چه چيز باعث سرما و گرما مي شود؟

بعضي اشياء سرد و بعضي گرم هستند. گاهي اوقات هوا گرم و پاره اي اوقات سرد است. اين اختلاف چگونه به وجود مي آيد؟ بر اساس فرضيه هاي موجود حرارت نتيجه حركت اتم ها و مولكول هاست. مثلا مولكول ها و اتم هاي موجود در هوا مي توانند به آزادي حركت كرده و با يكديگر برخورد كرده و يا به اشياء در مسير حركت خود اصابت كنند. اين ذرات كوچك مي توانند سريع و يا آهسته حركت كنند. اگر سريع حركت كنند ما مي گوييم درج حرارت هوا بالا است و يا هوا گرم است. اگر آهسته حركت كنند ما هواي سرد را احساس مي كنيم. در مورد جامدات و مايعات، اتم ها و مولكول ها نمي توانند آزادانه حركت كنند، اما مي توانند به سرعت خود اضافه كنند. مثلا در يك ميله آهني داغ، اتم ها در هر ثانيه يك ميليون بار مرتعش مي شوند، و اين سرعت ارتعاش خيلي بالا است. و اگر شما نوك انگشت خود را به اين ميله آهني بزنيد بلافاصله احساس درد و ناراحتي مي كنيد، زيرا حركت و اصابت شديد و ناگهاني مولكول هاي آهن بدست شما اين وضعيت را پديد آورده است. آيا مولكول ها واقعا حركت مي كنند؟ آزمايشات بي شماري حركت مداوم مولكول ها را ثابت كرده اند. در واقع، ذرات ميكروسكوپي ميليوني مواد مختلف در آب، در زير ميكروسكوپ قابل رؤيت هستند و حركت آنها را مي توان مشاهده كرد. در درجه حرارت ذوب يخ. بطور متوسط، يك مولكول اكسيژن با سرعتي برابر با 1400 پا در ثانيه حركت مي كند و سرعت حركت يك مولكول هيدروژن در شرايط مساوي تقريبا چهار برابر اكسيژن است. حتي در يك اينچ مكعب هوا در هر ثانيه ميلياردها برخورد مولكولي بوجود مي آيد. گرما و درجه حرارت با هم تفاوت دارند. انرژي حرارتي كه يك جسم دارا است بستگي به انرژي حركتي اتم ها و مولكول هاي آن دارد. مقدار گرما به وسيله كالري اندازه گيري مي شود. يك كالري مقدار گرمايي است كه مي تواند درجه حرارت يك گرم آب را يك درجه سانتي گراد بالا ببرد. اما درجه حرارت يك جسم، نشانگر سطح و يا درجه اي است كه حرارت و گرما به آن وارد شده و همراه جسم است. سردترين درجه ممكن 273 درجه زير صفر است و دانشمندان معتقدند كه در اين درجه مولكول ها در استراحت كامل هستند.

منبع: كتاب بمن بگو چرا (جلد نهم) 

63 سال پيش در روز 6 اوت سال 1945 ميلادي نخستين حمله اتمي جهان عليه شهر هيروشيما صورت گرفت. با اين حمله عصر هسته اي جهان آغاز گشت و لكه سياهي در تاريخ بشريت ثبت شد. در روز 26 ژوييه سال 1945 ميلادي آمريكا به ژاپن يك اولتيماتوم مي دهد؛ يا تسليم يا نابودي. در روز 28 ژوييه ژاپن اولتيماتوم آمريكا را رد مي كند. آمريكا كه به طور مخفيانه به بمب اتمي دست يافته بود و دست به آزمايش هسته اي زده بود از قدرت تخريب وحشتناك اين سلاح جديد مطلع بود اما ژاپن نمي دانست چه فاجعه اي در انتظارش است. پس از اينكه هري ترومن رييس جمهور آمريكا تصميم به بمباران اتمي هيروشيما گرفت دستور داد بمباران اين شهر متوقف شود تا آثار مخرب بمب اتمي كاملا مشهود باشد. در آن زمان تمام شهرهاي بزرگ ژاپن آماج بمباران هاي هوايي آمريكا بودند. در روز 6 اوت سال 1945 ميلادي در ساعت 2و30 دقيقه بامداد به وقت محلي شرايط جوي هيروشيما ايده آل بود. بمب افكن بي 29 انولا گاي از فرودگاه نظامي آمريكايي تينيان در مجمع الجزاير ماريان واقع در اقيانوس آرام به هوا برخاست. خلبان تيبتس تنها فردي در اين هواپيما بود كه از ماهيت بمب 4.5 تني به نام «ليتل بوي» كه حمل مي كرد، باخبر بود. در ساعت 8 و 9 دقيقه شهر هيروشيما از وراي ابرها پديدار مي شود.در ساعت 8 و 15 دقيقه و 17 ثانيه بمب رها مي شود. در اين روز تابستاني بسياري از مردم شهرهاي نزديك به هيروشيما آمده بودند تا به پاكسازي ويراني هاي ناشي از بمباران چند روز پيش بپردازند. جمعيت شهر در آن روز حدود 350000 نفر تخمين زده مي شد ، با اين كه تابستان بود و دانشگاه ها و مدارس تعطيل بودند، اما هيچ يك از دانشجويان يا دانش آموزان به تعطيلات نرفته بودند. دانش آموزان دختر و پسر به دليل جنگ هر روز در كارخانه هاي نظامي كار مي كردند، يا به پاكسازي ويراني هاي ناشي از بمباران ها مي پرداختند. آنها از همه جا بي خبر نمي دانستند كه تا ثانيه هايي ديگر چه فاجعه اي در انتظارشان است. خلبان تيبتس پس از رهاكردن بمب اتمي به سرعت از محل دور شد و از فاصله اي دور از لحظه انفجار عكس گرفت و به پايگاه خود بازگشت. انفجار 43 ثانيه بعد در ارتفاع 600 متري برفراز مركز شهر هيروشيما رخ مي دهد. پس از انفجار بمب اتمي 3 تاثير ويرانگر آن نمايان مي شوند. در نخستين ميليونيم ثانيه انرژي حرارتي در فضا آزاد شده و هوا در محوطه اي به شعاع يك كيلومتر به گلوله آتش مبدل مي شود و حرارتي معادل چند ميليون درجه براي چند ثانيه برفراز هيروشيما آسمان را به آتش مي كشد. در زمين هنگام رسيدن هرم گرما درجه حرارت چندين هزار درجه سانتي گراد است. در شعاع يك كيلومتري ناگهان همه چيز بخار شده و به خاكستر تبديل مي شوند. در محوطه اي به شعاع 4 كيلومتر ساختمان ها و انسان ها ناگهان آتش مي گيرند و در شعاع 8 كيلومتري مردم دچار سوختگي هاي شديد درجه 3 مي شوند. پس از حرارت، نوبت موج انفجار است كه تاثير ويرانگر خود را نشان دهد به دليل آزاد شدن گازهاي بسيار گرم موج انفجار با سرعت 1000 كيلومتر در ساعت مشابه يك ديوار جامد هوا است كه در شعاع 2 كيلومتر همه چيز را به غبار تبديل مي كند. از مجموع 90 هزار ساختمان شهر هيروشيما 62 هزار ساختمان به كلي از ميان مي روند. سپس نوبت تاثير سوم انفجار اتمي مي رسد كه در سال 1945 ميلادي هنوز چندان شناخته شده نبود، در حاليكه شاخصه ويژه انفجار هسته اي است، تاثير تشعشعات راديواكتيو كه موجب انواع سرطان ها، بيماري هاي خوني و ... مي شود. اين يكي از همه وحشتناك تر است زيرا آثار آن روزها، ماه ها و حتي سال ها پس از انفجار خود را نشان مي دهند. بمب اتمي كه برفراز هيروشيما منفجر شد را آمريكايي ها «ليتل بوي» ناميده بودند و قدرت آن معادل انفجار 13 هزار تن تي ان تي بود. در انفجار بمب اتمي 80 هزار نفر از مردم هيروشيما كشته شده و 70 هزار نفر مجروح مي شوند كه اغلب آنها نيز اندكي بعد جان خود را از دست مي دهند. اين تلفات جدا از هزاران انساني است كه ماه ها و سال هاي بعد به دليل تاثير مواد راديواكتيو در اثر ابتلا به بيماري سرطان و ديگر بيماري ها جان خود را از دست مي دهند. حتي تا سال ها بعد از انفجار هزاران كودك ناقص الخلقه متولد شدند كه سالهاي زندگي را با رنج و درد به پايان رساندند. دو روز پس از بمباران هیروشیما و بر خلاف انتظار و میل آمریکا، دولت شوروی به امپراتوری ژاپن اعلان جنگ داد و نیروهای ارتش سرخ شوروی به مواضع ژاپن در منچوری یورش بردند. ورود شوروی به جبهه جنگ اقیانوس آرام باعث شد که دولت آمریکا مصمم شود هرچه سریعتر جنگ را به نفع خود و بدون مشارکت شوروی خاتمه دهد. در این راستا استفاده بیشتر از سلاح هسته‌ای ساده‌ترین راه فشار بر ژاپن بود، و نیروهای مسلح آمریکا برای استفاده مجدد از بمب هسته‌ای نیازی به مجوز جدید دولت نداشتند؛ زیرا مجوزی که ترومن برای حمله اتمی صادر کرده بود اجازه استفاده از بمب‌های جدید را می‌داد. بر اساس اطلاعات هواشناسی نیروی هوایی آمریکا، بازهٔ زمانی مساعد برای حمله دوم به ژاپن سه روز پس از حمله اول پدیدار می‌شد، و باید از این بازه حداکثر استفاده به عمل می‌آمد. هدف بعدی برای بمباران هسته‌ای، شهر کوکورا بود که صنایع گسترده نظامی و اسلحه‌سازی در آن وجود داشت. در ابتدای ماموریت بر اساس گزارش هواشناسی، دید مناسبی برای هدفگیری بر فراز کوکورا وجود داشت. اما وقتی هواپیمای بمب‌افکن به حدود منطقه مورد نظر رسید، تمام آسمان شهر با دود و غبار پوشیده شده بود و امکان پیدا کردن هدف را از میان برده بود. علاوه بر دید کم، پدافند هوایی و ظاهر شدن هواپیماهای شکاری ژاپن مساله را کمی بغرنج کرده بود. پس از صرف نظر از بمباران منطقه کوکورا، بمب‌افکن آمریکایی فقط سوخت کافی برای بازگشت به پایگاه هوایی در اوکیناوا داشت. فرمانده عملیات تصمیم گرفت که بجای رها کردن بمب اتمی در دریا و یا بازگرداندن آن به پایگاه، بهتر است آن را بر روی ناکازاکی بیاندازند که در مسیر بازگشت بمب‌افکن به پایگاه هوایی در اوکیناوا قرار داشت و یکی از اهداف کم‌اهمیت‌تر آمریکا در ژاپن محسوب می‌شد. بدین ترتیب در تاریخ پنجشنبه ۹ اوت ۱۹۴۵ میلادی، بمب دیگری به نام « فت من » (Fat Man) بر روی شهر ناکازاکی انداخته شد. پس از نابودی ناکازاکی، ژاپن مجبور به تسلیم شد.

آيا بشر مي تواند الماس را بسازد؟

پاسخ اين سؤال مثبت است. اما انسان فقط مي تواند الماس مصنوعي بسازد. وقتي كه با مراحل ساخت الماس در طبيعت آشنا مي شويم، آن وقت مي پذيريم كه چندان كار ساده اي هم نيست. توليد الماس طبيعي حدود صد ميليون سال قبل موقعي كه زمين شروع به سرد شدن كرد، آغاز شده است. در آن زمان توده اي از صخره اي مذاب داغ زير زمين وجود داشته و اين صخره ي مذاب در اكثر حرارت و گرما و فشار فوق العاده تبديل به كريستال مي گردد. در واقع الماس يك نوع كربن است كه تحت شرايط خاصي تبديل به كريستال (بلور) گرديده است. الماس سخت ترين ماده ي روي زمين است. چون الماس فوق العاده گران قيمت است، بشر همواره در تلاش بوده كه نوع مصنوعي آن را توليد نمايد. جالب است كه بگوييم مدتها قبل سه شخص مختلف در سه جاي مختلف موفق به ساخت الماس شدند. اولين نفر آقاي جي.بي.هاني از انگلستان در سال 1880. دومين نفر آقاي هانري موسّان از فرانسه در سال 1893 و  بالأخره آقاي ويليام كروكز بود از انگلستان كه در سال 1906 موفق به ساخت الماس گرديد. آقاي موسّان آهن گداخته را با كربن در كوره الكتريكي تركيب كرد. سپس آهن گداخته را وارد محلول نمك نموده سطح خارجي سرد و منقبض شده و قسمت داخلي به صورت گداخته باقي مي ماند و اين تفاوت درجه حرارت فشار فوق العاده اي را سبب مي گردد و گفته مي شود كه ماده مزبور به الماس تبديل مي گردد. نكته جالب و عجيب اين آزمايش در اين است كه موقعي كه ديگران اين آزمايش را انجام مي دهند، موفق به توليد و ساخت الماس نمي گردند. بنابراين امروزه اعتقاد بر اين است كه اولين الماس مصنوعي در سال 1954 ساخته شد، و طي آن كربن تحت فشار مخصوص و درجه حرارت 2800 سانتي گراد و فشار 800000 پوند بر اينج مربع تبديل به الماس مي گردد. اولين الماس هاي توليد شده به رنگ زرد بودند و بزرگ ترين آن ها حدود 1 شانزدهم اينج طول داشتند. الماس هاي مصنوعي ناخالصي دارند و براي بريدن از آن ها استفاده مي شود نه به عنوان جواهر. اما ممكن است روزي بشر قادر باشد كه الماس خالص واقعي را بسازد!

منبع: كتاب بمن بگو چرا (جلد نهم)