همه میدانیم یخچال چیست. وسیله ای که مواد غذایی را در یک دمای معین که پائین تر از دمای هوای بیرون است (محیط قرار گیری یخچال) نگه میدارد و علت استفاده از آن به ذات مواد غذایی باز میگردد که در دماهای بالاتر(و شاید پائین تر) دچار فساد یا تغییر ماهیت می شوند.
انسان نیز همین گونه است. اگر محیط زندگی اش مثل تنور یا یک یخچال باشد دچار تغییر ماهیت(تبدیل شدن به جنازه!) می شود. برای اینکه کار کرد سالم بافت های بدن انسان تضمین شود بایستی دمای بدن حدود ۳۷ درجه سانتیگراد باشد. آلارم بدنی انسان در مقابل بیماریها همین دمای بدن است.
به واسطه ی سوخت و ساز، همیشه مقداری گرما توسط بدن تولید میشود و چون دمای بدن نباید از حد مجاز بیشتر شود پیوسته به محیط اطراف گرما منتقل میکند. همانطور که میدانیم انتقال گرما( و نه دما) از محیط گرم تر به محیط سردتر صورت میگیرد، پس نباید انتظار داشت محیط زندگی انسان در دمایی بالاتر از دمای بدنش قرار داشته باشد، چون امکان انتقال گرما از بدن به محیط وجود نخواهد داشت و صد البته بدن در این حالت گرمای محیط را هم جذب میکند و در سیستم بدن مشکل بوجود خواهد آمد. همچنین قرار گیری بدن در محیط بسیار سرد هم مشکلاتی به همراه دارد. در این حالت گرما بیش از اندازه از بدن به محیط دفع شده و بدن از حالت تعادل گرمائی خارج و سردتر از شرایط ایده ال انسانی میشود. علاوه بر اینها فعالیت بدنی نیز در تعادل گرمایی بدن موثر است. بدن انسان در هر وضعیت و حالتی باشد مقداری مختص همان حالت گرما به بیرون انتقال میدهد.
تا اینجا معلوم شد عوامل موثر بر شرایط تعادل گرمایی بدن اول دمای محیط و دوم نوع فعالیت بدن است.
آیا میدانید انسان بالغ در حال استراحت به میزان نیم متر مکعب در ساعت تنفس میکند و در حال فعالیت این میزان به شش برابر هم می رسد؟ این را هم بدانید که میزان Co2 بازدم انسان در بیست و چهار ساعت به یک کیلوگرم میرسد! این یعنی در یک محیط بسته علاوه بر تنظیم دمای ایده آل به تهویه ی هوای استفاده شده توسط ساکنین باید اندیشید. ما باید جای دی اکسید کربن را با اکسیژن عوض کنیم.
علاوه بر تنفس، پوست بدن نیز گرما به محیط میدهد. سهم تنفس از این انتقال گرمای آدمیزادی! تنها ۲ درصد است. انسان ها در اثر سوخت و ساز مواد غذایی از خود حرارت ساطع می کنند. این انتقال حرارت به سه فرم جابجایی(۲۵ درصد) و تبخیر(۳۰درصد) و تشعشع (۴۳ درصد) است.
هدف از تهویه ایجاد شرایط ایده آل برای آسایش انسان است که از روی تغییرات روی خواص هوا صورت میگیرد. کاهش یا افزایش دمای هوا، رطوبت و کاهش آلودگی از جمله وظایف یک سیستم تهویه است. در سیستم های قدیمی فقط به تنظیم دمای اتاق بسنده میشد در حالی که سیستم های تهویه امروزی بنا به ایجاد شدن محیط های جدید کاری و اجتماعی( مثل سالن های ورزشی، کارگاه های مختلف، استودیوهای فیلمبرداری و …)به تنظیمات مختلف و دقیق تری مجهز هستند که حتی پاکیزگی هوا از آلودگیها هم جزء وظایف آنها به شمار می رود. دقت شود سیستم های تهویه جدید حتی از آسیب های رطوبت به دیواره ی ساختمان نیز جلوگیری میکند.
برای اینکه محیطی را تهویه کنیم(شرایط دمائی، رطوبتی دلخواه را اعمال کنیم) باید نسبت به ویژگیهای جغرافیایی و فیزیکی و محتوایی آن محیط آگاه باشیم.
جمله ی فوق را با آب طلا باید نوشت. مشکل من و بسیاری دیگر این است که برای محاسبات گرمایش و سرمایش یک محیط به سرعت دست به قلم میشویم و فرمول ها را از شکم کتاب ها بیرون میکشیم و شروع به جاگذاری اعداد میکنیم. پیش از این فرمول بازیها باید بدانیم این محیط ما کجاست؟ در آفریقای جنوبیست یا سیبری؟ شمال محیط ما کدام طرف است و جنوبش کجاست؟ محیط ما در دشت است یا در شهری با ساختمان های بلند؟ قرار است چه کاری در این محل انجام شود؟ ورزشگاه است یا کتابخانه؟ چند نفر درون آن فعال هستند؟ همچنین باید بدانیم جنس این محل از چیست؟ دیوار آن از آجر است؟ چند پنجره دارد؟ در های آن از چوب هستند یا آهن؟

شکل فوق خلاصه ی فعالیت یک مهندس تاسیسات را نشان میدهد.

جزوه ی آموزشی “اچ وک” بخش اول را در این پست قرار میدهم. بخش دوم (پایانی) از طریق همین پست منتشر خواهد شد.

بخش اول : آبرسانی خانگی و موتورخانه و آتش نشانی

بخش دوم : فاضلاب و …

مترجم : فرید اسکندری نیا
منبع : اینجا
—————————-

مقدمه مترجم : داشتم تو اینترنت ول میگشتم که برای اولین بار یه سایت علمی نظرمو جلب کرد. یادم میاد گاهی سر کلاس سیالات از خواب بیدار میشدم و میدیدم دارن راجع به آیرو دینامیک حرف میزنن.همش مثال از هواپیما و اجسام پرنده ی عجیب غریب میزدن که به خیال خودشون به درک مطلب کمک کرده باشن. ازاون جایی که منم جزو ادمایی بودم که خیلی سفینه ی فضایی و این جور چیزا ندیده بودم گاهی مثالها برام از خود درس پیچیده تر میشد. اون زمان فکر میکردم آیرودینامیک فقط تو ساختن طیاره و بشقاب پرنده مهمه! تا این که این سایتو دیدم. دیدم که یه دوچرخه ی ساده که همه ی ما چند تا شو دیدیم و یا داریم! کلی نکته ی آیرودینامیکی داره. به کمک چهارتا کلمه ای که از انگلیسی بلد بودم و ۱۰۰ تا نرم افزار ترجمه ی جور واجور! یه ترجمه ای ازش در اوردم. متن اصلی هم برای بروبچ TOEFLگذاشتم تا مجبور نشن ترجمه ی منو بخونن.
در ضمن یه برنامه تو این سایت هست که باهاش میتونین مقاومت هوا رو در برابر حرکت خودتون حساب کنین.

هر دوچرخه سواری باید مقداری انرژی صرف مقابله با مقاومت هوا بکند. دوچرخه سوارهای تفریحی که صاف روی زین دوچرخه می نشینند وضعیت آیرودینامیکی خیلی بدی دارند. وقتی که دوچرخه های جدید با وضعیت آیرو دینامیکی بهتری طراحی شدند مشکل اصلی مقاومت بدن انسان در برابر هوا هنوز باقی مانده بود. بدن انسان اصلا از آیرودینامیک خوبی برخوردار نیست و نمی تواند به راحتی هوا را شکاف دهد. دو چرخه سوارهای حرفه ای به خوبی از مقاومت هوا اگاه هستند ودر طول سال ها راه هایی برای کاهش آن پیدا کرده اند. طراحان دوچرخه ومخترع ها با استفاده از تجربه های خود دو چرخه هایی با آیرودینامیک بهتر ساخته اند.

مقاومت هوا

هر دو چرخه سواری که بر خلاف جهت یک باد شدید پدال زده باشد به خوبی اثر مقاومت هوا را درک کرده است. اینکاربسیار خسته کننده است! دوچرخه سوار برای جلو رفتن باید هوای روبه روی خود را کنار بزند که مستلزم مصرف انرژی زیادیست. یک جسم آیرودینامیک وخط جریانی شده میتواند به آرامی از بین هوا عبور کند بدون آنکه تلاطم زیادی در هوا ایجاد کند. بنابراین دوچرخه سوار میتواند سریع تر و با تلاش کم تر حرکت کند.
هر چه دوچرخه سوار سریع تر حرکت کند مقاومت هوای بیشتری را تجربه میکند وباید انرژی بیشتری را صرف غلبه بر مقاومت هوا کند. بنا براین وقتی دوچرخه سوارها برای رسیدن به سرعت های بالا تلاش میکنند علاوه بر قدرت، آیرودینامیک هم تاثیر زیادی بر کار آن ها دارد.
درگ(مقاومت هوا)شامل دو بخش است؛ درگ فشاری ودرگ اصطکاکی. یک فیزیک نامناسب، برای عبور هوا از اطراف خود، ایجاد مزاحمت میکند. لبه های تیز باعث میشود که جریان هوا نتواند سطح جسم را دنبال کند و باعث جدا شدن هوا از سطح جسم می شود. جدا شدن هوا از پشت جسم وتبعیت نکردن آن از سطح جسم باعث ایجاد فشار کم در پشت جسم خواهد شد. فشار زیاد در جلو وفشار کم در عقب باعث میشود که جسم به عقب کشیده شود. این همان درگ فشاری است.
درگ اصطکاکی به دلیل چسبندگی هوا اتفاق می افتد. وقتی بادی میخواهد از اطراف دوچرخه و دوچرخه سوار عبور کند به دلیل چسبندگی هوا درگ اصطکاکی بوجود می آید. دوچرخه سوار ها برای کاهش درگ اصطکاکی از لباس هایی استفاده می کنند که چسبندگی کمتری با هوا دارند.دراینجا درگ اصطکاکی کمتر از درگ فشاری است.
در یک جاده ی صاف نیروهای آیرودینامیک بیشترین مقاومت را در برابر حرکت دوچرخه ایجاد می کنند. چیزی حدود ۷۰تا ۹۰ درصد مقاومت در برابر حرکت را این نیروها تشکیل می دهند.
فقط در زمانی که دوچرخه سوار در حال طی کردن یک مسیر سر بالایی است، بیشتر انرژی صرف غلبه بر نیروی گرانش می شود ومقاومت هوا در ردیف بعدی قرار می گیرد.
(در سایت جدولی وجود دارد که با وارد کردن اطلاعات خواسته شده می تواند مقاومت هوا را در برابر حرکت یک دوچرخه سوار پیدا کند.البته محاسبات تقریبی است ولی دید خوبی در مورد مقاومت هوا می دهد)

کاهش مقاومت هوا

طراحان بدنه وقاب دوچرخه کارهایی برای دستیابی به آیرودینامیک بهتر انجام داده اند. مثلا به جای میله های گرد از میله های بیضی یا تخم مرغی شکل(به شکل اشک) استفاده کرده اند. این شکل ها بالانس خوبی بین نیروهای آیرودینامیک و وزن دو چرخه ایجاد می کنند.
در چرخ های پره دار معمولی پره های چرخ هنگام چرخش باعث ایجاد اغتشاش در جریان هوا شده وباعث افزایش مقاومت هوا می شوند. چرخ های دیسکی مقاومت کمتری دارند البته وزن آن ها بیشتر است.
زمانی که بدنه ی دوچرخه اصلاح شد، بزرگترین مشکل بدن انسان شد. بدن انسان آیرودینامیک خوبی ندارد. البته طرز نشستن روی زین دو چرخه بسیار مهم است. خم شدن به سمت پایین باعث میشود سطحی که هوا به ان برخورد می کند کاهش یابد واین باعث کاهش درگ می شود. البته پارامترهای جزیی دیگری نیز تاثیر دارد. مانند لباس که باید چسبندگی کمی با هوا داشته باشد.

سطح : فوق مقدماتی! – مقدماتی – متوسط - پیشرفته
گویش : عامیانه – کتابی - علمی
—————————————

معمولا برای شروع به توضیح مکانیک سیالات اول از لزجت شروع میکنند. من هم همینکار را میکنم. لطفا اول انگشتتان را از بینی مبارکتان بیرون بیاورید! البته با پوزش. آنچه که همراه انگشتتان بیرون آمده اگر مغزتان نباشد حتما یک ماده ی لزج است! حال اگر به شیشه ی عسل دسترسی دارید انگشتتان را در عسل فرو کنید.(انگشت آن یکی دستتان را لطفا!) این مایع هم لزج است. حال دستتان را زیر شیر آب بگیرید(این دفعه انگشت اولی را حتما!) آب چطور است؟ لزج است؟ لطفا پاسخ ندهید و ادامه مطلب را بخوانید.
گفتن لزج بودن یا نبودن به کلام کار آسانیست اما کافی نیست. ما در آینده خواهیم دید میزان لزجی زیاد یا کم در محاسباتمان دخیل است. به نظر شما لزجت مثل زیبائیست یا دراز بودن؟ (نگران نباشید، سوال ساده است!) زیبایی معیاری ندارد و نمیتوان آن را با ارقام نمایش داد. مثل اینکه بگوییم اقدس بیست قوز زیباست(مثلا قوز واحد زیبائیست!).چنین حرفی کاملا بی معنیست چون ممکن است از نظر اصغر،‌ اقدس هزار قوز زیبا باشد! اما دراز بودن معیار دارد. میتوان گفت امین بیست سانتی متر دراز تر از فرید است.(متر واحد اندازه گیری دارازاست). این یعنی ما درازی امین و فرید را میدانیم و میتوانیم با مقدار و واحد بیان کنیم.
خب تا اینجا روشن شد که لزجت اصلا شبیه زیبایی، بی در و پیکر نیست و حتما معیار دارد که برای ما اینقدر مهم است. اما آیا این معیار همیشه ثابت است؟ مثلا بدون توجه به عوامل محیطی میتوانیم بگوییم لزجت این عسل بیست است؟(بعدا میگوئیم واحد این بیست چیست) به طور حتم بدون در نظر گرفتن عوامل محیطی نمیتوان در مورد لزجت عسل اظهار نظر کرد و اگر بکنیم حتما باید ذکر کنیم که دما و فشار محیطی که عسل در آن قرار داشت چقدر است. مثلا اگر وسط تابستان باشد و برق هم نداشته باشیم و احتمالا در عسلویه زندگی کنیم این عسل با آبی که از شیر جاریست هیچ تفاوتی ندارد،‌ ولی در سیبری، خوردن این عسل با آن سفتی زیاد، مرد میخواهد!
مبحث لزجت به همین سادگیها نیست. مثلا بهتر است از همین الان بدانیم لزجت بر دو نوع سینماتیکی و دینامیکی است که هر چه در پاراگراف های پیشین خواندیم در مورد نوع دینامیکی آن بود.(سینماتیکی بعدا توضیح داده خواهد شد) یا لزجت برای سیالات نیوتنی برای ما مهم تر است(اینکه سیال نیوتنی چیست بعدا توضیح خواهم داد ولی فعلا همینقدر بدانیم که ما با همین نوع سیال کار داریم)

این مقاله تنها بدان جهت نوشته شد که شما در آینده با خواندن جمله ی زیر کرک و پرتان نریزد:
لزجت سیالات نیوتنی یک خاصیت واقعی ترمودینامیکی است که با فشار و دما تغییر میکند.(خواص ترمودینامیکی بماند در یک مقاله جدا…)