتاری عنصرها توجه می کردند.

در سال 1782 آنتوان لوران و لاوازیه Lavoisier ، Antoine Laurent شیمیدان فرانسوی و بنیانگذار شیمی جدید، قانون بقای ماده را کشف کرد وی با آنکه به اتم و پژوهش در باره آن علاقمند نبود، اما با کشف قانون بقای ماده اندیشه وجود اتم را تأیید کرد.

ژوزف لویی پروست Joseph Louis Proust در سال 1799 قانون نسبت های معین را کشف کرد که نشان دهنده این بود که عنصرها همیشه به نسبت های کاملاً معین با هم ترکیب می شوند.

او با اینکه به اتم و پژوهش در زمینه اتم علاقه ای نداشت اما قانون نسبت های معین او با اندیشه اتم جور درمی آمد.

در سال 1803 جان دلتون” John Dalton “ فیزیکدان و شیمیدان انگلیسی به تئوری اتمی جان تازه بخشید و جدول وزنهای اتمی را تنظیم کرد.

و همچنین قانون نسبت های چندگانه یا قانون دالتون را کشف کرد.

در این قانون نسبت های چندگانه هنگامی برقرار است که بخواهیم یک اتم یا دو اتم یا سه اتم از یک عنصر را با یک یک اتم از عنصر دیگر ترکیب کنیم.

اما هرگز نمی توان با دو نیم اتم و نسبت هایی مانند آن ترکیبی بدست‌ آورد.

دالتون فکر کرد که این موضوع آخرین گواه لازم برای نشان دادن این است که عنصرها از اتمهایی ساخته شده اند که به تکه های کوچکتر تقسیم نمی شوند.

دالتون در سال 1808 میلادی کتابی را انتشار داد و در آن اندیشه های خود را در باره اتم بیان کرد.

پس از انتشار کتاب او شیمیدان ها یکی از پس از دیگری تصور وجود اتم را پذیرفتند و سرانجام همه شیمیدانها به وجود اتم معتقد شدند.

بهمین سبب او را طراح تئوری اتمی و کاشف اتم می دانند.

در اواخر سال 1890 بتدریج تعدادی از پدیده های مطرح شده آن زمان قابل توجیه شدند و دو حادثه منجر به کشف هایی شد که عبارتند از کشف اشعه ایکس در سال 1895 توسط ویلهلم رونتگن آلمانی Wilhelm Roentgen و کشف یک اشعه غیرعادی ساطع شده از اورانیوم که باعث تیره شدن صفحه حساس عکاسی می گردید.

این کشف توسط هنری بکرل فرانسوی Henri Becquerel در پاریس در سال 1896 صورت پذیرفت.

کشف ذره باردار الکتریکی که الکترون نامیده شد توسط ژوزف جان تامسون انگلیسی Joseph John Thomson در سال 1897 که از بررسی و تحقیق تخلیه الکتریکی گازها در آزمایشگاه کاوندیش در کمبریج حاصل شده بود صورت گرفت.

این نخستین طرح اتمی از اوست.

تامسن اتم را به صورت کره ای پر از ماده می دانست که دارای بار الکتریکی مثبت است و عده ای الکترون در آن موج می زند.

عده الکترون ها به اندازه ای است که بار کلی اتم خنثی است.

در سال 1898 دو عنصر جدید دو عنصر رادیواکتیو یعنی رادیوم و پولونیوم که مانند اورانیوم از خود اشعه ساطع می کردند توسط مادام کوری و همسرش پیر کوری Madam Curie و Curie Pierre کشف شد.

این کشف در نتیجه یک بررسی و تحقیق حساب شده از مشاهدات بکرل بدست آمد.

آنها این پدیده را رادیواکتیویته نامیدند.

تلاش طولانی خانواده کوری در یک انبار سرد با وسایل ناقص در مدرسه فیزیک در پاریس انجام گرفت آنها برای اثبات وجود «رادیوم» این ماده را از یک تن سنگ معدن اورانیوم جدا نموده و بدین ترتیب وجود این عنصر را مشاهده و اندازه گیری کردند.

این موفقیت یک حماسه در تاریخ علوم بشمار می آید.

پس از مرگ پیر کوری در یک حادثه رویای خانواده کوری که تاسیس انستیتو رادیم در پاریس بود محقق شد.

او بیشتر وقت خود را در این انستیتو روی رادیواکتیویته صرف کرد.

ارنست راترفورد Ernest Ruther Ford فیزیکدان انگلیسی در زلاندنو بدنیا آمد.

وی در سال 1895 از نیوزیلند به کمبریج رفت و در همانجا با کشفیات بکرل و خانواده کوری آشنا شد و در تمام طول عمر به تحقیق در زمینه رادیواکتیویته پرداخت.

وی همکاری خودش را با شیمیست جوان و برجسته فردریک سودی Frederick Soddy از دانشگاه آکسفورد آغاز کرد.

مهارتهای سودی نقش مهمی در موفقیت او داشت.

در طی دو سال که با هم همکاری داشتند بر پایه آزمایشهایی که انجام دادند ثابت کردند که ریشه اصلی ایجاد رادیواکتیویته تغییر خودبخودی یک اتم به اتم دیگر است.

این کشف به معنای رد این اعتقاد قدیمی بود که عنوان می کرد اتمها توپهای کوچک غیرقابل تجزیه هستند که هیچوقت ماهیت عوض نمی کنند.

در مقابل این ادعا در پدیده رادیواکتیویته مشاهده می کنیم که یک عنصر شیمیایی به عنصر دیگر تبدیل می شود.

البته نه تبدیل سرب به طلا بلکه بعنوان مثال تبدیل رادیم به گاز نادر رادون، رادیم که بتدریج از بین می رود گفته می شود که تحت تلاشی رادیواکتیویته قرار گرفته است.

او تابشهای رادیواکتیویته را کشف کرد.

وی تابشی را که از اورانیوم و توریوم ساطع می شد به سه دسته تقسیم کرد.

و این سه نوع تابش را با نام سه حرف اول الفبای یونانی نامگذاری کرد.

تابشی که بر اثر گذشتن از نزدکی آهنربا کمی خم می شود پرتوهای آلفا (= اشعه آلفا) نامید و تابشی را که بر اثر گذشتن از نزدیکی آهنربا خمیدگی بیشتری پیدا می کرد پرتوهای بتا (= اشعه بتا) نامید و تابشی را که گذشتن از نزدیکی آهنربا تأثیری بر آن تأثیر نداشت پرتوهای گاما (=اشعه گاما) نام نهاد.

او در یک لحظه به یاد ماندنی که یکی از همکارانش بمنظور بررسی ساختمان اتم، آنها را با ذرات کوچک باردار (ذرات آلفا) بمباران می کرد، تعدادی از ذرات در برخورد با اتم جهتشان تغییر می کرد و عده ای مخالف جهتی که وارد شده بودند منعکس می شدند.

راترفورد این واقعه را با بکاربردن یک محفظه پانزده اینچی و بمباران کردن یک صفحه کاغذ شبیه سازی نمود.

پس از انجام این آزمایش او عنوان کرد که تعداد محدودی از ذرات آلفا بایستی با نیروی بسیار قوی که در داخل اتمها وجود دارد رودررو قرار گیرند و این در حالی می تواند اتفاق بیافتد که هسته اتم دارای بار الکتریکی بسیار کوچکی باشد.

اکثر ذرات آلفا از فضاهای خالی اطراف هسته اتم تقریباً بطور مستقیم عبور می کنند.

اما ذرات آلفایی که شانس رسیدن به هسته اتم را پیدا می‌کنند منعکس می گردد.

بدین وسیله ایده اتم هسته ای بوجود آمد.

وی پروتون را در سال 1919 کشف کرد.

او با کسانی چون هانس گایگر Hons Geiger محقق آلمانی که شمارنده گایگر را اختراع کرد و جرج فون هوسی George Von-Hevesy محقق لهستانی که طراح تعداد زیادی از روشهای رادیوشیمی بود و بالاتر از همه، دان نیلز بوهر Dane niels Bohr که شهرتش به پای راترفورد می رسید همکاری داشت.

که هر کدام پس از جدا شدن از راترفورد مرکز تحقیقاتی جدیدی در زمینه رادیواکتیویته و هسته اتم تأسیس کردند.

در این مرحله زمانی، در دو زمینه دیگر فیزیک در خصوص علوم اتمی پیشرفت های ارزشمندی رخ داد.

اولین پیشرفت، تئوری نسبیت آلبرت انشتاین Albert Enishtein فیزیکدان و ریاضی دان آلمانی بود.

در میان نتیجه های مختلف حاصل از این تئوری، معادله معروف مربوط به ارتباد ماده و انرژی است که معمولاً بصورت E=MC2 نشان داده می شود.

بر مبنای این معادله می توان کفت که جرم و انرژی دو حالت از یک چیز یکسان هستند.

مثلاً اگر یک گرم از ماده ای را به انرژی تبدیل کنیم، مقدار انرژی حاصل باندازه مقدار انرژیی خواهد بود که از یک بمب اتمی حاصل می شود.

مقدار بسیار جزیی از این انرژی وقتی آزاد می شود که یک نوع اتم با انجام «تلاشی رادیواکتیو» به نوع دیگر تبدیل شود.

مقدار بسیار بیشتری از انرژی حاصل از ماده، در راکتورهای اتمی و سلاحهای هسته ای آزاد می گردد.

اینشتین را از پدران عصر اتم دانسته اند.

نظریات او در گسترش پژوهشهای اتمی تأثیر فراوان داشت.

این پژوهش ها به ساختن نخستین بمب اتمی انجامید.

شهرت انیشتن بیشتر به سبب «تئوری نسبیت» اوست.

دومین پیشرفت در این دوره ماکس پلانک Max Plank بود او با طرح این ایده که اتمها حامل مقداری انرژی هستند و اتمها فقط قادر هستند که مقدار معینی از انرژی را بگیرند یا دفع کنند قوانین تئوری کوانتایی را مطرح کرد.

در خصوص این تئوری نیلز بوهر در سن 26 سالگی از کپنهاک وارد کمبریج شد.

او اعتقاد داشت که هسته اتم مطرح شده توسط راترفورد اگر از قانونی که برای دینام و موتورهای الکتریکی بخوبی عمل می کند تبعیت نماید نمی تواند دوام بیاورد.

در مدل راترفورد الکترون همانند سیارات که بدور خورشید می گردند بدور هسته اتم در حال گردشند