جستجو در سایت :   

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فیزیک 

گرایش : ماده چگال

عنوان :  محاسبه خواص ترمودینامیکی سیال هلیم III تزریق شده در یک نانو لوله در دمای معین

دانشگاه شیراز

دانشکده علوم

 پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته فیزیک – گرایش ماده چگال

 محاسبه خواص ترمودینامیکی سیال هلیم III تزریق شده در یک نانو لوله در دمای معین

  استاد راهنما

دکتر غلامحسین بردبار 

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده

در این رساله ما به کمک روش بسط خوشه ای بعضی از خصوصیت های ترمودینامبکی سیال هلیم III را در یک بعد، در دمای معین محاسبه کرده ایم. پتانسیل لنارد-جونز را به عنوان پتانسیل بر همکنش بین اتم های هلیم III  در نظر گرفته ایم. در آغاز انرژی تک جسمی، دو جسمی و آنتروپی سیستم را محاسبه کرده ایم و بعد به کمک این ها بعضی از خواص ترمودینامیکی سیستم مانند : انرژی آزاد، معادله حالت و ظرفیت گرمایی را به دست آورده ایم.

 فهرست مطالب

عنوان                                                                                                 صفحه

 فصل اول………………………………………………………………………………………………………..1

 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………..2

1-1) نانو فناوری و کاربرد های آن.……………………………………………………………………….2

1-2) انواع نانو مواد……………………………………………………………………………………………3

1-3) کاربرد های نانو فنّاوری………………………………………………………………………………4

1-3-1) کاربرد نانو فناوری در پزشکی…………………………………………………………………..4

1-3-2) کاربرد نانو فناوری در کشاورزی………………………………………………………………..5

1-3-3) کاربرد نانو فناوری در خودرو سازی……………………………………………………………5

1-4) هدف ما در این پایان نامه……………………………………………………………………………6

فصل دوم……………………………………………………………………………………………………….8

 نانو لوله های کربنی و خواص آن ها…………………………………………………………………9

2-1) نانو لوله های کربنی…………………………………………………………………………………..9

2-2) خواص نانو لوله های کربنی……………………………………………………………………….10

2-2-1) خواص مکانیکی………………………………………………………………………………….10

2-2-2) خواص حرارتی……………………………………………………………………………………10

عنوان                                                                                               صفحه

2-2-3) خاصیت ذخیره سازی نانولوله های کربنی………………………………………………11

فصل سوم………………………………………………………………………………………………….12

 آشنایی با هلیم و ویژگی های آن………………………………………………………………..13

3-1) آشنایی با  هلیم…………………………………………………………………………………….13

3-2) کاربرد های هلیم……………………………………………………………………………………15

3-3) هلیم در نانو لوله کربنی…………………………………………………………………………..16

3-4) قطره هلیم………………………………………………………………………………………………….17

فصل چهارم………………………………………………………………………………………………..19

 روش بسط خوشه ای برای محاسبه خصوصیّات

ترمودینامیکی سیستم مورد نظر ………………………………………………………………….20

4-1) روش بسط خوشه ای………………………………………………………………………………20

4-2) محاسبه انرژی سیستم به کمک بسط خوشه ای……………………………………………21

فصل پنجم………………………………………………………………………………………………….29

 محاسبه خواص ترمودینامیکی سیال هلیم  III

 تزریق شده در یک نانو لوله  در دمای معین………………………………………………....30

5-1) مقدمه…………………………………………………………………………………………………30

5-2) محاسبه سهم انرژی خوشه تک جسمی (E1) ……………………………………………..30

عنوان                                                                                             صفحه

5-3) محاسبه سهم انرژی خوشه دو جسمی (E2) ……………………………………………33

فصل ششم………………………………………………………………………………………………36

 نتایج محاسبات………………………………………………………………………………………37

6-1) انرژی تک جسمی سیستم (E1) …………………………………………………………..37

6-2) انرژی دو جسمی سیستم (E2) …………………………………………………………….38

6-3) انرژی کل سیستم (E) ……………………………………………………………………….39

6-4) آنتروپی سیستم…………………………………………………………………………………40

6-5) انرژی آزاد سیستم………………………………………………………………………………41

6-6) فشار سیستم……………………………………………………………………………………..42

6-7) ظرفیت گرمایی سیستم……………………………………………………………………….43

فصل هفتم………………………………………………………………………………………………45

 اختصار و نتیجه گیری……………………………………………………………………………..46

منابع………………………………………………………………………………………………….…..47

نانو فناوری و کاربرد های آن

 موادی که حداقل یکی از ابعاد آنها در مقیاس ۱ الی ۱۰۰ نانومتر باشد، نانو[1] مواد خوانده می شوند. نانوفناوری، توانمندی تولید و ساخت مواد، ابزار و سیستم های جدید با در دست گرفتن کنترل در مقیاس نانومتری (سطوح اتمی و مولکولی) و بهره گیری از خواص آن ها می باشد. این فناوری بر مبنای چینش تک تک  اتم ها، مولکول ها و ترکیبات (در ابعاد نانو) به گونه ای می باشد که خاصیت فیزیکی ویژه ای را برای آن رقم بزند. البته اعمال این تغییرات در این مواد مستلزم درک صحیحی از این فناوری می باشد ]1[.

شاید بتوان گفت اولین کسی که به ابعادی در این حد توجه داشته ریچارد فاینمن[2]، دارنده جایزه نوبل بوده می باشد. وی در سال 1959 طی یک سخنرانی تحت عنوان “فضای زیادی در پایین هست”  مهم بودن این فناوری را متذکر گردید]2[.

اصطلاح نانو فناوری اولین بار توسط نوریو تانیگوچی[3] در سال 1974 معرفی گردید .اولین مشکلی که از توسعه این تکنولوژی جلوگیری می نمود این بود که هنوز دستگاهی ساخته نشده بود که بتواند ابعاد در حد نانو متر را ببیند، اما در سال 1981 این مشکل با ساخت میکروسکوپ تونل زنی روبشی [4]STM مرتفع گردید، محققین توانستند به کمک آن در ابعاد نانو تصویر برداری کنند و همین منجر به دریافت جایزه نوبل فیزیک توسط تانیگوچی در سال 1986 گردید ]3[. تفاوت اساسی فناوری نانو با دیگر فناوری ها در ابعاد مواد و ساختار هایی می باشد که مورد بهره گیری قرار می گیرند. در این ابعاد خصوصیات مواد مانند، مقاومت الکتریکی و گرمایی، استحکام در برابر شکنندگی و خوردگی و … تغییر می کند. بهره گیری از این فناوری در کلیه علوم پزشکی، پتروشیمی، علوم مواد، صنایع دفاعی، الکترونیک، کامپوترهای کوانتومی و غیره باعث شده که تحقیقات در زمینه نانو به­عنوان یک چالش اصلی علمی و صنعتی پیش روی جهانیان باشد. همه مواد مانند فلزات، نیمه هادی ها، شیشه ها، سرامیک ها و پلیمرها در ابعاد نانو می توانند وجود داشته باشند. همچنین محدوده فناوری نانو می تواند در ترکیبات بی شکل(آمورفکریستال ها، مواد آلی و غیرآلی نیز تأثیر پر رنگی اعمال کند.

اولین پایه  تشکیل دهنده نانو مواد، نانو ذره می باشد. مقصود از نانو ذره، جسمی با ابعاد نانو متر در سه بعد می باشد که می تواند به صورت های مختلفی مانند نانو مواد سرامیکی، فلزی وغیره وجود داشته باشد. دومین پایه تشکیل دهنده نانو مواد، نانو کپسول ها می باشند. نانو کپسول ها محفظه هایی هستند که قطر آنها از مرتبه نانو متر بوده و می توان مقدار محدودی نانو ذره در آنها نگاه داشت.

 :دانلود فایل متن کامل پایان نامه در سایت sabzfile.com

عنصر پایه ای دیگر، نانو لوله کربنی می باشد که در سال 1991 کشف گردید] 4[. برای تولید نانو لوله کربنی روش های متفاوتی هست. یکی از این روش ها آن می باشد که صفحه و یا صفحات گرافیتی را لوله کرده تا به شکل یک استوانه دربیاید. نانو لوله ها در اندازه ها و اشکال متفاوتی وجود دارند و می توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند.

1-2) انواع نانو مواد:

 نانو مواد صفر بعدی

به نانو موادی اطلاق می گردد که هر سه بعد آن ها از 100 نانو متر کمتر باشد (مانند  نانو ذرات و نانو پودر ها).

  • نانو مواد یک بعدی

به نانو موادی گفته می گردد که فقط دو بعد آن ها از 100 نانو متر کمتر باشد (مانند نانو نوار ها، نانو سیم ها، نانو لوله ها، نانو تسمه ها).

  • نانو مواد دو بعدی

نانو موادی که فقط یک بعد آن ها از 100 نانو متر کمتر باشد (مانند نانو حلقه ها و نانو لایه ها).

  • نانو مواد سه بعدی

نانو ساختار هایی که از ترکیب دو یا هر سه مورد بالا ساخته شده باشند. (مانند نانو کامپوزیت ها).

همان گونه که قبلا اظهار گردید نانو فناوری کاربرد های فراوانی در زندگی امروز و آینده ما دارد که در زیر به اختصار به چند مورد آن می پردازیم.

1-3) کاربرد های نانو فنّاوری

 1-3-1) کاربرد نانو فناوری در پزشکی

می توان با بهره گیری از نانو فناوری وسایل آزمایشگاهی جدیدی ساخت و از آنها در کشف داروهای جدید و تشخیص ژن های فعال با شرایط گوناگون در سلول ها، بهره گیری نمود و همچنین می توان در تشخیص بیماری ها و نقص های ژنتیکی از آن بهره گیری نمود.

امروزه محققان ذراتی به نام نانو لایه ساخته اند که می تواند امواج فروسرخ را جذب کند، از آنجا که طول موج  فروسرخ قادر به نفوذ تا چند سانتی متری بدن می باشد، این نانو لایه ها بسیار مورد توجه قرار می گیرند. بدین ترتیب که نانو لایه هایی که به بدن تزریق می شوند می توانند از بیرون با بهره گیری از منبع فروسرخ گرما داده شوند. چنین نانو لایه هایی را می توان به کپسول هایی از جنس پلیمر حساس به گرما متصل نمود که می توانند محتویات خود را فقط زمانی آزاد کنند که گرمای نانو لایه متصل به آن باعث تغییر شکلش گردد.
یکی از کاربردهای شگرف این نانو لایه ها در درمان سرطان می باشد. می توان نانو لایه های پوشیده شده با طلا را به آنتی بادی هایی متصل نمود که به گونه مشخص به سلول های سرطانی متصل می شوند. اگر نانو لایه ها به مقدار کافی گرم شوند می توانند فقط سلول های سرطانی را از بین ببرند و به بافت های سالم آسیب نرسانند. این موضوع برای هزاران وسیله ریز دیگر نیز مطرح می باشد که برای کاربرد در پزشکی ساخته شده اند ]5[.

 1-3-2) کاربرد نانو فناوری در کشاورزی

امروزه مصرف بی رویه آفت کش ها معضلات زیادی را ایجاد کرده اند. این معضلات شامل اثرات سوء بر سلامت بشر (ایجاد مسمومیت های حاد یا بیماری های مزمن) ، تاثیر این مواد بر حشرات گرده افشان  و حیوانات اهلی مزارع و همچنین ورود این مواد به آب و خاک و تاثیر مستقیم وغیر مستقیم آن در این نظام های زیستی، می باشد. بهره گیری از نانو سم ها کارامد ترین راه برای حل معضلات ذکر گردیده می باشد. این داروهای در ابعاد نانو که قابلیت حرکت در گیاه را دارند  در بسته هایی که حاوی نشانی خاصی هستند قرار می گیرند. این بسته ها دارای مشخصه ای هستند که به آن ها اجازه می دهد به بخشی از گیاه که مورد حمله عامل بیماری یا آفت قرار گرفته تحویل داده گردد . این دارو های در ابعاد نانو، همچنین می تواند دوز لازم برای تحویل به سلول را تایین نمایند .در این روش چگونگی ردیابی بافت آلوده و اندازه کم، اما موثر دارو باعث می گردد بهره گیری از سموم به حداقل برسد ]6[. بیماری های گیاهی از روی علائمی مانند تغییر رنگ یا تغییر شکل شناسایی می شوند، اما مسئله مهم اینجاست که این علائم مدتها بعد از ورود عوامل بیماری به بافت گیاه بروز پیدا می کنند. به همین دلیل ما نیاز به اقدامی سریع برای جلوگیری از شیوع بیماری داریم تا مانند گذشته شاهد از بین رفتن مقدار قابل توجهی از محصولات نباشیم که امروزه با بهره گیری از نانو حسگر های زیستی این امر میسر شده می باشد. این حسگرها شامل ترکیبات زیستی مانند یک سلول، آنزیم و یا آنتی بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و قادرند که تغییرات ایجاد شده در مولکول های اطراف خود را گزارش دهند و بر اساس اندازه تجمع عوامل بیماری در اطراف این حسگرها، سیگنال هایی به همان اندازه فرستاده می گردد . ارزیابی مقدار آلاینده ها در محیط توسط این حسگرها در چند دقیقه میسر خواهد بود ]7[.

1-3-3) کاربرد نانو فناوری در خودرو سازی

پوشش خودروها زمانی اهمیت پیدا می کند که خراشی روی سطح خودرو ایجاد شده و موجب پوسیده شدن و زنگ زدن و باد کردن بدنه گردد. پوشش های نانومتری باعث بهبود خواص مکانیکی روکش خودرو و مقاومت در برابر عوامل مخرب خارجی می شوند. پوشش خودرو هم بایستی در برابر صدمات احتمالی وهم در برابر خوردگی، خراش، نور آفتاب، رطوبت، مواد شیمیایی و اسیدی مقاوم باشد و شفافیت خود را از دست ندهد. در کنار تمام این ها جاذبه رنگ خودرو برای جلب توجه بیننده به محصول، اهمیت زیادی داشته و بایستی دقت زیادی در آخرین پوشش بدنه خودرو گردد. برای داشتن پوششی با ویژگی های فوق نمی توان از یک تک لایه بلکه بایستی از چند لایه بهره گیری نمود تا به کیفیت مطلوب رسید. پوشش ها معمولا ساختارهای چند لایه ای هستند که متشکل از سه قسمت لایه زیرین، لایه میانی و لایه فوقانی می باشند.
اکثر پوشش هایی که امروزه به عنوان لایه زیرین مورد بهره گیری قرار می گیرند، توانایی سازگاری با محیط و مقاومت در برابر عوامل خارجی را ندارند.

امروزه کارخانجات خودرو سازی با بهره گیری از نانو لایه ها، توانسته اند پوشش هایی تولید کنند که دو یا چند ویژگی لایه ها را با هم دارا باشد. این لایه ها نه تنها زیبایی منحصر به فردی به خودرو می دهند بلکه   بدین معنی که می توان حداقل دو ویژگی همزمان مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی و حرارت را دارا باشند. دیگر مشکلی که اکثر لایه ها دارند، تغییر رنگ آن ها در برابر پرتو های فرابنفش می باشد که این مشکل نیز توسط نانو لایه ها برطرف شده می باشد ]8[.

 1-4) هدف ما در این پایان نامه

ما می خواهیم خواص ترمودینامیکی 3He که سیالی فرمیونی بوده و از آمار فرمی- دیراک[5] تبعیت می کند را در یک بعد و در دمای معین (1 تا 4 کلوین) محاسبه کنیم پس برای ایجاد یک سیستم یک بعدی از نانو لوله کربنی بهره می بریم، زیرا :

1) نانو لوله های کربنی فقط یک بعد ماکروسکوپی دارند.

2) برهمکنش نانو لوله ها با هلیم بسیار ضعیف می باشد به نحوی که به راحتی می توان از آن صرفه نظر نمود ]9[.

3) از آنجا که دامنه دمایی سیستم مورد نظر ما (1 تا 4 کلوین) بسیار پایین می باشد، نانو لوله ها نباید رفتار جدیدی از خود نشان بدهند، که اینگونه نیز می باشد ]9[.

پس سیستم ما به N اتم 3He که در یک نانو لوله کربنی به طول L و سطح مقطع A وجود دارند تبدیل گردید که دما و چگالی مورد مطالعه بین 1 تا 4 کلوین و 001/0 تا01/0 A-1

 می باشد.

تعداد صفحه :63

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد :بررسی سطح مقطع پراکندگی و جذب سلول­های خورشیدی

قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***

دسته‌ها: فیزیک