سیان - جرقویه اصفهان
سيان - جرقويه اصفهان
|
گوارش
همه ي سلول هاي بدن ما
به مواد غذايي ضروري احتياج دارند،اما خودشان نمي توانند به دنبال آن
بروند.بنابراين بايد بخشي از بدن غذايي را كه مي خوريم براي استفاده ي
سلولها
آماده كند و بخش ديگر آن را برده و به سلولها برساند.به همين علت هم هست كه
بيشتر
بي مهره ها و همه ي مهره داران،داراي دستگاهي براي گوارش دادن غذا هستند.
غذايي را كه مصرف مي
كنيم،به منظور استفاده ي سلولهاي بدن است.اما غذا بايد گوارش يابد و هرگز
به صورتي
كه خورده شود،نمي تواند وارد سلولها شود و فايده اي براي آنها ندارد.
ساختمان دستگاه گوارش
دستگاه گوارش از دو
بخش لوله ي گوارش(دهان،حلق،مري،معده،روده ي باريك،روده ي بزرگ و مخرج)و غدد
گوارشي
(غده هاي بزاقي،كبد و لوزالمعده)تشكيل شده است.
قطر لوله ي گوارش در
سرتاسر آن يكسان نيست.طول اين لوله چندين برابر قد انسان است اما بخش عمده ي
آن
روي هم چين خورده و در شكم جاي گرفته است.
اعمال دستگاه گوارش
هضم(گوارش):تغييراتي كه در عمل گوارش در غذاها صورت مي گيرد،از هر دو نوع
فيزيكي و
شيميايي است.تغييرات فيزيكي به منظور خرد كردن غذا براي افزايش تماس آن با
شيره
هاي گوارشي صورت مي گيرد.اين كار را نخست دندانها و سپس ماهيچه هاي ديواره ي
لوله
ي گوارش انجام مي دهند.ايجاد تغييرات شيميايي بر عهده ي موادي است كه آنزيم
نام
داشته و در شيره هاي گوارشي وجود دارند.هضم غذا از دهان شروع شده و در روده
ي
باريك كامل و تمام مي شود.
آنزيم ها موادي هستند
كه كار آنها كمك به انجام واكنشهاي شيميايي در عمل گوارش است.آنزيم ها را
سلولهاي
موجود در محل هاي معيني از ديواره ي لوله ي گوارش ساخته و ترشح مي
كنند.آنزيم ها
به همراه مواد ديگر شيره هاي گوارشي قسمتهاي مختلف دستگاه گوارش را تشكيل
مي
دهند.آنزيم ها سرعت واكنشهاي شيميايي را تغيير مي دهند.هر آنزيم فقط بر
ماده معيني
اثر مي كند و بعد از فعاليت هم دست نخورده باقي مي ماند.
جذب:چون غذا فقط به صورت محلول مي تواند وارد خون شده و از آنجا به سلولها
برسد؛عمل هضم(گوارش)با تغيير فيزيكي و شيميايي غذا،آن را قابل حل مي
كند.عمل جذب
به معني عبور مولكولهاي ريز مواد غذايي ضروري بدن از ديواره ي لوله ي گوارش
و
رسيدن آن به خون است.بيشتر عمل جذب در روده ي باريك انجام مي شود.
مراحل گوارش
دهان
شروع تغييرات فيزيكي و شيميايي غذا
غده هاي بزاقي
ترشح بزاق براي لغزنده كردن غذا و تغيير شيميايي آن
حلق
هدايت غذا از دهان به سوي مري و جلوگيري از ورود آن به ناي و بيني
مري
هدايت غذا تا معده به كمك حركت ماهيچه ها
معده
مخلوط كردن غذا با شيره ي گوارشي معده و ايجاد تغيير شيميايي در غذا
كبد
ترشح صفرا براي كمك به هضم ليپيدها
لوزالمعده
ترشح شيره ي گوارشي براي هضم همه ي انواع مواد غذايي و نيز خنثي كردن اسيد
معده
روده ي باريك
تكميل هضم و جذب غذاها به كمك شيره ي گوارشي روده،شيره ي گوارشي لوزالمعده و
صفرا.
روده ي بزرگ
جذب آب،كمي مواد معدني و نيز ويتامينهاي ساخته شده به وسيله ي باكتريهاي
مفيد
سطح جذب غذا
قسمتي از روده ي باريك
كه عمل جذب در آن انجام مي گيرد بسيار دراز است.از طرفي،سطح داخلي اين قسمت
از
روده صاف نيست و با برجستگي هاي فراواني كه دارد شبيه پارچه ي مخمل است.اين
برجستگي هاي كوچك و انگشت مانند را پرز مي نامند كه روي چين خوردگيهاي روده
قرار دارند.پرزها به طرف داخل روده و جايي
كه غذا از آن عبور مي كند قرار گرفته اند.
ديواره ي پرزها بسيار
نازك است و فقط يك لايه سلول دارد.پس عبور مواد از آن چندان مشكل
نيست.سلولهاي
ديواره ي پرزها برجستگي هاي كوچكتري به نام ريز پرز دارند.داخل پرز بسيار
اندكي در
دهان،معده و روده ي بزرگ هم انجام مي شود.
كبد و كنترل مواد
غذايي
موادي كه از روده ي
باريك جذب مي شوند (به جز چربي ها)به كبد مي روند.كبد بايد هر چه را از
روده وارد
خون مي شود كنترل كند.براي مثال،در بدن،گلوكز براي سوختن در سلولها و ايجاد
انرژي
به خون فرستاده مي شود؛اگر مقدار قند موجود در غذا زياد باشد،كبد مقدار
اضافي آن
را به صورت ماده اي به نام گليكوژن،در خود ذخيره مي كند تا در مواقع گرسنگي
نياز
بدن را تأمين نمايد.
گليكوژن،كربوهيدرات ذخيره
اي جانواران است.مقدار قندي كه در خون وجود دارد و به سلولها مي رسد،هرگز
نبايد از
حد معيني كمتر يا زيادتر شود.اگر مقدار قند مصرف شده زيادتر از حدي باشد كه
كبد آن
را به صورت گليكوژن ذخيره كند،آن را به ليپيد تبديل مي كند.ليپيد اضافه در
نقاط
مختلف بدن مثل شكم و پهلوها جمع مي شود.
خون و ايمني
معمولاً قطع اندامهايي
چون دستها و پاها باعث مرگ نمي شود.افراد معلول زيادي را مي بينيم كه به
زندگي خود
ادامه مي دهند،اما گفته مي شود كه اگر نيمي از خون موجود در رگ ها از بدن
خارج
شود،احتمال مرگ خيلي زياد مي شود.
همه ي جانداران براي
زنده ماندن بايد مواد لازم را از محيط اطراف خود بگيرند و مواد زايد را به
آن پس
بدهند.جانوراني كه دستگاه گردش خون دارند،صاحب مايعي به نام خونند كه مواد
لازم را
به سلولهايشان مي رساند و مواد زايد را از آنها دور مي كند.
تركيب خون
خون يك نوع بافت است و
از سلول و مايع بين سلولي تشكيل شده است.مايع بين سلولي خون پلاسما نام
دارد.سلولهاي خون كه در جدول شماره 1 معرفي شده اند به صورت جدا از هم در
پلاسما
شناورند.اگر چه خون مايعي قرمز رنگ به نظر مي رسد،ولي قسمت مايع
آن(پلاسما)زرد رنگ
بوده و رنگ خون به خاطر گلبولهاي قرمز است كه تعدادشان نسبت به بقيه ي
سلولهاي خون
بسيار بيشتر است.
گلبولهاي قرمز
گلبولهاي سفيد
پلاكت
-در مغز استخوان ها ساخته مي شوند؛
-مانند سكه اي هستند كه در وسط فرو رفته است؛
-عمر آنها حدود 4 ماه است؛
-هسته ندارند؛
-پروتئيني قرمز رنگ به نام هموگلوبين دارند؛
-همراه پلاسما به قسمتهاي مختلف بدن حمل مي شوند؛
-تعداد آنها در هر ميلي متر مكعب خون،حدود 5
ميليون عدد است؛
-بيشتر آنها در مغز استخوانها ساخته مي شوند؛
-تقريباً كروي شكل اند؛
-عمر آنها از چند ساعت تا چند روز است؛
-هسته هاي بزرگ يك قسمتي يا چند قسمتي دارند؛
-اغلب خودشان مي توانند فعال باشند و به همه جا
بروند؛
-تعداد آنها در هر ميلي متر مكعب خون،حدود 6 تا 7
هزار است.
-در مغز استخوانها ساخته مي شوند؛
-سلولهاي بسيار كوچكي هستند؛
-عمر آنها بين 5 تا 9 روز است؛
-هسته ندارند؛
-به كمك پلاسما جا به جا مي شوند؛
-تعداد آنها حدود 250 هزار عدد در هر ميلي متر
مكعب خون است؛
براي جدا كردن سلولهاي
خون از قسمت مايع از دستگاهي به نام سانتريفيوژ يا گريز از مركز استفاده مي
شود.اين دستگاه مي تواند لوله هاي آزمايش را با سرعت بسيار زياد بچرخاند.در
نتيجه،خوني كه در داخل لوله هاي اين دستگاه مي چرخد،به دو قسمت تقسيم مي
شود.يعني،مايع پلاسما كه در بالا قرار مي گيرد و گلبولها كه در ته لوله جمع
مي
شوند.
كار خون
خون مايعي است كه مواد
جديدرا براي سلول،تأمين و مواد زايد را از آن دور مي كند.در حقيقت خون،محيط
داخلي
بدن را يكنواخت نگه مي دارد.در بدن ما،سلولي وجود ندارد كه فاصله ي آن از
رگ خوني
بيش از يك دهم ميلي متر مي باشد.خون در بدن ما چندين كار مختلف انجام مي
دهد:
1- انتقال مواد:خون در انتقال مواد چند كار مهم انجام
مي دهد:
مواد غذايي را از
دستگاه گوارش جذب مي كند،اين مواد پس از كنترل،به وسيله ي خون حل مي شوند و
به
تمام قسمتهاي بدن مي رسند.
اكسيژن را از شش ها
گرفته و به سلولها مي رساند.
مواد زايد سلولهاي
بدن،مانند كربن دي اكسيد و اوره،را مي گيرد و از آنها دور مي كند.اوره ماده
اي سمي
است كه در نتيجه ي استفاده ي بدن از پروتئين به وجود مي آيد.
بعضي از سلولها موادي
به نام هورمون ترشح مي كنند كه بايد به سلولهاي منطقه ي ديگري از بدن
برسد.خون
وظيفه ي جا به جا كردن هورمونها را به عهده دارد.
2- تنظيم دما:خون،در ضمن عبور از قسمتهاي گرم بدن،مثلاً
ماهيچه ها،گرما را مي گيرد و آن را به قسمتهاي سرد(مانند پاها،گوش و غيره )
مي
رساند.
3- وظايف دفاعي:خون به وسيله ي مواد و سلولهايش با
عوامل بيماريزا مثل ميكروبها مقابله مي كند.
انعقاد خون
پلاكتها در محل هايي
از بدن كه زخم ايجاد شده است جمع مي شوند و با ساختن رشته هايي تور مانند
خون ريزي
را متوقف مي كنند.گلبولها به اين رشته ها چسبيده و لخته ي خون را تشكيل مي
دهند.اين عمل كه باعث توقف خونريزي مي شود،انعقاد خون است.ويتامينK
و كلسيم به انعقاد خون كمك مي كنند.ماده ي زرد رنگي كه روي لخته خون جمع مي
شود
سرم نام دارد.
گروههاي خوني
خون همه ي افراد شبيه
به هم نيست.زيرا تركيباتي كه در خون آنها وجود دارد با يكديگر متفاوت
است.به همين
دليل اگر خون دو نفر را كه از دو نوع ناسازگار است،با هم مخلوط كنند مخلوط
منعقد
مي شود.اگر هنگام انتقال خون از يك شخص به شخص ديگر چنين اتفاقي بيفتد شخص
گيرنده
ممكن است جان خود را از دست بدهد.به همين سبب پزشكان بايد قبل از تزريق خون
شخص
ديگري به بيمار،از سازگار بودن خون فرد دهنده و فرد گيرنده مطمئن شوند.
گروههاي خوني افراد
مختلف را در چهار دسته يA،B،AB،وO
دسته بندي مي كنند.
گلبولهاي سفيد و ايمني
بدن
بدن انسان همواره در
معرض هجوم ميكروب ها و ساير عوامل بيماريزا قرار دارد.اما براي مقابله با
آنها،از
روشهاي مختلفي استفاده مي كند.بدن ابتدا سعي مي كند جلوي ورودشان را
بگيرد.وجود
پوست سالم،عطسه و سرفه،برخي از توانايي هاي بدن براي جلوگيري از ورود عوامل
بيماريزاست.اگر ميكروبي بتواند از اين سدها عبور كند،با گلبولهاي سفيد رو
به رو مي
شود كه واحدهاي متحرك ايمني بدن هستند.اين سلولها به دنبال عوامل بيگانه
رفته و
آنها را نابود مي كنند.
برخي از گلبولهاي سفيد
مي توانند عوامل مهاجم را در برگرفته و از بين ببرند.بخشي از پيكر اين
سلولهاي
بيگانه خوار به صورت بازوهايي در مي آيد كه ميكروب را به درون سلول مي
كشند.اين
سلول ها كارهاي ديگري نيز مي توانند انجام دهند.بعضي از اين نوع گلبولهاي
سفيد مي
توانند از رگ ها خارج شوند.
گروه ديگري از
گلبولهاي سفيد موادي به نام پادتن ترشح مي كنند.اين مواد كه براي هر
ميكروبي به
طور اختصاصي توليد مي شوند ميكروب را از بين مي برند.
عده اي ديگر از
گلبولهاي سفيد،تنظيم فعاليت هاي ايمني را بر عهده داشته و كارهاي گوناگوني
انجام مي
دهند.اين سلولها مي توانند حضور ميكروبها و عوامل بيگانه در بدن را به ساير
گلبولهاي سفيد اطلاع دهند.از طرف ديگر مي توانند ميكروبها را گرفته؛آنها را
بكشند
يا به گلبولهاي سفيد ديگر تحويل دهند.نقش اين نوع سلولها در ايمني بدن
بسيار مهم
است.ويروس ايدز مي تواند اين نوع سلولها را از بين ببرد.به همين دليل،فرد
مبتلا به
تدريج ايمني بدن خود را از دست داده و بسيار آسيب پذير مي شود.
گردش مواد
يكي از علامتهاي مهم
زنده بودن انسان،تپش قلب است.قلب اندامي است كه از دوران جنيني كار خود را
آغاز مي
كند و تا لحظه ي مرگ آن را ادامه مي دهد.قلب،براي پيشينيان چنان اهميت داشت
كه آن
را مركز عشق،عواطف و زندگي مي كردند.حتماً متوجه شده ايد كه در حالتهاي
عصبانيت،ترس و حركات ورزشي،ضربانهاي قلب شديدتر مي شود و پس از مدتي دوباره
به حال
طبيعي بر مي گردد.
قلب،بخشي از دستگاه
گردش خون است كه خون را در مسير طولاني آن در بدن به طور منظم به حركت در
مي آورد.ساير
بخشها،يكي خون است كه تا كنار همه ي سلولها جريان مي يابد و ديگري رگ ها
هستند كه
مسير حركت خونند.
سلولها در بدن
جانداران سلولي،به صورت فشرده قرار گرفته اند.در اين صورت،مشكلي كه براي
سلولهاي
دور از محيط بيرون پيش مي آيد،عدم دسترسي آنها به مواد لازم و ناتواني در
دور كردن
مواد زايد از خود است.به همين علت،گياهان و جانواران ناچار بوده اند اين
مشكل را
به شكل خاصي حل كنند.
قلب
قلب مانند تلمبه اي
خون را به گردش در مي آورد.هر تلمبه يك ورودي و يك خروجي دارد.فرض كنيد دو
تلمبه
داريد كه يكي از آنها آب را از چاه به تصفيه خانه مي برد و ديگري از تصفيه
خانه به
شهر مي رساند.قلب نيز در حقيقت دو تلمبه ي مجاور هم است.يك تلمبه ي قلب،خون
داراي
كربن دي اكسيد را از بدن به شش ها و ديگري خون داراي اكسيژن را به همه ي
سلولهاي
بدن مي رساند.
قلب به طور منظم منقبض
و منبسط مي شود.اين عمل را ضربان قلب مي گويند.در هر ضربان،خون به قلب وارد
و از
آن خارج مي شود.
انتقال و تبادل مواد
رگ ها مسير حركت خون
هستند.در دستگاه گردش خون سه نوع رگ وجود دارد كه ويژه ي انتقال و تبادل
مواد
هستند؛
سرخرگها،خون را از قلب
به اندامها مي برند و ديوارة آنها كلفت و ماهيچه اي است.
سياهرگها،خون را از
اندام ها به قلب بر مي گردانند و ديواره ي آنها نازك است.
مويرگها،خون را در
اندام ها توزيع مي كنند و باعث تبادل مواد بين خون و سلول مي شوند.
وقتي كه سرخرگ وارد
اندامي مي شود مانند ريشه ي گياه،منشعب مي شود و در آخر،به رگهاي بسيار
باريكي
تبديل مي گردد كه ديواره ي آنها بسيار نازك است و فقط يك لايه سلول پهن شده
دارد.به اين گونه رگها مويرگ گفته مي شود.مويرگها كاملاً به سلولهاي بدن
نزديك مي
شوند.سپس به صورت سياهرگ كوچك و بعد سياهرگ بزرگ در مي آيند.
براي تبادل مواد بين
خون و سلولها،بخشي از مواد محلول در پلاسما از ديواره ي مويرگ و فاصله ي
بين
سلولهاي آن به بيرون نفوذ مي كند.مثلاً غذا و اكسيژن از داخل مويرگ به كنار
سلولها
مي رسند و در عوض،مواد زايد و كربن دي اكسيد از سلول به مويرگ مي آيند.
لنف
خوني كه داخل سياهرگ
جاري است،معمولاً غليظ تر از خوني است كه در سرخرگ جريان دارد،زيرا مقداري
از
پلاسماي خود را در حين عبور از مويرگها از دست داده است.
اكنون ببينيم پلاسما
يا مايعي كه از مويرگ خارج شده است چه مي شود؟اين مايع را رگ هاي لنفي جمع
آوري مي
كنند.رگ هاي لنفي قسمت هاي مختلف بدن،در بالا و نزديك قلب،به يكي از بزرگ
سياهرگهاي آن متصل مي شوند و مواد خود را كه لنف نام دارد،دوباره به داخل
خون مي
ريزند.
وظايف لنف:لنف به مايعي گفته مي شود كه در رگهاي لنفي جريان دارد.اين
مايع،كارهاي
مختلفي را در بدن انجام مي دهد:
1- جمع آوري مايع بين سلولي:مويرگها،پلاسما و مواد مورد
نياز سلولها را به درون بافتها ترشح مي كنند تا مواد غذايي را به سلولها
رسانده و
مواد زايد را بگيرند.مويگرهاي لنفي بخشي از اين مايع را جمع آوري مي كنند
تا به
خون برگردانند.
2- جذب مولكولهاي چربي از ديواره ي روده:اين مولكولها
كه بزرگترند،جذب رگهاي لنفي داخل پرزهاي روده شده و سپس وارد جريان خون مي
شوند.
3- توليد،ذخيره و جابه جايي گروهي از گلبولهاي سفيد:اين
سلولها كه دفاع از بدن را به عهده دارند،در خون و لنف مستقر بوده و با
ميكروب ها مبارزه
مي كنند.
گردش خون
گفته مي شود كه به جز
ماهي بقيه ي مهره داران و از جمله انسان،گردش خون مضاعف دارند(يعني داراي
دو نوع
گردش خون اند)كه آنها را گردش بزرگ (از قلب به اندام ها و برعكس)و گردش
كوچك(از
قلب به شش ها و بر عكس)مي نامند.
گردش كوچك خون(تصفيه
اي)از بطن راست شروع شده و به دهليز خاتمه مي يابد.گردش بزرگ خون(عمومي)از
بطن چپ
شروع شده و در دهليز راست تمام مي شود.
فشار خون
وقتي يك توپ يا چرخ
دوچرخه را باد مي كنيد،مي توانيد با انگستان خود فشار باد درون آنها را حس
كنيد.قلب هم وقتي منقبض مي شود خون را به داخل سرخرگها مي فرستد و موجب مي
شود بر
ديواره ي رگ ها فشار وارد آيد.اين فشار را«فشار خون»مي نامند.فشار خون،در
سرخرگها
زياد و در سياهرگها كم است.فشار آوردن خون بر ديواره ي رگ ها،متناسب با كار
قلب،باعث مي شود كه قطر سرخرگها به طور متناوب زياد و كم شود.اين زياد و كم
شدن
دائمي قطر سرخرگها،مانند موجي در طول رگ به حركت در مي آيد و ما آن را به
صورت نبض
در نقاط مختلف بدن حس مي كنيم(علت مساوي بودن تعداد ضربان هاي قلب و نبض
نيز همين
است).
مقدار فشار خون در
افراد مختلف يكسان نيست و در همه ي اشخاص عدد ثابتي ندارد اما وقتي پزشك آن
را در
يك بيمار بيشتر يا كمتر از حد طبيعي تشخيص دهد به فكر رفع علت مي افتد.فشار
خون
زياد،معمولاً مربوط به افرادي است كه رگ هاي آنان تنگ ده و خون به آساني
نمي تواند
از آنهاعبور كند.
در پي هوايي پاكيزه
ما بر روي زمين و در
كره اي از هوا زندگي مي كنيم.همانگونه كه آب،آبزيان را در بر مي گيرد،هوا
نيز ما
را در بر گرفته است.ما هوا را نمي بينيم ولي در روزهايي كه باد مي وزد،آن
را حس مي
كنيم.در واقع،همانند مسافران يك فضا پيما،ما در زير پوشش نازكي از هوا
زندگي مي
كنيم كه هواكره ناميده مي شود.اندازه گيري دقيق ضخامت هواكره دشوار
است،زيرا هوا
كره يك دفعه به پايان نمي رسد بلكه كم كم رقيق مي شود و سرانجام ناپديد مي
گردد.با
اين حال مي دانيم كه 99 درصد از هواكره در فاصله ي 30 كيلومتري از سطح زمين
قرار
دارد.اگر چه سياره هاي ديگر منظومه خورشيدي نيز هواكره دارند،اما هوا كره ي
زمين
تنها هوا كره اي است كه از ادامه ي زندگي ما و ديگر موجودات زنده پشتيباني
مي كند.هوا
كره نيز مانند درياها و پوسته ي زمين،معدني سرشار از مواد شيميايي است و
ظرفي براي
دور ريختن مواد زايد به شمار مي آيد.ما به هنگام تنفس ،سوزاندن سوختها و
اجراي
فرايندهاي صنعتي گوناگون از برخي گازهاي موجود در هوا كره استفاده مي
كنيم.افزون
بر انسانها و موجودات زنده ي ديگر پديده هاي طبيعي نيز بر حجم گازها ، قطره
هاي
مايع و ذره هاي جامد معلق در هوا كره مي افزايند.به هر حال،اين مواد افزوده
شده
ممكن است در تركيب شيميايي هواكره اثر نداشته باشند،اما دست كم محيط زيست
محلي يا
شرايط جهاني را تحت تأثير قرار خواهند داد.در برخي نقاط زمين هوا چنان
آلوده است
كه مردم از تنفس آن چنان بيمار مي شوند و ممكن است ميزان آلودگي به حدي
برسد كه
بسياري از مردم جان خود را از دست بدهند.
هوا،تنفس و ادامه ي
زندگي
ويژگي هاي موجودات
زنده به گونه اي است كه آنها را به هوا نيازمند كرده است.اگر چه دانشمندان
بر اين
باورند كه هوا كره ي فعليفمدتها پس از پيدايش آب روي زمين تشكيل شده است،با
اين
حال هوا و آب هر دو ادامه ي زندگي گياهان و جانوران را در كره ي خاكي ممكن
كرده
اند.
يك نقش مهم هوا كره
فراهم آوردن گاز اكسيژن مورد نياز براي تنفس است.
آلوده شدن هوا بر اثر
فعاليتهاي انساني با كشف آتش آغاز شد.استفاده از آتش براي گرم كردن،پختن
غذا و ذوب
فلزها به گونه اي هوا در شهرهاي باستاني را
آلوده كرد كه در سال 61 ميلادي سِنِكا فيلسوف معروف رومي از هواي سنگين و
بوي تعفن دودكشهاي پردود آن روزهاي روم باستان سخن به ميان آورده است.روند
آلوده
شدن هوا كه از آن روزها شروع شده بود با انقلاب صنعتي اروپا كه در سيصد سال
پيش
روي داد به اوج خود رسيد و بدين ترتيب هواي پيرامون شهرهاي بزرگ اروپا را
آلوده تر
كرد.امروزه با رشد جمعيت و گسترش صنايع در بيشتر كشورهاي جهان،آلودگي هوا
شديدتر
شده است.به اين علت شيميدانها و فيزيكدانها تلاش مي كنند تا با مطالعه و
پژوهش روي
رفتار ويژگيهاي هوا كره،آن را بيشتر بشناسند و راههاي مقابله با آلودگي را
پيدا
كنند.
اكنون مي دانيم كه
بيشتر جرم هواكره در فاصله ي 10 تا 12 كيلومتري از سطح زمين قرار دارد.اين
ناحيه
را تروپوسفر مي گويند.اين بخش از هوا كره همان بخشي است كه ما در آن زندگي
مي
كنيم.
مخلوط شدن پيوسته ي
گازها در تروپوسفر موجب پيدايش تركيب درصد تقريباً يكنواختي مي شود.تجزيه ي
هواي
به دام افتاده درون حباب هاي موجود در يخچالهاي طبيعي،نشان داده است كه
تركيب
تروپوسفر در سرتاسر تاريخ زندگي بشر،تقريباً ثابت بوده است.
فشار هوا و تغيير
ارتفاع از سطح زمين
ما در كف اقيانوسي از
هوا زندگي مي كنيم.اگر به سمت بالا شنا كنيم و به ارتفاعات سري بزنيم چه
مشاهده
خواهيم كرد.
در اقيانوسها(آب
كره)هر چه به عمق فروتر رويم،فشار آب افزايش و دماي آن كاهش مي يابد.شرايط
براي
زندگي موجوداتي كه در اعماق و در كف اقيانوسها زندگي مي كنند،با شرايطي كه
موجودات
مناطق نزديك به سطح آب،در آن به سر مي برند،كاملاً متفاوت است.همانگونه كه
مي
دانيد هوا هم مانند آب يك سيال است.بررسي ها نشان داده است كه شرايط هوا
كره اي يا
جوّي در سطح دريا با اين شرايط در ارتفاعات بالا كاملاً تفاوت
دارد.دانشمندان با
فرستادن بالونهاي اكتشافي به ارتفاعات شرايط جوي را در همه ي بخشهاي هوا
كره
شناسايي كرده اند.
در هنگام صعود از كره
ي زمين به طرف بالا،تا ارتفاع 12 كيلومتري تركيب شيميايي هوا تقريباً ثابت
باقي مي
ماند.(78% نيتروژن،21% نيتروژن،.96/0 آرگون و مقادير ناچيزي از چند گاز
ديگر).در
ارتفاع 12 كيلومتري مي بينيم كه در بالاي ابرها هستيم و بلندترين كوهها نيز
در زير
پاهاي ما قرار دارند.در اينجا آسمان آبي به نظر مي رسد و خورشيد با درخشش
بسيار مي
تابد.در نواحي بالاتر از ارتفاع 12 كيلومتري تركيب هوا تقريباً با نواحي
پايينتر
يكسان است.در هر نمونه ي يك ليتري كه در ارتفاع 50 تا 85 كيلومتري گرفته مي
شود؛تعداد ذره ها به نسبت كمتر است.در ارتفاع 200 كيلومتري رادار فضاپيماها
خبر از
وجود برخي ماهواره هاي مخابراتي مي دهد كه در مدار خود در حركت هستند.
فشار چيست؟
فشار مقدار نيرويي است
كه بر واحد سطح وارد مي شود.
هوا كره كه مخلوطي از
گازهاست،به علت داشتن وزن در همه ي جهتها فشار وارد مي كند.ما به عنوان يك
موجود
زنده كه در ته اقيانوسي از هوا زندگي مي كنيم در معرض اين فشارها قرار
داريم.اين
فشار را فشار هوا مي گويند.فشار هوا در سطح دريا تقريباً برابر با فشاري
است كه يك
وزنه ي يك كيلوگرمي بر سطحي به مساحت يك سانتي متر مربع وارد مي كند.ما
فشار هوا
را احساس نمي كنيم زيرا اين فشار در همه ي جهتها به درون و بيرون بدن ما
وارد مي
شود.
در خارج از هوا كره ي
زمين،هوايي وجود ندارد و فضانوردان ناگزيرند لباس هاي ويژه اي بپوشند كه
درون فضاي
بسته ي آنها فشاري ساختگي وجود داشته باشد.بدون اين لباس فضانوردان در فضا
منفجر
مي شوند.
به ميانگين فشار هوا
در سطح دريا فشار هواي معمولي مي گويند.
قانون بويل
مي دانيد كه گازها بر
خلاف مايع ها و جامدها تراكم پذيرند.به اين علت مي توان گازها را فشرد تا
حجم
كمتري را اشغال كنند.كه براي فشرده كردن گازها بايد فشار زيادي بر آنها
وارد كرد.
قانون شارل
دما نيز مانند فشار بر
حجم گازها مؤثر است.در دهه ي 1780 ميلادي ژاك شارل شيميدان فرانسوي،پس از
آزمايش
هاي بسيار به رابطه ي ميان دما و حجم يك گاز پي برد.او در همه ي آزمايشهاي
خود
فشار را ثابت نگه داشت.
همه ي گازهاي سازنده ي
هوا كره در شرايط عادي مطابق قانون هاي بويل و شارل عمل مي كنند.
چرا گازها اينگونه
رفتار مي كنند؟
تا اواخر سده ي هجدهم
ميلادي دانشمندان به بسياري از قوانين گازها پي بردند.پرواز بالون ها نيز
اطلاعات
با ارزشي از ساختار و تركيب شيميايي هوا كره فراهم كرد.با اين حال،توضيح
رفتار
گازها،هنوز ناقص به نظر مي رسيد.دانشمندان اين اطلاعات به دست آمده را در
كنار هم
قرار دادند و سرانجام به يك توضيح رضايت بخش و فراگير براي توجيه رفتار
گازها دست
يافتند.نظريه ي جنبش مولكولي گازها رهاورد اين چراجويي ها بود.
نظريه ي جنبش مولكولي
بر چند اصل زير استوار است:
1) همه ي گازها از ذره هاي بسيار كوچكي(اتم يا
مولكول)تشكيل شده اند.ذره هايي كه مي توان حجم آنها را در مقايسه با حجمي
كه گاز
اشغال كرده است ناديده گرفت.
2) اتمها يا مولكولهاي گاز پيوسته در حركتند.آنها،اغلب
با يكديگر و با ديواره ي ظرفي كه در آن قرار دارند،برخورد مي كنند . فشار
يك
گاز،نتيجه ي برخورد ذره هاي سازنده آن با ديواره ي ظرف است.
3) ذره هاي يك گاز به هنگام برخورد با يكديگر مي توانند
بخشي از انرژي جنبشي خود را از دست بدهند يا بر آن بيفزايند ولي در مجموع
مقدار كل
انرژي جنبشي آنها تغييري نمي كند.
4) در يك دماي معين ذره هاي سازنده ي يك گاز سرعتها و
انرژي هاي جنبشي متفاوتي دارند.اما ميانگين انرژي جنبشي آنها ثابت است و
تنها به
دماي گاز بستگي دارد.ميانگين انرژي جنبشي ذره هاي سازنده ي همه ي گازها در
يك دماي
معين با هم برابر است و با افزايش دما ميانگين سرعتها و انرژي هاي جنبشي
آنها
افزايش مي يابد.
به گازهايي كه رفتار
آنها با توجه به نظريه ي جنبش مولكولي گازها قابل پيش بيني باشد،گازهاي
ايده آل مي
گويند.بيشتر گازهاي موجود در هوا كره رفتاري شبيه به گازهاي ايده آل از خود
نشان
مي دهند.
هوا كره معدني سرشار
از مواد شيميايي
اگر هوا را زير فشار
زياد تا cْ200- سرد كنيم،مخلوط بسيار سردي از چند مايع به دست مي آيد كه
هواي مايع
ناميده مي شود.با تقطير جزء به جزء اين مايع مي توان هر يك از اجزاي سازنده
ي آن
را جدا كرد.اگر دماي هواي مايع را به آرامي افزايش دهيم،هر مايع موجود در
اين
مخلوط در نقطه ي جوش خود تبخير مي شود و مي توان بخار آن را سرد و به طور
جداگانه
جمع آوري كرد.
افزون بر تهيه ي
نيتروژن و اكسيژن،گاز آرگون يكي از مهمترين فراورده هايي است كه از هوا به
دست مي
آيد.هم چنين از نيتروژن هوا نيز به طور مستقيم براي توليد فراوردهاي مهمي
چون
آمونياك و نيتريك اسيد استفاده مي شود.
اكسيژن،فراوانترين
عنصر در كره ي زمين
اكسيژن بي ترديد
مهمترين عنصر موجود در كره ي زمين و يكي از عنصرهاي ضروري براي ادامه ي
زندگي
است.اكسيژن در هوا به صورت اكسيژن مولكولي(2O)
وجود دارد.هنگام تنفس با كشيدن هوا به درون شش ها اكسيژن مولكولي وارد
جريان خون
مي شود و به كمك اين جريان به نزديكي بافت هاي بدن انتقال مي يابد.در
آنجا،اكسيژن
با غذايي كه خورده ايم تركيب مي شود و با آزاد كردن انرژي شيميايي نهفته در
آن
ماده ي غذايي،انرژي مورد نياز بدن را تأمين مي كند.
اكسيژن به آساني با
عنصرهاي ديگر واكنش مي دهد و تركيبات سودمندي را پديد مي آورد كه اكسيد
ناميده مي
شوند.آب(O2H) يك اكسيد است
كه از واكنش هيدروژن(2H) و اكسيژن(2O)
به دست مي آيد.اكسايش نامي است كه به اين واكنش داده اند.برخي از واكنشهاي
اكسايش
بسيار سريع روي مي دهند و با ايجاد و آزاد كردن مقدار زيادي گرما،صوت و نور
همراهند.به اين نوع اكسايش سوختن يا احتراق مي گويند.انرژي آزاد شده در
هنگام
سوختن به اندازه اي هست كه ماده ي سوختني را ابتدا به بخار تبديل كند و سپس
آن را
با اكسيژن هوا واكنش دهد.
برخي ديگر از واكنشهاي
اكسايش نسبت به سوختن انرژي كمتري آزاد مي كنند و به اين علت با ايجاد شعله
همراه
نيستند.
در سراسر جهان سالانه
مقدار زيادي گاز اكسيژن و اكسيژن مايع از تقطير جزء به جزء هوا توليد مي
شود.گاز
اكسيژن در صنايع فولاد و صنايع شيميايي براي توليد نيتريك اسيد و سولفوريك
اسيد
كاربرد دارد.
هوا كره ظرفي براي دور
ريختن مواد زايد
در سده ي نوزدهم با
پيدايش نفت و گسترش فراورده هاي نفتي در سرتاسر جهان افزون بر ورود مقادير
زيادي
گازهاي حاصل از سوختن آنها،گازهاي خطرناكتر ديگري كه فراورده هاي اصلي يا
فرعي بسياري
از صنايع بودند،به هوا كره وارد شدند.رشد سرسام آور جمعيت،افزايش شمار
صنايع آلوده
كننده و ورود فناوري هاي تازه اي در سده ي بيستم اين توزان يا برابري طبيعي
را بر
هم زد و محيط زيست را با خسارتهاي جبران ناپذيري رو به رو كرد.گسترش دانش
بشري از
يك سو و نياز به داشتن محيطي سالم براي زندگي،از سوي ديگر،سبب شد كه به
آسيبهاي
زيست محيطي برخواسته از آلودگي هوا توجه بيشتري شود و تلاشهاي فراواني براي
رفع
آنها به عمل آيد.به اين علت هوا كره مورد توجه گروههاي پژوهشي بسياري در
سراسر
جهان قرار گرفت.
هوا كره چه نقشي ايفا مي
كند؟
خورشيد بر سطح زمين مي
تابد و آن را گرم مي كند.سطح گرم شده ي زمين نيز هواي روي خود را گرم مي
كند.از
آنجا كه چگالي هواي گرم كمتر است،به سمت بالا حركت مي كند.هواي سردتر نيز
كه چگالي
بيشتري دارد به پايين مي آيد.اين جا به جايي هاي هواي سرد و گرم،جريانهاي
هوايي
پيوسته اي را به وجود مي آورد كه عامل تغيير وضعيت آب و هوا در جهان است.
ميانگين دما در سطح
كره ي زمينcْ15 است.اين دماي مناسب از برابري ميان جريان ورودي انرژي از
خورشيد و جريان
برگشتي انرژي به فضا ايجاد شده است.
اثر گلخانه اي
نور خورشيد به هنگام
گذشتن از هوا كره با مولكولها و ذره هاي ديگر موجود در آن برخورد مي
كند.برخي از
اين پرتوها آنچنان پر انرژي هستند كه هنگام رويارويي با مولكولها،آنها را
در هم مي
شكنند.برخي نيز انرژي كمتري دارند و تنها انرژي جنبشي مولكولها را افزايش
مي دهند
و سبب بالا رفتن دماي گازهاي هوا كره مي شوند.
هنگامي كه نور خورشيد
بر زمين مي تابد مقداري از پرتوهاي پر انرژي خورشيد جذب زمين مي شود و آن
را گرم
مي كند.زمين گرم شده،مانند اُتو يا هر جسم داغ ديگري از خود انرژي مي
تاباند.اين
انرژي كه به صورت پرتوهاي الكترومغناطيس تابانده مي شود.انرژي كمتري(طول
موج
بلندتري)نسبت به پرتوهاي خورشيدي جذب شده،دارند.اين پرتوهاي بازتابيده از
زمين،آسانتر از پرتوهاي خورشيدي به وسيله ي مولكولهاي هوا جذب مي شوند.اين
پديده است
كه سبب گرم شدن هوا كره مي شود.
كربن دي اكسيد(2CO)،بخار
آب(O2H) و متان(4CH)
مولكولهاي جذب كننده ي بسيار خوبي هستند.ابرها نيز اين پرتوها را به خوبي
جذب مي
كنند.انرژي جذب شده به وسيله ي اين مولكولها،دوباره به صورت پرتوهايي با
انرژي
كمتر به زمين بازتابانده مي شود.به هنگام روز اين انرژي بين زمين و
مولكولهاي هوا
كره بارها دست به دست مي شود و انرژي به دام افتاده كره ي ما را گرم نگه مي
دارد.اما شب هنگام بخشي از اين انرژي جذب شده به بيرون از هوا كره
بازتابانده مي
شود.
در صورت نبودن
مولكولهاي آب و كربن دي اكسيد در هوا كره-مولكولهايي كه انرژي گرمايي را
پيوسته از
زمين مي گيرند و با زبه آن پس مي دهند-ميانگين دماي سياره ي ما از cْ15 به
cْ25- مي رسيد.دمايي كه بسيار نزديك به دماي كره ي بهرام(مريخ)است.
اين پديده يعني به دام
انداختن و برگرداندن انرژي تابشي به وسيله ي مولكولهاي كربن دي اكسيد و
گازهاي
ديگر موجود در هوا كره را اثر گلخانه اي ناميده اند.در ضمن گازهايي كه به
اين روش
باعث گرم شدن زمين مي شوند گازهاي گلخانه اي ناميده مي شوند.
چه آينده اي در انتظار
ماست؟!
فعاليتهاي انساني سبب
شده است كه نسبت به سده ي گذشته ميزان كربن دي اكسيد در هواكره،حدود 15
درصد
افزايش يابد.از بين بردن جنگلها و پوشش هاي گياهي،سوزاندن زباله ها و از
همه مهمتر
سوزاندن نفت،گاز طبيعي و زغال سنگ از جمله ي فعاليتهايي هستند كه باعث
افزايش
مقدار 2CO در هوا شده اند.شواهد نشان مي دهند كه ميانگين دماي سطح
زمين تاكنون بين cْ3/0 تاcْ6/0 افزايش يافته است.
اگر روند كنوني ادامه
يابد،پيش بيني مي شود كه هر ده سالcْ3/0 بر ميانگين دماي زمين افزوده مي
شود.
در پناه اوزون
اگر چه براي سلامتي به
مقدار كمي تابش فرابنفش نيازمنديم،اما مقدار زياد آن بسيار خطرناك خواهد
بود.در
حقيقت،اگر همه ي تابش فرابنفش موجود در نور خورشيد به سطح زمين
برسد،موجودات زنده
آسيبي جدي خواهند ديد.انرژي تابش فرابنفش به اندازه اي است كه مي تواند
پيوندهاي
كووالانسي را بشكند و مولكولها را تخريب كند.تغيير شيميايي ايجاد شده بر
اثر تابش
فرابنفش،سبب آفتاب سوختگي و سرطان در انسانها مي شود و بسياري از فرايندهاي
زيستي
را متوقف مي كند.خوشبختانه زمين در برابر اين تابش خطرناك از يك پوشش محافظ
به نام
لايه ي اوزون برخوردار است.اين لايه نام خود را از نام مولكولهاي سازنده اش
گرفته
است.اوزون مولكولي سه اتمي است كه از اتصال سه اتم اكسيژن تشكيل شده است و
آن را
با فرمول شيميايي3O نشان مي دهند.اگر
چه در هر ارتفاعي از هوا كره مي توان مقدار بسيار ناچيزي از اوزون يافت،با
اين حال
بيش از 90% از لايه ي اوزون موجود،در فاصله 15 تا 50 كيلومتري سطح زمين
يعني در
لايه ي استراتوسفر جمع شده است.در واقع لايه ي اوزون ناحيه اي از
استراتوسفر است
كه اوزون در آنجا بيشترين غلظت را داراست.اندازه گيري ها نشان مي دهد كه
غلظت
اوزون در اين لايه بينppm1 تاppm3 متغير است.غلظتي
آن قدر ناچيز كه اگر در فشارatm1 همه ي مولكولهاي
اوزون را روي سطح زمين جمع كنيم،لايه اي به ضخامتmm3
تشكيل مي دهد.لايه اي به ضخامت سي برگ از كتاب.لايه ي اوزون با اين غلظت
اندك
مانند يك صافي عمل مي كند و حدود 99% از تابش فرابنفش خورشيد را كه به
استراتوسفر
مي رسد به دام مي اندازد.
فعاليتهاي انساني مدتي
است كه در چرخه لايه اوزون اختلال ايجاد كرده است.امروزه ثابت شده است كه
دسته اي
از تركيبهاي شيميايي به نام كلروفلوئوروكربنها ياCFC
باعث نابودي اوزون شده اند.از اين مواد به عنوان پيشران در افشانه ها يا
گاز
سرمازا در يخچالها و كولرهاي گازي استفاده مي شود.نابودي اوزون به صورت
نازك شدن و
در نهايت سوراخ شدن لايه ي اوزون بروز مي كند.در سال 1985 با كشف حفره اي
در لايه
ي اوزونِ موجود بر فراز قطب جنوب،گروههاي پژوهشي بسياري در سراسر جهان
مطالعه روي
عوامل نابود كننده ي اوزون و اثرهاي زيستي ناشي از افزايش تابش فرابنفش بر
سطح
زمين را آغاز كردند.امروزه حفره ي مشابهي نيز بر فراز قطب شمال شناخته شده
است.
اين مطالعات نشان داده
است كه بر اثر تابش فرابنفش در استراتوسفر مولكولهايCFC
مي شكنند و اتمهاي كلر ايجاد مي شود.هر اتم كلر ايجاد شده،مي تواند بيش از
100000
مولكول اوزون را نابود كند.به اين علت در سال 1987 سازمان تخريب كننده ي
لايه ي
اوزون به ويژه CFC ها تهيه كرد.اين توافق نامه كه به توافق نامه ي مونترآل
معروف است،تا به حال به امضاي بسياري از كشورهاي جهان رسيده است.رعايت اين
توافق
نامه تا سال 2000 ميزان توليد جهانيCFC ها را تا 50%
كاهش داده است.
آلودگي هوا
هواي آلوده در شهرهاي
بزرگ كشور به ويژه تهران آنچنان عادي شده است كه در گزارش هاي هواشناسي به
غلظت
برخي از آلاينده هاي معروف نيز اشاره مي شود.بسته به اينكه در كجا زندگي مي
كنيد،ممكن است خودروها،نيروگاهها يا صنايع مختلف عوامل اصلي آلودگي هوا
باشند.به
هر حال،آلودگي هوا فقط مشكل فضاي آزاد نيست،بلكه درون فضاهاي بسته نيز با
دود
سيگار يا فراورده ها و بخارهاي ايجاد شده از سوختن برخي مواد شيميايي مانند
شمع يا
دسته ي قابلمه آلوده مي شود.
آلودگي هاي طبيعي
بسياري از فرايندهاي
طبيعي هم چون فورانهاي آتشفشاني باعث وارد شدن مقادير زيادي خاكستر و
گازهاي سمي
به هواكره مي شود.
طوفانهاي صحرايي،مقدار
زيادي غبار در هوا كره پراكنده مي كنند و مرداب ها و باتلاق ها نيز گازهاي
زيان
آوري در هوا پخش مي كنند.اما در بيشتر موارد محيط زيست،خود اين مواد را پيش
از
آنكه غلظت آنها به سطح خطرناكي برسد،رقيق مي كند يا از جايي به جاي ديگر
انتقال مي
دهد.
انسان و آلودگي هوا
انسانها همواره محيط
زيست خود را تغيير داده اند.پيدايش ابزار و استفاده از آتش براي هميشه
توازن ميان
ما و محيط زيست را بر هم زد.
باران اسيدي
چون گازهاي گوگرد دي
اكسيد(2SO) و اكسيدهاي نيتروژن(Nox)
گازهايي سنگين تر از هوا هستند.مي توانند در نزديكي محلي كه توليد مي شوند
به زمين
فرو نشينند و بر حيوانات و گياهان مناطق مجاور لطمه اي جدي وارد
كنند.كارخانه هاي
توليد كننده ي اين گازها معمولاً دودكش هاي بلندي براي كشاندن اين گازها به
سمت
بالا و هدايت آنها به درون هوا كره مي سازند.متأسفانه اين گازها در
ارتفاعات،در
قطره هاي آب موجود در هوا كره حل مي شوند و به صورت باران اسيدي به زمين
باز مي
گردند.البته به علت حل شدن گاز كربن دي اكسيد هوا در آب باران و تشكيل
كربنيك
اسيد،آب باران تا حدودي اسيدي است.باران هاي اسيدي با اسيدي كردن آب
رودخانه ها و
درياچه ها شرايط را براي زندگي آبزيان دشوار و گاهي مرگ آور كرده اند.با
بارش اين
بارن ها روي خاك هاي حاصلخيز،مواد معدني آنها به ويژه يون هاي+2Ca
و+2Mg در آب باران حل مي شوند و به اعماق زمين مي روند.به اين
ترتيب،امكان رشد گياه در آنجا از ميان مي رود.
مصرف دوباره تنها راه
ادامه
هزاران سال است كه
انسان از مواد طبيعي گوناگون،مانند چوب،سنگ،برخي از فلزها،پوست جانوران،پشم
و
ابريشم،وسايل مورد نياز زندگي خود را مي سازد و به اين منظور از
جنگلها،معادن،جانوران و گياهان و ديگر
منابع طبيعي و خدادادي موجود در كره ي زمين استفاده مي كند.در همه ي اين
سالها بخش
اندكي از اين منابع مورد استفاده ي انسان قرار گرفته است.اما در يك سده ي
گذشته،با
رشد چشمگير جمعيت جهان و ارتقاي سطح بهداشت همگاني از يك سو و با گسترش و
پيشرفت
شگرف دانش و فناوري از سوي ديگر،نوع و ميزان نياز انسان به مواد طبيعي
تغيير كرده
است.همچنين ميزان بهره برداري از منابع طبيعي نيز به بالاترين سطح خود
رسيده است.
منابع طبيعي و انواع
آن
انسان براي ادامه ي
زندگي خود در اين كره ي خاكي ناگزير به ساتفاده از منابعي است كه طبيعت به
رايگان
در اختيار او قرار داده است.هوايي كه تنفس مي كنيم،چشم اندازهاي زيبايي كه
مي
بينيم و رودخانه ها و جنگلها،كوهها،حيات وحش ،آب،خاك و نور خورشيد همگي
نمونه هايي
از اين منابع طبيعي و خدادادي هستند.برخي از اين منابع مي توانند به وسيله
فرايندهاي طبيعي تشكيل يا از نو توليد شوند.چنين منابعي كه خود را به طور
طبيعي
ترميم و تكميل مي كنند،منابع تجديد پذير ناميده مي شوند.
اما منابع ديگري هم
هستند كه فرايندهاي طبيعي جاي خالي آنها را پر نمي كند با سرعت تشكيل و
جايگزين
شدن آنها،چنان آهسته است كه تأثير چنداني بر مقدار اين منابع ندارد.چنين
منابعي را
تجديد ناپذير مي گويند.بنابراين،هنگامي كه يك منبع تجديد ناپذير مصرف
شود،از دست
رفته به شمار مي آيد و بايد در پي جايگزيني براي آن گشت يا بدون آن به
زندگي ادامه
داد.
منابع شيميايي،نيازها
و محدوديتها
جوامع امروزي به شدت
به منابع شيميايي وابسته اند،به طوري كه ادامه ي زندگي بدون آنها ناممكن
است.بسياري از منابع مهم به طور يكنواخت در سراسر جهان توزيع نشده اند و
هيچ رابطه
اي هم ميان اين منابع و وسعت يك سرزمين يا جمعيت آن وجود ندارد.
خواص عنصرها را چه
عاملي تعيين مي كند؟
هنگامي كه يك تكه نوار
منيزيوم را در شعله چراغ گرم كنيم به سرعت مي سوزد و نور خيره كننده اي
توليد مي
كند.از واكنش اين فلز با اكسيژن،منيزيوم اكسيد به دست مي آيد:
2Mg+O2(g)→2MgO(s)
مي دانيد كه آهن
نيز با اكسيژن تركيب و به زنگ آهن تبديل مي شود اما واكنش اكسايش آن بسيار
كندتر
از منيزيوم است.بر عكس طلا با اكسيژن تركيب نمي شود.از اين رو آن را براي
كارهاي
تزئيني به كار مي برند.با مشاهده سرعت واكنش برخي از فلزها با اكسيژن مي
توان به
واكنش پذيري نسبي آنها پي برد.بنابراين هر چه يك ماده سريعتر وارد يك واكنش
شيميايي معين شود مي گوئيم واكنش پذيري شيميايي آن ماده بيشتر است.مثال هاي
بالا
نشان مي دهد كه در .اكنشهاي اكسايش منيزيوم واكنش پذيرتر از آهن و آهن
واكنش
پذيرتر از طلاست.
چگونه از منابع
شيميايي استفاده مي كنيم؟
تا اينجا با منابع
شيميايي و اهميت شناخت خواص مواد در بكارگيري آنها آشنا شده ايم.اما اكنون
اين
پرسش به ذهن مي آيد كه با توجه به محدوديت موجود در ميزان اندوخته اين
منابع
ارزشمند و تجديد ناپذير امروزه چگونه بايد از آنها استفاده كنيم.اما پيش از
اين
بايد بدانيم كه در حال حاضر چگونه از مواد و وسايل ساخته شده از اين منابع
استفاده
مي كنيم.
زباله هاي جامد
عمده ي زباله هاي جامد
را در يك كشور پيشرفته ي صنعتي كاغذ و مقوا (36% جرمي)تشكيل مي دهد.درصد
مواد
پلاستيكي ، شيشه،فلزها از جمله آلومينيم و پسماندهاي مواد غذايي هر يك در
حدود يك
چهارم مقدار كاغذ و مقواست(هر يك 7 تا 9 درصد جرمي)اين در حالي است كه در
شهر
تهران پسماند مواد غذايي كمي بيش از 70% و كاغذ و مقوا در حدود 9/0 درصد
گزارش شده
است.
نگرش علمي و علوم
زيستي
آدمي اغلب كوشيده است
پاسخ پرسشهاي خود را دربارة خود و طبيعت پيرامون بيابد؛به علت كمبود
دانش،گاهي به
خرافات،جادوگري و حدس و گمان روي آورده است.بديهي است چنين پاسخهايي كه بر
پايه
هاي نادرستي استوارند،از اعتبار علمي برخوردار هستند.
اما محققان براي
پاسخهايي كه ميدهند دليل كافي مي آورند.آنان نسبت به بعضي چيزهايي كه
بسياري از
مردم آنها را اثبات شده مي پندارند،شك مي كنند و مي كوشند پاسخي منطقي براي
آنها
به دست آورند.
روش علمي
محققان معمولاً براي
حل مسائل علمي و يافتن پاسخ براي پرسشهاي خود،روش علمي را به كار مي
برند.روش علمي
روشي منطقي است كه مانند پله هاي نردبان،از چند مرحلة پشت سر هم تشكيل شده
است.اين
مراحل در طول تاريخ علم پيشرفت كرده و به صورت امروزي درآمده اند.
محققان نخست سؤالي را
كه برايشان پيش آمده با دقت مشخص و تعريف مي كنند.و در مرحلة دوم به
كتابخانه ها
مراجعه مي كنند و از ميان كتابها،مجلات،مقالات علمي و شبكه هاي اطلاع رساني
به
جستجو دربارة كارهاي ديگران در رابطه با آن موضوع خاص مي پردازند.آنان براي
جمع
آوري اطلاعات بيشتر دست به مشاهده و آزمايش هم مي زنند.
محققان در سومين
مرحله،بر پاية اطلاعات حاصل از مرحلة دوم فرضيه اي مي سازند.فرضيه يعني حدس
و
گماني كه بر پاية اطلاعات به دست آمده،دربارة علت پديده اي زده مي شود.آنان
انتظار
ندارند كه فرضيه اي كه در اين مرحله مي سازند،مورد قبول ديگران قرار
گيرد.اين
فرضيه بايد آزمايش شود و پس از آزمايش ممكن است خود محقق هم به نادرست بودن
آن پي
ببرد.
مرحلة چهارم آزمايش
فرضيه است.در اين مرحله آزمايشهاي گوناگوني براي پي بردن به درستي يا
نادرستي
فرضيه انجام مي شود.
مرحلة پنجم ثبت همگي
اطلاعات حاصل از اين آزمايشهاست.
در مرحلة ششم محققان
آزمايش ها را تكرار مي كنند تا مطمئن شوند نتيجه اي كه از آزمايش گرفته
اند،اتفاقي
نبوده است.
مرحلة آخر آگاه كردن
ديگران از نتايج كار است.محققان در اين مرحله نتايج كار و روشهاي مورد
استفاده خود را براي استفادة
ديگر محققان در مجله يا كتابي منتشر مي كنند.
علوم زيستي
علوم زيستي مجموعه
علومي است كه منجر به شناخت علمي موجودات زنده و عوامل مؤثر بر آنها مي
شوند.حاصل
كارهاي علمي پژوهشگران علوم زيستي دانش مربوط به علوم زيستي را به وجود مي
آورد.بنابراين،دانش علوم زيستي يعني مجموع آگاهيهايي كه پژوهشگران علوم
زيستي با
استفاده از روش علمي،در آزمايشگاه يا در محيط زيست طبيعي موجودات زنده به
دست مي
آورند.امروزه موضوعات علوم زيستي بسيار گسترده و متنوع شده است.علوم زيستي
شاخه
هاي مختلفي دارد كه آنها را ميتوان در دو گروه جاي داد:علوم زيستي پايه اي و
علوم
زيستي كاربردي.
پژوهش هاي علوم زيستي
پايه اي به منظور شناخت قوانين حاكم بر پديده هاي زيستي صورت مي گيرد.مثلاً
تحقيق
دربارة چگونگي به ارث رسيدن صفات از والدين به فرزندان،بدون در نظر گرفتن
كاربردهاي آن در زندگي تحقيقي پايه اي است.
پژوهش هاي علوم زيستي
كاربردي به منظور استفادة انسان از پديده هاي زيستي،براي زندگي صورت مي
گيرد.مثلاً
چگونگي استفاده از قوانين وراثت براي به دست آوردن گياهان يا جانوراني كه
مشخصات
مطلوب را دارند،در حوزة علوم زيستي كاربردي جاي دارد.پژوهشگران علوم زيستي
هنگام
كار در زمينة علوم زيستي كاربردي از پژوهش هاي پايه اي استفاده مي كنند.
محققان انتظار ندرند
پاسخ همه پرسشهاي خود را با روش علمي به دست بياورند.آنان مي دانند روش
علمي فقط
براي موضوع هايي كاربرد دارد كه بتوان آنها را در آزمايشگاه يا در طبيعت
مشاهده،اندازه گيري يا آزمايش كرد.
پژوهشگران علوم زيستي
در سال هاي اخير موفقيتهاي فراواني كسب كرده اند؛اما با اين حال آنان هنوز
هم پاسخ
بسياري از پديده هاي زيستي را به طور دقيق نمي دانند.بي گمان وظيفة يافتن
بعضي
پاسخها بر عهدة دانش آموزان امروزي است؛نوجواناني كه در آينده اي نه چندان
دور
پژوهشگران علوم زيستي خواهند بود.علوم زيستي با علوم ديگر ارتباطات فراوان
دارد.پژوهشگران علوم زيستي هنگام تحقيق دربارة جانداران از موضوع هاي مختلف
بهره
مي برند.شيمي و فيزيك از علومي هستند كه بيشترين كاربرد را در علوم زيستي
دارند.
تغذيه
غذا و عادتهاي
غذايي،در قسمتهاي مختلف جهان متفاوت است.آنچه مردم مصرف مي كنند،وابسته به
توانايي
آنان در تهية غذا است،نه نوع نياز يا چيزي كه دوست دارند.
آنچه مي خوريم بايد
مجموعه اي از مواد زير باشد:
هيدرات هاي كربن،چربي
ها،پروتئين ها،آب،مواد معدني و ويتامين ها.
هيدرات هاي كربن
قندها:قندها انرژي زا
هستند.مقدار و نوع قندها در غذاهاي مختلف متفاوت است.مثلاً قند ميوه ها
گلوكز و
فروكتوز و قند موجود در شير لاكتوز است.قند و شكر نيز ساكارز هستند.بيشتر
قند و
شكري كه مصرف مي كنيم از چغندر قند يا نيشكر به دست مي آيد.در ريشة چغندر
قند و
ساقة نيشكر ساكارز ذخيره مي شود.شيره اي را كه از اين بخش ها استخراج مي
شود،تصفيه
و سپس خشك مي كنند و به صورت بلور در مي آورند.
نشاسته:بيشتر نان،برنج
و سيب زميني از نشاسته است.نشاسته نيز انرژي زاست.نشاسته به صورت دانه هايي
در
سلولهاي گياهي ذخيره مي شود.هر دانة نشاسته از تعداد فراواني مولكول ساخته
شده
است.دانه هاي نشاسته را پوششي احاطه مي كند.اين پوشش هنگام پخته شدن پاره
مي شود و
اين امر گوارش مولكول هاي نشاسته را آسان تر مي كند.
سلولز:ديوارة سلولهاي
گياهي چند لايه اي و عمدتاً سلولزي است.لايه هاي سلولزي اين ديواره با نوعي
مادة
چسب مانند غير سلولزي به نام لاية مياني به يكديگر متصل هستند.به همين دليل
جويدن
بافت هاي گياهي نارس،سخت است.در اثر پخته شدن و نيز رسيدن ميوه ها اين لاية
مياني
نرم و در نتيجه سلول ها از يكديگر جدا مي شوند.
در بدن ما آنزيمي كه
سلولز را تجزيه كند به وجود نمي آيد.در نتيجه سلولزي كه در غذاهاي ما وجود
دارد
تجزيه و جذب نيم شود و انرژي آن در اختيار بدن قرار نمي گيرد؛اما وجود
سلولز در
غذاها به مقدار مناسب لازم است.زيرا سبب مي شود كه مواد غذايي به طور منظم
از روده
ها بگذرد و عمل دفع آسان شود.رشته هاي سلولزي موجود در غذاها الياف نام
دارند.الياف موجود در غذاها از ابتلا به يبوست و سرطان رودة بزرگ نيز
جلوگيري مي
كنند.ميوه ها،سبزي ها،نان سبوس دار،منابع مناسبي براي الياف هستند.به همين
دليل
خوردن چنين غذاهايي توصيه شده است.
چربي ها:چربي در
غذاهاي گياهي و نيز جانوري وجود دارد.چربي هاي جانوري در دماي معمولي جامد
هستند.چربي هاي گياهي معمولي بيشتر مايع هستند و روغن نام دارند.مانند روغن
ذرت و
روغن زيتون.
چربي ها نيز مانند
هيدراتهاي كربن انرژي زا هستند.محمل عمدة ذخيرة چربي ها در بدن انسان بيشتر
در زير
پوست است.تجمع چربي در زير پوست علاوه بر تأمين انرژي به گرم ماندن بدن كمك
مي
كند.انواع فراواني چربي موجود است.چربي هاي مايع(روغن)زودتر و آسان تر از
چربي هاي
جامد گوارش مي يابند.بنابراين توصيه شده است كه از روغن هاي گياهي بيشتر در
غذاها
استفاده كنيم.مقدار كلسترول موجود در روغن هاي گياهي بسيار كمتر است.
كلسترول نوعي چربي است
كه به طور طبيعي در بدن ما وجود دارد،وظايفي نيز انجام مي دهد و در نتيجه
اساساً
مادة مفيدي است.اما اگر مقدار آن در بدن افزايش يابد،احتمال مبتلا شدن به
بيماريهاي قلب و رگ ها افزايش مي يابد.زردة تخم مرغ مقدار زيادي كلسترول
دارد.پژوهشگران به اين نتيجه رسيده اند كه خوردن چربيهاي جامد باعث افزايش
اما
خوردن چربي هاي مايع باعث كاهش كلسترول بدن مي شود.بنابراين براي سالم
ماندن خوردن
روغن هاي گياهي مناسب تر است.
پروتئين ها:بسياري از
غذاها پروتئين دارند،اما غذاهايي مانند گوشت،تخم مرغ و شير،سرشار از
پروتئين
هستند.پروتئين شير و تخم مرغ به صورت محلول ، اما پروتئين گوشت به صورت
رشته هايي
جامد است.
كمبود پروتئين در
كودكانِ در حال رشد سبب بيماري كمبود پروتئين يا كواشيور كور مي شود.
پروتئينها از واحدهايي
به نام اسيد آمينه ساخته شده اند.بدن ما مي تواند بعضي از اسيدهاي آمينه را
بسازد.بنابراين نيازي به وجود اين اسيدهاي آمينه در غذا نيست.اسيدهاي آمينه
اي كه
بدن نمي تواند آنها را بسازد اسيدهاي آمينة اساسي نام دارند.بنابراين وجود
آنها در
غذاهاي ضروري است و كمبود آنها،حتي كمبود يكي از آنها عواقب جدي دارد.
آب
آب براي زندگي ضروري
است.بنابراين بايد روزانه مقداري آب بنوشيم يا از غذاهايي كه در آنها
مقادير لازم
آب وجود دارد تغذيه كنيم.انسان بدون غذا تا چند هفته زنده مي ماند،اما بدون
آب،چند
روز بيشتر عمر نمي كند.
بيشتر آبي كه بدن ما
احتياج دارد از طريق آشاميدن آن دريافت مي شود.اما آب در غذاهاي مختلف نيز
وجود
دارد.مثلاً 90 درصد كاهو و كلم آب است.حتي آب موجود در نان به 40 درصد مي
رسد.بعضي
جانوران در عمر خود هرگز آب نمي نوشند.بلكه از آب موجود در غذاهاي ديگر
استفاده مي
كنند.امروزه كمبود آب در جهان به مسئله اي جدي تبديل شده است.كم آبي باعث
از بين رفتن
محصولات كشاورزي و از بين رفتن دام ها نيز مي شود.
مواد معدني و ويتامين
ها
نمك هاي معدني
نمك هاي معدني داراي
عنصرهاي شيميايي خاصي هستند.هر يك از اين عناصر نقشهايي در بدن انجام مي
دهند.در
اينجا به برخي از عناصر مهم معدني اشاره مي كنيم:
سديم:ما سديم را با
خوردن نمك معمولي(كلريد سديم)به دست مي آوريم.نمك در اكثر غذاها وجود
دارد،اما
برخي از غذاها نمك بيشتري دارند.
كلسيم:وقتي كودك متولد
مي شود استخوانهاي او نرم هستند.براي سخت شدن استخوانها تركيبات كلسيم دار
لازم
اند.استخوانهاي نرم با جذب كلسيم به استخوانهاي سخت تبديل مي شوند.اين
مراحل در
سخت شدن دندان ها نيز وجود دارد.
آهن:در خون ما آهن
وجود دارد.بخشي از آهن موجود در خون،در مولكول هموگلوبين كه قرمز رنگ است و
موجب
انتقال اكسيژن مي شود شركت دارد.
آهن در كبد و كليه ها
به فراواني يافت مي شود.در آبهاي آشاميدني مقدار كمي آهن وجود دارد.كمبود
آهن باعث
مي شود مقدار هموگلوبين خون بسيار كاهش يابد.در اين حالت،مي گويند فرد دچار
نوعي
كم خوني(آنمي)شده است.در بيماري كم خوني،توانايي حمل اكسيژن در خون و در
نتيجه شخص
دچار ضعف و خستگي مي شود.
يد:بدن ما به برخي از
عناصر به مقادير خيلي كم احتياج دارد.اين عناصر عناصر كم مصرف نام دارند.يد
يكي از
عناصر كم مصرف بدن محسوب مي شود.
يد در اكثر آب هاي
آشاميدني و غذاهاي دريايي وجود دارد.ما به يد،براي ساختن هورمون تيروكسين
احتياج
داريم.اين هورمون به وسيلة غده تيروئيد كه مجاور حنجره و در جلوي گردن قرار
دارد
ساخته مي شود.
تيروكسين موجب بالا
رفتن سرعت واكنشهاي شيميايي بدن و افزايش فعاليتهاي بدن مي شود.اگر به
اندازه كافي
يد مصرف نكنيم،غدة تيروئيد ما قادر به توليد تيروكسين نخواهد بود.در نتيجه
غدة
تيروئيد بزرگ و متورم مي شود.اين حالت،گواتر نام دارد.
ويتامين ها
در دهه اول سالهاي
1900،فردريك گولاند هاپكينز،دانشمند انگليسي،به موضوع جالبي دست يافت:او
مخلوطي از
هيدرات هاي كربن،چربي ها،پروتئينها و نمك ها را به يك گروه از موشها
خورانيد.چند
هفته بعد مشاهده كرد كه همه موشها مرده اند؛ولي گروه ديگر موش ها كه در
همان وقت
دقيقاً همان مخلوط غذايي را همراه با مقداري بسيار كم شير خورده بودند،زنده
مانده
بودند.بنابراين نتيجه گرفت كه شير ظاهراً موادي دارد كه براي زنده ماندن و
رشد
موشها لازم اند.ما امروزه مي دانيم كه اين مواد ضروري ويتامينها
هستند.ويتامينها
را با حروفB,AوC و غيره مشخص مي كنند.اين نامگذاري به اين
دليل است كه قبلاً ساختار شيميايي آنها شناخته نشده بود.امروزه آنها را با
نام هاي
شيميايي مناسب مشخص كرده اند.
ويتامينA(قابل
حل در چربي):براي بينايي لازم است.اين ويتامين در
حفظ و سلامتي سطح چشم و ديدن اشياء در نور كم به ما كمك مي كند.
ويتامينB:در آزاد كردن انرژي در فرآيند تنفس،به سلولهاي بدن ما كمك مي
كنند.اولين
ويتامين از اين گروه كه كشف شد اسيد نيكوتينيك يا به اختصار نياسين بود.اين
ويتامين در كبد،گوشت و ماهي به فراواني يافت مي شود.كمبود آن موجب بروز
بيماري
پلاگر مي شود.يكي از مهمترين ويتامينهايB ويتامين1B
مي باشد كه در مخمر و غلات وجود دارد و كمبود آن سبب بروز بيماري بري بري
مي شود.
ويتامينC:در سبزي هايي مثل اسفناج و ميوه هايي از قبيل ليمو و ليمو ارش و
پرتقال وجود
دارد.افرادي كه از اين نوع غذاها استفاده مي كنند دچار اسكوروي نخواهند شد.
ويتامينD:استخوانهاي كودكان در حال رشد با جذب كلسيم سخت مي شود.ويتامينD
نيز براي سخت شدن استخوان ضروري است.اگر كودكي به قدر كافي ويتامينD
دريافت نكند،يا در رژيم غذايي او كلسيم كافي وجود نداشته باشد دچار بيماري
نرمي
استخوان خواهد شد.
ويتامينD
در روغن جگر ماهي وجود دارد.در بدن ما مقداري ويتامينD
با تابش نور خورشيد بر پوست،ساخته مي شود.
ميكروب ها،بيماري و
سلامتي
روي پوست،درون دهان و
رودة ما،جانداران بسيار ريزي زندگي مي كنند كه بدون ميكروسكوپ ديده نمي
شوند.اين
جانداران را ميكروب مي نامند.ميكروبها چنان كوچكند كه هزاران عدد از آنها
در نوك
يك سوزن جا مي گيرند.
دنياي جانداران
ميكروسكوپي چنان وسيع است كه شاخه اي از علوم زيستي به نام ميكروب شناسي به
مطالعة
آنها اختصاص دارد.
ميكروب ها شامل
باكتريها،قارچ هاي ميكروسكوپي،و ساير جانداراني هستند كه فقط با يك
ميكروسكوپ ديده
مي شوند.
جانداران بيماري زا
بعضي بيماريها حالت
واگير دارند،يعني توسط عاملي به انسان سرايت مي كنند.اين عامل بيماري زا از
بدن
انسان يا جاندار ديگر به بدن ما منتقل مي شود.عوامل بيماري زا متعددند،اما
ويروسها
و باكتريها از بقيه مهمتر هستند.
ويروس ها
ويروس ها موجودات
بسيار كوچكي هستند كه ساختار سلولي ندارند،به همين دليل براي توليد مثل
بايد وارد
سلولهاي زنده شوند و با استفاده از مواد موجود در سلولهاي ميزبان توليد مثل
كنند.ويروس در بيرون از سلول هيچ گونه فعاليتي ندارد،اما وقتي وارد سلول
ميزبان خود
مي شود،شروع به توليد مثل مي كند.
آلودگي ويروسي:ويروسها
تقريباً همة موجودات زنده را مورد حمله قرار مي دهند.بسياري از ويروسها پس
از ورود
به سلولهاي بدن ميزبان،فعاليتهاي سلول را تغيير مي دهند و در نتيجه سلول
نمي تواند
به زندگي عادي خود ادامه دهد.
دفاع بدن در برابر
ويروسها:هنگامي كه ويروسي به سلولهاي بدن حمله مي كند،سلولهايي كه مورد
حملة ويروس
قرار مي گيرند،ماده اي به نام اينتر فرون توليد مي كنند.بعد از پاره شدن
سلولها و
آزاد شدن ويروسها،اينترفرون به سلولهاي سالم كه هنوز ويروس به آنها حمله
نكرده است
مي چسبد و آن سلولها را نسبت به ويروس مقاوم مي كند.
سرماخوردگي،شايع ترين
بيماري ويروسي
همة ما سالي يك يا چند
بار به سرماخوردگي مبتلا مي شويم.آب ريزش از بيني و گرفتگي آن،سوزش گلو،تب
خفيف و
گاهي اسهال خفيف از علايم اين بيماري هستند.راه انتقال سرماخوردگي تنفس
هواي آلوده
به ويروس و نيز ماليدن دست آلوده به ويروس،به چشمها،يا بيني است.
باكتري ها
باكتريها ساده ترين
موجودات زنده اي هستند كه ساختار سلولي دارند و در همة محيطها از قبيل
خاك،آب،داخل
يا روي بدن جانداران زندگي مي كنند.
بيشتر باكتريها در
فاصلة 20 دقيقه به حداكثر رشد خود مي رسند و قادر به توليد مثل مي شوند.در
شرايط
محيطي مساعد،باكتري با سرعت زيادي تكثير حاصل مي كند.مثلاً يك باكتري بعد
از 20
دقيقه به دو باكتري تبديل مي شود.20 دقيقه بعد از آن دو باكتري چهار باكتري
به
وجود مي آيد و به همين ترتيب تعداد باكتريها به8، 16، 32 ، 64 ، 128 ، 256
و... مي
رسد.اگر اين روش تكثير باكتري ها تا 24 ساعت ادامه يابد،از يك باكتري توده
اي از
باكتري ها به وزن 2000 تن وجود خواهد آمد!
انرژي
هنگامي كه به اطراف
خود نگاه مي كنيم با پديده هايي مختلفي مواجه مي شويم و سوالهاي زيادي براي
ما
مطرح مي شود.در زندگي روزمره خود نيز با پرسشهاي گوناگوني روبرو هستيم.چرا
لباسهاي
پشمي براي گرم نگه داشتن ما مفيد است؟چرا وقتي بخاري را خاموش مي كنيم اتاق
سرد مي
شود؟چرا شخصي كه در كف استخر با آب زلال ايستاده است پاهايش كوتاهتر به نظر
مي
رسد؟با استفاده از علم فيزيك مي توان به اين پرسشها پاسخ داد.مطالعات علمي
نشان
داده اند كه پديده ها از قانونهاي خاصي پيروي مي كنند.هدف اصلي علم فيزيك
كشف و
بيان اين قانونها است.
امروزه فيزيكدانان به
بررسي و مطالعه ي پديده ها ، از ذرّه هاي خيلي ريزي همچون اجزاء تشكيل
دهنده اتمها
گرفته تا اجسام بسيار بزرگي همچون ستارگان و كهكشانها مي پردازند.
موضوع انرژي در فيزيك
جايگاه ويژه اي دارد و در زمينه هاي مختلفي مطرح مي شود.از جمله در زندگي
روزمره
ما چگونگي توليد و مصرف آن از لحاظ اقتصادي،اجتماعي،سياسي،زيست محيطي و...
اهميت
بسيار دارد.
انرژي و شما
بدن شما كه نوجواني
فعال و در حال رشد هستيد روزانه به طور متوسط حدود 12 هزار كيلو ژول انرژي
نياز
دارد.اين انرژي را با خوردن مواد غذايي به دست مي آوريد.بعضي از غذاها به
ويژه
غذاهاي حاوي پروتئينها به سلولهاي بدن كمك مي كند تا سلولهاي تازه بدن را
بسازند و
بعضي غذاهاي ديگر مانند چربيها و مواد قندي عمدتاً انرژي لازم را براي گرم
نگه
داشتن بدن در دماي 37 درجه سانتيگراد و فعاليتهاي روزانه ما فراهم مي
كنند.مواد
غذايي همچون سوختهاي ماشينها داراي انرژي شيميايي هستند و براي آزاد شدن
اين انرژي
لازم است در آنها تغييرات شيميايي صورت پذيرد.در هر گرم از غذايي كه مي
خوريم و يا
سوختي كه در ماشين مي ريزيم مقداري انرژي شيميايي ذخيره شده است.اين انرژي
را با
يكاي كيلو ژول بر گرم و با نمادkj/g بيان مي كنند.
انرژي دروني
هنگامي كه سماور برقي
را روشن مي كنيم و يا ظرف آبي را روي شعله قرار مي دهيم آب پس از مدتي
گرمتر مي
شود.در اينجا انرژي الكتريكي و يا انرژي شيميايي مصرف شده است.اين انرژي
كجا رفته
است؟آيا انرژي جنبشي سماور يا ظرف افزايش يافته است.در مورد انرژي مصرف شده
چه مي
توان گفت؟در اين مثال مي گوييم كه چون سماور و آب انرژي جنبشي كسب نكرده
اند انرژي
مصرف شده بايد به طريقي در سماور و يا ظرف آب موجود باشد.در اين حالت نوع
ديگر
انرژي را معرفي مي كنيم كه انرژي دروني ناميده مي شود.در مورد مثال بالا مي
گوئيم
كه انرژي مصرف شده باعث افزايش انرژي دروني سماور يا ظرف آب شده است.انرژي
دروني
يك جسم مجموع انرژي هاي ذره هاي تشكيل دهنده يك جسم است .معمولاً بالا رفتن
انرژي
دروني جسم به صورت گرمتر شدن آن ظاهر مي شود.براي چند ثانيه كف دستهاي خود
را بهم
بماليد(توليد انرژي جنبشي)مشاهده مي كنيد كه دستهاي شما گرم تر مي شود.در
اين حالت
انرژي جنبشي دستها كجا رفته است؟چون دستهايتان گرم تر شده اند، مي توان
نتيجه گرفت
كه انرژي دروني آنها افزايش يافته است.در نتيجه مي توان گفت كه در اثر مالش
انرژي
جنبشي دستها به انرژي دروني آنها تبديل شده است و از آنچه گفته شد مي توان
نتيجه
گرفت كه در اثر مالش دو سطح بر روي يكديگر مقداري انرژي به انرژي دروني دو
جسم
تبديل مي شود.در اينگونه موارد اصطلاحا ً مي گوييم انرژي تلف شده است.در
واقع،در
اين حالت انرژي تلف نشده است بلكه به انرژي دروني دو جسم تبديل شده است ولي
چون
اين انرژي را نمي توان عملاً مورد استفاده قرار داد از اصلاح تلف شدن
استفاده مي
شود.معمولاً به جاي مالش واژه اصطكاك به كار مي رود.در اين حالت گفته مي
شود كه
بين دو سطح اصطكاك وجود دارد.
منابع انرژي
در يك نگاه كلي منابع انرژي را مي توان به دو دسته تجديد پذير
و تجديد ناپذير تقسيم بندي كرد كه در ادامه به بررسي هر يك خواهيم پرداخت.
منابع انرژي تجديد
ناپذير
انرژي هاي تجديد
ناپذير تنها يك بار قابليت مصرف دارند و منابع آنها محدود است و پس از مدتي
تمام
مي شوند.سوختهاي فسيلي و سوختهاي هسته اي از جمله اين منابع محسوب مي شوند
كه در
زير به شرح آنها خواهيم پرداخت:
الف)سوختهاي فسيلي:ميليونها سال طول مي كشد تا تنة پوسيدة درختان يا
باقيماندة جانوران در زير گل
و لاي تحت فشار و دماي مناسب به ذغال سنگ يا نفت و گاز تبديل شود.از مجموعه
اين
مواد كه سوختهاي فسيلي ناميده مي شوند،ميتوان در صنايع پالايش و پتروشيمي
هزاران
مادة مفيد همچون قطران(از ذغال سنگ)،بنزين،نفت سفيد،نفت گاز،روغن
موتور،رنگ،كود
شيميايي،دارو،پلاستيك و حتي غذا به دست آورد.مهمترين مشكل سوختهاي فسيلي
آلوده
كردن محيط زيست ناشي از توليد گازهاي مضر
مانند2CO
و2SO است كه باعث گرم شدن زمين مي شوند.مقدار اين سوختها به
ويژه نفت محدود است كه با توجه به آهنگ مصرف كنوني بنابر پيش بيني هاي
انجام شده
در چند دهه آينده منابع آن به اتمام مي رسد.
ب)سوختهاي هسته اي:هسته بعضي از اتمهاي سنگين مانند اورانيوم و توريم مي
تواند بر اثر واكنش هاي
شكافت هسته اي انرژي قابل ملاحظه اي آزاد كند.در اين نوع واكنش كه معمولاً
در يك
رآكتور هسته اي انجام مي شود هسته اتم هاي سنگين بر اثر واكنش با نوترون به
دو
هسته سبكتر شكافته مي شود و توليد گرماي بسيار زيادي مي كند.رآكتور هسته اي
در
واقع كوره اي است كه سوخت آن به جاي ذغال سنگ يا گاز و نفت،ماده اي شكافت
پذير
است.در نتيجه مي توان يك توربين بخار معمولي مولد برق را به كار اندازد.هر
چند
سوختهاي هسته اي آلاينده هايي چون 2CO
و2SO توليد نمي كنند.اما استفاده از اين سوختها با مسائل و
مشكلات بزرگي همراه است كه عبارتند از :
مقدار عناصر شكافت
پذير كه سوخت رآكتورهاي هسته اي را تشكيل مي دهند محدود و تمام شدني است.
آماده سازي اين عناصر
براي فرايند شكافت در رآكتورهاي هسته اي فرايندي مشكل و پر هزينه است.
هسته اتمهاي شكافت
پذير پرتوزا هستند و كار كردن با آنها زيانبار است.
پسماند محصولات شكافت
نيز پرتوزا هستند و نگهداري و دفن آنها مسائل زيست محيطي فراواني را به
دنبال
دارند كه راه حل اين مسائل خود هزينه زيادي در بر دارد.
وقوع حوادث در
رآكتورها باعث پخش ماده هاي پرتوزا در محيط زيست و آلودگي آن مي شود.از اين
رو حفظ
ايمني رآكتورهاي شكافت كاري بسيار مهم و پر هزينه است.
منابع انرژي تجديد
پذير
منابع انرژي تجديد
پذير تمام نمي شوند و معمولاً آلودگي به وجود نمي آورند.برخي از اين منابع
عبارتند
از:
1- انرژي خورشيدي
مقدار كل انرژي كه به
زمين از خورشيد دريافت مي كند،بسيار زياد و در هر ثانيه معادل انرژي حاصل
از سوختن
3 ميليون تن بنزين است.تقريباً نيمي از اين انرژي به سطح زمين و آب
اقيانوسها مي
رسد و خاك و آب و هواي زمين را گرم مي كند و مقداري نيز در اثر فتوسنتز به
صورت
انرژي شيميايي جذب گياهان و سبب رشد آنها مي شود.راحت ترين راه بهره گيري
انرژي
خورشيدي در آبگرمكنهايي با دماي كم است.روش ديگر بهره گيري از انرژي
خورشيدي به
كار بردن سلولهاي خورشيدي است كه نور خورشيد را مستقيماً به الكتريسيته
تبديل مي
كند.
2- انرژي باد
آسيابهاي بادي عظيم كه
توربينهاي بادي ناميده مي شوند با دو يا سه پره به طول تا 30 متر و حتي
بيشتر
والتهاي برق را به كار مي اندازند.در هر نيروگاه بادي معمولاً بين 20 تا
100
توربين وجود دارد كه به فاصله تقريبي 400 متر از هم قرار گرفته
اند.توربينهاي بادي
پر سر و صدا هستند و منظره طبيعي را نيز خراب مي كنند . بنابراين طرفداران
محيط
زيست با آنها مخالفند.
3- انرژي امواج دريا
افت و خيز امواج دريا
را مي توان به كمك نوعي مبدل به انرژي لازم براي به كار انداختن مولدهاي
برق تبديل
كرد.هر چند اين كار مشكل است و توليد الكتريسيته در مقياس بزرگ با اين روش
تا
آينده اي نزديك عملي نخواهد بود ولي اكنون دستگاههاي كوچكي از اين نوع براي
تأمين
انرژي لازم براي مردماني كه در جزيره ها زندگي مي كنند توسعه يافته است.
4- انرژي هيدرو الكتريكي(برق آبي)
جريان آب از ارتفاع
زياد به سطح پايينتر از پشت يك سد را مي توان در يك طرح هيدرو الكتريكي
براي به
كار انداختن توربين آبي متصل به يك مولد برق به كار برد.بيشتر نيروگاههاي
آبي در
مناطقي قرار دارند كه ميزان بارندگي ساليانه در آنها بيشتر از ساير نقاط
است.با
مديريت صحيح انرژي هيدروالكتريكي مي تواند منبع انرژي قابل اطميناني
باشد.ولي
خطراتي در مورد احتمال خراب شدن سدها و نيز مسائلي در ارتباط با تأثير سد
بر محيط
اطراف وجود دارد.زيرا با احداث سد زمينهايي كه قبلاً به صورت جنگل و يا
براي زراعت
و دامداري به كار مي رفت زير آب مي رود.
5- انرژي زمين گرمايي
اين انرژي به گرماي
موجود در زير سطح كرة زمين گفته مي شود.مقدار اين انرژي به مراتب بيشتر از
مصرف
فعلي انرژي در جهان است ولي توليد آن به جز در نواحي اي كه بعنوان محل
آتشفشان يا
زلزله شناخته مي شوند بسيار كم است.براي استفاده از انرژي زمين گرمايي آب
سد را از
طريق مجرايي به طرف صخره هاي داغ در عمق زمين ميفرستند و آن را از طريق
مجرايي
ديگر به صورت آب گرم و يا بخار خارج مي كنند.از اين آب گرم و يا بخار مي
توان براي
گرم كردن خانه ها و به كار انداختن يك توربين بخار مولد برق استفاده
كرد.انرژي
زمين گرمايي در صورتي تجديد پذير است كه انرژي برداشت شده بيش از انرژي اي
كه از
طريق مركز زمين ( اين انرژي بر اثر واكنش هاي هسته اي به صورت پيوسته توليد
مي
شود) جايگزين مي شود نباشد. و همچنين مقدار آب تزريق شده و آب خارج شده
برابر
باشد.
6- سوختهاي گياهي(بيومس)
سوختهاي گياهي شامل
محصولات زراعي(مانند تفاله هاي دانه هاي روغني،بقاياي محصولات مانند
كاه،گياهان
طبيعي كه براي استفاده از چوب آنها كشت مي شود،فضولات حيوانات و فاضلابهاي
انساني
است)بر اثر تخمير سوختهاي گياهاي توسط آنزيم ها و يا تجزيه آنها به وسيله
باكتريها
در نبود هوا مي توان موادي نظير الكل و گاز متان به دست آورد.سوختهاي گياهي
مايع
مي توانند جانشين بنزين شوند هر چند انرژي آنها در حدود 50 % كمتر از بنزين
است
ولي سرب و گوگرد ندارند و در نتيجه تميزترند.زيست گاز مخلوطي از متان و
كربن دي
اكسيد و با انرژي حدود 70% گاز طبيعي ميتواند براي مصارف مختلف مورد
استفاده قرار
گيرد.
قانون اهم
تاكنون متوجه شده ايد
كه اگر به دو سر يك رسانا اختلاف پتانسيلي اعمال كنيم در آن رسانا جريان
الكتريكي
برقرار مي شود.از طرف ديگر رسانا در مقابل جريان الكتريكي از خود مقاومت
نشان مي
دهد.
قانون اهم:نسبت اختلاف
پتانسيل به دو سر رسانا به شدت جرياني كه از آن مي گذرد مقدار ثابتي است كه
اين
مقدار ثابت همان مقاومت الكتريكي رسانا است.
مصرف انرژي الكتريكي
انرژي الكتريكي يكي از
تميزترين انرژي هاست و مصرف آن باعث آلودگي محيط زيست كه براي انسان بسيار
حياتي
است نمي شود.علاوه بر آن انرژي الكتريكي را ميتوان به آساني و با صرف هزينه
كم از
محل توليد به محل مصرف منتقل كرد.به همين علت استفاده از آن به طور وسيع و
چشمگيري
مورد توجه قرار گرفته است.انرژي الكتريكي را ميتوان به آساني به انرژي هاي
نوراني،مكانيك،صوتي و ساير انرژي ها تبديل كرد.اين تبديل در وسيله هاي
الكتريكي كه
در منزل از آنها استفاده مي كنيم همواره انجام مي شود.در بسياري از اين
وسيله ها
بخشي از انرژي الكتريكي به انرژي دروني يك جسم تبديل و باعث بالا رفتن دماي
آن مي
شود.
انرژي الكتريكي مصرف
شده در يك رسانا به علت عبور جريان الكتريكي از آن به عاملهاي زير بستگي
دارد:
1- مقاومت الكتريكي رسانا(R)هر
چه مقاومت الكتريكي رسانا بيشتر باشد انرژي الكتريكي مصرف شده در آن نيز
بيشتر
است.
2- زمان عبور جريان الكتريكي(T):هر
چه زمان عبور جريان الكتريكي از رسانا بيشتر باشد انرژي الكتريكي مصرف شده
در آن
بيشتر مي شود.
3- مجذور شدت جريان الكتريكي(2I):اگر
شدت جريان عبوري از رسانا را افزايش دهيم انرژي الكتريكي مصرف شده در آن
نيز بيشتر
مي شود .
اگر انرژي الكتريكي
مصرف شده(كه به انرژي دروني رسانا تبديل شده است)را با نماد W
نشان دهيم داريم:
W=RI2T
آلودگی هوا و مه دود
فتوشیمیایی
بسیاری
از مناطق شهری با پدیده آلودگی هوا روبهرو هستند که در جریان آن ، سطوح
نسبتا بالایی از ازن در سطح زمین که جزء نامطلوبی از هوا در
ارتفاعات کم است، در نتجه واکنش نور القایی آلایندهها تولید میشود. این
پدیده را مه دود نور شیمیایی مینامند و گاهی از آن
به عنوان "لایه ازن در مکانی نادرست" از نظر تشابه آن با مسئله
تهی شدن ازن استراسفر یاد میکنند. فرآیند تشکیل مه دود در واقع شامل صدها
واکنش
مختلف است که دهها ماده شیمیایی را دربرمیگیرد و بطور همزمان رخ میدهند.
در واقع ، هوای شهرها را به "واکنشگاههای شیمیایی
عظیم" تشبیه کردهاند.
پدیده
مه دود شیمیایی ، نخستین بار در دهه 1940 در لوس آنجلس مشاهده شد و از آن
زمان ، عموما به این شهر بستگی داده شده است. اما در دهههای اخیر با کنترل
آلودگی هوا مسئله مه دود در شهر لوس آنجلس بطور نسبی
تخفیف پیدا کرده است. از نظر کمی ، اکثر کشورها و همچنین سازمان جهانی
بهداشت (WHO) ، حدی را برای حداکثر غلظت مجاز اوزون در هوا در نظر
گرفتهاند که در حدود 100ppb (میانگین غلظتها در طول زمان یک ساعت) است.
اوزون در هوای
پاکیزه تنها به چند در صد این مقدار میرسد. واکنش دهندههای اصلی اولیه در
یک
پدیده مه دود نور شیمیایی ، اسید نیتریک ، NO و هیدروکربنهای سوخته نشده
هستند که از موتورهای احتراقی درون سوز به عنوان آلاینده در
هوا منتشر میشوند. جزء مهم دیگر در تشکیل مه دود ، نور خورشید است.
باران اسیدی
یکی
از جدیترین مشکلات زیست محیطی که امروزه بسیاری از مناطق دنیا با آن
روبهرو هستند، باران اسیدی است. این واژه انواع پدیدهها ، از جمله مه
اسیدی و برف
اسیدی
که تمام آنها با نزول مقدار قابل ملاحظه اسید از آسمان
مطابقت دارد را میپوشاند. باران اسیدی دارای انواع نتایج زیانبار بوم
شناختی
است وجود اسید در هوا نیز احتمالا بر روی سلامتی انسان اثر دارد. پدیده
باران
اسیدی در سالهای آخر دهه 1800 در بریتانیا کشف شد، اما پس از آن تا دهه
1960 به دست فراموشی سپرده شد. باران اسیدی به نزولات جوی
که قدرت اسیدی آن بطور قابل توجهی بیش از باران طبیعی (یعنی
آلوده نشده)، که خود به علت حل شدن دیاکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید
کربونیک بطور ملایم اسیدی است، باشد، اطلاق میشود.
CO2 (g) + H2O (aq) ↔ H2CO3aq
از تفکیک جزئی H2CO3 پروتون آزاد میشود و PH سیستم را کم میکند.از اینرو
PH باران طبیعی که آلوده نشده، از این منبع بخصوص حدود
5.6 است. تنها بارانی که قدرت اسیدی آن به مقدار قابل ملاحظهای بیشتر از
این باشد، یعنی PH آن کمتر از 5 باشد، باران اسیدی تلقی میشود. دو اسید
عمده در باران اسیدی ، HNO3 و
H2SO4 است. بطور کلی ، محل نزول باران اسیدی در مسیر باد دورتر از منبع
آلایندههای نوع
اول ، یعنی SO2
و نیتروژن اکسیدها است. باران اسیدی به هنگام حمل توده هوایی که
آلایندههای نوع اول را دربردارند، بوجود
میآیند. از اینرو باران اسیدی یک مشکل آلودگی است که
به علت حمل دور برد آلایندههای هوا ، حدود و مرز جغرافیایی نمیشناسد.
مواد شیمیایی آلی سمی
واژه
مواد شیمیایی سنتزی از طرف رسانههای گروهی برای توصیف اجسامی
بکار میرود که عموما در طبیعت یافت نمیشوند. ولی توسط شیمیدانان از اجسام
سادهتر سنتز شدهاند. اکثریت مواد شیمیایی سنتزی که مصرف تجارتی دارند،
ترکیبات
آلی هستند و برای بیشتر آنها از نفت به عنوان منبع اولیه
کربن در این ترکیبها استفاده شده است. کربن با کلر ترکیبهای زیادی را
تشکیل میدهد که به علت سمی بودن آنها برای بعضی گیاهان و حشرات ، بسیاری
از این قبیل
ترکیبها کاربرد گستردهای به عنوان آفت کش یافتهاند. ترکیبات آلی کلردار
دیگر بطور گستردهای در صنایع پلاستیک و الکترونیک بکار برده شدهاند.
شکستن
پیوند کربن به کلر بطور مشخص دشوار است و حضور کلر همچنین واکنش پذیری
سایر پیوندها را در مولکولهای آلی کم میکند. همین خاصیت به این معنی است
که با وارد شدن ترکیبهای آلی کلردار به محیط زیست ،
تخریب آنها به کندی صورت میگیرد و بیشتر تمایل به جمع شدن دارند و به این
علت به معضل بزرگ محیط زیست محیطی تبدیل شدهاند. اجسام آلی
سمی که بطور عمده مورد استفاده قرار میگیرند عبارتند از:
انواع
آفت کشها ، حشره کشهای سنتی ، حشره کشهای آلی کلردار ، ددت ، توکسافنها ،
کاربامات ، حشره کشهای آلی فسفاتدار ، علف کشها.
آلودگی آبها
آب ، تصفیه آن و جلوگیری از آلودگی و به هدر
رفتن آن از مسائل بسیار مهم زمان ما به حساب میآید. آلودگی
آبها ، معضل بزرگ زیست محیطی محسوب میشود که به علت پیشرفت صنایع و
تکنولوژی ، هر
روزه با پیشرفت روز افزون آن مواجهیم.
فلزهای سنگین و شیمی
خاک
بسیاری از فلزهای سنگین برای
انسان سمی هستند و چهار فلز جیوه (Hg) ، سرب (pb) ، کادمیم (Cd) و آرسنیک
(As) فلزهایی
هستند که بعلت کاربرد گسترده ، سمیت و توزیع وسیع آنها بیشترین خطر را از
نظر زیست محیطی دارند. البته هیچ یک از این عنصرها هنوز به آن
اندازه در محیط زیست پخش نشده که یک خطر گسترده بشمار
آید. به هر حال ، هر یک از آنها در بعضی از محلات در سالهای اخیر
در سطوحی سمی یافت میشود. این فلزها بطور عمده از مکانی به مکان دیگر از
طریق هوا
منتقل میشوند و این انتقال معمولا به صورت گونههایی که روی ماده ذره
مانند معلق
، جذب سطحی شده یا در آن جذب شده است، صورت میگیرد.
تولید انرژی و آثار
محیطی آن
بسیاری از مسائل زیست محیطی ،
نتیجه غیر
مستقیم تولید و مصرف انرژی ، بویژه زغال سنگ و بنزین است. ذخایر زغال سنگ
در دنیا از مجموع نفت ، گاز طبیعی و اورانیوم خیلی بیشتر است. از
اینرو مصرف زغال سنگ برای تولید انرژی صنعتی نه تنها ادامه خواهد یافت،
بلکه
احتمالا به مقدار زیادی بویژه در کشورهای در حال توسعه مانند چین و
هندوستان که ذخایر زیادی از این ماده دارند، افزایش مییابد. از
سوزاندن زغال سنگ مقدار زیادی SO2 و CO2 که آلاینده هستند تولید میشود.
بحث انرژی هستهای و سایر مناظبع انرژی نیز جای خود دارد.
1-خون و عروق
خون ميلياردها سلول
بدن را تغذيه مي نمايد.اين مايع مسيرهاي مشخصي را در بدن انسان دنبال نموده
و در اين مسيرها از لوله هايي با بافت عضلاني كه
رگ ناميده مي شوند،استفاده مي كند.قاب خون را با عمل تلمبه زدن به تمام
نقاط بدن
مي رساند.خون پس از خروج از قلب در عروقي به نام شريان جريان مي يابد كه در
سراسر
بدن گسترده هستند.اين شريانها به تدريج در بدن تقسيم شده و هر چه دورتر مي
روند،كوچكتر مي شوند تا جايي كه به اندازه يك مومي شود كه در انجا به
انانمويرگ
گفته مي شودو خون در آنها جريان بسيار آرامي دارد خون در حين عبور از اين
مويرگها
مواد غذايي و اكسيزن را به سلولها مي رساندوفضولات آنها را ميگيردپس از
عبور از
مويرگها خون بتدريج در عروق بزرگترها بهم مي پيوندد و به وريدهاي ريزتا به
طرف قلب
پيش برود.
2-گردش خون
اگر دقيق تر نگاه كنيم خواهيم ديد كه خون پس از
خارج شدن از چپ وارد شريان آئورت (كه بزرگترين رگ بدن نيز هست)شده و سپس به
شريانهاي ديگر رفته و از آنجا به شريانهاي كوچكترو پس از آن واردمويرگهاي
شرياني
مي شودو از مويرگهاي شرياني به ترتيب وارد مويرگهاي وريدي،وريدهاي
كوچك،وريدهاي
بزرگتروبالاخره از طريق وريد هاي اجوف وارد قلب مي گردد در اين هنگام خون
از دهليز
راست به بطن راست رفته واز طريق شريانهاي ريوي به طرف ششها فرستاده مي شود
در ريه
ها خون گاز كربنيك را آزادنموده و اكسيژن دريافت مي نمايد و سژس به وسيله
وريدهاي
ريوي به طرف قلب باز مي گردد تا حركات دوراني خويش را دوباره آغاز كنددر
شريانهاي
بزرگ خون با سرعت زيادي در جريان است در بعضي از مواقع اين سرعت از30
سانتيمتر در
ثانيه نيز بالاتر ميرود.بالعكس سرعت خون در مويرگها خيلي كم است و در
وريدهاچيزي
در حدود 10 سانتي متر در ثانيه است كلاً جريان خون در طول حركت خود در بدن
2مدار
را طي مي كند
الف-گردش خون بزرگ يا
گردش كلي خون از طريق بطن چپ در تمام عروق خوني در همه ي قسمت هاي بدن
جريان يافته
و به وسيله دهليز راست دوباره به قلب باز مي گردد خون از بطن چپ به درون
آئورت
جريان يافته و در شريانها مي ريزد و از آنها به همه ي اعضاء و بافتهاي
مختلف بدن
مي ريزد در هر قسمت خون به ترتيب به شريان،شريانهاي كوچك و در آخر مويرگهاي
شرياني
مي رود و در آنجا مبادلات دو طرفه ي بين سلولها و خون انجام مي گيرد و خوني
كه
وارد اعضاي بدن شده است به ترتيب وارد وريدهاي كوچك و ريه هاي بزرگ وسپس
وريد اجوف
تحتاني يا فوقاني مي گردد در اين دو وريد بزرگ بدن خون وريدي و سياهرگها را
براي
تكميل گردش بزرگ به قلب مي رسانند و به دهليز راست مي ريزند.در هر حال تا
زماني كه
خون آماده حركت بعدي(كه از طريق بطن چپ انجام مي گيرد)نشده باشد يك دور
كامل نزده
است براي اينكار مي بايست مسير ديگري را نيز طي نمايد.
ب)گردش كوچك يا گردش
ريوي:اينجا نيز خون ورديدي پس از عبور از دهليز راست به بطن راست به ترتيب
به
شريان ريوي شريانهاي كوچك ريوي ودر آخر به مويرگهاي ششي مي ريزد و در آنجا
مبادلات
گازي بين خون و هوا انجام مي شود و بدين ترتيب خون وريدي تبديل به خون
شرياني مي
گردد اين خون اكسيژن را از وريدهاي كوچك ريوي عبور نموده و به درون چهار
وريد ريوي
ريخته و از آنجا به دهليز چپ قلب باز مي
گردد.سپس از دهليز چپ به بطن چپ مي رود تا دوباره در گردش بزرگ به حركت
درآيد.
3-شريانها و وريدها.
شريانها از وريدها
محكم تر هستند زيرا ديوراه آنها براي اينكه در مقابل فشار خون بيشتر نسبت
به
وريدها مقاوم باشد كلفت تر است در حالي كه وريدها ظريف تر و پهن تر هستند
خون بايستي بدون وقفه در جهت
صحيح جريان داشته باشد در وريدها دريچه هاي كوچكي در داخل رگ وجود دارد.كه
از
بازگشت خون به عقب جلوگيري مي نمايند.هنگامي كه يك شريان قطع شود خون با هر
تپش
قلب به بيرون مي جهد براي متوقف كردن خون ريزي آن قسمت شريان را كه بين
بريدگي و
قلب قرار دارد فشار دهيد اگر بريدگي روي دستها و يا پاها باشد بايستي آن را
محكم
باندپيچي كرد.در عين حال بايد دانست كه متوقف كردن تمام جريان خون خطر صدمه
زدن به
همه ي بافتها را ايجاد مي كند و محكم بستن بريدگي بايستي موقتي باشد.خون از
يك
وريد بريده شده به آرامي بيرون مي آيد.براي متوقف كردن خونريزي كافي است
زير محل
خونريزي در طرف مخالف قلب با نوار پهن محكم بسته خون يك شريان به شدت فوران
مي كند
ولي به خاطر اختلاف ساختمان و كاربرد شريان و وريد ريزش خون از يك وريد به
آرامي
انجام مي شود.وقتي قلب خون را به داخل شريان تلمبه مي زندشريان در وهله ي
اول
منبسط مي شود و بعداً در در مرحله ي دوم منقبض مي گردد و بدن طريق خون را
در طول
شريان به جلو مي راند.
4-فشار خون
فشار خون در وريدها
بسيار پايين است در واقع خون وريدي از طرف مويرگها مي آيد،يعني جايي كه
فشار خون
تقريباً صفر است؛ديواره ي وريدها نازك بوده و نمي تواند فشار زياد را تحمل
كند و
خون نيز در آن به صورت منظم و آرامي در جريان است.فشار خون تنها بين شريان و
وريد
متغير نيست.اين فشار در لحظات مختلف بين دو رگ نسبت به يكديگر (مثلاً دو
شريان)نيز
متفاوت است.همانطور كه قبلاً ديديم تحريكات،هيجانات،تمرين و مواد
شيميايي(نظير
آدرنالين)فشار خون را بالا مي برند و اين فشار مي تواند تا حد بالايي تغيير
نمايد.فشار خون را مي توان به وسيله ي دستگاه فشار سنج اندازه گرفت.معمولاً
اين
فشار در كودكان پايينتر از بزرگسالان و در پيران بيشتر از جوانان است.اين
فشار بر
حسب سانتي متر جيوه اندازه گيري مي شود و از 2 عدد تشكيل شده است.
5-قلب و گردش خون
قلب يكي از قويترين
عضلات بدن است.و اين دستگاه دائماً خون را به تمام بدن تلمبه مي زند گرچه
اندازه ي
آن از يك مشت گره خورده دست بزرگتر نيست ولي مقدار كاري كه در يك روز انجام
مي دهد
برابر با حمل70كيلو بار به مسافت300متر است.قلب به وسيله ي شريانهايي كه آن
را
مانند تاجي در ميان گرفته اند تغذيه مي شود.به اين شريانها كروتز(2)وتاجي
مي گويند
قلب از دو تلمبه (يكي در سمت چپ و يكي در سمت راست)تشكيل شده است.در هر طرف
دو
اتاقك توخالي روي هم قرار دارند.حفره بالايي ديواره نازكي دارد.دهليز و آن
را كه
در پايين قرار گرفته و ديواره اي كلفت تر و پرقدرتي دارد بطن مي نامند.اين
دو حفره
به وسيله يدريچه اي به خون اجازه مي دهد در يك جهت حركت نمايد از هم جدا مي
شوند.هنگاميكه خون به قلب مي رسد دهليز راست را پر مي كند و با مختصر
انقباضي اين
خون از طريق دريچه ي باز به بطن مي ريزد.زماني كه بطن خون را منقبض مي
نمايد اين
دريچه ها بسته مي شوند و از بازگشت خون جلوگيري مي نمايند در نتيجه براي
خون فقط
يك راه باقي مي ماند و آن تيز شرياني است كه به ششها مي رود.به خون فشار مي
آيد تا
از مويرگهاي شش عبور نمايد تا جايي كه خون گازكربنيك را رها ساخته و اكسيژن
دريافت
مي كند خون نمي تواند به بطن راست بازگردد چرا كه سوراخ خروجي را دريچه اي
مسدود
مي كند در اين حال خون در وريدهاي بزرگ جمع مي گردد و به طرف سمت چپ قلب
حركت مي
كند.در اين سمت دو حفره ي كاملاً مشابه طرف ديگر قرار دارد.خون از اطاق
بالايي سمت
چپ به اطاق پاييني ريخته و آن را پر نموده و با تلمبه بعدي به بزرگترين
شريان بدن
يعني آئورت مي رود و سپس از آنجا به همه ي شريانهاي بدن رفته و در همه ي
بدن تقسيم
مي شود.سمت چپ قلب در مقايسه با سمت راست بايستي خون را به مسافت دورتري
بفرستد و
به همين علت ديواره ي بطن آن دو برابر قويتر از ديواره ي بطن راست مي باشد
.در هر
انقباض شريان ها گرم خون در هر بطن وارد
مي شود قلب در هر دقيقه حدود 70 بار مي تپد و در مدت نيم ساعت300ليتر خون
را پمپاژ
مي كند.چون مقدار خون در يك شخص بالغ از 6 ليتر تجاوز نمي كند پس اين خون
بايستي
سرعت قابل ملاحظه اي داشته باشد و بالاخره سرعت گردش خون در رابزه ب بعضي
از
ناراحتيها و بيماريها كندتر و سريعتذ مي شود.
6-سيستم عصبي قلب
ابتدا بايستي متذكر شد
كه قلب داراي يك سيتم عصبي تقريباً مستقل بوده و مي تواند جداً از عصب ها
بتپد اما
اين اعصاب نيز مي توانند سرعت تپش قلب را بر حسب نياز بدن تغيير دهند
بنابراين قلب
كاملاً مستقل نيست.يك تپش قلب داراي سه مرحله است:1-انقباض2-شل
شدن3-استراحت.مرحله
ي آخر از دو مرحله ي ديگر كوتاهتر بوده و هنگاميكه قلب به سرعت مي تپد باز
همين
مرحله است كه كوتاهتر مي گردد اگر به صداي قلب گوش فرادهيم دو صداي مجزا مي
شنويم
كه مربوط به بسته شدن دريچه ها است و اين صدا به علت پژواك در سينه كشيده
تر شنيده
مي شود و روزانه 15هزار ليترخون را با 100000 تپش تلمبه مي زنند.
7-سلولهاي خوني
خون و لنف اكسيژن و
مواد ديگر مورد نياز سلولها را به آن مي رسانند به خاطر تعداد زياد
گلبولهاي سرخ
در خون رنگ آن قرمز است.اين گلبولها گرد و تخت هستند.عناصر ريز ديگري كه در
خون
هستند به سختي قابل تشخيص مي باشند چرا كه آنها همرنگ مايعي هستند كه در آن
شناورند يعني كمرنگ هستند برخي از اين عناصر سلولهايي هستند كه شكل مشخصي
ندارند و
براي جابه جا شدن تغيير شكل مي دهند.تعداد گلبولهاي سرخ در خون انسان 500
برابر
گلبولهاي سفيد آن است و يك شخص طبيعي در حدود 20تريليون گلبول سرخ
دارد.(الف)سرم و
لنف:سرم به مايع زردرنگ روشني گفته مي شود كه براي سلولها و بافتها مواد
غذايي
بوده و فضولات آنها را مي گيرد.سرم همچنين محتوي مواد خاصي به نام آنتي
كورها(1)است و اين مواد بدن انسان را در برابر بيماريها حفظ و حراست مي
نمايند.هنگاميكه خون به داخل مويرگها مي رود قسمتي از اين سرم از ديواره ي
مويرگ
به بيرون مي ريزد و مقداري از آن نيز در فاصله كمي دورتر باز مي تواند به
داخل
رگها برگردد ولي بقيه آن در ميان سلولها جريان مي يابد و به وسيله ي عروق
نازك
لنفاوي دوباره جمع مي شود.اين عروق به تعداد زيادي در بدن وجود دارند.لنف
موجود در
دوزها و فاصله هاي ميان اعضاء بدن كه از پلاسماي خون تشكيل شده و از ديواره
ي
مويرگهاي شرياني در بافتها بيرون مي ريزد اين لنف فضاي بين بافت را پر
نموده و از
آن بعنوان ذخيره اي در مواقع خونريزي استفاده مي گردد.لنف در حال گردش كه
در
مجراهاي عروق قرار دارد دستگاه لنفاوي شامل مويرگها است كه بين بافتهاي
ملتحمه(بافتهايي كه نقش پركردن و تكيه گاه بودن و حفاظت اعضاء بدن به عهده
دارند
قرار گرفته و لنف ها را جذب مي نمايند.آنها پس از جمع شدن به عروق لنفاوي
مبدل مي
شوند.در محل تقاطع عروق لنفاوي مي توان غدد لنفاوي را يافت.عروق لنفاوي كه
در نيمه
ي سمت راست سر و سينه قرار دارند همه به وريد لنفاوي بزرگ مي پيوندند و سپس
به
وريد قوي تحت ترقوه اي راست مي ريزند.عروق لنفاوي بقيه ي بدن همه در مجراي
سينه اي
به هم پيوسته و در آخر به وريد قوي ترقوه
اي چپ منتهي مي شوند.عروق لنفاوي كه در روده ي بزرگ هستند نقش اساسي در جذب
چربيها
دارند.اين عروق كه شيلي فر(1)ناميده مي شوند چربيهايي را كه به وسيله ي
ديواره ي
روده جذب شده اند جمع آوري نموده و آنها را به طرف مجراي سينه اي مي برد.و
اين در
حالي است كه پروتئيدها و هيدراتهاي كربن مسير وريدي را در پيش مي
گيرند.(ب)حمل و
نقل مواد غذايي:در ميان پرزهاي روده ي بزرگ چربي ها به درون عروق لنفاوي مي
روند و
قندها و اسيدهاي آمينه به درون مويرگهاي خوني.در مرحله ي آخر اين لنف است
كه همه ي
مواد غذايي را به سلولها مي رساند خون نيز مسئول رساندن اكسيژن است كه براي
اين
كار از گلبولهاي سرخ استفاده مي كند(ج)گلبول سرخ در يك سانتي متر مكعب جاي
مي
گيرد.آنها شبيه صفحاتي هستند كه در قسمت مركزنازترند و كمي شكل دو بشقاب را
كه به
هم چسبيده اند به خاطر مي آورند.گلبولهاي سرخ حالت ارتجاعي داشته مي توانند
پس از
اين كه در اثر فشار شكل خود را از دست دادند دوباره به حالت اوليه خود
بازگردند
ولي اگر آنها را از محيط خود جدا سازيم بيشتر زردرنگ هستند تا
قرمز.(د)گلبول
سفيد:گلبول سفيد يا لوكوسيت كه در خون
گردش مي كند و هيچ كاري به تداركات سلولي ندارد.اينها نگهباناني هستند كه
مسئوليت
حفاظت بدن را در برابر مواد خارجي به عهده دارند.برخي از اين سلولها مي
توانند
مواد خارجي نظير ميكروب ها هنگاميكه جسم دشمن دستگير شد گلبول سفيد ماده اي
ترشح
مي نمايد كه جسم را حل مي كند گلبولهاي سفيد ديگري نيز يافت مي شود كه به
شكل
ديگري از بدن دفع مي كنند .وقتي كه بدن به وسيلهي تعدادي ميكروب خطرناك به
نوعي
بيماري مبتلا مي شود.مقدار گلبولهاي سفيد به مقدار قابل ملاحظه اي افزايش
مي
يابد.(ه)مغز استخوان:گلبولها در مغز استخوان توليد مي شوند و زماني كه جوان
هستند
هسته ي سلولي آنها شبيه سلولهاي ديگر است كه خيلي زود ناپديد مي شوند و در
اين
هنگام گلبول سرخ مغز استخوان را ترك نموده و وارد خون مي شود .در اين موقع
آنان
سلول واقعي نيستند.بلكه پاكتهاي محتوي هموگلوبين هستند كه اكسيژن را حمل مي
نمايند
در صورتي كه گلبول سفيد سلولهاي واقعي هستند كه در مغز استخوان يا سيستم
لنفاوي متولد
مي شوند و اكثر آنها هسته سلولي خود را حفظ مي نمايند.
8-انعقاد خون
هنگاميكه خون در معرض
هوا قرار مي گيرد سفت و دلمه مي شود.انعقاد خون فرآيند بسيار پيچيده اي است
كه
حداقل 4ماده ي مختلف يعني كلسيم و سه نوع
پروتيد(فيبرينوژن-پروترومبين-وترومبوبلاستين)(1) در آن شركت دارند به محض
اينكه
رگي پاره شود،جريان انعقاد خون صورت مي گيرد،خون خود را به بافتهاي دچار
پارگي مي
رساند و پروترومبين اين بافتها با كلسيم ترومبوبلاستين خون آميخته مي
شوند.در اين
حالت پروترومبين تبديل به ترومبين(2)مي شود كه با فيبرينوژن خون تركيب شده و
توليد
فيبرين(3)مي نمايد اين ماده رشته هاي نازكي به شكل شبكه تشكيل مي دهد و
سلولهاي
خون را در تارهاي زنجيره اي خود نگاهي مي دارد،به اين طريق نقطه اي كه
پاره شده است مسدود شده و بعداً از اين تارها
جهت ترميم محل پارگي نيز استفاده خواهد شد.
عمل دلمه شدن بسيار
پيچيده و نيازمند عوامل مختلفي است اگر هر كدام از اين عوامل موجود نباشد
اين كار
انجام نخواهد پذيرفت بسياري از بيماريها بعلت تشكيل نشدن لخته و دلمه نشدن
خون
ايجاد خونريزي مي نمايند.خون فقط هنگامي دلمه مي شود كه در معرض هوا قرار
گيرد و
به همين علت است كه خون در عروق قادر به دلمه شدن نيست و اگر استثنائاً اين
مسئله
پيش آيد در آن صورت بيماري خطرناكي به نام ترومبوز(1)ايجاد خواهد شد.
9-گروههاي خوني:
خون هر فرد كم و بيش
عنصري شخصي است و انتقال خون از شخصي به شخص ديگر هميشه امكان پذير
نيست.اين مسئله
چندين قرن است كه تشخيص داده شده است و قبل از آن مدت مديدي عامل مرگ و
ميرهاي غير
قابل توجيه بوده است.محققين ضمن جست و جو و تحقيق در مورد انسداد
شرائين،دريافتند
كه دو نوع ماده كه داراي قابليت چسبندگي
هستند به نامBوA در خون و دو ماده چسبنده به نامهاي (a)و(b)
در پلاسما وجود دارند.آنها خون را به چهار گروه مهمA،B،AB
وo نامگذاري نموده اند كه مشخصات آنها به شرح زير است:
نام گروه
ماده قابل چسبيدن در خون
ماده چسبنده در پلاسما
گروهA
A
b
گروهB
B
a
گوهAB
AوB
صفر
گروهO
صفر
aوb
اگر مقدار خون تزريق
شده ناچيز باشد مواد چسبنده خون دريافت شده اثري بر روي خون گيرنده ندارد
بر عكس
مواد چسبنده و خون گيرنده بر روي خون در يافت شده اثر گذاشته و عامل ايجاد
وقايع
انتقال خون هستند.تصوير زير نشان مي دهد كه در چه جهتي انتقال خون امكان
پذير
است:گروه خونيO دهنده ي عمومي و گروهAB
گيرنده عمومي هستند.
عامل مهم ديگري كه در
اين ميان نقش مهمي دارد ارهاش خون است.اگر خانمي با ارهاش منفي(RH-)(1)با
مردي داراي(RH+)(1) ارهاش مثبت(rh+) ازدواج نمايد
كودك آنان داراي ارهاش مثبت خواهد بود و خون مادر مي تمواند الگوتينين(2)ضد
ارهاش
توليد نمايد.بعد از سه يا 4فرزند خود مادر شروع به از بين بردن خون جنين مي
كند كه
باعث تولد كودك مرده و يا كودكي با اشكالات خوني مي شود.البته مي توان با
تعويض
كامل خون اين نوع كودكان آنها را از مرگ نجات داد.
10-بحث تكميلي در مورد
مويرگها:
قبلاً نيز گفته شد كه
مويرگ ها سيستم شرياني را به سيستم وريدي متصل مي آورند كه خون در آنها
شبكه هاي
درهم و پيچيده اي را به وجود مي آورند كه خون در آنها با سرعت كمي در حال
حركت
بوده و داراي فشار ضعيفي است.ديواره ي آنها خيلي نازك و بزم بوده و از چند
سلول
قابل انقباض تشكيل شده است اين سلولها به مويرگها اجازه مي دهند تا قطرشان
متغير
باشد قطر اين مويرگها از يك تا شش برابر قابل تغيير است.اين تغيير قطر نياز
به
ارتجاعي بودن مويرگ ها و تغييرات ارتجاعي گلبولهاي سرخ و سفيدي كه از اين
عروق مي
گذرند دارد.مويرگها شبكه اي به طول نود هزار كيلومتر را تشكيل مي دهند.آنها
خون را
در سطحي به وسعت هفت هزار متر مربع مي گسترانند.در اين سطوح سرم خون به شكل
ورقه
اي جريان مي يباد و پلاسماي خون از قوانين الكترو كاپيلاسيون(1)و
الكترواسموز(2)پيروي مي كند.هنگاميكه يك عضله انسان از حالت استراحت خارج
شده و به
فعاليت مي پردازد دريافت مي نمايد.ده،بيست وحتي چهل برابر مقداري است كه در
زمان
استراحت دريافت مي كند.ديواره ي مويرگها بر خلاف شريان ها و وريدها مشبك
است.از
اين سوراخها كه قطرشان متغير مي باشد،گازها ،يونها،مواد مصرفي سلولها و
فضولات
آنها و همچنين لوكوسيتها(گلبول سفيد)عبور مي كنند.اما هيچگاه گلبول قرمز از
آن
عبور نمي كند.بنابراين مويرگها همچون شريانها و وريدها فقط عروق ساده اي
جهت عبور
جريان خون نيستند.علاوه بر آن آنها محل مبادلات نيز هستند. كه از اين طريق
برخي
تركيبات بين خون،لنف و سلولها رد و بدل مي شوند.از طريق اين سوراخها است كه
با
كوچكترين اخطار دفاعي بدن لوكوسيتها(گلبولهاي سفيد)به بيرون مي
ريزند(مهاجرت)و از
همين راه است كه هنگامي كه پيري لوكوسيتها مانع انجام وظايفشان شود،پلاسما
را رها
نموده و براي مردن به مجاري لنفاوي مي روند.غالباً ضمن ارائه دلايل
منطقي،صحبت از
سخت شدن و تنگي شريان ها و يا تغيير شكل رويدها به ميان مي آيد و واقع ي
تأسف بار
انسداد مويرگها كاملاً به فراموشي سپرده مي شود.در حالي كه اين مويرگها
هستند كه
فرآيند اكسيژن رساني و رساندن مواد غذايي كافي و پاكسازي عمقي بافتها را به
عهده
دارند.بدون اينكه اهميت شريان ها و وريدها را ناديه گيريم بايستي اذعان
داشت كه
نيرو و قدرت انقباض مويرگها از عواملي هستند كه سلامتي انسان به آنها
وابستگي كامل
دارد.پاكيزگي و توانايي بدن رابطه اي مستقيم با وضعيت كمال مطلوب سوراخهاي
مويرگي
و سهولت عبور گلبول سفيد از اين سوراخها دارد.مردم مي گويند كه عمر انسان
در دست
شريان ها است.آنان اشتباه مي كنند و بايستي اضافه نمايند تا عمر انسان بدون
شريان
و مويرگها به محض اينكه مويرگ ها قدرت انعطاف خود را از دست بدهند و جداره ي
آنها
موادي را كه داخل و يا خارج مي شد به طرز بدي تصفيه نمايد و مانع حركت
گلبول قرمز
و سفيد شود،اختلالاتي در اعضاء بدن و غدد هورموني ايجاد مي شود.همين مسئله
باعث
اتلاف نيروي قلب مي شود كه در دراز مدت بسيار خطرناك خواهد بود زيرا تمركز
سموم در
بدن زياد شده و به تضعيف بافتها و در نهايت از بين بردن آنها منتهي گرديده و
باعث
قطع جريان خون نرسيدن خون به مقدار كافي و كم خوني موضعي مي شود،تا هنگامي
كه
مويرگها حالت ارتجاعي خويش را حفظ نمايند ضمن سكته كردن كار قلب حتي خود
آنها مي
توانند بعنوان قلب دوم كه جريان خون را به شكل مناسب حفظ مي كنند كاربرد
داشته
باشند.بنابراين حفظ سلامتي و حالت ارتجاعي مويرگها براي حفظ تندرستي انسان
امري
اساسي است
+ نوشته شده در سه شنبه ۲۴ مرداد ۱۳۹۱ساعت 11:9 توسط سيد مصطفي محمدزاده
|
|
|
