کمیکار ، راه حیات در زمین

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
امیرکاوه

نام: حامد فرهنگ

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۲/۷/۷ - ۱۶:۰۵


پست: 388

سپاس: 168

جنسیت:

تماس:

کمیکار ، راه حیات در زمین

پست توسط امیرکاوه »

در این مسابقه پژوهش گران تلاش می کنند تا با طراحی و ساخت یک ماشین در ابعاد کوچک و کنترل واکنشی که نیروی محرکه ماشین را تأمین می کند خلاقیت ها و ابتکارات خود را نشان دهند.در این مسابقه ماشین مذکور باید مسیر مشخصی را طی نماید و طبق قوانین مسابقه ماشینی برنده اعلام می شود که نسبت به خط پایان که مشخص شده خطای کمتری داشته باشد. در کنار این مسابقه عملی ، دانشجویان دستاوردها ی خود را در قالب پوستر به معرض دید عموم گذاشته و بدین وسیله ابتکارات، ابداعات، محاسبات، نوع واکنشها و نحوه کنترل آن، موارد زیست محیطی و عواملی که در آن برتری این واکنش را نسبت به سوختهای فسیلی نشان می دهد بررسی می کنند.



در اتومبیل های امروزی،برای تامین نیروی پیشران از موتورهای درون سوز استفاده می شود که با استفاده از انرژی حاصل از احتراق سوخت های فسیلی کار می کنند.امروزه،رو به کاهش گذاشتن ذخایر نفت از یک سو و دغدغه های زیست محیطی از سوی دیگر،جوامع دانشگاهی و تحقیقاتی را به آن وا داشته است که در پی جایگزینی مناسب و مطمئن برای این نوع سوخت ها باشند.در این راستا،در قوانین مسابقات کیمیکار نیز،تیم های شرکت کننده ملزم به استفاده از واکنشی غیر احتراقی به منظور تولید نیروی محرکه ماشین گشته اند.همچنین در بخش توقف ماشین،توانایی تیم ها در متوقف کردن ماشین به کمک کنترل دقیق و اتمام واکنش در زمان مناسب محک زده می شود.در اد امه،به بررسی سه واکنش متداول پیل الکترو شیمیایی،پیل سوختی،و جت گاز به عنوان نیروی پیشران پرداخته می شود.

۱) پیل الکترو شیمیایی:

پیل الکترو شیمیایی یک منبع انرژی است که با بهره گیری از واکنش های الکترو شیمیایی،در یک سیستم بسته انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.هر پیل الکترو شیمیایی از دو نیم سلول آند و کاتد تشکیل شده است که در هر کدام،یک نیم واکنش اتفاق می افتد.در نیم سلول آند واکنش اکسایش و در نیم سلول کاتد واکنش کاهش اتفاق می افتد.به عنوان مثال، در پیل الکترو شیمیایی دنیل،واکنش ها به شکل زیر است:



از مزیت های این سیستم،عدم دفع مواد زائد به طبیعت و قابلیت تولید انرژی الکتریکی با ولتاژها و شدت جریان های مختلف از طریق آرایش دادن مجموعه پیل ها به صورت سری و موازی است.از نظر ایمنی نیز پیل الکترو شیمیایی دارای خطرات عملکردی پایینی است که این امر باعث شده است استفاده از این سیستم در دوره های اخیر مسابقات کمیکار رو به فزونی گذارد.

۲) پیل سوختی:

در پیل سوختی به مانند پیل الکتروشیمیایی،دو نیم واکنش در دو نیم سلول اتفاق می افتد.در قسمت آند، سوخت ودر کاتد،اکسیدان وارد می شود.این دو در حضور الکترولیت با هم واکنش داده،انرژی الکتریکی تولید می کنند.
تفاوت عمده ی پیل سوختی با پیل الکترو شیمیایی در آن است که در اینجا واکنشگرها در یک سیستم باز مصرف می شوند،در حالی که پیل الکترو شیمیایی صرفا با آزاد سازی انرژی ذخیره شده در یک سیستم بسته کار می کند.علاوه بر این در سلول الکترو شیمیایی،الکترود ها در حین کار کردن پیل دچار تغییر شیمیایی شده،در واکنش شرکت می کنند،در حالی که الکترودهای یک پیل سوختی،کاتالیستی و نسبتا پایدار می باشند.
ترکیب های زیادی از سوخت و اکسیدان در پیل سوختی قابل استفاده است،به عنوان مثال پیل هیدروژنی از هیدروژن به عنوان سوخت و از اکسیژن به عنوان اکسیدان بهره می برد.از سوخت های دیگر قابل استفاده می توان به الکل ها،و از اکسیدان دیگر می توان به هوا،گاز کلر و کلر دی اکسید اشاره کرد.
پیل سوختی انواع مختلفی دارد که در شرایت عملکردی متفاوت کار می کنند،اما در مسابقات کیمیکار آنهایی قابل استفاده اند که دمای عملکردی پایینی داشته باشند.در نتیجه،استفاده از پیل سوختی محدود به انواعی چون پیل سوختی الکتروگالوانیک و پیل سوختی اسید فرمیک می شود.مشکل دیگر،تجهیزات و مواد مورد استفاده در پیل سوختی است که گران قیمت و حتی نایاب می باشند، به عنوان مثال غشای استفاده شده در بین آند و کاتد،گاهی به دلیل داشتن خواص ویژه و عدم تولید انبوه،گران قیمت بوده و همچنین به دلیل داشتن کاربرد های نظامی،به آسانی در دسترس قرار نمی گیرند.

۳) جت گاز
بسیاری از واکنش های شیمیایی با تولید گاز همراه اند،بدین معنا که تعداد مول های گاز در سمت فراورده ها بیشتر از واکنشگرها است.با خروج گاز تولیدی از محفظه ی واکنش،گاز نیرویی به طرف جلو به ظرف وارد می کند.که از این نیرو می توان به عنوان نیروی محرکه ی ماشین استفاده کرد.در مسابقه ی کیمیکای،با تنظیم مقدار واکنشگر ورودی به محفظه واکنش می توان میزان گاز تولید شده را تنظیم واز این طریق مسافت طی شده توسط ماشین را تعیین نمود.از چنیین واکنش هایی می توان به واکنش تجزیه آب اکسیژنه اشاره نمود.
از مزایای این واکنش،دمای واکنش پایین و ثابت واکنش بزرگ را می توان نام برد.همچنین ماشینی که با جت گاز کار می کند،نیازی به موتور الکتریکی نخواهد داشت.شایان ذکر است که به دلیل مسائل ایمنی،استفاده از جت گاز های داغ در دوره ی اخیر مسابقات کیمیکار ممنوع اعلام شد

نمایه کاربر
امیرکاوه

نام: حامد فرهنگ

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۲/۷/۷ - ۱۶:۰۵


پست: 388

سپاس: 168

جنسیت:

تماس:

Re: کمیکار ، راه حیات در زمین

پست توسط امیرکاوه »

اقا این همه نخبه اید ! یه نظر بدید . بابا پای حیات زمین در میونه . راست و پوست کنده اش کمیکار یه ماشین شیمیایی هست که با استفاده از واکنشهای شیمیایی حرکت می کنه اما سوخت اولیه اش تجدید پذیر هست . به طبیعت اسیب نمی رسونه . مصرف کم اما بازده بالا داره . الان من دو تا کمیکار دارم که سیستمشون تقریبا یکیه ولی سوخت متفاوت دارند . ماشین اولم :
1 - مخلوط اب اکسیژنه و نیترات پتاسیم در یک راکتور الومینومی به تناسب سرعت و وزن ماشین با هم مخلوط و از فشار دود حاصل از این واکنش ، یک چرخدنده رو می چرخونن که سبب حرکت چرخ ها میشه .
2 - در این ماشین نیترو متان + تترااتیل سرب + mtbe ، در یه راکتور اهنی به نسبت وزن و سرعت با هم ترکیب و چرخدنده رو می چرخونند .
3 - البته میشه به شکل راکت هم ساخت که باید از ترمایت استفاده کرد که خیلی خطرناکه .
حالا شما هم چند تا طرح بدید . ممنونم . امیرمحمدکاوه .

ارسال پست