ΓΙΑΤΙ ΜΠΑΜΠΑ;
ΑΠΛΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΕ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ
( ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΓΙΑ ΟΛΟΥΣ )
Του Λουκά Αθανασέκου
Φυσικός, MSc «Φωτονική & Οπτοηλεκτρονικές διατάξεις»
Υποψ. Διδάκτορας τμημ. Επιστήμης των Υλικών, Παν. Πατρών
Πώς δημιουργείται η σκουριά;
Η σκουριά ονομάζεται επιστημονικά οξείδωση και παρατηρείται όταν το οξυγόνο έρχεται σε επαφή για αρκετό διάστημα με συγκεκριμένα μέταλλα. Τα άτομα του οξυγόνου αντιδρούν με τα μεταλλικά άτομα σχηματίζοντας τα οξείδια και εξασθενώντας τους δεσμούς του μετάλλου. Ο κυριότερος καταλύτης ( ουσία που επιταχύνει την αντίδραση ) για τη διαδικασία αυτή είναι το νερό. Ο σίδηρος ή το ατσάλι μπορεί να φαίνονται συμπαγή στερεά, όμως τα μόρια του νερού μπορούν να διεισδύσουν μέσα στα πλέγματά τους ( σε επίπεδο μορίων). Ως αποτέλεσμα, χαλάνε οι δεσμοί του μετάλλου και μειώνεται εξαιρετικά η αντοχή του. Η αντίδραση είναι στην πραγματικότητα τόσο γρήγορη ώστε στην φύση είναι πολύ δύσκολο να βρεθεί καθαρός σίδηρος. Συνεπώς, για τη δημιουργία σκουριάς, απαιτούνται τρία πράγματα: σίδηρος, νερό και οξυγόνο. Αν είναι παρόν και το αλάτι, όπως στο θαλασσινό νερό, η δημιουργία σκουριάς είναι πιο γρήγορη, ως αποτέλεσμα ηλεκτροχημικών αντιδράσεων. Ο σίδηρος είναι σχετικά ανεπηρέαστος από το καθαρό νερό ή το «ξηρό» οξυγόνο. Ο λόγος που χρησιμοποιούμε αντισκωριακό χρώμα ( τουλάχιστον ένα στρώμα, πριν το κανονικό χρώμα που θέλουμε να βάψουμε π.χ. τα κάγκελά του σπιτιού μας) είναι ακριβώς να εμποδίσουμε τη δημιουργία σκουριάς, εμποδίζοντας το νερό να εισέλθει στο μέταλλο.
Τι είναι το φράγμα του ήχου; Τι συμβαίνει με τα υπερηχητικά αεροπλάνα;
Τα υπερηχητικά αεροπλάνα ταξιδεύουν με ταχύτητες μεγαλύτερες της ταχύτητας του φωτός, η οποία είναι περίπου 1220 Km/h. Η πρώτη υπερηχητική πτήση πραγματοποιήθηκε το 1947 από τον Chuck Yeager. Η ταχύτητα των αεροπλάνων αυτών μετριέται σε Mach. Η ταχύτητα του ήχου είναι Mach 1. Για ταχύτητες μεγαλύτερες του Mach 1 η πτήση θεωρείται υπερηχητική. Τα υπερηχητικά αεροσκάφη δημιουργούν ισχυρά κρουστικά κύματα ( γνωστά και ως κύματα Mach) τα οποία ακούγονται στο έδαφος σαν ήχος έκρηξης. Οι ήχοι αυτοί μπορούν να είναι εξαιρετικά δυνατοί, γι’ αυτό τα περισσότερα αεροσκάφη που ταξιδεύουν με υπερηχητικές ταχύτητες, πετούν συνήθως πάνω από τη θάλασσα, ώστε να μην δημιουργούν προβλήματα με τους θορύβους αυτούς στους ανθρώπους.
Πώς λειτουργούν τα γυαλιά 3-D;
Οι περισσότεροι έχουμε δει ταινίες με γυαλιά 3D ή έχουμε δει ανθρώπους να τα φορούν στο σινεμά, σε συγκεκριμένες ταινίες. Η λειτουργία τους δεν είναι κάτι εντελώς καινούριο. Θυμηθείτε τα πλαστικά παιχνίδια ( που ήταν σαν κιάλια) που είχαμε μικροί και βλέπαμε φωτογραφίες και cartoon τρισδιάστατα. Στα παιχνίδια αυτά η ίδια εικόνα φωτογραφίζονταν από δυο ελαφρά διαφορετικές γωνίες, ώστε ο εγκέφαλός μας τις αναγνώριζε ως τρισδιάστατες. Για να δούμε τα αντικείμενα τρισδιάστατα, πρέπει το κάθε μάτι να βλέπει μια ελαφρά διαφορετική εικόνα από το άλλο. Αυτό συμβαίνει στην πραγματικότητα, επειδή τα μάτια μας απέχουν κάποια απόσταση με αποτέλεσμα να έχει το καθένα διαφορετική οπτική γωνία. Ο εγκέφαλός μας «τοποθετεί» τις δύο εικόνες μαζί, σχηματίζοντας μια 3D εικόνα η οποία έχει κάποιο βάθος. Τα χάρτινα γυαλιά με μπλε και κόκκινους φακούς, με τα οποία είμαστε εξοικειωμένοι, αναπαράγουν τον τρόπο με τον οποίο βλέπουν οι άνθρωποι. Καθώς τα μάτια μας έχουν περίπου 5 εκατοστά απόσταση , βλέπουν τα ίδια αντικείμενα από ελαφρά διαφορετικές γωνίες και το σύστημα διοπτρικής όρασης του εγκεφάλου μας χρησιμοποιεί τη διαφορά για να υπολογίσει την απόσταση, συσχετίζοντας ουσιαστικά τις δύο διαφορετικές εικόνες. Αν δούμε μια ταινία χωρίς τα απαραίτητα γυαλιά, θα παρατηρήσουμε ότι την βλέπουμε να είναι εκτός εστίασης και θολή. Η ίδια σκηνή προβάλλεται ταυτόχρονα από δυο διαφορετικές γωνίες με δυο διαφορετικά χρώματα , κόκκινο και κυανό ή μπλε και πράσινο. Γι’αυτό και τα γυαλιά έχουν αυτά τα φίλτρα. Τα τελευταία διαχωρίζουν τις εικόνες ώστε κάθε μια εισέρχεται σε κάθε μάτι. Τότε, ο εγκέφαλός μας υπερθέτει τις δύο εικόνες και το αποτέλεσμα είναι αυτό που όλοι γνωρίζουμε, νιώθοντας ότι παίρνουμε μέρος και εμείς οι ίδιοι στα όσα διαδραματίζονται στην ταινία!
ΑΠΛΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΕ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ
( ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΓΙΑ ΟΛΟΥΣ )
Του Λουκά Αθανασέκου
Φυσικός, MSc «Φωτονική & Οπτοηλεκτρονικές διατάξεις»
Υποψ. Διδάκτορας τμημ. Επιστήμης των Υλικών, Παν. Πατρών
Πώς δημιουργείται η σκουριά;
Η σκουριά ονομάζεται επιστημονικά οξείδωση και παρατηρείται όταν το οξυγόνο έρχεται σε επαφή για αρκετό διάστημα με συγκεκριμένα μέταλλα. Τα άτομα του οξυγόνου αντιδρούν με τα μεταλλικά άτομα σχηματίζοντας τα οξείδια και εξασθενώντας τους δεσμούς του μετάλλου. Ο κυριότερος καταλύτης ( ουσία που επιταχύνει την αντίδραση ) για τη διαδικασία αυτή είναι το νερό. Ο σίδηρος ή το ατσάλι μπορεί να φαίνονται συμπαγή στερεά, όμως τα μόρια του νερού μπορούν να διεισδύσουν μέσα στα πλέγματά τους ( σε επίπεδο μορίων). Ως αποτέλεσμα, χαλάνε οι δεσμοί του μετάλλου και μειώνεται εξαιρετικά η αντοχή του. Η αντίδραση είναι στην πραγματικότητα τόσο γρήγορη ώστε στην φύση είναι πολύ δύσκολο να βρεθεί καθαρός σίδηρος. Συνεπώς, για τη δημιουργία σκουριάς, απαιτούνται τρία πράγματα: σίδηρος, νερό και οξυγόνο. Αν είναι παρόν και το αλάτι, όπως στο θαλασσινό νερό, η δημιουργία σκουριάς είναι πιο γρήγορη, ως αποτέλεσμα ηλεκτροχημικών αντιδράσεων. Ο σίδηρος είναι σχετικά ανεπηρέαστος από το καθαρό νερό ή το «ξηρό» οξυγόνο. Ο λόγος που χρησιμοποιούμε αντισκωριακό χρώμα ( τουλάχιστον ένα στρώμα, πριν το κανονικό χρώμα που θέλουμε να βάψουμε π.χ. τα κάγκελά του σπιτιού μας) είναι ακριβώς να εμποδίσουμε τη δημιουργία σκουριάς, εμποδίζοντας το νερό να εισέλθει στο μέταλλο.
Τι είναι το φράγμα του ήχου; Τι συμβαίνει με τα υπερηχητικά αεροπλάνα;
Τα υπερηχητικά αεροπλάνα ταξιδεύουν με ταχύτητες μεγαλύτερες της ταχύτητας του φωτός, η οποία είναι περίπου 1220 Km/h. Η πρώτη υπερηχητική πτήση πραγματοποιήθηκε το 1947 από τον Chuck Yeager. Η ταχύτητα των αεροπλάνων αυτών μετριέται σε Mach. Η ταχύτητα του ήχου είναι Mach 1. Για ταχύτητες μεγαλύτερες του Mach 1 η πτήση θεωρείται υπερηχητική. Τα υπερηχητικά αεροσκάφη δημιουργούν ισχυρά κρουστικά κύματα ( γνωστά και ως κύματα Mach) τα οποία ακούγονται στο έδαφος σαν ήχος έκρηξης. Οι ήχοι αυτοί μπορούν να είναι εξαιρετικά δυνατοί, γι’ αυτό τα περισσότερα αεροσκάφη που ταξιδεύουν με υπερηχητικές ταχύτητες, πετούν συνήθως πάνω από τη θάλασσα, ώστε να μην δημιουργούν προβλήματα με τους θορύβους αυτούς στους ανθρώπους.
Πώς λειτουργούν τα γυαλιά 3-D;
Οι περισσότεροι έχουμε δει ταινίες με γυαλιά 3D ή έχουμε δει ανθρώπους να τα φορούν στο σινεμά, σε συγκεκριμένες ταινίες. Η λειτουργία τους δεν είναι κάτι εντελώς καινούριο. Θυμηθείτε τα πλαστικά παιχνίδια ( που ήταν σαν κιάλια) που είχαμε μικροί και βλέπαμε φωτογραφίες και cartoon τρισδιάστατα. Στα παιχνίδια αυτά η ίδια εικόνα φωτογραφίζονταν από δυο ελαφρά διαφορετικές γωνίες, ώστε ο εγκέφαλός μας τις αναγνώριζε ως τρισδιάστατες. Για να δούμε τα αντικείμενα τρισδιάστατα, πρέπει το κάθε μάτι να βλέπει μια ελαφρά διαφορετική εικόνα από το άλλο. Αυτό συμβαίνει στην πραγματικότητα, επειδή τα μάτια μας απέχουν κάποια απόσταση με αποτέλεσμα να έχει το καθένα διαφορετική οπτική γωνία. Ο εγκέφαλός μας «τοποθετεί» τις δύο εικόνες μαζί, σχηματίζοντας μια 3D εικόνα η οποία έχει κάποιο βάθος. Τα χάρτινα γυαλιά με μπλε και κόκκινους φακούς, με τα οποία είμαστε εξοικειωμένοι, αναπαράγουν τον τρόπο με τον οποίο βλέπουν οι άνθρωποι. Καθώς τα μάτια μας έχουν περίπου 5 εκατοστά απόσταση , βλέπουν τα ίδια αντικείμενα από ελαφρά διαφορετικές γωνίες και το σύστημα διοπτρικής όρασης του εγκεφάλου μας χρησιμοποιεί τη διαφορά για να υπολογίσει την απόσταση, συσχετίζοντας ουσιαστικά τις δύο διαφορετικές εικόνες. Αν δούμε μια ταινία χωρίς τα απαραίτητα γυαλιά, θα παρατηρήσουμε ότι την βλέπουμε να είναι εκτός εστίασης και θολή. Η ίδια σκηνή προβάλλεται ταυτόχρονα από δυο διαφορετικές γωνίες με δυο διαφορετικά χρώματα , κόκκινο και κυανό ή μπλε και πράσινο. Γι’αυτό και τα γυαλιά έχουν αυτά τα φίλτρα. Τα τελευταία διαχωρίζουν τις εικόνες ώστε κάθε μια εισέρχεται σε κάθε μάτι. Τότε, ο εγκέφαλός μας υπερθέτει τις δύο εικόνες και το αποτέλεσμα είναι αυτό που όλοι γνωρίζουμε, νιώθοντας ότι παίρνουμε μέρος και εμείς οι ίδιοι στα όσα διαδραματίζονται στην ταινία!
Πώς λειτουργεί μια μηχανή φαξ και πώς στέλνεται κείμενο μέσω γραμμής τηλεφώνου;
Η μηχανή φαξ χρησιμοποιεί μια σειρά από οπτικούς αισθητήρες για την ανίχνευση σκοτεινών και φωτεινών κηλίδων στο αρχικό έγγραφο. Σαρώνει το έγγραφο σειρά προς σειρά και εισάγει τη μορφή των κηλίδων σε έναν ψηφιακό ελεγκτή. Εκεί, η μορφή των κηλίδων κωδικοποιείται σε μια σειρά αριθμών και αποστέλλεται μέσω της γραμμής τηλεφώνου με τον ίδιο περίπου τρόπο με τον οποίο μεταδίδονται οι πληροφορίες ενός υπολογιστή μέσω δικτύου. Η μηχανή φαξ που λαμβάνει την πληροφορία αναλύει το εισερχόμενο μήνυμα και αναπαράγει την μορφή των σκούρων και φωτεινών κηλίδων, κάνοντας ακριβώς την αντίστροφη διαδικασία από την αρχική μηχανή. Στη συνέχεια, χρησιμοποιείται κάποια τεχνική εκτύπωσης ( εκτύπωση ψεκασμού, λέιζερ κλπ) εκτυπώνοντας αυτές τις κηλίδες στο χαρτί. Έτσι, η αναπαραγωγή του εγγράφου γίνεται σειρά προς σειρά.
Γιατί κατά τη διάρκεια του χειμώνα ρίχνουμε αλάτι στους δρόμους όταν χιονίζει;
Τι ακριβώς συμβαίνει με τον πάγο;
Όταν ένα μόριο διαλύεται στο νερό, τα μόρια του νερού το δεσμεύουν και το περικλείουν, σχηματίζοντας ένα κέλυφος από μόρια νερού γύρω από αυτό. Έτσι, όταν ρίχνουμε αλάτι στο χιόνι, τα μόρια του νερού περιβάλλουν τα ιόντα του αλατιού. Ως αποτέλεσμα, δεν είναι δυνατός ο σχηματισμός του πάγου, γιατί τα ιόντα του αλατιού δεν μπορούν να «χωρέσουν» στην κρυσταλλική δομή του. Το νερό πρέπει να αποκλείσει τα ιόντα αλατιού από τους κρυστάλλους που δημιουργούνται καθώς παγώνει. Το αποτέλεσμα είναι ότι η θερμοκρασία περιβάλλοντος πρέπει να κατέβει κάτω από τους 0οC προκειμένου να παγώσει το αλατισμένο νερό. Όσο περισσότερο αλάτι περιέχει το νερό, τόσο χαμηλότερη γίνεται η θερμοκρασία πήξης. Από την άλλη οπτική γωνία, όταν ρίχνουμε αλάτι στον πάγο, ο τελευταίος λιώνει πιο εύκολα ( σε χαμηλότερη θερμοκρασία) απ’ό,τι αν δεν υπήρχε αλάτι. Παρά ταύτα, αν η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας παραμένει πολύ χαμηλή, το αλάτι θα μείνει στην επιφάνεια και ο πάγος θα παραμείνει πάγος. Αυτός είναι και ο λόγος που το αλάτι στον πάγο έχει νόημα μόνον όταν η θερμοκρασία είναι κοντά στους 0οC.
Συμπερασματικά, όταν έχουμε αλατισμένο νερό, η θερμοκρασία πρέπει να κατέβει πολύ ώστε να γίνει πάγος και από την άλλη, δεν χρειάζεται να ανέβει πολύ ώστε ο πάγος να γίνει νερό.
Έχετε και εσείς κάποια ερώτηση; Επικοινωνήστε
Όταν ένα μόριο διαλύεται στο νερό, τα μόρια του νερού το δεσμεύουν και το περικλείουν, σχηματίζοντας ένα κέλυφος από μόρια νερού γύρω από αυτό. Έτσι, όταν ρίχνουμε αλάτι στο χιόνι, τα μόρια του νερού περιβάλλουν τα ιόντα του αλατιού. Ως αποτέλεσμα, δεν είναι δυνατός ο σχηματισμός του πάγου, γιατί τα ιόντα του αλατιού δεν μπορούν να «χωρέσουν» στην κρυσταλλική δομή του. Το νερό πρέπει να αποκλείσει τα ιόντα αλατιού από τους κρυστάλλους που δημιουργούνται καθώς παγώνει. Το αποτέλεσμα είναι ότι η θερμοκρασία περιβάλλοντος πρέπει να κατέβει κάτω από τους 0οC προκειμένου να παγώσει το αλατισμένο νερό. Όσο περισσότερο αλάτι περιέχει το νερό, τόσο χαμηλότερη γίνεται η θερμοκρασία πήξης. Από την άλλη οπτική γωνία, όταν ρίχνουμε αλάτι στον πάγο, ο τελευταίος λιώνει πιο εύκολα ( σε χαμηλότερη θερμοκρασία) απ’ό,τι αν δεν υπήρχε αλάτι. Παρά ταύτα, αν η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας παραμένει πολύ χαμηλή, το αλάτι θα μείνει στην επιφάνεια και ο πάγος θα παραμείνει πάγος. Αυτός είναι και ο λόγος που το αλάτι στον πάγο έχει νόημα μόνον όταν η θερμοκρασία είναι κοντά στους 0οC.
Συμπερασματικά, όταν έχουμε αλατισμένο νερό, η θερμοκρασία πρέπει να κατέβει πολύ ώστε να γίνει πάγος και από την άλλη, δεν χρειάζεται να ανέβει πολύ ώστε ο πάγος να γίνει νερό.
Έχετε και εσείς κάποια ερώτηση; Επικοινωνήστε
με τον Λουκά Αθανασέκου στο email: athanasekos@eie.gr
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου