کتاب بهرام

آنتوان لوران لاووازیه (Antoine-Laurent de Lavoisier) یکی از بزرگ‌ترین و تأثیرگذارترین دانشمندان تاریخ علم شیمی بود که با تحقیقات و دستاوردهایش به بنیان‌گذار شیمی نوین تبدیل شد. او در ۲۶ اوت ۱۷۴۳ در پاریس به دنیا آمد و در ۸ مه ۱۷۹۴ به دست انقلابیون فرانسه اعدام شد. زندگی و فعالیت‌های علمی او همواره با تلاش برای اثبات و تأسیس اصول علمی دقیق و مبتنی بر آزمایش و داده‌های تجربی همراه بود.

زندگی‌نامه و تحصیلات

لاووازیه در یک خانواده ثروتمند و مرفه به دنیا آمد و از همان دوران کودکی به آموزش و پرورش علمی علاقه‌مند شد. او در زمینه‌های مختلف علمی از جمله نجوم، گیاه‌شناسی، شیمی و زمین‌شناسی تحصیل کرد و توانست در این زمینه‌ها اطلاعات و دانش بسیاری کسب کند. ابتدا در رشته حقوق تحصیل کرد و پس از آن به علوم طبیعی و به ویژه شیمی روی آورد. در سن ۲۵ سالگی، او به عضویت فرهنگستان سلطنتی علوم فرانسه درآمد، که یکی از مهم‌ترین نهادهای علمی آن زمان بود.

فعالیت‌های علمی و دستاوردهای شیمیایی

نظریه فلوژیستون (Phlogiston theory) یک تئوری قدیمی در علم شیمی بود که در قرن‌های 17 و 18 میلادی مطرح شد و در طول آن زمان به‌طور گسترده‌ای مورد پذیرش قرار گرفت. طبق این نظریه، همهٔ مواد قابل سوختن به جزئی به نام "فلوژیستون" (که ماده‌ای معدنی، بی‌رنگ و بی‌بو فرض می‌شد) تشکیل شده بودند. هنگامی که این مواد می‌سوزند، فلوژیستون از آن‌ها جدا می‌شود و مادهٔ سوخته به شکل ساده‌تری تبدیل می‌شود. این تئوری در واقع یک تلاش اولیه برای توضیح فرآیند سوختن و واکنش‌های شیمیایی بود.

پایه‌گذاری نظریه فلوژیستون

نظریه فلوژیستون برای اولین بار توسط شیمی‌دان آلمانی یوهان یواخیم بشِر (Johann Joachim Becher) در قرن هفدهم مطرح شد و سپس توسط گئورگ ارنست اشتال (Georg Ernst Stahl) گسترش یافت. طبق باور این دانشمندان، مواد سوختنی دارای مقداری فلوژیستون بودند که در هنگام سوختن از آن‌ها آزاد می‌شد. به‌طور خاص، اشتال بر این باور بود که فلوژیستون آتش را در درون مواد ذخیره کرده است و هنگام سوختن، این ماده به هوا منتقل می‌شود.

کارل ویلهلم شیله (۹ دسامبر ۱۷۴۲ – ۲۱ مه ۱۷۸۶) شیمیدان و داروساز برجسته سوئدی-آلمانی بود که در شهر اشترالزوند، در استان استراسوند سوئد، به دنیا آمد. او در دوران خود به دلیل کشف‌های شیمیایی مهم و نقش بسزایی که در پیشرفت علم شیمی داشت، شناخته می‌شود. پدر وی، یواخیم (یا یوهان) کریستین شیله، یک فروشنده غلات و آبجو بود که از خانواده‌ای برجسته در پومرانیا می‌آمد. مادر او مارگارتا النور وارنکروس بود.

در دوران کودکی، شیله به همراه دوستان والدینش، مفاهیم ابتدایی شیمی و داروسازی را آموخت. در سن ۱۴ سالگی، به گوتنبرگ فرستاده شد تا به عنوان شاگرد داروساز در کنار مارتین آندریاس باخ، یکی از دوستان خانوادگی، فعالیت کند. او این دوره را برای هشت سال به پایان رساند و در این مدت به‌طور مستقل آزمایش‌ها و تحقیقات علمی انجام می‌داد. علاقه شدید شیله به شیمی و پژوهش‌های آزمایشگاهی باعث شد که او شب‌ها نیز به انجام آزمایش‌ها و مطالعه آثار شیمیدانان برجسته‌ای چون نیکلاس لمری، کاسپار نویمان، یوهان فون لوونسترن-کونکل و گئورگ ارنست استال بپردازد.

تاریخچه کشف اکسیژن به دو دانشمند مهم مرتبط است، اما در واقع داستان این کشف پیچیده‌تر از آن است که تنها به یک نفر یا یک زمان خاص نسبت داده شود.

کشف اکسیژن

در ابتدا، مایکل سندی‌ووجیس (Michael Sendivogius)، یک شیمیدان و پزشک لهستانی، پیش از سال ۱۶۰۴ در طی تحقیقات خود به ویژگی‌هایی از اکسیژن اشاره کرده بود. با این حال، کشف کامل و دقیق این عنصر به نام اکسیژن و ویژگی‌های آن، مدت‌ها بعد از سندی‌ووجیس صورت گرفت.

گیاه کربن دی‌اکسید و آب را از ریشه‌ها گرفته و با استفاده از نور خورشید آنها را به قند و اکسیژن تبدیل می‌کند. (منبع: ویکی پدیا)

کارل ویلهلم شیله و جوزف پریستلی

با گذشت زمان، دو نام دیگر به‌طور برجسته در کشف اکسیژن مطرح شدند: کارل ویلهلم شیله و جوزف پریستلی. به طور معمول، باور عمومی این است که اکسیژن توسط یکی از این دو دانشمند کشف شده‌است.

1. کارل ویلهلم شیله، شیمیدان سوئدی، در سال ۱۷۷۳ در شهر اوپسالا با انجام آزمایش‌هایی روی ترکیبات مختلف به این نتیجه رسید که گازی که در واکنش‌های خاص آزاد می‌شود، خاصیت پشتیبانی از احتراق دارد. او نام "اکسیژن" را برای این عنصر انتخاب کرد و آن را به عنوان عنصری جداگانه معرفی کرد.

نوشیدنی‌های گازدار به طور عمده به دلیل کشف گاز کربنیک (دی‌اکسید کربن) و خواص خاص آن در ترکیب با مایعات به وجود آمدند. این روند توسعه به چندین مرحله تاریخی مرتبط است که در زیر توضیح داده شده است:

1. کشف آب گازدار

در قرن 18 میلادی، دانشمند انگلیسی جوزف پریستلی کشف کرد که می‌توان گاز کربنیک را در آب حل کرد. او ابتدا با حل کردن گاز کربنیک در آب، نوعی نوشیدنی تولید کرد که به دلیل حباب‌های گازی‌اش، خاص و متفاوت بود. پریستلی این گاز را از واکنش اسید سولفوریک و کربنات سدیم به دست آورد و در واقع اولین نوع نوشیدنی گازدار را اختراع کرد. در ابتدا، این نوشیدنی برای خواص درمانی به فروش می‌رسید و به عنوان یک درمان برای مشکلات گوارشی معرفی می‌شد.

2. پیشرفت در تولید نوشیدنی‌های گازدار

جورج پولمن (George Pullman) مهندس و صنعتگر آمریکایی بود که بیشتر به دلیل اختراع "ماشین خواب پولمن" شناخته می‌شود. این اختراع به قطارها امکاناتی افزود که مسافران بتوانند در طول سفرهای طولانی در شرایط راحت‌تری استراحت کنند. اختراع او نقش مهمی در توسعه حمل و نقل ریلی در ایالات متحده داشت.

پولمن همچنین یک شهر شرکت به نام "پولمن" را برای کارگران خود در ایالت ایلینوی تأسیس کرد. این شهر به‌طور خاص برای کارکنان کارخانه پولمن ساخته شده بود و به نظر می‌رسید که همه چیز در آن تحت کنترل شرکت باشد: از خانه‌ها گرفته تا فروشگاه‌ها و حتی مدارس. با این حال، مشکلاتی در پی پایین بودن دستمزدها و قیمت‌های بالا در این شهر ایجاد شد.

جورج استیونسن (George Stephenson) یکی از مهم‌ترین مهندسان و مخترعان تاریخ صنعتی انگلستان بود که به عنوان "پدر راه‌آهن" نیز شناخته می‌شود. او در تاریخ ۹ ژوئن ۱۷۸۱ در نزدیکی شهر نیوکاسل، در شمال انگلستان به دنیا آمد و در تاریخ ۱۲ اوت ۱۸۴۸ درگذشت. استیونسن زندگی‌ای پر از سختی و تلاش داشت و توانست با استفاده از نیروی بخار، لوکوموتیو و سیستم راه‌آهن را اختراع کند که تحولی عظیم در حمل‌ونقل و توسعه صنعتی ایجاد کرد.

دوران کودکی و نوجوانی

جورج استیونسن در یک خانواده فقیر به دنیا آمد. پدرش، رابرت استیونسن، کارگر معدن زغال‌سنگ بود و زندگی دشواری داشت. او با درآمد اندک خود از خانواده‌اش حمایت می‌کرد. استیونسن نیز از همان دوران کودکی برای کمک به خانواده‌اش مجبور به کار شد. این شرایط سخت او را وادار ساخت تا در سنین جوانی مسئولیت‌های زیادی را بر دوش بگیرد و در مسیر یادگیری و پیشرفت خود تلاش کند.

ریچارد ترویتیک (Richard Trevithick)، مهندس و مخترع بریتانیایی، در تاریخ ۱۳ آوریل ۱۷۷۱ در شهر مدن (Menheniot) در منطقه کرنوال انگلستان به دنیا آمد. او به عنوان یکی از پیشگامان انقلاب صنعتی شناخته می‌شود و به ویژه برای اختراعات و نوآوری‌هایش در زمینه ماشین‌های بخار شهرت دارد. ترویتیک به عنوان مخترع نخستین لوکوموتیو مجهز به موتور بخار، در تاریخ صنعت حمل و نقل ریلی تغییرات بنیادینی به وجود آورد.

تحصیلات و کارهای اولیه

ریچارد ترویتیک در خانواده‌ای با پس‌زمینه معدنی بزرگ شد و در دوران جوانی به مهندسی و ساخت دستگاه‌های مکانیکی علاقه‌مند بود. او ابتدا در رشته مهندسی معدن تحصیل کرد و پس از آن به عنوان مهندس در معادن مختلف در انگلستان و مناطق دیگر فعالیت می‌کرد. او از ابتدای کار خود به بهبود دستگاه‌های بخار و موتورهای بخار توجه ویژه‌ای داشت و از این طریق توانست اختراعات قابل توجهی ارائه دهد.

اختراع لوکوموتیو بخار

لوکوموتیو (به انگلیسی: Locomotive) به وسیله نقلیه‌ای گفته می‌شود که برای کشیدن قطارها به کار می‌رود. این وسیله، به‌طور معمول موتور قدرتمندی دارد که نیروی محرکه لازم برای حرکت قطار را تأمین می‌کند. لوکوموتیوها معمولاً بر روی ریل‌های آهنی حرکت می‌کنند و به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که بسته به نیاز، طراحی و ساختار آن‌ها متفاوت است.

۲. تاریخچه لوکوموتیو

اولین لوکوموتیوهای مدرن به قرن نوزدهم میلادی برمی‌گردند، زمانی که انقلاب صنعتی در اروپا آغاز شد. در این دوره، مهندسان به‌دنبال راه‌هایی برای حمل بارهای سنگین و جابجایی مسافر در فواصل طولانی‌تر بودند. مهم‌ترین نقطه عطف در تاریخ لوکوموتیوها، اختراع اولین لوکوموتیو بخار توسط جورج استفنسون در سال ۱۸۲۵ بود. این لوکوموتیو به نام "اسمیت" (The Rocket) شناخته می‌شود و با بهره‌گیری از موتور بخار، توانست سرعت‌های بالاتر و توانایی جابجایی بارهای سنگین‌تر را فراهم کند.

در دهه‌های بعد، لوکوموتیوها دچار تحولات زیادی شدند و از بخار به موتورهای دیزل و سپس به سیستم‌های الکتریکی تغییر یافتند.

۳. انواع لوکوموتیو

لوکوموتیوها بر اساس نوع منبع انرژی به چند دسته تقسیم می‌شوند:

۳.۱. لوکوموتیو بخار

لوکوموتیو بخار یکی از اولین نوع لوکوموتیوها بود که در قرن نوزدهم میلادی استفاده می‌شد. این لوکوموتیوها از بخار تولیدشده توسط سوختن زغال‌سنگ برای حرکت استفاده می‌کنند. این نوع لوکوموتیوها به علت مصرف زیاد سوخت، آلودگی زیاد و سرعت پایین، امروزه تقریباً جای خود را به انواع دیگر داده‌اند.

۳.۲. لوکوموتیو دیزل

لوکوموتیو دیزل از موتورهای دیزلی به‌عنوان منبع انرژی استفاده می‌کند. این نوع لوکوموتیوها معمولاً به دلیل مصرف کمتر سوخت و قابلیت اطمینان بیشتر نسبت به لوکوموتیوهای بخار، در بسیاری از مسیرهای ریلی مدرن به کار می‌روند.

۳.۳. لوکوموتیو الکتریکی

لوکوموتیو الکتریکی از برق برای تأمین نیروی محرکه خود استفاده می‌کند. این لوکوموتیوها به‌ویژه در شبکه‌های ریلی شهری و مسافری و همچنین در خطوط ریلی با مسافت‌های طولانی به‌خوبی عمل می‌کنند. از آنجا که الکتریسیته به‌راحتی می‌تواند از طریق خطوط برق تأمین شود، لوکوموتیوهای الکتریکی از نظر هزینه‌های عملیاتی به‌صرفه‌تر هستند و به‌ویژه برای مسافران راحتی بیشتری فراهم می‌آورند.

۳.۴. لوکوموتیو هیدروژنی

با توجه به پیشرفت‌های جدید در زمینه انرژی‌های تجدیدپذیر و تلاش‌های جهانی برای کاهش آلودگی، لوکوموتیوهای هیدروژنی وارد عرصه حمل‌ونقل ریلی شده‌اند. این نوع لوکوموتیوها از سوخت هیدروژن برای تولید برق استفاده می‌کنند و در نتیجه بدون آلایندگی و بی‌صدا حرکت می‌کنند.

۴. اجزای اصلی لوکوموتیو

هر لوکوموتیو از چند بخش اصلی تشکیل شده است که هرکدام نقشی مهم در عملکرد کلی لوکوموتیو دارند:

1. موتور (Engine): این بخش مسئول تأمین نیروی محرکه برای حرکت لوکوموتیو است. بسته به نوع لوکوموتیو، این موتور ممکن است بخاری، دیزلی یا الکتریکی باشد.
2. چرخ‌ها (Wheels): چرخ‌های لوکوموتیو به‌طور مستقیم با ریل‌ها تماس دارند و از طریق اصطکاک با آن‌ها، نیروی لازم برای حرکت را فراهم می‌کنند.
3. بدنه (Body): بدنه لوکوموتیو معمولاً از فلزات مقاوم ساخته می‌شود و به‌گونه‌ای طراحی شده که اجزای داخلی را محافظت کند.
4. سیستم انتقال نیرو (Transmission System): این سیستم انرژی را از موتور به چرخ‌ها منتقل می‌کند.
5. سیستم ترمز (Braking System): لوکوموتیوها برای ایمنی بیشتر مجهز به سیستم ترمز هستند که به کمک آن می‌توانند سرعت خود را کاهش دهند و توقف کنند.
6. سخت‌افزار و کنترل‌ها: شامل سیستم‌های پیچیده‌ای است که عملکرد لوکوموتیو را کنترل می‌کنند.

۵. کاربردهای لوکوموتیو

لوکوموتیوها در انواع مختلفی از حمل‌ونقل ریلی به کار می‌روند:

• حمل بار: یکی از کاربردهای اصلی لوکوموتیوها حمل بارهای سنگین و حجیم است، که از معادن، بنادر، کارخانه‌ها و سایر نقاط به مقصدهای مختلف منتقل می‌شود.
• حمل مسافر: لوکوموتیوهای مسافربری برای حمل مسافران در مسیرهای شهری، بین‌شهری یا بین‌کشوری به کار می‌روند.
• حمل و نقل شهری: در بسیاری از شهرهای بزرگ، لوکوموتیوهای برقی به‌عنوان قطارهای شهری (مترو) استفاده می‌شوند که حمل مسافران را در سطح شهر تسهیل می‌کنند.

۶. چالش‌ها و آینده لوکوموتیو

صنعت حمل‌ونقل ریلی همواره با چالش‌هایی مواجه است. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، مشکلات زیست‌محیطی ناشی از استفاده از سوخت‌های فسیلی است. با این حال، توسعه فناوری‌های جدید مانند لوکوموتیوهای هیدروژنی، برقی و حتی خورشیدی می‌تواند به کاهش آلودگی و بهبود عملکرد محیطی این صنعت کمک کند.

علاوه بر این، لوکوموتیوها باید از لحاظ ایمنی، سرعت و کارآیی نیز بهبود یابند. استفاده از فناوری‌های هوش مصنوعی برای نظارت و کنترل سیستم‌ها می‌تواند به بهبود عملکرد لوکوموتیوها کمک کند.

۷. نتیجه‌گیری

لوکوموتیوها به‌عنوان یکی از ارکان اصلی حمل‌ونقل ریلی در جهان، تاریخچه‌ای طولانی و تکاملی قابل توجه داشته‌اند. با پیشرفت تکنولوژی، انواع جدیدی از لوکوموتیوها معرفی شده‌اند که توانسته‌اند در حل مشکلات زیست‌محیطی و بهبود کارایی این صنعت نقش مهمی ایفا کنند. در آینده، لوکوموتیوها همچنان به‌عنوان بخش مهمی از زیرساخت‌های حمل‌ونقل، در بهبود حمل‌ونقل بار و مسافر نقش خواهند داشت.

وسیله نقلیه به هر نوع دستگاه یا وسیله‌ای اطلاق می‌شود که برای جابجایی انسان‌ها، حیوانات، کالاها یا هر نوع بار دیگری از یک مکان به مکان دیگر طراحی و ساخته شده است. این وسایل معمولاً بر اساس نیروی محرکه‌ای که برای حرکت آن‌ها به کار می‌رود، انواع مختلفی دارند.

دسته‌بندی وسیله‌های نقلیه:

وسیله‌های نقلیه را می‌توان بر اساس ویژگی‌های مختلف به دسته‌های مختلف تقسیم کرد:

1. بر اساس نوع نیروی محرکه:

• وسیله‌های نقلیه موتوری (پایدار): این نوع وسایل با استفاده از موتورهای درون‌سوز یا الکتریکی حرکت می‌کنند. مثلاً اتومبیل‌ها، اتوبوس‌ها، موتورسیکلت‌ها، قطارها و هواپیماها.
• وسیله‌های نقلیه غیرموتوری (دستی یا بادپر): این وسایل نیازی به موتور ندارند و حرکت آن‌ها به کمک نیروهای طبیعی مثل باد یا نیروی انسانی صورت می‌گیرد. مانند قایق‌های بادبانی، دوچرخه‌ها و گاری‌های دستی.