خودروهای سبز – جلسه اوّل

اهداف : آشنایی با تاریخچه خودرو– آشنایی با اشکال مختلف انرژی
 1-1-   مقدمه
اصولاً برای تمام وسایلی که دارای منبع قدرت باشند و به خودی خود بتوانند حرکت کنند، می‌توان واژه خودرو را بکار برد. لیکن کاربرد این واژه در زبان ما دارای محدوده مشخصی است که معمولاً به وسایل متحرکی گفته می‌شود که همگی دارای حرکت بوده و با زمین در تماس هستند. با این نگاه خودرو گونه‌ای وسیله موتوری چرخ‌دار است، که نخستین سازندگان آن را با هدف حمل‌ونقل سرنشینان در جاده‌ها طراحی نمودند. از نخستین تعاریف مخترعان اولیه اتومبیل، اینگونه استنباط می‌شود، که هدف آنها از استفاده چهار چرخ در طراحی اتومبیل‌های نخستین، انتقال یک تا هشت نفر بوده است.
1-2-  تاریخچه
این وسیله برای اولین بار در سال ۱۶۷۸ توسط پدر فردیناند فربیست مبلغ مسیحی بلژیکی در چین طراحی و ساخته شد که توسط بخار کار می‌کرد. این خودرو اولیه ۶۵ سانتی‌متر طول داشت و به عنوان وسیله سرگرمی برای امپراتور چین ساخته شده بود. اولین اتومبیل واقعی با نیروی بخار که برای جابجائی انسان و بار بکار گرفته شد در سال ۱۷۶۷ توسط نیکلاس جوزف کان فرانسوی طراحی و ساخته شد. خودرو کان می‌توانست ۴ تن بار به همراه ۲ خدمه را با سرعت ۷/۸ کیلومتر بر ساعت به حرکت درآورد. اولین تصادف خودروئی جهان نیز با این خودرو در سال ۱۷۷۱ اتفاق افتاد.
                                                      شکل 1-1- اولین خودرو ساخته شده که با بخار کار می­کرد
                                                                            شکل 1-2- اولین خودرو بخار کاربردی
 سال ۱۸۸۶ به عنوان سال تولد اتومبیل‌های مدرن امروزی شناخته می‌شود، کارل بنز مخترع آلمانی در این سال پتنت-موتورواگن را عرضه نمود. از سال ۱۹۰۸ که فورد مدل تی، توسط هنری فورد طراحی و ساخته شد، به سرعت کالسکه‌ها جای خود را به اتومبیل‌های موتوری دادند. نخستین خودرو با موتور برون سوز یک موتور کوچک بود که بر روی یک گاری کوچک نصب شد. این خودرو را زیگفرد مارکوس در سال ۱۸۷۴ میلادی در شهر وین ساخت. موتور این وسیله نقلیه، موتور بخاری یا موتور برون سوز نام گرفت. اما به‌تدریج موتورهای برونسوز تبدیل به موتورهای درونسوز گردیدند. در موتورهای درونسوز، مخلوط هوا و گاز در داخل سیلندر به وسیله جرقه محترق می‌گردد. اولین نمونه موتور احتراق داخلی را یک مهندس آلمانی به نام نیکلاس اتو ساخت. موتورهای امروزی، در حقیقت نمونه تکامل یافته این موتور محسوب می‌شوند. اختراع خودرو به کارل بنز نسبت داده می‌شود، او در سال ۱۸۸۵ موفق به ساخت اولین خودرو با موتور احتراقی گردید. در سال ۱۸۸۸ برتا بنز همسر کارل بنز اولین سفر خودروئی را با خودرو سه چرخ ساخت بنز انجام داد. در این سفر او فاصله ۱۰۶ کیلومتری مانهایم تا فورتزهایم را برای برگرداندن فرزندانش ریچارد و یوگن بصورت رفت و برگشت طی کرد. او دلیل این سفر را دیدار مادرش در فورتزهایم ذکر کرد ولی در حقیقت هدف او از این سفر نشان دادن قابلیت­ های خودرو بود.
                                                                     شکل 1-3- از نمونه­ های اولیه خودرو
 1-3-   منابع انرژی در خودروها
انرژی چیست ؟
هنگامی که از کلمه انرژی در جملات استفاده می کنید،  مانند: دیگر انرژی ندارم.
آیا می دانید منظور از انرژی چیست؟
                                                                                   شکل 1-4- دیگر انرژی ندارم
انرژی توانایی انجام کاری است، شما برای انجام هر کاری نیاز به انرژی دارید، خودروها نیز برای شروع حرکت، شتاب گیری، توقف و... نیاز به انرژی دارند. تعریف دقیق انرژی توسط ماکس پلانک ارائه شده و آن عبارت است از: استعداد تاثیرگذاری خارجی  یک سیستم. انرژی در همه‌جا وجود دارد و ما برای انجام تمام‌کارها به آن نیاز داریم. انرژی در حقیقت توانایی ما برای انجام کار است که صورت‌های مختلفی دارد مانند انرژی گرمایی، انرژی مکانیکی، انرژی شیمیایی، هسته‌ای و...
آیا نان دارای انرژی است؟ آیا نان حركت می كند؟!
ملاحظه می كنید سؤال بی ربطی است و جواب آن منفی است.
پس انرژی موجود در نان از چه نوعی است؟
مواردی مثل انرژی موجود در باطری یا انرژی موجود در نفت و گاز یا انرژی موجود در بمب اتمی را در نظر بگیرید. ایـن انرژی ها از چه نوعی می باشند؟
بدیهی است كه تمامی موارد فوق دارای انرژی هستند، اما در صورت  وجود شرایط لازم انرژی آن ها ظاهر و آزاد می گردد.
1-4-   اشکال مختلف انرژی
1-4-1- انرژی پتانسیل
انرژی به شکل‌های مختلف پدیدار می‌شود. یکی از آنها انرژی پتانسیل یا انرژی ذخیره‌ای است. این شکل انرژی چه شباهت ها یا چه تفاوت هایی با صورت های دیگر انرژی دارد؟ چگونه می‌توانیم از آن بهره‌گیری کنیم؟ انرژی شیمیایی به انرژی هسته‌ای، انرژی گرانشی، انرژی الکتریسته ساکن و انرژی مغناطیسی، نمونه‌هایی از انرژی پتانسیل هستند. انرژی پتانسیل می‌تواند برای ما اهمیت زیادی داشته باشد.
برای مثال، هنگامی که تلویزیون روشن می‌کنیم و مأموریت رفت و برگشت سفینه‌ای فضایی را به تماشا می‌نشینیم، در واقع از انرژی الکتریکی استفاده می‌کنیم که از انرژی پتانسیل (مثلاً انرژی پتانسیل گرانشی آب ذخیره شده در پشت سد) حاصل می‌شود. یا تبدیل انرژی پتانسیل شیمیایی موجود در سوخت موشک ها به انرژی جنبشی است، که سفینه از سکوی پرتاب به فضا پرتاب می‌شود. باتری­ های مورد استفاده از فلاش دوربین ها یا در رادیوهای کوچک، بنزین مصرفی برای راندن اتومبیلی و بالاخره، غذایی که می‌خوریم همه و همه محتوی انرژی پتانسیل هستند.
                                                شکل 1-5– انرژی پتانسیل گرانشی آب ذخیره شده در پشت سد
 1-4-2- انرژی جنبشی
انرژی جنبشی یکی از صورت­ های انرژی است که جسم بخاطر حرکت دارا می ­باشد. انرژی جنبشی یک جسم با جرم جسم و مجذور سرعت رابطه مستقیم دارد.
انرژی جنبشی برابر است با حاصل ضرب نصف جرم در مجذور سرعت آن جسم. اگر جرم جسم را با m و سرعت آن را با v نشان دهیم، در این صورت انرژی جنبشی که با K نمایش داده می‌شود، به صورت زیر است:
انرژی جنبشی بک کمیت نرده‌ای است و واحد آن مانند دیگر انرژی‌ها ژول است. در انجام محاسبات در سیستم بین‌المللی یکاها، جرم جسم را بر حسب کیلوگرم و سرعت آن را برحسب متر بر ثانیه در نظر می‌گیرند .
                                                        شکل 1-6 – انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی
تکلیف 1 : برای هریک از اشکال مختلف انرژی ( پتانسل ، جنبشی ) 5 مورد مثال بزنید؟
تکلیف 2 : به نظر شما انرژی مورد نیاز خودروها از چه منابعی می تواند تأمین شود؟
محل بازدید ، اردو و خرید : برای این جلسه می توانید از موزه خودرو شهر خود بازدید نمایید.
وسایل مورد نیاز:---
منابع مطالعه :
کتاب از طلوع تا غروب خورشید، نوشته شان باکلی، ترجمه احمد سیدی نوقانی
کتاب تاریخچه خودرو، تالیف حسین گودرزی
تنظیم کننده: محبوبه همت 
 
 مطالب مرتبط :
خودروهای سبز-جلسه اول
خودروهای سبز -جلسه دوم
خودروهای سبز -جلسه سوم
خودروهای سبز -جلسه چهارم
خودروهای سبز -جلسه پنجم
خودروهای سبز -جلسه ششم
خودروهای سبز -جلسه هفتم
خودروهای سبز -جلسه هشتم
خودروهای سبز-جلسه نهم