یخچالها

یخچال‌ها توده‌های بزرگی از یخ و برف می‌باشند که در مناطقی که آب و هوا سرد و یخبندان است تشکیل می‌شوند. در این نوع مناطق ریزش برف بیش از مقدار ذوب و تبخیر آن می‌باشد. البته وجود سرما در یک منطقه برای تشکیل یخچال کافی نیست. برای تشکیل یخچال علاوه بر وجود سرما حتما ریزش زیاد برف نیز لازم است. هرچه از مناطق استوایی به مناطق قطبی نزدیکتر شویم به علت کم شدن درجه حرارت خورشید یخچال‌ها در ارتفاع کمتری تشکیل می‌شوند.

در دوران‌های گذشته مخصوصا در دوره پلیستوسن یخچال‌های طبیعی بخش وسیعی از قاره‌ها را می‌پوشاندند. ولی از آن زمان تابحال این یخچال‌ها پس ‌روی کرده‌اند و اثر زیادی بر توپوگرافی زمین گذاشته‌اند. امروزه در حدود 10 درصد از سطح زمین (حدود 16 میلیون کیلومتر مربع) توسط یخچال‌ها اشغال شده‌اند.

برف و بهمن

برف در اثر یخ‌زدن قطرات آب در هوا بوجود می‌آید که بصورت بلورهای بسیار زیبا و به انواع اشکال هگزاگونال دیده می‌شود. برف تازه بسیار سبک بوده و وزن مخصوصی در حدود 0.1 دارد. این برف در دامنه کوههایی که دارای شیب هستند جمع شده و بعد از مدتی در اثر انباشته شدن و سنگین شدن تحت اثر وزن خود به نقاط پست‌تر حرکت کرده و موجب تشکیل بهمن می‌شوند.

حرکت یخچال‌ها

در مناطقی که درجه حرارت متوسط سالیانه در حدود صفر درجه است اکثرا مقداری برف برروی زمین باقی می‌ماند که هر ساله به مقدار آن اضافه می‌شود. وقتی ضخامت این توده زیاد باشد در اثر وزون خودش به طرف پایین شروع به حرکت کرده و در نتیجه یخچال‌های طبیعی را تشکیل می‌دهد.

سرعت حرکت یخچال‌ها متفاوت بوده و به عواملی چون شیب دره یخچالی ، ضخامت توده یخ ، صاف بوده دیواره‌ها و بستر دره و بالاخره به مقدار آب موجود در یخ بستگی دارد. اندازه گیری‌هایی که درباره سرعت حرکت یخچال‌های به عمل آمده است، نشان می‌دهد که یخچال‌ها بطور متوسط بین 30 سانتیمتر تا 1 متر در روز تغییر مکان می‌دهند.

انواع یخچال

یخچال‌ها را بر حسب محل تشکیلشان به 3 دسته عمده تقسیم می‌کنند :

• یخچال‌های کوهستانی یا دره‌ای (از نوع آلپ) :
  این نوع یخچال‌ها در قلل کوهها و دامنه‌های آنها تشکیل می‌شوند. برای مثال می‌توان یخچال‌های آلپی را نام برد. این توده‌های یخی در گودی‌ها و ناودیس‌ها تشکیل می‌گردند.
  
  
• یخچال‌های قطبی :
  در اثر نزدیکی به قطب وسعت زیادی از سطح قاره را اشغال کرده‌اند. این نوع یخچال‌ها در قطب جنوب و گرینلند دیده می‌شوند. یخچال‌های قطبی (که به آنها یخچال‌های قاره‌ای نیز اطلاق می‌شود) 90% سطح قطب جنوب و 80% جزیره گرینلند را می‌پوشاند. این نوع یخچال‌ها در دره‌ها حرکت نمی‌کنند. بلکه حرکت آنها به صورت یک توده وسیعی در سطح قاره‌ها می‌باشد.
  
  
• کلاهک‌های یخی :
  کلاهک‌های یخی ، وسعت زیاد در کوههای مناطق قطب جنوب ، گرینلند و ایسلند دیده می‌شوند. کلاهک‌های یخی کوچکتر در قله کوههای مرتفع مانند اورست دیده می‌شوند.

تخریب و حمل مواد بوسیله یخچال‌ها

برف‌های یخچال‌ها در اثر وزن خود به تدریج متراکم شده و بعد از مدتی به یخ تبدیل می‌گردد. سپس این یخچال‌ها به آهستگی به طرف دره و ناحیه‌ای که ذوب می‌گردند حرکت می‌کنند. قدرت حمل یخچال‌ها بسیار بالا بوده و می‌توانند قطعات سنگ‌های بسیار بزرگی را همراه با قطعات سنگ‌ها کف و دو طرف بستر خود را حمل نمایند. حمل این قطعات توسط یخچال‌ها باعث ساییدگی کف و بستر رودخانه‌ها می‌شوند. به همین خاطر بستر یخچال و قطعات سنگ‌های همراه یخچال اغلب صاف و یا در سطح خطوطی را نشان می‌دهند.

تمام مواد تخریبی که بوسیله یخچال‌ها حمل می‌شوند مورن (Moraine) نامیده می‌شوند که برحسب موقعیت و محل آن در یخچال‌ها به نام مورن‌های کناری (آنهایی که در کناره‌های یخچال جمع گشته‌اند) مورن‌های میانی (معمولا از برخورد دو مورن کناری تشکیل می‌شوند) و مورن‌های پیشانی (در اثر ذوب شدن یخچال در پیشانی یخچال جمع می‌گردند) نامیده می‌شوند.

تقسیم‌بندی دیگری که برای مورن‌ها انجام داده‌اند برحسب این است که این مواد در روی یخچال ، در میان یخچال و یا در زیر یخچال می‌باشند آنها را به ترتیب مورن‌های روی یخچالی ، درون یخچالی و زیریخچالی نامگذاری می‌کنند. مورن‌ها تا پیشنای تا زمانی که یخچال ذوب می‌شود حمل می‌شوند.

رسوبگذاری بوسیله یخچال‌ها

در اثر ذوب یخچال مواد حمل شده که شامل قطعات ریز و دشت می‌باشد، رسوب می‌نمایند که این نوع رسوبات را Glacial drift می‌نامند. رسوبات یخچالی را به دو دسته رسوبات در هم یا تیل و رسوبات لایه‌لایه تقسیم می‌نمایند.

تیل‌ها

به رسوبات غیر منظم و طبقه‌بندی نشده یخچالی اطلاق می‌شود. مواد تشکیل دهنده این رسوبات از نظر ابعاد و قطعات و دانه‌ها تفاوت خیلی زیادی دارند و هیچگونه نظمی در آنها دیده نمی‌شود و کاملا فاقد جورشدگی می‌باشند. اندازه دانه‌ها در این رسوبات از قطعه سنگ‌های بسیار بزرگ تا رس تغییر می‌کند.

تیل‌ها بیشتر شامل تخته‌سنگ‌های بسیار بزرگ و کوچک ، قلوه سنگ ، شن ، ماسه ، همراه با ذرات ریزتر از قبیل رس هستند. قطعات درشت‌تر در تیل‌ها در اثر فرسایش یخچالی دارای سطحی صاف و صیقلی شده و گاهی نیز مخطط می‌باشند. موقعی که تیل سخت گردد و به سنگ تبدیل شود، تیلیت نامیده می‌شوند.

رسوبات لایه لایه

آب حاصل از ذوب یخچال‌ها بصورت جوی و رودخانه جریان می‌یابد که دارای مقادیری ذرات ریز از قبیل رس و دانه‌های ریز ماسه می‌باشد. این مواد در محلی دورتر از یخچال و در محیط آرام رسوب می‌کنند. این رسوبات دارای لایه‌بندی بوده و دانه‌های آنها نیز از یکدیگر تفکیک شده‌اند.

فرسایش یخچالی

قدرت حمل مواد بوسیله یخچال‌ها بسیار زیاد می‌باشد و می‌توانند قطعات بسیار بزرگ را تا مسافت‌های طولانی حمل نمایند. در نتیجه موقعی که یخچال به حرکت در می‌آید سنگ‌های کف و بستر و دیواره‌های یخچال را با خود حمل کرده و همچنین باعث ساییدگی ، خراش و صیقلی شدن آنها می‌شود. این عمل فرسایش بوسیله یخچال‌ها را Earation می‌نامند. از پدیده‌هایی که در اثر فرسایش یخچالی بوجود می‌آید دره‌‌های یخچالی هستند. این دره‌ها معمولا دارای شکل U می‌باشند. در واقع دره‌هایی که مدت زمان زیادی توسط یخچال‌ها اشغال شده‌اند در اثر فرسایش به صورت U در می‌آیند.

یکی دیگر از فرم‌هایی که در اثر فرسایش یخچالی بوجود می‌آید. دره‌های معلق است. وقتی یخچال دره بزرگی را اشغال می‌کند که شامل دره اصلی و دره‌های فرعی است از آنجایی که دره اصلی دارای یخ بیشتری است در نتیجه کف بستر خود را سریعتر حفر خواهد کرد و کف دره فرعی در بالای دره اصلی قرار خواهد گرفت. این اختلاف سطح که بین دره اصلی و دره فرعی بوجود می‌آید باعث تشکیل دره‌های فرعی می‌شود. یخچال‌ها باعث تخریب قله کوهها می‌شوند و آنها را نوک تیز و هرمی شکل می‌کند. این نوع فرسایش در کوههای آلپ بسیار زیاد دیده می‌شود

هوازدگی

هوازدگی به زبان ساده عبارت است از پاسخی که مواد سطح زمین در مقابل تغییر محیط از خود بروز می‌دهند و شامل از هم پاشیدن سنگها و تجزیه آنها در سطح زمین و یا نزدیک به سطح زمین است. بعد از میلیونها سال ، بالا آمدگی و فرسایش ، سنگهای موجود در سقف توده‌های نفوذی از بین رفته و توده در سطح زمین رهنمون پیدا می‌کند. این توده متبلور که در دما و فشار زیاد و احتمالا در چند کیلومتری زیر زمین تشکیل شده بود، اکنون در سطح زمین و در معرض شرایطی کاملا متفاوت قرار دارد.

در چنین وضعیتی ، توده سنگ به تدریج تغییر می‌کند تا جایی که دوباره با شرایط جدید به حالت تعادل برسد به چنین تغییراتی در سنگ ، هوازدگی می‌گویند. هوازدگی معمولا به دو صورت مکانیکی و شیمیایی بررسی می‌شود ولی در طبیعت این دو همزمان عمل می‌کنند.

انواع هوازدگی

هوازدگی را با توجه به نوع تغییراتی که در سنگ صورت می‌گیرد به انواع مکانیکی و شیمیایی تقسیم می‌کنند.

هوازدگی مکانیکی

در هوازدگی مکانیکی هیچ تغییری در ترکیب شیمیایی سنگ صورت نمی‌گیرد بلکه سنگها تحت تاثیر یک سری از عوامل فیزیکی به قطعات کوچکتر تقسیم می‌شوند. بر اثر خرد شدن سنگها سطح جانبی قطعات زیادتر شده و در نتیجه برای این عوامل عبارتند از : یخبندان ، انبساط حاصل از برداشته شدن بار فوقانی ، انبساط حرارتی و فعالیت موجودات زنده.

هوازدگی شیمیایی

در هوازدگی شیمیایی ساختمان داخلی کانیها بر اثر افزایش یا کاهش عناصر تغییر می‌کند. در واقع در این نوع هوازدگی ترکیب شیمیایی سنگها تغییر می‌کند. در هوازدگی شیمیایی آب مهمترین عامل به شمار می‌رود. ولی لازم به ذکر است که آب خالص غیرفعال بوده و نمی‌تواند هیچ تغییری در سنگها ایجاد کند. افزایش مقدار کمی از مواد محلول می‌تواند آب را فعال سازد. اکسیژن و دی‌اکسید کربن محلول در آب باعث ایجاد تغییرات اساسی در سنگها می‌شوند.

سرعت هوازدگی

سرعت هوازدگی سنگها به عوامل زیادی بستگی دارد از جمله این عوامل می‌توان به اندازه ذرات کانیهای سازنده سنگ و عوامل آب و هوای محیط را نام برد. هر چقدر اندازه کانی کوچکتر باشد سطح موثر آنها زیادتر بوده و در نتیجه سریعتر تحت تاثیر عوامل هوازدگی ، تجزیه می‌شوند. جنس کانیهای سازنده سنگ اثر بسیار مهمی در هوازدگی دارد به عنوان مثال سنگهای گرانیتی بسیار مقاوم تر از سنگ مرمر هستند، زیرا مرمر از کلسیت ساخته شده که به آسانی حتی در محلول اسیدی ضعیفی نیز حل می‌شود.

ترتیب هوازدگی کانیهای سیلیکاته مطابق ترتیب تبلور آنهاست. کانیهایی که زودتر از همه تبلور می‌نمایند یعنی در درجه حرارت و فشارهای زیادتری بوجود می‌آیند، نسبت به کانیهایی که بعدا متبلور می‌شوند در سطح زمین پایداری کمتری دارند. زیرا شرایط تشکیل آنها با شرایط سطح زمین بسیار متفاوت است.

عوامل آب و هوایی ، بویژه رطوبت اهمیت ویژه‌ای در سرعت هوازدگی سنگها دارد. بهترین محیط برای هوازدگی شیمیایی آب و هوای گرم و فراوانی رطوبت است. در نواحی قطبی و در عرضهای جغرافیایی بالا چون برودت هوا ، رطوبت مورد نیاز برای هوازدگی را به صورت یخ در می‌آورد لذا هوازدگی شیمیایی در این نواحی بی‌تاثیر است. در نواحی خشک نیز به علت وجود رطوبت کافی هوازدگی شیمیایی نقش نداد.

هوازدگی و نهشته‌های معدنی

هوازدگی در ایجاد بعضی از نهشته‌های معدنی مهم نقش دارد، زیرا عناصر فلزی پراکنده در سنگ مادر را در یک جا جمع می‌کند. به چنین نقل و انتقالی غالبا غنی شدگی اطلاق می‌شود. غنی شدگی به دو طریق انجام می‌شود. در روش اول هوازدگی شیمیایی به همراه آب نفوذی موادی را که مناسب نیستند از سنگ در حال تجزیه جدا می‌کنند. لذا این عناصر مطلوبی که تراکم آنها در افق نزدیک سطح زمین کم می‌باشد به اعماق برده شده و با رسوب مجدد تمرکز آنها افزایش می‌یابد.

بوکسیت

بوکسیت که کانی اصلی آلومینیوم می‌باشد یکی از کانسارهایی است که به روش غنی شدگی طی فرآیندهای هوازدگی بوجود آمده است. بوکسیت در آب و هوای گرمسیری بارانی همراه با لاتریت تشکیل می‌شود. وقتی سنگ منشا غنی از آلومینیوم در معرض هوازدگی شدید و طولانی قرار بگیرد بیشتر عناصر اصلی آن نظیر کلسیم و سدیم و سیلیس در نتیجه شستشو از محیط خارج می‌شود و بر میزان آلومینیوم آن افزاوده می‌شود. با گذشت زمان خاکی غنی از آلومینیوم به نام بوکسیت حاصل می‌شود که می‌توان از آن آلومینیوم استخراج کرد.

نهشته‌های مس و نقره

بسیاری از نهشته‌های مس و نقره زمانی حاصل شده‌اند که فرآیند هوازدگی عناصری را که در کانسار اولیه با عیار پایین پراکنده بودند در یک جا متمرکز کرده است. معمولا چنین غنی شدگی در نهشته‌های پیریت‌دار (FeS) و کانیهای سولفوری معمول انجام می‌شود. پیریت به دلیل اینکه از نظر شیمیایی به اسید سولفوریک تغییر می‌یابد، می‌تواند در آبهای نفوذی فلزات معدنی را حل کند.

با انحلال کانیها مورد نظر فلزات به تدریج از خلال توده کانسار اولیه به سمت پایین مهاجرت می‌کنند تا سرانجام ته نشین شوند. ته نشینی هنگامی اتفاق می‌افتد که محلولهای مزبور به منطقه آبدار زیرزمینی نزدیک می‌شود. در این محل تغییرات شیمیایی ته نشینی عنصر فلزی می‌شود

فرسایش

فرسایش عبارت از جابجایی خرده‌های سنگی و خاک توسط باد ، رودخانه و یخ می‌باشد. مواد فرسایش یافته وارد دریاها گردیده و به صورت رسوباتی از گراول (Gravel) ، ماسه ‌، سیلت و رس در کف دریاها بجای گذاشته شد و در نهایت سنگهای رسوبی جدید را بوجود می‌آورند.

نحوه شکل گیری فرآیند فرسایش

با اجتماع تدریجی رسوبات ، وزنشان هم بالا رفته و آب درون آنها نیز خارج می‌شود. این روند به سخت شدن رسوبات منتهی می‌گردد. لایه‌های رسوبی فوق گاه چنان در پوسته زمین فرو رفته که به قسمتهای بسیار گرم آن رسیده و در پی ذوب شدن به صورت ماگما در می‌آیند. در روندی دیگر ، ‌این لایه‌ها بالا آمده و کوههایی متشکل از سنگهای رسوبی را پدید می‌آورند. تمامی فرآیندهای تشکیل سنگ ، بالا آمدگی ، فرسایش و رسوبگذاری ، مراحلی از یک چرخه پیوسته از رخدادهای زمین‌شناسی هستند.

تمام سنگها در سطح زمین در اثر پدیده‌های مختلف فرسایش خصوصا در اثر تغییرات آب و هوا ، تجزیه و متلاشی می‌شوند. هوازدگی کمکی که به فرسایش می‌کند، سائیدن قطعه سنگها و حمل آنها به جاهای دیگر است. این عمل منجر به تسطیع و سست شدن تدریجی سطح زمین می‌شود.

عوامل مؤثر در فرسایش

نیروی متحرک در تمام حالات فرسایش ، نیروی کشش جاذبه به طرف پایین است. اما عوامل اصلی که توسط آن سنگها تخریب و جابجا می‌شوند، رودخانه‌ها ، یخچالها ، امواج و جریانهای باد است. مواد رسی در اثر پدیده‌ای به نام حرکات توده‌ای به طرف پایین می‌لغزند.

عوارض سطحی ایجاد شده توسط فرسایش

بسیار از عوارض سطح زمین دارای اشکال مشخصی هستند که پدیده‌های عمده‌ای را که تحت تاثیر آن شکل گرفته‌اند را منعکس می‌کنند. مثالهای بارز در این مورد عبارتند از : دره‌های رودخانه‌ای ، دره‌های یخچالی ، دریابارهای ساحلی (دیواره‌های قائم فرسایش یافته با شیب زیاد) و آثار لغزیدگی زمین. عوامل جوی چون مقدار و پراکندگی فصل باران ، برف تبخیر و نوسان درجه حرارت و جهت باد ، پدیده‌های فرسایشی را در هر ناحیه کنترل می‌کنند.

فرسایش در گذشته

شرایط آب و هوایی زمین پیوسته در حال تغییر است. مثلا میلیونها سال گذشته قشرهای یخی ، نواحی معتدل امروزی را به وسعت زیادی می‌پوشانیدند و با تغییرات چرخه اتمسفر باعث بارندگی کافی در قسمتهایی از صحرای آمریکا و سبب نگهداری رودخانه‌های دائمی گردیده است. همینطور بعضی از نواحی گرمسیری که در حال حاضر مرطوب می‌باشند، در گذشته شرایط صحرایی داشته‌اند.

فرآیندهای فرسایش در این محلها با پدیده‌های امروزی متفاوت بوده است و خیلی از ساختمانهای مناظر امروزی تحت شرایط حاکم در گذشته شکل گرفته‌اند و سنگهایی با مقاومت متنوع که به نسبتهای متفاوت تحت تاثیر خوردگی ، کج شدگی و گسل خوردگی قرار داشته‌اند، در معرض هوازدگی و فرسایش قرار گرفته‌اند. مثلا فرسایش بلافاصله در طول خطوط ضعیف مانند درز گسل‌ها عمل نموده است.

شکلهای مختلف فرسایش

فرسایش ارتفاعات

در طول مدت زیاد فرسایش ارتفاعات را از بین برده و آنها را تبدیل به دشت کم ارتفاع می‌کند که در آن ساختمانهای زمین شناسی به صور مختلف تشکیل گردیده است. این دشت‌ها ممکن است در نتیجه بالا آمدگی پوسته قاره‌ای تشکیل فلات را بدهند که با ارتفاع بلندتر و شیب تندتر رود‌خانه‌ها مشخص‌اند و دره‌های عمیق و تنگی را حفر می‌کنند.

فرسایش نواحی شیب‌دار

در نواحی شیب‌دار ، فرسایش سریع و با شتاب بیشتری صورت می‌گیرد. در نواحی نیمه خشک شیب‌دار پوشش‌های گیاهی تا اندازه‌ای مانع فرسایش می‌شوند. اما در صحراها و زمین‌های سرد ، فرسایش آهسته تر عمل می‌نماید. بطور کلی نسبت فرسایش برای زمین‌های خشک (زمین‌هایی که از آب بیرون هستند) 8.6 سانتیمتر در 1000 سال برآورد شده است.

فرسایش سطح زمین توسط باد

فرسایش بادی به دو صورت «روبش یا بادروبی» و «سایش» است. در جا‌هایی از سطح زمین که پوشیده از ذرات ریز و ناپیوسته و عاری از رطوبت و پوشش گیاهی است، جریان هوا می‌تواند ذرات را با خود حمل کند. باد بردگی تا رسیدن به سطح ایستابی ادامه می‌یابد. در جاهایی که زمین از ذرات ریز (لای و ماسه) و درشت (قلوه سنگ و شن) درست شده است، باد بطور انتخابی ذرات ریز را حمل می‌کند و ذرات درشت به تدریج به صورت پوش ممتدی در می‌آیند که اصطلاحا «سنگفرش بیابان» نامیده می‌شود. این پوشش ، از فرسایش بیشتر سطح زمین توسط باد جلوگیری می‌کند.

هر چه سرعت باد بیشتر باشد ذرات را به ارتفاع زیادتری بلند می‌کند، به فاصله دورتر می‌برد و بالاخره ذرات بزرگتری را حمل می‌کند. ذرات حمل شده بوسیله باد ، مخصوصا بادهای قوی ، به دو بخش بار بستری و بار معلق تقسیم می‌شوند. ذراتی که توسط باد حمل می‌شوند پس از برخورد به موانعی که بر سر راه آنها قرار دارند، موجب سایش سطح آنها می‌شوند. قطعات و تکه سنگهای پراکنده ، بیرون زدگیها و حتی موانع مصنوعی از قبیل ساختمانها ، دیوارها ، تیرهای برق یا تلفن ممکن است در معرض فرسایش بادی قرار گیرند. سایش معمولا در اثر برخورد ذراتی که نزدیک سطح زمین حرکت می‌کنند، انجام می‌گیرد.

عمرزمین

از روزی که انسان برای نخستین بار شروع به نوشتن افکار خود کرد، پیوسته نگران موقعیت خود در عالم لایتناهی بوده است. لیکن تا سال 1788 و نوشته‌های «جیمز هاتن» ، مفهوم زمان تقریبا نامحدود ، تنها برای انسان دارای معنا بود و زمین صرفا در یک چارچوب موقتی مورد نظر قرار می‌گرفت. در اندیشه انسان قرون وسطی ، زمین از نظام بسته‌ای تشکیل می‌شد که از آغاز آن چندان وقتی نمی‌گذشت و عاقبت آن هم چندان دور نبود.

تاریخچه تخمین عمر زمین

از آنجایی که زمان غیر قابل لمس است، تصور ابعاد زمان نیاز به بصیرت ذهنی داشت که طبیعت ‌گرایان قرن هفدهم قادر به پذیرش آن نبودند، بنابراین نگرش قرون وسطایی کوتاه بودن زمان دنیوی همچنان باقی ماند. محققین مسیحی آن زمان بطور کلی می‌پنداشتند که سن زمین در حدود 6000 سال است، رقمی که بر اساس قبول نوشته‌های باستانی عبرانی قرار است.

سیر تحولی و رشد

تخمین عمر زمین از مدتهای بسیار طولانی فکر دانشمندان را به خود مشغول کرده بود. دانشمندان مختلف سعی داشتند با روشهای مختلفی سن کره زمین را تخمین بزنند که از آن جمله می‌توان تخمین عمر زمین را بر اساس شوری آب اقیانوسها و محاسبه میزان رسوبگذاری ذکر کرد. در سال 1897 ، فیزیکدان معروف «لرد کلوین» (Lord Kelvin) قدمت و عمر زمین را به این صورت تعریف نمود که زمین در ابتدا به حالت مذاب بوده و بعد سرد شده است. وی همچنین اظهار نظریه‌هایی را بر اساس فرضیه‌هایی در مورد منشأ و مبدا حرارت خورشید به عمل آورد و ادعا کرد زمین سنی در حدود 20 الی 40 میلیون سال دارد.

در اوایل قرن بیستم ، «رادرفورد» (Ruther Ford) و «هولمز» (Holmes) در انگلیس و «بولتوود» (Boltwood) در آمریکا دریافتند که تجزیه عناصر ناپایدار جهت تولید ایزوتوپهای رادیوژنیک می‌توانند برای تعیین سن کانیها و سنگهای پوسته کره زمین مورد استفاده قرار گیرند. ولی روشها و تکنیکهای تحلیلی در آن زمان آنقدر دقیق نبود که بتواند مقدار ایزوتوپهای رادیوژنیک موجود در سنگها را تعیین نماید. در نتیجه منحصرا بعد از سال 1950 که اسپکترومتر (Spectrometer) اختراع گردید، تعیین سن سنگها به طریق ایزوتوپی معمول گردید از این مقاله سعی می‌شود تا روشهایی را که از ابتدا برای برآورد عمر زمین مورد استفاده قرار گرفته، مورد بحث قرار دهیم و در نهایت به روشی که امروزه استفاده می‌شود و دقیقتر است، اشاره کنیم.

تخمین عمر زمین بر اساس شوری آب اقیانوسها

در سال 1715 «ادموند هالی» (Edmond Halley) ، منجم انگلیسی ، این مطلب را پیش کشید که سن زمین را می‌توان از روی مقدار شوری آب اقیانوسها محاسبه کرد. عملا نقشه این بود که مقدار شوری آب دریاها را با دقت تمام محاسبه و سپس عمل را ده سال بعد تکرار کنند، با محاسبه مقدار ازدیاد شوری آب در هر ده سال می‌توان زمان لازم برای تحصیل شوری آب فعلی را از آبهای شیرین اولیه بدست آورد. اگر هم چنین آزمایشی انجام شده باشد، هیچ ازدیادی در شوری آب اقیانوسها دیده نشد.

در اواخر قرن نوزدهم بعضی محققان با تجدید نظر در روش فوق و با تجزیه شیمیایی آب رودخانه‌ها ، مقدار سدیم اضافه شده به دریاها در هر سال توسط رودخانه‌های دنیا را محاسبه کردند. با دانستن حجم تقریبی آب اقیانوسهای امروزی و فرض اینکه آب اقیانوسهای اولیه شیرین بوده است و میزان ازدیاد سدیم توسط رودخانه‌های امروزی میانگینی برای تمام زمان زمین شناسی است، آنها زمان لازم برای تحصیل غلظت سدیم و شوری امروزی را محاسبه کردند. سرانجام نتیجه‌گیری کردند که از روز اولی که آب برای نخستین بار بر روی سطح زمین متراکم شد، 90 میلیون سال می‌گذرد. امروزه ما می‌دانیم که تخمین هالی از سن اقیانوسهای زمین به مراتب کمتر سن واقعی آنهاست. دلیل عمده آن هم این است که او تعویض سدیمی را که میان آب دریا و سنگهای پوسته کره زمینی صورت می‌گیرد، بسیار ناچیز می‌پنداشت.

تخمین عمر زمین بر اساس میزان رسوبگذاری

هر که سنگهای رسوبی را مطالعه کرده باشد، می‌داند که طبقه‌ای ضخیم از ماسه سنگ می‌تواند در عرض یک روز ته‌نشین شود یا لایه نازک گل رسی که روی آن قرار می‌گیرد، ممکن است برای ته‌نشین شدن به 100 سال زمان نیاز داشته باشد و سطح طبقه بندی میان آنها ممکن است نماینده مدت زمانی بیش از مجموع آنها باشد. برای ضخامت معینی از طبقات رسوبی میانگینی برای میزان رسوبگذاری وجود دارد. اگر تغییرات مهمی در شرایط محیط رسوبی رخ ندهد و فرسایش نیز در امر رسوبگذاری وقفه ایجاد نکند، ضخامت طبقات کم و بیش متناسب با زمان سپری شده خواهد بود.

زمین شناسان اواخر قرن نوزدهم تصور می‌کردند که می‌توانند در صورت تخمین میزان ته‌نشست در محیطهای رسوبی امروزی ، زمان مشخص شده توسط واحدهای سنگهای قدیمی مشابه را نیز معین کنند. آنها همچنین تصور می‌کردند که در صورت تعیین ضخامت کل طبقات رسوب کرده در گذشته ، خواهند توانست کل زمان زمین شناسی طی شده را تخمین بزنند.

تخمین عمر زمین بر اساس سرد شدن کره زمین

در بسیاری مناطق درجه حرارت معادن عمیق ازدیاد محسوس و یکنواختی را بر حسب ازدیاد عمق نشان می‌دهد. این افزایش حرارت نشان می‌دهد که دما از درون گرم زمین به طرف قسمت سرد خارجی آن جریان دارد و از پوسته زمین متصاعد می‌شود. این اتلاف گرما قابل اندازه گیری است و منطق « کلوین » (Kelvin) استدلال می‌کرد که اگر زمین با از دست دادن حرارت ، تدریجا در حال خنک شدن است، پس در زمان گذشته می‌بایست گرمتر بوده باشد. کلوین این پدیده را به صورت اتلاف حرارت از یک حالت مذاب اولیه در نظر گرفته بود و با مطالعه میزان جریان حرارت امروزی نشان داد که از نظر زمان زمین شناسی ، مسلما مدت زیادی از زمانی که زمین در حالت مذاب بوده، نگذشته است.

این زمان ظاهری تبلور پوسته جامد زمین ، حداکثر قدرت ممکن را برای حیات ، آنگونه که ما می‌شناسیم، مشخص کرد. عدم دسترسی به جزئیات مربوط به نقطه ذوب سنگها و هدایت گرما تحت شرایط حرارت و فشار زیاد ، مانع ارزیابی دقیق زمان تبلور می‌شد، لکن مدت تعیین شده بسیار کم بود. بر این اساس زمانی که کلوین بدست آورده بود، 100 میلیون سال بود.

مواد رادیواکتیو

بعضی از مواد معدنی دارای خاصیت رادیواکتیو هستند، بدین معنی که از خود سه نوع اشعه خارج می‌سازند. اشعه خارج شده یا دارای بار الکتریکی مثبت است، که در این صورت به نام پرتو آلفا خوانده می‌شود و یا دارای بار اکتریکی منفی است که اشعه بتا خوانده می‌شود. نوع سوم اشعه که نزدیک به اشعه ایکس است، از نظر الکتریکی خنثی است و به نام اشعه گاما خوانده می‌شود. در اثر صدور این ذرات ، به مرور جسم به مواد دیگر تبدیل می‌شود.

مدت زمانی را که جهت نصف شدن اتمهای اولیه لازم است، به نام زمان نیم عمر می‌خوانند. زمان نیم عمر اجسام مختلف ، متفاوت است و از چند ثانیه تا چند میلیارد سال تغییر می‌کند. سنگهای تشکیل دهنده زمین معمولا حاوی یک یا چند ماده رادیواکتیو نظیر اورانیوم ، رادیوم ، توریوم و پتاسیم و... هستند. با در دست داشتن سرعت تجزیه و اندازه گیری مقدار اولیه و ماده تبدیل شده موجود در نمونه ، می‌توان زمانی را که از تجزیه نمونه می‌گذرد، بدست آورد و بر اساس همین روش است که سن زمین تعیین شده است.

تخمین سن زمین بر اساس سنگهای آسمانی

قسمت اعظم و در ضمن قدیمیترین بخش تاریخ زمین شناسی را بخش پرکامبرین تشکیل می‌دهد که معمولا از نظر سنگ شناسی مشخص است و می‌توان سنگهای متعلق به آن را را تشخیص داد. آزمایشات مختلف بر روی سنگهای این بخش ، اعداد متفاوتی را بدست داده که کمترین آنها 600 میلیون سال و بیشترین آنها 3.5 میلیارد سال است. اگر تصور کنیم که پرکامبرین از 3.5 میلیارد سال پیش شروع شده ، زمان تشکیل زمین مسلما از این عدد بیشتر است و بنابراین برای تعیین سن زمین از عوامل دیگر نیز بایستی کمک گرفت.

یکی از این عوامل ، سنگهای آسمانی است. از آنجا که مطابق تمام نظریات موجود ، تشکیل زمین و سایر سیارات منظومه شمسی همزمان بوده است، با تعیین سن این سنگها می‌توان سن واقعی زمین را بدست آورد. حداکثر سنی که تا به حال برای سنگهای آسمانی بدست آمده 4،6 میلیارد سال بوده است. یکی دیگر از عواملی که به تعیین سن زمین کمک می‌کند، نمونه‌هایی است که از ماه گرفته شده و بر اساس تجزیه نمونه‌های مذبور عددی نظیر عدد فوق برای آنها حاصل شده است. بدین ترتیب می‌توان عدد 4،6 میلیارد سال را برای سن زمین در نظر گرفت

شتاب دهنده ها

دستیابی به انرژی بالا یکی از آرزوهای فیزیکدانان ، شیمیدانان ، دانشمندان طب و ... و حتی با وجود امکان دسترسی به انرژی بالا هنوز هم تلاشها برای فراهم آوردن انرژیها بالاتر ادامه دارد زیرا انرژی بالا در شناخت و بررسی جهان ریز (مثل سیستمهای اتمی) و جهان بزرگ (مثل کهکشانها) و در کشف پدیده‌های موجود در این جهانها با ایجاد تسهیلات فراوان مؤثر واقع می‌شود. آیا در تشخیص فرد خاصی در انبوه جمعیت ، مثلا دانش آموزان یک دبستان ، از راه دور به رحمت افتاده‌اید؟

برای این تشخیص یا به داخل جمعیت می‌رود یا در محل ایستادن خودتان از یک دوربین کمک می‌گیرد. انرژی بالا نیز با وضع مشابهی به فیزیکدان یا شیمیدان در کشف پدیده‌های جدید کمک می دهد. شتاب دهنده‌ها دستگاههایی هستند که از طریق شتاب دادن ذرات در میدانهای الکتریکی یا مغناطیسی به منظور دادن انرژی بالا به آنها بکار می‌روند. این ماشینها در کشف ذرات ریز اتمی فیزیکدانان و در تجزیه ساختار ترکیبات شیمیدانان را یاری رسانده و دانشمندان طب را برای مبارزه با بیماریها مسلح می کند.

مکانیزمهای شتاب دادن ذرات

سازنده‌های شتاب دهنده به طرق گوناگونی موفق به شتاب دادن ذرات باردار شده اند. برخی از آنان از طریق اعمال ولتاژ مستقیم بین دو ترمینال برای شتاب ذرات باردار به سمت هدف استفاده کرده‌اند و برخی دیگر از طریق حمل بار با ابزار مکانیکی مثل تسمه و قرقره به محفظه‌ای که شامل منبع یونهای با بار همنوع بار حمل شده به این محفظه است، به شتاب ذرات باردار پرداخته‌اند. بعضی توانسته‌اند از طریق شتاب دادن کوچک متوالی ذرات باردار به انرژی بالا دست یابند.

وجود نواقصی در روشهای مذکور سازنده‌ها را به استفاده از روشهای پیشرفته برای شتاب ذرات واداشته است «شتاب دهنده پیشرفته). یکی از این روشها شتاب دادن ذرات باردار روی مسیر مارپیچی دایروی به کمک میدانهای مغناطیسی بوده که خود این روش نیز در طی تکامل خود روش بهتری را سبب شده است مثلا در مسیر مارپیچ دایروی برای رسیدن به ذرات با انرژی خیلی بالا لازم است که طول این مسیر را طولانی کنند ولی استفاده از تغییر اندازه میدان مغناطیسی و تغییر فرکانس توانسته‌اند به جای مسیر مارپیچ دایروی ، ذرات باردار روی دایره‌های هم مرکز شتاب بزرگی بدهند. علاوه بر اینها با استفاده از مغناطیسهای فوق هادی به جای مغناطیس‌های معمولی قدم دیگری برداشته و در صدد ساختن شتاب دهنده‌های عظیم و کامل نهاده‌اند.

اجزای شتاب دهنده‌ها

شتاب دهنده‌ها از چهار جز درست شده‌اند. جز اول چشمه ذرات است که ذرات باردار الکتریکی تولید می‌کند، چرا که بسیاری از دستگاههای شتاب دهنده از میدانهای الکتریکی و مغناطیسی برای شتاب دادن استفاده می‌کنند. چشمه‌ها ممکن است یونهای منفی ، الکترونها ، یا یونهای مشابه تولید کنند. از بین یونهای مثبت مخصوصا پروتون‌ها و ذرات آلفا متداول می‌باشد. یونها پس از تولید شدن باید به داخل سیستم تزریق شوند. گاهی این کار فرآیند ساده‌ای است که در آن یونها بوسیله الکترواستاتیکهای ساده به داخل لوله شتاب دهنده جذب می‌شوند. در حالتهای دیگر تزریق کننده خود یک شتاب دهنده‌ای است که شتاب دهنده بزرگتری را تغذیه می‌کند. طریق شتاب دادن از دستگاهی به دستگاه دیگر متفاوت است. ولی همه آنها بر اساس میدانهای الکترومغناطیسی برای بوجود آوردن شتاب استوار هستند. در نهایت ذرات پایدار از ماشین شتاب دهنده خارج شده و بسوی هدف هدایت شوند.

انواع شتاب دهنده‌ها

شتاب دهنده‌ها از نظر اندازه و طرح بسیار متنوع هستند، از یک مولد نوترون کاک کرافت والتن گرفته که بوسیله یک فرد قابل حمل است تا شتاب دهنده SSL که محیط دایره آن در حدود 54 مایل می‌باشد.

شتابدهنده‌های کاک کرافت والتن

این شتاب دهنده از ولتاژ مستقیم اعمال شده بین دو ترمینال برای شتاب دادن ذرات به سمت یک هدف استفاده می‌کند. این نوع شتاب دهنده‌ها اکثرا به عنوان تزریق کننده برای سیستمهای بزرگتر شتاب دهنده بکار می‌روند.

شتاب دهنده وان دوگراف

در این نوع شتاب دهنده تسمه‌ای از جنس یک ماده غیر هادی بر روی دو قرقره قرار داده شده و قرقره‌ها بطور پیوسته چرخانده می‌شوند. در یک انتها ، یک منبع ولتاژ ، بار مثبت را به روی تسمه می‌پاشد. ذرات باردار مثبت بوسیله تسمه به قرقره که در داخل یک گنبد فلزی میان تهی قرار دارد، حمل می‌شوند. بارهای مثبت بوسیله نشانه‌ای متصل به گنبد از تسمه جدا شده و بر روی سطح کره توزیع می‌گردند. در داخل کره میان تهی با بار مثبت یک منبع یونی وجود دارد که می‌تواند یونهای مثبت تولید کند. بارهای مثبت همدیگر را دفع می‌کنند. یونهای مثبت دفع شده در یک لوله شتاب دهنده تا پتانسیل زمینه به سمت پایین شتاب داده شود. هدف در انتهای این لوله باریکه قرار دارد. شتاب دهنده‌های وان دوگراف در کاربردهای تجزیه‌ای جهت تجزیه به طریق فعال‌ سازی با ذره باردار ، نشر اشعه ایکس حاصله از ذره ، تجزیه بطریق فعالسازی با نوترون سریع و اسپکترومتری پراکندگی برگشتی رادرفورد بکار می‌روند.

شتاب دهنده‌های خطی

اولین شتاب دهنده از این نوع شتاب دهنده لیناک بوده که هدف اصلی آن دادن شتابهای کوچک زیاد به ذرات ، به جای یک شتاب بزرگ است. در این شتاب دهنده ذرات از میان یک سری از لوله‌های میان تهی که بر روی یک خط مستقیم ترتیب یافته‌اند شتاب داده می‌شوند. یونهای حاصله از چشمه در اولین لوله که دارای بار مخالف است، جذب می‌شوند. با رسیدن ذره به انتهای لوله با تغییر علامت ولتاژ لوله ، ذره از این لوله دفع شده و در لوله بعدی جذب می‌گردد. تا زمانی که ذرات انرژی دارند این عمل ادامه پیدا می‌کند. با عبور ذره از میان هر لوله افزایش می‌یابد. این نوع شتاب دهنده در فرآیندهای تشعشعی صنعتی ، در تحقیقات فیزیک و برای درمان طبی تشعشعی استفاده می‌شود.

سیکلوترونها

در این نوع شتاب دهنده ذره به جای اینکه روی مسیر مستقیمی شتاب داده شود در یک مدار مارپیچی نیم دایره‌ای شتاب داده می‌شود. سیکلوترون دارای یک چشمه یونی است که بین دو صفحه نیم دایره میان تهی قرار گرفته است. به این صفحه‌ها «دی» گفته می‌شود. ذرات بر اثر اعمال یک میدان مغناطیسی در مسیری دایروی حرکت می کند و با عوض شدن علامت ولتاژ صفحه‌ها ذرات نسبت به مرحله قبلی در مسیری با شعاع بزرگتر قرار می‌گیرند و انرژی بیشتری پیدا می‌کنند. سرانجام شعاع مسیر مارپیچی ذرات که باید سیکلوترون آن را در حرکت بعدی خود نگه دارد بسیار بزرگ شده و ذرات بصورت الکتریکی از داخل سیکلوترون به طرف هدف منحرف می‌شود. سیکلوترونهای ساده در حال حاضر به عنوان تزریق کننده برای سیستمهای شتاب دهنده بزرگتر بکار می‌روند. همچنین از این شتاب دهنده‌ها در مقاصد پزشکی استفاده می‌شود.

سنکروترونها

در این نوع شتاب دهنده‌ها از طریق تغییر میدان مغناطیسی و فرکانس امکان حرکت ذرات در مدارها با شعاع ثابت به جای مواد مارپیچی سیکلوترون فراهم می‌شود. در این شتاب دهنده‌ها به جای «دی»‌ها تنها یک لوله بسته انحنادار وجود دارد که حاوی ذرات است. مغناطیسهای به شکل C در تناوبهای طول لوله جایگزین شده‌اند. ذرات بوسیله یک شتاب دهنده کوچکتر به داخل حلقه تزریق شده و در داخل لوله بوسیله مغناطیسها نگهداری می‌شوند. شتاب ذرات بوسیله حفره‌های شتاب دهنده انجام می‌گیرد. این شتاب دهنده برای شتاب الکترون‌ها و یون‌های مثبت بکار می‌روند.

الکل

الکلها ترکیباتی هستند که دارای گروه هیدروکسیل می‌باشند. فرمول کلی آنها ROH است که در آن R یک گروه آلکیل یا آلکیل استخلاف شده است.

دید کلی

اگر ، بعنوان یک شیمیدان آلی ، قرار بود ده ترکیب آلیفاتیک انتخاب کنید و سپس در جزیره‌ای رها شوید، شما قطعا الکلها را برمی‌گزیدید. شما می‌توانید از آنها تقریبا هر ترکیب آلی دیگر را بسازید، آلکیل هالیدها ، آلکنها ، اترها ، آلدئیدها ، کتونها ، اسیدها ، استرها و دهها ترکیب دیگر.

از آلکیل هالیدها ، می‌توانید واکنشگرهای گرینیار را بسازید و از واکنش این واکنشگرها با آلدئیدها و کتونها الکلهای پیچیده‌تری را بدست آورید و غیره. در آن جزیره دور افتاده ، از الکلهای خود ، نه فقط بعنوان ماده خام استفاده می‌کنید، بلکه آنها را به دفعات ، بعنوان حلال برای انجام واکنشها و برای متبلور کردن فراورده‌ها بکار می‌برید.

اهمیت الکلها

ما نمی‌توانیم در هیچ یک از بخشهای شیمی آلی خیلی جلو برویم، بدون اینکه به الکلها بربخوریم. الکلها در استخلاف هسته دوستی بعنوان سوبسترا و بعنوان هسته‌دوست شرکت می‌کنند. مهمترین و ساده‌ترین اثر کاتالیزوری متعلق به الکلهاست که در شیمی انواع ترکیبها ، در لوله آزمایش و در ارگانیسم زنده ، نقش کلیدی برعهده دارد.

الکلها به آلکیل هالیدها و سایر ترکیباتی که استخلاف هسته‌دوستی انجام می‌دهند، تبدیل می‌شوند، استخلافی که معرفی انواع گروههای عاملی در یک مولکول را امکان پذیر می‌سازد. الکلها امکان دسترسی ما به ترکیبهایی با حالتهای اکسایش بالاتر ، یعنی آلدئیدها ، کتونها و اسیدهای کربوکسیلیک را فراهم می‌سازند.

ساختار الکلها

فرمول عمومی الکلها ، ROH است که در آن ، R یک گروه آلکیل یا آلکیل استخلاف شده است. این گروه می‌تواند نوع اول ، دوم یا سوم باشد، ممکن است زنجیرباز یا حلقه‌ای باشد، ممکن است دارای یک اتم هالوژن ، هیدروکسیل‌های بیشتر یا یکی از بسیاری گروههای دیگری باشد که فعلا برای ما ناآشنا است.

همه الکلها ، دارای گروه هیدروکسیل (^-OH) هستند که بعنوان گروه عاملی ، خواص مشخصه این خانواده از ترکیبها را تعیین می‌کند. تغییر و تنوع در ساختار R می‌تواند بر سرعت واکنشهای الکلها و حتی در موارد معدودی بر نوع واکنشها نیز تاثیر گذارد.

فنل

نکته‌ای در مورد تفاوت الکلها و فنلها

ترکیباتی که در آنها گروه هیدروکسیل مستقیما به یک حلقه آروماتیک متصل است، الکل نیستند، بلکه این ترکیبات ، فنل هستند و با الکلها آنچنان تفاوت فاحشی دارند که آنها را در مبحثی دیگر باید مورد بررسی قرار داد.

طبقه‌بندی الکلها

الکلها بسته به نوع کربن حامل گروه OH^- ، به سه دسته نوع اول ، نوع دوم یا نوع سوم طبقه‌بندی می‌شوند:

C(R)_3-OH ، C(R)_2H-OH ، CR(H)_2-OH .

یک واکنش اکسایش که مستقیما با دخالت اتمهای هیدروژن متصل به کربن حامل گروه OH^- انجام می‌شود، در طبقه از الکلها ، روندی کاملا متفاوت دارد.

اما ، معمولا ، الکلهای طبقات مختلف ، فقط از نظر سرعت یا مکانیسم واکنش و به هر طریقی هماهنگ با ساختارشان ، با هم تفاوت دارند. بعضی از استخلافها می‌توانند آنچنان بر واکنش پذیری یک الکل تاثیر گذارند که آن را با الکلهای طبقه‌های دیگر مشابه سازند.

منابع صنعتی الکلها

الکلها ، موادی این چنین مهم در شیمی آلیفاتیک ، نه تنها باید از نظر واکنشها بسیار گوناگون و تنوع پذیر باشند، بلکه به مقدار زیاد و با قیمت ارزان نیز باید قابل تهیه باشند. برای بدست آوردن الکلهای سبک که تکیه‌گاه سنتز آلی آلیفاتیک هستند، سه روش اصلی وجود دارد، روشهایی که می‌توانند همه منابع مواد آلی را مورد استفاده قرار دهند. یعنی نفت ، گاز طبیعی ، زغال سنگ و زیست توده. این سه روش عبارتند از:

• آبدارکردن آلکنهای بدست آمده از کراکینگ نفت.
  
  
• فرایند السک از آلکنها ، مونوکسید کربن و هیدروژن.
  
  
• تخمیر کربوهیدراتها.
  
  

علاوه بر این سه روش اصلی ، روشهای دیگری نیز با کاربرد محدود وجود دارند. بعنوان مثال ، متانول از هیدروژن‌دار کردن کاتالیزوری مونوکسید کربن بدست می‌آید. مخلوط هیدروژن و مونوکسید کربن با نسبت ضروری ، از واکنش آب با متان ، آلکانهای دیگر ، یا زغال سنگ در دمای بالا بدست می‌آید.

خواص فیزیکی الکلها

دمای جوش

در میان هیدروکربنها ، به نظر می‌رسد که عوامل تعیین کننده دمای جوش ، عمدتا وزن مولکولی و شکل مولکول باشند. در الکلها ، با افزایش تعداد کربن ، دمای جوش بالا می‌رود و با شاخه‌دار کردن زنجیر ، دمای جوش پایین می‌آید، اما نکته غیر عادی در مورد الکلها این است که آنها در دمای بالا به جوش می‌آیند. این دمای جوش بسیار بالاتر از دمای جوش هیدروکربنها با وزن مولکولی یکسان است و حتی از دمای جوش بسیاری ترکیبها با قطعیت قابل ملاحظه بالاتر است.

دمای جوش بالای آنها ، به علت نیاز به انرژی بیشتر برای شکستن پیوندهای هیدروژنی است که مولکولها را در کنار هم نگه داشته‌اند.

حل شدن الکلها

رفتار الکلها بعنوان حل شده نیز توانایی آنها برای تشکیل پیوندهای هیدروژنی را منعکس می‌کند. برخلاف هیدروکربنها ، الکلهای سبک با آب امتزاج‌پذیرند. از آنجا که نیروهای بین مولکولی الکلها همانند نیروهای بین مولکولی آب است، دو نوع مولکول با یکدیگر قابل اختلاط هستند. انرژی لازم برای شکستن یک پیوند هیدروژنی بین دو مولکول آب یا دو مولکول الکل ، با تشکیل یک پیوند هیدروژنی بین یک مولکول آب و یک مولکول الکل تامین می‌شود

هیپوتالاموس

هیپوتالاموس برای جانوران مهره‌دار به عنوان مهمترین بخش از مغز تلقی می‌شود که کنترل ثبات محیط داخلی بدن را به عهده دارد. هیپوتالاموس به عنوان بخش کوچکی از مغز است که در انسان فقط 5 گرم وزن دارد. هیپوتالاموس بخش شکمی مغز دوم را شامل می‌شود و در زیر تالاموس واقع شده است. هیپوتالاموس مرکز تنظیم اعمال مختلفی از جمله گرسنگی ، تشنگی ، خواب و بیداری و تنظیم دمای بدن است.

ساختار هیپوتالاموس

هیپوتالاموس را به سه ناحیه تقسیم می‌کنند.

• ناحیه کنار بطنی: ناحیه کنار بطنی نازک است و کناره بطن سوم را تشکیل می‌دهد.
  
  
• ناحیه میانی: در ناحیه میانی تعدادی هسته به ترتیب از جلو به پشت قرار دارند. از بخش شکمی میانی هیپوتالاموس ، ساقه هیپوفیز منشا می‌گیرد.
  
  
• ناحیه جلویی: ناحیه جلویی ساقه هیپوفیز موسوم به برجستگی میانی است که جایگاه ختم پاره‌ای از نورونهای هیپوتالاموسی است. این نورونها ، مواد هورمونی خود را به داخل برجستگی میانی ترشح می‌کنند که توسط سیستم رگی باب هیپوتالاموس- هیپوفیز جذب جذب و به داخل هیپوفیز قدامی برده می‌شوند. در هیپوتالاموس جانبی نواحی هسته‌ای وجود ندارد و نورونهای پراکنده این ناحیه به سوی سیستم لیمبیک و همچنین پایک مغزی روانه می‌گردند.

ارتباطات ورودی و خروجی هیپوتالاموس

از وجود ارتباطات متعدد هیپوتالاموس می‌توان به اهمیت و مرکزیت این بخش پی برد. در واقع هیپوتالاموس به عنوان مرکز ارتباطی برای انجام اعمال پیکری ، نباتی (خودکار) و هورمونی تلقی می‌گردد. هیپوتالاموس جانبی توسط رشته‌های فراوانی با نواحی فوقانی تنه مغزی و همچنین سیستم لیمبیک بطور متقابل ارتباط برقرار می‌سازد. سیگنالهای حسی ورودی از سطح و درون بدن به کمک راههای بالا رونده روانه هیپوتالاموس جانبی می‌گردند. هیپوتالاموس میانی بطور متقابل با هیپوتالاموس جانبی و همچنین با پاره‌ای از جریانهای ورودی مستقیم مربوط می‌گردد.

به علاوه برخی از نورونهای هیپوتالاموس میانی در خدمت اندازه‌گیری پارامترهای مهم خون یا لیکور مغزی- نخاعی و از این طریق ثبات محیط داخلی می‌باشد. این گیرنده‌ها دائما حرارت خون ، تراکم نمک و یا تراکم هورمونها را در خون اندازه‌گیری می‌کنند. ارتباطات خروجی بخش هیپوتالاموس میانی با هیپوفیز هم از راه عصبی و هم راه هورمونی برقرار می‌شود.

سیستم هیپوتالاموس _ هیپوفیز

فعالیت اکثر غدد درون ریز توسط هیپوفیز تنظیم می‌گردد. تنظیم ترشح هورمونهای هیپوفیز به نوبه خود از طریق نوروهورمونهای نواحی میانی هیپوتالاموس صورت می‌گیرد که موسوم به هورمونهای آزاد سازند. هورمونهای آزاد سازنده از انتهای آکسونهای نورونهای هیپوتالاموس در ناحیه برجستگی میانی رها می‌کردند و توسط جریان خون سیستم باب هیپوتالاموس _ هیپوفیز به هیپوفیز قدامی می‌رسند.

هیپوتالاموس و رفتار

تحریکات الکتریکی نواحی کوچکی از هیپوتالاموس در حیونات بوسیله کارگذاری میکروالکترود باعث واکنشهای ویژه رفتاری می‌گردند. اینگونه رفتارها اکثرا رفتارهایی از قبیل رفتار دفاعی ، تغذیه و ... می‌باشد که موجب بقاء جاندار است. برای مثال تحریک الکتریکی موضعی نواحی پسین هیپوتالاموس در گربه بیدار واکنشهای دفاعی را به جریان می‌اندازد. واکنش دفاعی ترکیبی از انواع واکنشهای ارادی ، نباتی (خودکار) و هورمونی است.

بدین ترتیب از مطالعات منظم هیپوتالاموس می‌توان چنین نتیجه گرفت گه گروههای نورونی مسئول اعمال گوناگون در هیپوتالاموس بطور جداگانه قرار گرفته‌اند. مثلا تخریب ناحیه جانبی هیپوتالاموس ، یعنی جایی که مرکز گرسنگی در آنجاست باعث سیری و عدم تمایل به غذا و برعکس تخریب ناحیه میانی هیپوتالاموس یعنی جایگاه مرکزی سیری موجب افزایش تمایل به غذا و پرخوری خواهد گردید. نواحی رفتاری هیپوتالاموس مرزهای کاملا مشخص ندارند و در یکدیگر تداخل می‌کنند.

آرتروز

استئوآتریت که در عامه آرتروز به آن گفته می‌شود، شایعترین بیماری مفصل در انسان است و بیانگر نارسایی مفاصل است و آرتروز زانو علت عمده ناتوانی مزمن در میان افراد مسن می‌باشد.

عوامل بروز آرتروز

• میزان بروز آرتروز با مسائل ژنتیکی و نژادی ارتباط دارد. بررسیها نشان می‌دهد که احتمال ابتلا به این بیماری در خانمها بیشتر است.
• سن بالا: بزرگترین عامل خطرساز برای استئوآرتریت سن می‌باشد. بطوریکه در زنان با سن کمتر از 45 سال فقط 2% و در سنین بین 64-45 سال میزان شیوع 30% بوده است. و بالای 65 سال این میزان 68% بوده است.

• ضربه: ضربه‌های شدید و استفاده مکرر ازمفصل نیز از عوامل خطر ساز مهم جهت آرتروز هستند بی‌کفایتی رباط متقاطع قدامی و آسیب منیسک منجر به استئوآرتریت زانو می‌شود. اگرچه آسیب غضروف مفصل ممکن است در هر زمان طی آسیب یا بعد از آن بوجود آید، در صورت استفاده از مفصل مبتلا (مثلا از قبل شکسته) حتی غضروف طبیعی نیز در صورت ناپایدار بودن مفصل از بین می‌رود.

• چاقی: چاقی از عوامل خطر آرتروز در زانو و دست است. تحقیقات نشان داده که کاهش وزن به میزان 5 کیلوگرم احتمال بوجود آمدن آرتروز علامتدار زانو را 50% کاهش می‌دهد.

علت آرتروز

ویژگی اصلی پاتولوژی آرتروز از بین رفتن پیشرونده غضروف مفصلی است. با وجود این آرتروز تنها بیماری بافت غضروفی نیست بلکه بیماری یک عضو (مفصل) است که درآن همه بافتها شامل استخوان زیر غضروف ، منیسک ، رباطها و قسمت عصبی- عضلانی و غضروف گرفتار می‌شوند.

علایم آرتروز

استئوآرتریت غالبا به صورت دردی عمقی در مفصل مبتلا توصیف می‌شود که این درد با کارکرد مفصل تشدید می‌یابد و با استراحت برطرف می‌شود، اما با پیشرفت بیماری ممکن است درد دائمی باشد. سفتی و خشکی مفصل مبتلا در هنگام بیدار شدن از خواب یا بعد از مدتی دوره بی‌فعالیتی و بی‌تحرکی ممکن است بارز باشد. اما پس از تقریبا 30 دقیقه تسکین پیدا می‌کند. بیمار ممکن است برای حرکت مفاصل خود با مشکل مواجه شود و قادر نباشد آنها را خم و راست کند.

آرتروز در مفاصل غیر معمول

الگوی گرفتاری مفاصل دیگر که به ندرت دچار آرتروز می‌شوند، تحت تاثیر پرکاری شغلی یا غیر شغلی قبلی قرار دارد. بنابراین ، آرتروز مچ پا در رقاصان باله ، آرتروز آرنج در پرتاپ کنندگان بیس‌بال و مفصل انگشتان دست در مشت‌زنان شایع است. با اینکه آرتروز در هریک از این مفاصل ، در میان جمعیت عمومی چندان شایع نیست. ولی با این حال ثابت نشده است که دویدن یا پیاده‌روی با مسافت طولانی ، سبب آرتروز شود. ولی در مقابل ، افراد شاغل در برخی از فعالیتهای شغلی مانند افراد به کار برنده مته دستی ، کارگران نخ ریسی و کشتی سازی و ... ممکن است دچار آرتروز در مفاصلی شوند که مورد استفاده مکر شغلی قرار می‌گیرند.

تشخیص

تشخیص آرتروز معمولا بر اساس ویژگیهای بالینی (علایم) و رادیوگرافی (عکس) صورت می‌گیرد در مراحل اولیه ، رادیوگرافی ممکن است طبیعی باشد، اما با از بین رفتن غضروف مفصل ، تنگ شدگی فضای مفصل و سایر تغییرات آشکار می‌گردد.

پیشگیری

• از خوردن غذاهای چرب پرهیز کنید و به جای آن مصرف فراوان میوه و سبزی را در برنامه غذایی خود بگنجانید.
• از اضطراب و استرس دوری کنید.

• هنگام کار با کامپیوتر سعی کنید گردن خود را راست نگهداشته و شانه را عقب بدهید. قوز کردن هنگام کار طولانی با کامپیوتر سبب دردهای گردن و شانه ها می شود. کاملا پشت خود را به صندلی بچسبانید. همچنین ارتفاع صندلی خود را طوری تنظیم کنید که کف پاها روی زمین قرار داشته و زانوی شما در زاویه ۹۰ درجه قرار داشته باشد. Keybآرتروزrd و Mouse باید پایینتر از آرنج و نزدیک دستان شما قرار داشته باشد.

درمان

درمان آرتروز در جهت کاهش درد ، حفظ تحرک و به حداقل رساندن ناتوانی بیمار صورت می‌گیرد.

اقدامات غیر دارویی

• کاهش بار مفصل: آرتروز ممکن است به علت وضعیت نادرست بدن بوجود آمده یا تشدید یابد. اصلاح وضعیت غلط بدن و تصحیح انحنای بیش از حد کمر (لوردوز) ، ممکن است مفید باشد. باید از تحمیل بار اضافی به مفصل مبتلا ، خودداری شود. بیماران مبتلا به آرتروز زانو یا مفصل ران ، باید از ایستادن طولانی ، زانو زدن و چمباتمه زدن خودداری کنند. بیماران چاق باید وزن خود را کاهش دهند. استفاده از کف گوه‌ای در بعضی انواع آرتروز زانو ممکن است درد را کاهش دهد. رعایت دوره‌هایی از استراحت در طول روز ممکن است مفید باشد. اما بی‌حرکت کردن کامل مفصل دردناک لازم نیست. در بیماران مبتلا به آرتروز یک طرفه مفصل ران یا زانو گرفتن عصا در دست طرف مقابل و در بیماری دو طرفه استفاده از چوب زیر بغل (یا Walker) کمک کننده است.

• فیزیوتراپی و ورزش: گرم کردن مفصل ممکن است درد و سفتی را کاهش دهد. در بیماران باید برنامه ورزشی در جهت حفظ دامنه حرکت مفصل ، تقویت عضلات دور مفصل و بهبود وضعیت فیزیکی باید طراحی گردد. استفاده نادرست از مفصل مبتلا به علت ترس از ایجاد درد منجر به آتروفی (از بین رفتن و تحلیل) عضله می‌شود. چون عضلات اطراف مفصل نقش مهمی در حفاظت از غضروف مفصلی در برابر استرس فیزیکی دارند، تقویت آنها حائز اهمیت است.

در افراد مبتلا به آرتروز زانو ، تقویت عضلات دور مفصل در عرض چند هفته ، ممکن است به اندازه داروهای مسکن منجر به کاهش درد شود. ناتوانی در افراد مبتلا به آرتروز زانو با ضعف عضله چهار سر ران ارتباط خیلی زیادی دارد و افراد فعال درد خیلی کمتری نسبت به افراد بازنشسته دارند.

بطور خلاصه اقدامات غیر دارویی که زیر بنای درمان آرتروز هستند عبارتند از: آموزش اصول مراقبت از مفصل ، روشهای حرارتی ، تمرینهایی برای تقویت عضلات اطراف مفصل ، کاهش وزن در افراد چاق ، پرهیز از اعمال بار اضافی به مفصل ران یا زانو با استفاده از کفهایی که بالشتک دارند و نیز با کمک عصا یا Walker.

• همچنینی عوامل روانی- اجتماعی به عنوان تعیین کننده‌های درد از اهمیت زیادی برخوردار هستند. بطوری که در افراد مبتلا که حمایت اجتماعی اندکی دارند، مشاوره دوره‌ای توسط مصاحبه‌گران ماهر به اندازه داروهای مسکن ضد التهابی در کاهش درد مفصل موثر است.

درمان دارویی

امروزه درمان آرتروز جنبه تسکینی دارد و داروها سبب پیشگیری یا به تاخیر افتادن تخریب غضروف و ... نمی‌شود. برای درمان درد آرتروز ، عوامل دارویی باید به عنوان روشی کمکی برای اقدامات غیر دارویی مورد استفاده قرار گیرند.

• داروهایی مانند استامینوفن ، ایبوپروفن و ناپروکسن و سایر NSAIDها برای کاهش التهاب و کاهش درد استفاده می‌شوند. البته داروهای مسکن به علت خطر خونریزی معده باید با احتیاط مصرف شوند. استفاده از این داروها همراه یک ماده محافظ معده مانند امپرازول و همچنین مصرف وسط غذا می‌تواند خطر این عوارض را کم کند.

• تزریق کورتون داخل مفصلی می‌تواند سبب تسکین درد به مدت چند هفته شود (در موارد درد حاد شدید). ولی نباید در فواصل کمتر از 6-4 ماه یک بار تکرار شود.

جراحی ارتوپدی

جراحی جایگزین مفصل در آن دسته از بیماران که مبتلا به آرتروز پیشرفته هستند و درمان دارویی فراگیر با شکست مواجه شده است، انجام می شود. همچنین جراحیهای ساده‌تر در بعضی بیماران می‌تواند سبب تسکین درد شود

سوختگی وانواع آن

سوختگی نوعی جراحت پوست یا غشاهای مخاطی ( مثل پوشش دهان ، معده ، ملتحمه و مجاری هوایی) است که در اثر گرمای بیش از حد ، سرمای بیش از حد ، مواد شیمیایی و جریان الکتریکی ایجاد می‌شود. جراحت سوختگی می‌تواند از این فراتر رود و ساختمانهای زیر پوست مثل ماهیچه‌ها ، استخوانها ، اعصاب و رگهای خونی را نیز گرفتار کند.

طبقه‌بندی و ارزیابی سوختگیها

جهت بررسی یک مصدوم دچار سوختگی ابتدا جراحت سوختگی وی را طبقه بندی کرده و سپس به ارزیابی آن مشغول می‌شویم. برای ارزیابی شدت یک سوختگی و ارائه درمان موثر لازم است که علت سوختگی را بدانیم و با عوارض و عواقب شاخص هر نوع سوختگی آشنا باشیم. سوختگیها را می‌توان به سه روش طبقه بندی و ارزیابی کرد:

• بر اساس عامل و منبع ایجاد سوختگی
• بر اساس درجه سوختگی
• بر اساس شدت سوختگی

هر سه مورد بالا در تعیین میزان فوریت‌دار بودن درمان سوختگی و نوع مراقبتهای اورژانسی که یک فرد سوخته نیاز دارد، اهمیت دارند.

عامل و منبع ایجاد سوختگی

سوختگیها را می‌توان بر اساس عامل ایجاد کننده آن ( مثلاً شیمیایی ، الکتریکی ، حرارتی ، نورانی و تشعشعی) طبقه‌بندی کرد. در نظر گرفتن منبع ایجاد سوختگی (مثلا ً اسید کلریدریک ، جریان برق متناوب و ...) طبقه‌بندی را اختصاصی‌تر می‌کند.

سوختگی ناشی از آتش

در سوختگی با آتش نکته مهم سوختگی مسیر تنفسی و مسمومیت با منو اکسید کربن باید مورد توجه قرار گیرد.

سوختگی شیمیایی

تماس با برخی مواد شیمیایی مانند اسیدها ، بازها یا قلیاهایی همچون سود سوزآور یا مواد سفید کنند قوی ، حلالها و مواد رنگبر قوی سبب سوزش و صدمه به پوست می‌شود. سوختگی با مواد قلیایی از اسیدها خطرناکتر است چون در پوست بیشتر نفوذ می‌کند و مدت طولانیتری فعال باقی می‌مانند. در اینجا مهمترین کار این است که فورا محل سوخته را زیر شیر آب بگیرید.

سوختگی با مایعات جوش

در این موارد آسیبهای بافتی به سرعت روی می‌دهد. سریعترین کاری که در این موارد باید انجام داد کاهش درجه حرارت است. سرد کردن ممکن است شدت ضایعه را بسیار کم کند و به سرعت سبب کاهش درد می‌شود. نکته مورد توجه این است که در سوختگی با قیر ، هرگز قیر را بر ندارید و فقط محل سوختگی را بلافاصله با آب سرد خنک کنید.

سوختگی الکتریکی

در این نوع سوختگی اگر چه ممکن است اثر سوختگی بر روی پوست به صورت یک ناحیه کوچک باشد ولی آسیب وارد بر بافتهای زیر پوست می‌تواند بسیار وسیع باشد.

سوختگی ناشی از اشعه

توسط دو نوع اشعه خورشید و تشعشات اتمی سوختگی ایجاد می‌گردد. در مورد تشعشات اتمی ابتدا محافظت خود امدادگر از خطر تشعشات و ثانیا رفع آلودگی مصدوم مد نظر قرار می‌گیرد.

از چپ به راست سوختگیهای درجه 1، 2 و3

درجه سوختگی

سوختگیهای پوست را می‌توان به دو دسته با ضخامت نسبی و تمام ضخامت نیز طبقه‌بندی کرد. در سوختگیهای با ضخامت نسبی اپیدرم ، یا اپیدرم و قسمت فوقانی درم درگیر می‌شوند، و به بافتهای زیرین آسیبی وارد نمی‌شود. سوختگیهای تمام ضخامت علاوه بر درم و اپیدرم به لایه‌های زیر پوستی نیز آسیب می‌رسانند. هر دو این سوختگیها را می‌توان با سیستم دیگری که درجه نامیده می‌شود به انواع درجه یک ، درجه دو و درجه سه تقسیم بندی کرد که خفیفترین نوع آن سوختگی درجه یک است. سوختگیهای درجه یک و دو از نوع با ضخامت نسبی و درجه سه از نوع تمام ضخامت هستند.

سوختگی درجه یک

سوختگی سطحی خفیفترین نوع سوختگی است که فقط لایه خارجی پوست یعنی اپیدرم را درگیر می‌کند. علل آن سوختگی ناشی از شعله ملایم است.

سوختگی درجه دو

سوختگی با شدت متوسط است که فقط اپیدرم و قسمتی از درم (اما نه همه درم) را مبتلا می‌کند و به بافتهای زیرین آسیبی نمی‌رساند. این نوع سوختگی مانند سوختگی درجه یک از نوع با ضخامت نسبی است.

سوختگی درجه سه (سوختگی تمام ضخامت)

در سوختگی درجه سه تمام ضخامت پوست ، یعنی اپیدرم و درم ، تخریب می‌شود و حتی ممکن است آسیب عمیق‌تر شده و بافتهای زیر پوستی (چربی ، ماهیچه و استخوان) را نیز درگیر کند. گاهاً تمایز سوختگی درجه سه از سوختگی درجه دو مشکل می‌باشد؛ با این وجود ناحیه سوختگی در نوع درجه سه معمولاً سیاه رنگ و یا خشک و سفید است اما در نوع درجه دو قرمز و مرطوب بوده و ظاهر عرق کرده دارد.

شدت سوختگی

شرایط آسیب ، علت سوختگی ، محل و شکل سوختگی ، وسعت ، سن مصدوم ، محل آن و وجود ضایعات همراه از جمله معیارهایی هستند که در تعیین شدت یک سوختگی بکار می‌روند.

کمک های اولیه

کمکهای اولیه شامل اقداماتی است که هنگام وقوع حوادث برای جلوگیری از مرگ، پیشگیری از صدمات و عوارض بعدی و یا کاهش درد و رنج مصدوم پیش از رسیدن به پزشک و یا انتقال وی به مراکز درمانی به عمل می آید.

مقدمه

علیرغم پیشرفت علم و تکنولوژی انسان هنوز درمقابل عوارض سوانح و بلایای طبیبعی ناشی از دگرگونیهای طبیعت آسیب‌پذیر است. و با توجه به ازدیاد روز افزون حوادث مختلف ، بخصوص جنگ ، تصادفات رانندگی ، سوختگیها ، خفگی به دلائل مختلف ، برق گرفتگی ، سقوط از ارتفاعات ، گزش حیوانات و حشرات ، مسمومیتهای مختلف و غیره ، اصولی‌ترین کار کسب آمادگی به منظور مقابله با حوادث و سوانح و بکارگیری آن جهت حفظ سلامتی و نجات جان خود و اطرافیان در لحظات اولیه وقوع یک حادثه است.

اهداف کمکهای اولیه

• نجات و زنده نگهداشتن شخص مصدوم یا بیمار
• جلوگیری از شدت یافتن عارضه
• کمک به بهبود حال بیمار تا رسیدن و یا انتقال او به مراکز درمانی

خصوصیات امدادگر

شخص کمک دهنده نیازی به داشتن اطلاعات پزشکی یا پرستاری ندارد. همه افراد می‌توانند با آموختن اصول کمکهای اولیه و انجام کمک صحیح و به موقع ، چه بسا باعث جلوگیری از مرگ حتمی مصدومین و یا ازدیاد و شدت یافتن عوارض مختلف گردند.

• امدادگر باید سرعت عمل داشته و در هر حادثه به سرعت از وضع بیمار و نوع حادثه اطلاعاتی کسب نموده و اقدام به نجات بیمار نماید.
• در هر حادثه خونسردی خود را حفظ نموده و با آرامش دست بکار شود.
• به روحیه بیمار توجه نموده و سخنانش تسلی‌بخش بوده و رفتارش اطمینان بخش و توام با دلسوزی می‌باشد.
• در کارش وارد بوده و با اصول کمکهای اولیه آشنا باشد و بداند که در هر حادثه به چه نحو باید عمل کند.

وظایف اصلی امدادگر

در هر حادثه آنچه بسیار ضروری بوده حفظ ترتیب عمل در کمکهای اولیه است. بدین ترتیب که امدادگر باید هنگام رسیدن به بالین مصدوم یا بیمار به ترتیب زیر اقدام نماید:

1. دورکردن شخص مجروح یا مصدوم از محیط خطر در صورت لزوم (مثل ریزش کوه و آوار ، آتش‌سوزی ، غرق‌شدگی و غیره
2. بازرسی راههای تنفسی و کنترل علایم حیاتی بدن (مثل نبض ، فشارخون و تنفس)
3. جلوگیری از خونرزی
4. کنترل علایم مسمومیت و اقدام به نجات مسموم
5. کنترل شکستگیها و انجام کمکهای اولیه لازم

تشخیص نوع حادثه

در هر حادثه باید نوع عارضه را تشخیص دهید تا بتوانید اقدام صحیح را انجام دهید. برای تشخیص ابتدا باید از سابقه مصدومیت آگاه شد و اینکه حادثه یا بیماری چگونه اتفاق افتاده و یا شروع شده است. در صورتیکه فرد بیهوش باشد، وضع ظاهری محل حادثه هم ممکن است به تشخیص کمک کند. ممکن است در جیبهای بیمار کارت یا مدارکی وجود داشته باشد که نشاندهنده بیماری قلبی و یا بیماری قند (دیابت) باشد که دانستن این موضوع در امر درمان و کمک به ادامه حیات بیمار نقش مهمی دارد.

نکات مهم در کمک به بیماران

• در ارزیابی مصدوم ، در ضمن کنترل علایم حیاتی بدن ، به رنگ چهره بیمار توجه داشته، وضع مردمک چشمهای او را کنترل کنید.
• از دادن هر نوع دارو یا مواد غذایی یا مایعات به بیمار بیهوش خودداری کنید مجروحین را معمولا به پشت می‌خوابانند ولی در مواقعی که حالت تهوع داشته و استفراغ می‌کند و یا بیهوش است (بدون داشتن صدمات دیگر بدن) باید او را به حالت ایمنی دراز‌کش و به پهلو بخوابانید.

• دهان بیمار بیهوش را فورا بررسی کرده و دندانهای مصنوعی ، آدامس ، سیگار و یا اشیا خارجی دیگر را اگر در دهان او وجود داشته باشد خارج نموده و ترشحات لزج را با دستمال پاک نمایید. دقت کنید زبان بیمار در جلو دهان قرار گرفته و راه تنفسی او را مسدود نکند.
• در صورتیکه بدن بیمار سرد و رنگ پریده است باید او را با پتو یا وسیله دیگری گرم نگاهداشت.
• اگر کوچکترین تردیدی در مرگ بیمار دارید، باید کمکهایتان را تا رسیدن پزشک و یا اطمینان از مرگ بیمار ادامه دهید.

طب سوزنی

طب سوزنی چیست؟

در اصل اصطلاح Acupuncture تشریح کننده مجموعه‌ای از روشها است که توسط آن نقاطی از بدن برای دریافت نتایج مورد نظر با روشهایی خاص مانند استفاده از سوزن تحریک می‌شود. طب سوزنی امروزه با استفاده از فرو کردن سوزنهای خاصی به درون بدن از طریق پوست توسط دست و یا حتی جریان الکتریسیته انجام می‌شود.

در نظر اول این باور کردنی نیست که پزشکان قادرند با استفاده هدفمند از سوزنهای کوچک ، آلام تحمل ناپذیری همچون سردرد شدید ، کمردرد مزمن یا دردهای مفصلی به علت آرتروز را از میان ببرند. این روش درمانی بسیار قدیمی که زادگاه آن کشور چین است، بیماران را بدون استفاده از دارو از دردهایی رهایی می‌بخشد که سالها آنها را رنج داده‌اند.

تاریخچه طب سوزنی

قدمت طب سوزنی به بیش از 2500 سال پیش و به کشور چین باز می‌گردد. قدیمی‌ترین متنی که در توصیف طب سوزنی یافت شده است، متعلق به سال 1127 قبل از میلاد مسیح است. جادوگران به جای استفاده از سوزن ، قطعات تیز سنگ را بکار می‌گرفتند. در سال 26 میلادی بود که نخستین کتاب در شرح طب سوزنی در چین نگاشته شد.

استفاده از طب سنتی تا قرنها به آسیا محدود بود تا اینکه فرانسوی‌ها در قرن 16میلادی با آن آشنا شدند و استفاده از آن را در اروپا گسترش دادند. بین پزشکان مختلف در صحت و سقم طب سوزنی اختلاف نظر وجود داشت تا اینکه سازمان بهداشت جهانی (WHO) در سال 1975استفاده از طب سوزنی در تشخیص و درمان بیماریها را رسما تایید کرد.

روش انجام طب سوزنی

امروزه در طب سوزنی از سوزنهای استیل ، نازک و انعطاف‌پذیر استفاده می‌شود. قطر این سوزنها از 0.2 تا 0.6 میلیمتر و طول آنها از 1 تا 10 سانتیمتر متغیر است، در هنگام وارد کردن سوزن بطور عمودی بین انگشتان قرار می‌گیرد. عمق فرو کردن سوزن از چند میلیمتر تا 5 سانتیمتر (با توجه به محل نقطه) متغیر است. سوزنها به مدت 10الی 30 دقیقه در جای خود باقی می‌مانند. امروزه در درمان طب سوزنی ممکن است از جریان الکتریسته نیز استفاده شود.

طب سوزنی چگونه کار می‌کند؟

در طب سوزنی که به پزشکی سنتی چینی نیز معروف است، بدن انسان تحت تأثیر دو نیروی مخالف هم به نامهای یین و یانگ قرار دارد. یین به صفاتی چون سردی ، آرامی و در کل حالت غیر فعال بر می‌گردد. در حالی که یانگ به صفاتی چون گرمی ، هیجان و فعال بودن نسبت داده می‌شود. در این نگرش ، سلامت بدن هنگامی حاصل می‌شود که میان این دو نیرو تعادل برقرار باشد و عدم تعادل این دو نیرو باعث می‌شود که جریان حیاتی در بدن که به Qi (جی) معروف است مختل شود. کانالهایی در بدن وجود دارد که انرژی جی در آنها حرکت می‌کند.

اگر به هر دلیل اختلال یا انسدادی در این کانالها رخ دهد انرژی که در آنها جریان دارد، تغییر کرده و بیماری ایجاد می‌شود. نقاط حساس بر روی کانالها وجود دارد که با تحریک آنها می‌توان اختلال ایجاد شده در انرژی را برطرف کرده و بیماری را درمان نمود. تعداد 12 عدد از این مسیرها و نقاط بعنوان نقاط اصلی و تعداد 8 عدد بعنوان نقاط سطح دوم معرفی می‌شوند، در مجموع بیش از 2000 نقطه دیگر نیز به آنها متصل است. اساس طب سوزنی بر تحریک این نقاط استوار است که می‌تواند جریان Qi در بدن را کنترل نماید. با فرو کردن سوزن ها در نقاط صحیح، نیروی حیات می تواند در مسیر درست جاری شده و سلامتی بدن را باعث شود.

اینکه مدل چینی‌ها برای بدن درست است یا خیر جای بحث دارد اما دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که تحریک این قسمتهای بدن می‌تواند روی وضعیت شیمایی و عصبی مغز تأثیر بگذارد و در نهایت منجر به عکس العملهایی مانند کاهش درد، تغییر فشار خون و ... شود و در نهایت سلامت بیمار را منجر شود. باید تذکر داد که نقاط حساس طب سوزنی ، محلهایی در بدن ما هستند که شبکه مجاری و اعصاب ، بویژه با تراکمی زیاد در زیر پوست جای دارند. فرو کردن یک سوزن نازک در این محل ، به گونه‌ای تحریک الکتریکی در قشر خارجی مغز را بوجود می‌آورد که درک احساس درد در آن انجام می‌گیرد. در این محل ، مواد شیمیایی بدن ، یعنی اوپیوئیدها فعال شده و با احساس درد مقابله می‌کنند. هیپوتالاموس مغز میانی ، مواد سروتونین و آندورفین را ترشح می‌کند که تاثیری تحریک کننده بر سیستم دفاعی بدن دارند. به این ترتیب درد بیمار تسکین می‌یابد. این ، راز موفقیت طب سوزنی است.

بیمارانی که این روش درمان را برای خود انتخاب می‌کنند اظهارات متفاوتی دارند، اما در مجموع اغلب آنها بیان می‌کنند که هنگام فرو کردن سوزن به بدنشان احساس درد زیادی نمی‌کنند. معمولا" تجربه و تخصص پزشک معالج در استفاده از سوزن می‌تواند میزان درد حاصله را کاهش یا افزایش دهد.

درمان بیماریها با طب سوزنی

تحقیقات نشان می‌دهد که طب سوزنی توانایی کاهش و حتی برطرف کردن انواع درد را داشته و می‌تواند تواناییهای قسمتهای مختلف بدن افراد را بالا ببرد. دردهای مفصلی بخصوص در ناحیه دست و شانه و گردن ، درد مهره‌های کمری ،آلرژی ، آرتروز ، میگرن ، بی‌خوابیها و برخی اختلالات روحی - روانی بخوبی با طب سوزنی پاسخ می‌گیرند.

همچنین شواهد بسیاری موجود است که طب سوزنی می‌تواند در معالجه بیماریهایی چون اعتیاد به مواد مخدر ، فعال کردن دوباره ماهیچه‌های تنبل ، آسیبهای بافت نرم ، انواع آسم و تنگی نفس ، بیماریهای گوارشی ، شب ادراری و فلج بعد سکته مغزی به عنوان یک راه حل و یا حداقل در کنار درمان دارویی استفاده شود. آزمایشها نشان می‌دهد این روش می‌تواند برای کاهش درد پس از جراحی ، شیمی درمانی ، جراحی‌های دندان و ... بسیار موثر واقع شود.

عوارض طب سوزنی

در صورت استفاده صحیح از این تکنیک هیچ عارضه‌ای ایجاد نخواهد شد. اما بدنبال ورود افراد غیر حرفه‌ای و غیر متخصص در این کار ، احتمال عفونت و آسیب اعضای بدن وجود دارد. از عوارض دیگر طب سوزنی موارد زیر را می‌توان نام برد:

• خونریزیها یا کبودیهای کوچک (در مورد درصد کمی از بیماران ، ممکن است، ظاهر شوند.)
• امکان انتقال ایدز و هپاتیت ب در صورت استفاده از سوزنهای غیر استریل و غیر یکبار مصرف.
• ضعف و بیحالی و غش کردن بیمار در صورت تحریک نقاط ممنوعه.
• درمان نشدن و حتی ایجاد مشکلات جدید در صورت تحریک نادرست نقاط که همه این عوارض در صورتی که درمان توسط متخصص طب سوزنی انجام شود به صفر می‌رسد.

برای پیشگیری از بروز عوارض عفونی سوزنها باید استریل باشند و می‌توان هریک از آنها را برای یک و فقط یک بیمار استفاده کرد. همچنین قبل از هر بار استفاده از سوزنها باید آنها را با الکل یا مواد ضدعفونی کننده تمیز کرد.

عناصر پنج گانه در طب سوزنی

شیوه طب سوزنی عناصر پنج گانه ، نوع باستانی طب سوزنی است که به درمان تمام لایه‌های وجود شخص یعنی بدن ، ذهن ، قلب (احساسات) و روح می‌پردازد. عناصر پنج گانه باستانی ، دیدگاه ظاهرا ساده و در درون پیچیده چینیان باستان را بر رابطه تنگاتنگ انسان و تمام مظاهر طبیعت به نمایش می‌گذارد.

از دیدگاه چینیان باستان در طب سوزنی جهان مادی از 5 عنصر تشکیل شده است. این عناصر در حال واکنش با یکدیگر هستند. بدن ما نیز جزئی از این جهان است، بنابراین از همین 5 عنصر تشکیل شده است. در همه این عناصر دو فلب یین و یانگ وجود دارد که در حال مقابله دائم هستند و انرژی جی را جاری می‌کنند. این پنج عنصر آتش ، خاک ، فلز ، آب و چوب هستند. هر یک از این عناصر در شکل گیری وجود و شیوه عمل ما در زندگی موثرند. یک متخصص طب سوزنی عناصر پنج گانه ، بخوبی از قوانین طبیعت آگاه است و می‌تواند از آنها برای تشخیص بیماری کمک بگیرد و به درمان کامل بیمار بپردازد

بیماری ها

ا
آرنج تنیس بازان

آفتاب‌زدگی

آلرژی فصلی

آلژرى نسبت به سم زنبور

آلرژى شدید و عمومى (آنافیلاکسى)

آلرژى دارویى

اسپوروتریکوز

اسپوندیلیت آنکیلوزان

استفراغ شدید حاملگی

استوماتیت

التهاب تیرویید

التهاب زبان (گلوسیت‌)

التهاب عنبیه

التهاب قرنیه‌ (کراتیت‌)

انحراف چشم یا استرابیسم‌

آب سیاه چشم، نوع زاویه بسته اولیه

آب سیاه چشم، نوع مزمن زاویه باز

آب مروارید

آبسه آنورکتال یا آبسه مقعد

آبسه پستان

آبسه ریه

آبسه مغزی یا اپی دورال

آبله مرغان

آپاندیسیت

آترواسکلروز (تصلب شرایین)

آتلکتازی

آرتریت روماتویید جوانان یا کودکان

آرتریت عفونی (چرکی)

آرتریت مرتبط با پسوریازیس

آرتیت روماتویید

آزبستوز

آسم

آسیب به گوش میانی در اثر تغییرات فشاری

آفت دهان

آفتاب سوختگی

آکنه‌ (جوشهای غرور)

آکنه‌ روزاسه‌

آلرژی‌ غذایی‌

آمبولی‌ ریه‌

آمپیم‌

آمفیزم

آمنوره (قطع قاعدگی) ثانویه

آمنوره اولیه‌

آمیبیاز (اسهال خونی آمیبی)

آمیوتروفیک لاترال اسکلروز

آنافیلاکسی (شوک آلرژیک)

آندوکاردیت

آندومتریوز

آنژین صدری

آنسفالیت ویروسی

آنفلوانزا

آنوریسم

اپی گلوتیت

اتواسکلروز

اختلال تنش زای پس از حادثه

اختلال خلقی فصلی

اختلال دوقطبی

اختلال رشد بچه

اختلال کم توجهی ـ بیش فعالی

اختلال هراس

اختلال وسواسی

اختلالات آب و الکترولیت

اختلالات سازگاری

اختلالات شخصیت

ادم ریه

اریتم گرهی

اریتم مولتی فرم

اسپوندیلوز گردن

استئوآرتریت

استئومیلیت

استرس

اسکلرودرمی

اسکلروز متعدد (اِم‌. اِس‌)

اسکولیوز

اسکیزوفرنی

اسهال حاد

اسهال خونی (شیگلوز)

اسهال مزمن غیراختصاصی دوران کودکی

اضطراب

افسردگی

افسردگی پس از زایمان

افسردگی خفیف (دیس‌تایمی)

اکتروپیون

اگزما

التهاب ملتحمه

الکلیسم

انتروپیون

انتروکولیت با غشای کاذب

انحراف تیغه بینی

انعقاد داخل عروق منتشر

اورتریت

اوریون

ایدز

ایست قلبی

ب

برجس

برفک دهان‌

بلوک‌ قلبی

بواسیر

بی‌اختیاری‌ ادرار استرسی‌

بی‌اختیاری‌ ادرار فوریتی‌

بیرون‌زدگی‌ رحم‌

بیماری‌ تای‌ ساکس

بیماری‌ دریچه‌ای‌ قلب‌

بیماری‌های‌ نقص‌ ایمنی

بالانیت‌

بثورات‌ ناشی‌ از بستن‌ پوشک‌

برونشکتازی‌

برونشیت‌ حاد

برونشیت‌ مزمن‌

برونشیولیت‌

بسته‌ شدن‌ مجرای‌ گوش‌ توسط‌ موم‌ گوش‌

بلاستومیکوز

بلفاریت‌

به‌ هم‌ خوردن‌ تعادل‌ کلسیم‌ خون‌

بوتولیسم‌

بورسیت‌

بولیمی ( پرخوری روانی )

بونیون (کج شدن شست پا به سمت انگشتان دیگر پا)

بی‌اختیاری‌ اجابت‌ مزاج‌ در کودکان‌

بی‌اختیاری‌ ادرار

بی‌اشتهایی‌ عصبی‌

بی‌خوابی‌

بیماری دست، پا و دهان

بیماری‌ آدیسون‌

بیماری‌ آلزایمر

طاسی‌ منطقه‌ای‌ (آلوپسی‌ آره‌آتا)

بیماری‌ اسگود ـ شلاتر

بیماری‌ انسداد ریوی‌ مزمن‌

بیماری‌ بِرگر

بیماری‌ پارکینسون‌

بیماری‌ پاژه‌ استخوان‌

بیماری‌ حرکت‌

بیماری‌ دیورتیکولی‌

بیماری‌ سرخرگ‌های‌ قلب‌

بیماری‌ سلیاک‌

بیماری‌ فیبروکیستیک‌ پستان‌

بیماری‌ قلب‌ ناشی‌ از مشکل‌ ریه‌

بیماری‌ کرون‌

بیماری‌ لایم‌

بیماری‌ لِگ‌ ـ کالو ـ پرتس‌

بیماری‌ مِنِیر

بیماری‌ ناشی‌ از تابش‌ اشعه‌

بیماری‌ ناشی‌ از کاهش‌ ناگهانی‌ فشار

پ

پرکاری پاراتیرویید

پرکاری تیرویید

پیچ خوردگی بیضه‌

پیچ خوردگی و کشیدگی عضلات و مفاصل

پارگی پرده گوش

پارگی و بیرون زدگی دیسک بین مهره ای

پارونیشیا(التهاب چین‌های‌ بافتی اطراف ناخن )

پانکراتیت

پای دیابتی و مشکلات پوستی

پای ورزشکاران‌

پدیده و بیماری رینود

پره اکلامپسی و اکلامپسی

پروکتیت

پرولاپس دریچه میترال

پریتونیت

پریکاردیت حاد

پریودنتیت (التهاب لثه)

پسوریازیس‌

پسیتاکوز

پلورزی‌ (پلوریت؛ پلورو دینی)‌

پلی آرتریت گرهی‌

پلی سیتمی

پلی میالژی روماتیکا یا آرتریت گیجگاهی

پلی میوزیت و درماتومیوزیت

پنوموتوراکس

پنوموکونیوز

پنومونی مایکوپلاسمایی

پنومونی باکتریایی

پنومونی پنوموسیستیس کارینی

پنومونی ویروسی

پورپورای آلرژیک

پورفیری

پوکی استخوان‌

پولیپ بینی‌

پولیپ روده بزرگ

پولیپ گردن رحم‌

پیتریازیس آلبا

پیتریازیس روزه آ

پیکا

ت

التهاب تاندون و تنوسینوویت‌

تب‌ دره‌ (کوکسیدیومایکوز)

تب‌خال‌ ناحیه‌ تناسلی‌

نب یونچه (رینیت آلرژیک)

ترومبوز آمبولی‌ شریانی

ترومبوز ورید عمقی‌

ترومبوسیتوپنی‌

ترومبوفلبیت‌

تریشینوز

تعریق‌ بیش‌ از اندازه

تند شدن‌ غیرطبیعی‌ ضربان‌ قلب‌(تندضربانی)

تنفس‌ سریع‌ (در اثر اضطراب‌ زیاد)

تورتیکولی‌ (کجی‌ گردن‌)

توکسوپلاسموز

تومور طناب‌ نخاعی‌

تومور ویلمز

‌تیفوس کنه ای

تیزر

تونسیلیت‌

تب با منشأ نامشخص‌

تب روماتیسمی

تب مالت

تب خال ( تبخال )

معلق کردن توپ درهوا

یک توپ را در جریانی از هوا معلق کنید.

معلق ماندن یک توپ به طور ثابت در جریان نامرئی هوا صحنه ی جالبی است. در این حالت وقتی تلاش می کنید توپ را با دست هل دهید، احساس می کنید که توپ نیرویی در خلاف جهت به دست شما وارد می کند . همچنین می توانید متوجه انحراف جریان هوا توسط توپ شوید . این آزمایش نیرویی که موجب بلند شدن هواپیما از سطح زمین می شود را نشان می دهد.

وسایل مورد نیاز

• سشوار ( یا جارو برقی )
• کاغذ نازک (زرورق)
• یک توپ تنیس رومیزی یا یک بالون کروی کوچک یا یک توپ پلاستیکی کوچک

شرح آزمایش

سشوار را روشن کرده و همانند شکل ، رو به بالا نگه دارید. با دقت توپ را در جریان هوای سشوار به حال تعادل درآورید. به آرامی آن را از جریان هوا بیرون بکشید . توجه کنید وقتی فقط نیمی از توپ بیرون از جریان هواست، احساس می کنید به طرف جریان هوا کشیده می شود. توپ را رها کنید . خواهید دید که توپ به جلو و عقب نوسان می کند و سپس جایی نزدیک مرکز جریان هوا متوقف می شود.
با یک دست توپ را اندکی از جریان هوا بیرون بکشید . با دست دیگر، یک تکه کاغذ نازک را در بالای توپ نگه داشته و در مورد جریان هوا در آن نقطه تحقیق کنید . توجه کنید که توپ جریان هوا را به طرف خارج منحرف می کند . اگر به جای سشوار از جاروبرقی و به جای توپ پینگ پنگ از توپ پلاستیکی استفاده می کنید ، در عمل می توانید جریان منحرف شده که به دستتان برخورد می کند را احساس کنید.
جریان هوا را کمی کج کنید و توجه کنید که توپ همچنان معلق می ماند.
توپ را در جریان هوا متعادل کرده وسشوار و توپ را به طرف یک دیوار ببرید (کنج اتاق بهتر است) . افزایش ارتفاع توپ را ملاحظه کنید .

چه اتفاقی در حال وقوع است؟

وقتی توپ در جریان هوا معلق است، هوای بالارونده به زیر توپ برخورد کرده و یک ناحیه ی پر فشار در آن جا بوجود می آورد . ناحیه ی پر فشار زیر توپ از افتادن آن بر اثر کشش جاذبه ی زمین جلوگیری می کند.
وقتی توپ را اندکی از جریان هوا خارج می کنید، هوا در اطراف قوس توپ که به مرکز جریان هوا نزدیک است، جریان پیدا کرده، و به سمت بالا می رود. جریان هوای روبه بالا نیرویی به سمت داخل به توپ وارد می کند (درست مثل نیرویی که جریان هوای رو به پایین زیر یک هلیکوپتر به پره های آن وارد می کند). این توضیح براساس قانون عمل و عکس العمل نیوتون می باشد.
طریقه ی دیگر توجیه این رویداد آن است که وقتی هوا قوسی را پیرامون توپ طی می کند، باعث می شود فشار هوا کم شده و فشار هوای جو ساکن در طرف دیگر توپ، آن را به طرف جریان هوا هل دهد.

انرژی جنبشی

انرژی به صورتهای مختلف انرژی از قبیل مکانیکی ، پتانسیل ، گرمایی ،... می‌تواند وجود داشته باشد. انرژی جنبشی یکی از صورتهای مختلف انرژی است و به صورت نصف حاصل ضرب جرم در مجذور سرعت جسم تعریف می‌شود. به بیان دیگر اگر جرم جسم را با m و سرعت آن را با v نشان دهیم، در این صورت انرژی جنبشی که با K نمایش داده می‌شود، به صورت زیر است:

K = 1/2mv²

مقدمه

در بررسی حرکت اجسام معمولا دو نوع انرژی بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرد. انرژی پتانسیل که ناشی از مکان قرار گیری جسم نسبت به سطحی که به عنوان سطح با پتانسیل صفر فرض می‌شود و انرژی جنبشی که هر جسم به دلیل حرکت دارای این نوع انرژی است. یعنی اگر جسمی ثابت باشد، انرژی جنبشی آن صفر خواهد بود. مخصوصا در مواردی که نیروهای موجود در مسئله از نوع پایستار باشند در این صورت انرژی مکانیکی بقا دارد و لذا اگر انرژی جنبشی جسم افزایش پیدا کند، انرژی پتانسیل کاهش می‌یابد و برعکس کاهش انرژی جنبشی با افزایش انرژی پتانسیل همراه است.

قضیه کار و انرژی

معمولا بیشترین کاربرد انرژی جنبشی در بحث حرکت در قضیه کار و انرژی ظاهر می‌شود. لازم به یادآوری است که هرگاه در اثر اعمال نیرویی ، یک جسم از محل اولیه خود جابجا شود، در این صورت می‌گویند که نیرو بر روی جسم کار انجام می‌دهد. بنابراین قضیه کار و انرژی بیان می‌کند که هرگاه بر روی جسمی کار انجام شود، انرژی جنبشی آن تغییر می‌کند. به عبارت دیگر تغییرات انرژی جنبشی با انجام کار انجام شده بر روی جسم برابر است.

قضیه کار و انرژی قانون جدید و مستقلی از مکانیک کلاسیک نیست. این قضیه برای حل مسائلی مفید است که در آنها کار انجام شده توسط نیروی برایند به راحتی قابل محاسبه است و ما می‌خواهیم سرعت ذره را در مکانهای خاصی پیدا کنیم. آنچه بیشتر اهمیت دارد این واقعیت است که قضیه کار و انرژی نقطه آغازی برای یک تعمیم جامع در علم فیزیک است. چون در بسیاری از موارد بهتر است کار انجام شده توسط هر نیرو را جداگانه محاسبه کرده و نام خاصی برای کار انجام شده توسط هر نیرو قائل شویم. لذا آنچه قبلا در مورد معتبر بودن این قضیه در مواردی که به صورت کار انجام شده توسط نیروی برایند تعبیر می‌کنیم، مشکلی ایجاد نمی‌کند.

یکای انرژی جنبشی

انرژی جنبشی یک جسم در حال حرکت با کاری که می‌تواند انجام دهد تا به حال سکون برسد، متناسب است. این نتیجه اعم از این که نیروهای اعمال شده ثابت یا متغیر باشند، صادق است. بنابراین یکای انرژی جنبشی و کار یکسان خواهند بود و انرژی جنبشی مانند کار یک کمیت اسکالر است. انرژی جنبشی گروهی از ذرات صرفا از انرژی جمع اسکالر انرژیهای جنبشی تک تک ذرات آن گروه بدست می‌آید.

انرژی جنبشی جسم صلب

معمولا در مورد حرکت جسم صلب به عنوان سیستمی از ذرات ، دو نوع انرژی جنبشی می‌توانیم تعریف کنیم. این دو نوع انرژی که بواسطه نوع حرکت به دو صورت متفاوت می‌تواند وجود داشته باشد.

انرژی جنبشی انتقالی

گفتیم که انرژی کمیتی اسکالر است. بنابراین در مورد یک سیستم متشکل از چند ذره ، انرژی جنبشی کل برابر با مجموع انرژی جنبشی تک تک ذرات خواهد بود. اما در مورد یک جسم صلب که تعداد ذرات خیلی زیاد است، نقطه‌ای به عنوان مرکز جرم تعریف می‌شود که نماینده کل جسم صلب است. بنابراین انرژی جنبشی انتقالی نیز به صورت نصف حاصلضرب جرم جسم صلب در مجذور سرعت مرکز جرم تعریف می‌شود.

انرژی جنبشی دورانی

جسم صلبی را در نظر بگیرید که با سرعت زاویه‌ای ω حول محوری که نسبت به یک چارچوب لخت خاص ثابت است، می‌چرخد. هر ذره این جسم در حال دوران مقدار معینی انرژی جنبشی دارد. چون تعداد این ذرات در جسم صلب زیاد است، لذا کمیتی به نام لختی دورانی تعریف می‌شود. لختی دورانی به صورت مجموع جملاتی تعریف می‌شود که هر جمله با حاصل ضرب جرم یک ذره از جسم صلب در مجذور فاصله عمودی ذره از محور دوران برابر است. بنابراین انرژ ی جنبشی دورانی جسم صلب که بخاطر دوران حاصل می‌شود، برابر است با نصف حاصل ضرب لختی دورانی جسم صلب در مجذور سرعت زاویه‌ای.

این رابطه شبیه انرژی جنبشی انتقالی جسم است. یعنی سرعت زاویه‌ای مانسته سرعت خطی است و لختی دورانی مانسته جرم لختی یا جرم انتقالی است. هر چند جرم یک جسم به محل آن بستگی ندارد، ولی لختی دورانی به محوری که جسم حول آن می‌چرخد، بستگی دارد. در واقع می‌توان گفت که انرژی جنبشی دورانی همان انرژی جنبشی انتقالی معمولی تمام اجزای جسم است و نوع جدیدی از انرژی نیست. انرژی جنبشی دورانی در واقع راه مناسبی برای بیان انرژی جنبشی هر جسم صلب در حال دوران است. انرژی جنبشی دورانی جسمی که با سرعت زاویه‌ای معین می‌چرخد، نه تنها به جرم جسم بستگی دارد، بلکه به چگونگی توزیع جرم آن نسبت به محور دوران نیز وابسته است

انرژی پتانسیل

انرژی به شکلهای مختلف پدیدار می‌شود. یکی از آنها انرژی پتانسیل یا انرژی ذخیره‌ای است. این شکل انرژی چه شباهتها یا چه تفاوتهایی با صورتهای دیگر انرژی دارد؟ چگونه می‌توانیم از آن بهره گیری کنیم؟ انرژی شیمیایی به انرژی هسته‌ای ، انرژیِ گرانشی ، انرژیِ الکتریسته ساکن و انرژی مغناطیسی ، نمونه‌هایی از انرژی پتانسیل هستند. انرژی پتانسیل می‌تواند برای ما اهمیت زیادی داشته باشد.

برای مثال ، هنگامی که تلویزیون روشن می‌کنیم و مأموریت رفت و برگشت سفینه‌ای فضایی را به تماشا می‌نشینیم، در واقع از انرژی الکتریکی استفاده می‌کنیم که از انرژی پتانسیل (مثلا انرژی پتانسیل گرانشی آب ذخیره شده در پشت سد) حاصل می‌شود. یا تبدیل انرژی پتانسیل شیمیایی موجود در سوخت موشکها به انرژی جنبشی است، که سفینه از سکوی پرتاب به فضا پرتاب می‌شود. باتریهای مورد استفاده از فلاش دوربینها یا در رادیوهای کوچک ، بنزین مصرفی برای راندن اتومبیلی و بالاخره ، غذایی که می‌خوریم همه و همه محتوی انرژی پتانسیل هستند.

سیر تحولی و رشد

با توجه به نقش مهم انرژی پتانسیل در عرصه‌های دانش به فناوری زندگی روزانه ، ممکن است چنین تصور شود که از زمان تشخیص شناسایی این انرژیِِ مدتی طولانی گذشته است، اما اینطور نیست. مفهوم نیرو را که بستگی نزدیکی با انرژی پتانسیل دارد. اولین بار آیزااک نیوتن در قرن هفدهم مطرح کرد. ولی مفهوم انرژی یا پایستگی انرژی تا قرن نوزدهم مطرح نشد. مدتها قبل از آن ، در اواخر قرن هفدهم ، هویگنس در بحث حرکت ، به انرژی پتانسیل اشاره کرده بود؟ اما اصطلاح انرژی پتانسیل را بکار نبرده بود و اهمیت آن را نیز در نیافته بود. در اوایل قرن هیجدهم ژاک برنولی کار مجازی را که مشابه انرژی پتانسیل است توصیف کرده ، ولی به اهمیت آن پی نبرد.

در اواخر قرن هیجدهم و اوایل قرن نوزدهم ، ژوزف لاگرانژ ، لاپلاس ، پواسون و جورج گرین مفهوم پتانسیل الکتریکی را (که به انرژی پتانسیل الکتریکی بسیار نزدیک است). در فرمول بندی ریاضی اثرات الکتریکی بکار بردند، اما آن هم به اهمیت انرژیِ پتانسیل پی نبرد. تمرکز این دانشمندان روی مباحث مکانیک و گرما بود. بحثهای بعدی تمام حوزه‌های علوم فیزیکی را در برگرفت. پس از این کارها بود که با تلاش بسیاری از مهندسان و دانشمندان توجه به اهمیت انرژی پتانسیل بیشتر و بیشتر شد.

انرژی پتانسیل در کجا و چگونه ذخیره می‌شود؟

انرژی پتانسیل ، نوعی انرژی ذخیره شده است. انرژی پتانسیل ، اثری سیستمی است و برای جسمی کاملا منزوی وجود ندارد. جسم به اعتبار خود کمیت مکانی‌اش نسبت به سایر اجسامی که بر آن نیرو وارد می‌کنند و یا به دلیل موقعیت مکانی‌اش در میدانی که بر آن نیرو وارد می‌کنند، دارای انرژی پتانسیل است. هیچ جسم منفردی انرژی پتانسیل ندارد. همه اجسامی که برهمکنش متقابل دارند، بطور جمعی انرژی ذخیره می‌کنند.

توپی که روی میز است انرژی پتانسیل گرانشی دارد و این به گونه‌ای است توپ و زمین هر دو در ذخیره سازی این انرژی سهیم‌اند. این انرژی از آنجا ناشی می‌شود که زمین و توپ بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. اگر توپ با زمین در مکان خود نبودند انرژی پتانسیل گرانشی نمی‌توانست وجود داشته باشد. در دور و میدان نیز انرژی پتانسیل از فضایی که میدان وجود دارد ذخیره می‌شود.

ویژگیهای انرژی پتانسیل

• در واقع ، این تغییرات انرژی پتانسیل است که در خور اهمیت است نه مقدار آن قبل یا بعد تغییر. اگر چه مکانی که در آن انرژی پتانسیل صفر می‌تواند انتخاب مفیدی باشد به مانند سطح دریا به عنوان مبنای صفر انرژی پتانسیل گرانشی زمین و یا سطح داخلی خازن استوانه‌ای به عنوان مبنای صفر انرژی الکتریکی ذخیره شده در آن ، اما این انتخابها هیچ یک الزامی نیست. زیرا آنها اختلاف انرژی پتانسیل بین مکانهای مختلف است که اهمیت دارد. اندازه اختلاف پتانسیل هرگز هیچ ربطی به چگونگی پیدا شدن آن ندارد. یعنی این تغییر مستقل از مسیر است. این یکی از ویژگیهای اساسی انرژی پتانسیل است.
  
  
• تغییرات انرژی پتانسیل ممکن است به پیدایش انرژی جنبشی ، انرژی الکتریکی ، یا انرژی گرمایی منجر شود. فناوری نوین بر همین پایه استوار است، دستیابی به چنین تغییری به پایداری انرژی ذخیره شده بستگی دارد. برای انرژی پتانسیل سه نوع منحنی می‌توان در نظر گرفت: اگر چه این سخنها معرف همه حالتها نیستند، اما نشان می‌دهند که چگونه انرژی پتانسیل ممکن است با مکان تغییر کند.
  
  
• می‌توان جسم کوچکی مثل گلوله‌ای مرمرین را روی یک کاسه وارونه (در حالت ناپایدار) ، درون کاسه (در حالت پایدار) یا در فرورفتگی کاسه وارونه‌ای که لبه دارد (در حالت شبه پایدار) در نظر گرفت. آنگاه کاسه نقش منحنی انرژی پتانسیل هسته‌ای را خواهد دانست.
  
  
• در حالت پایدار تغییر نامحتمل است.
  
  
• در حالت شبه پایدار غلبه بر سد پتانسیل (یعنی بالا رفتن از لبه) مستلزم انرژی اضافی است، مثلا این انرژی اضافی می‌تواند از جرقه‌ای که بخار بنزین را در سیلندرهای موتور خودرو مشتعل می‌کند ناشی می‌شود. در برخی موارد نادر هیچ انرژی اضافی لازم نیست. مثل وقتی که ذره‌ای در هسته اتم سد پتانسیل را طی فرآیندی به نام تونل زنی سوراخ می‌کند.

کاربرد حالتهای انرژی پتانسیل در صنعت

در فناوری نوین تعادل شبه پایدار ترجیح داده می‌شود. زیرا انرژی پتانسیل می‌تواند تا زمانی که ما بخواهیم در حالت تعلیق باقی بماند. که نمونه آن در روشن کردن رادیوی ترانزیستوری و تبدیل انرژی شیمیایی باتری به انرژی الکتریکی می‌توان نشان داد.

تغییر انرژی پتانسیل

هر تغییر انرژی پتانسیلی به پیدایش نیرویی می‌انجامد. نیروی گرانشی ای که در حالت تعادل ناپایدار موجب می شود که گلوله روی سطح خارجی کاسه به پایین بلغزد. اندازه ی نیرو را از شیب سختی می‌سنجیم. هر چه این شیب تندتر باشد قویتر است. البته همه نیرو ، از تغییر انرژی پتانسیل ناشی نمی‌شوند. نیروهایی که این گونه‌اند. نظیر نیروی گرانشی و نیروی کولنی نیروی تابعی پایستاری ، داریم:

F = - du/dx و u = -∫F dx

که در آن F نیرو ، u انرژی پتانسیل و x مکان است.

• نیروهایی که از تغییر انرژی پتانسیل ناشی نمی‌شوند، نظیر نیروی اصطکاک ، نیروهای ناپایستارند. برای چنین نیروهایی ، انرژی پتانسیل قابل تبیین نیست