مسئولان چقدر به مفاهیم ساده ی فیزیک باور دارند؟

 

همان طور که می دانید این روز ها موج بارش و هوای سرد تقریبا تمام نواحی ایران را در بر گرفته است. به طوری که حتی در برخی از شهرهای جنوبی دمای هوا تا حوالی صفر درجه تقلیل یافته است و در شهرهای نواحی سردسیر هم که جای خود را دارد . در این شهرها نیز دمای هوا  تا نزدیک به 30- درجه گزارش شده است.

بارها شنیده ایم و حتی خودمان نیز تجربه کرده ایم که تمام سامانه های مختلف خدمات رسانی در ایران برای شرایط عادی طراحی شده اند و اگر شرایط اندکی از وضعیت عادی خارج شود همه چیز رو به آشفتگی پیش می رود. برای مثال در شهر تهران حتی یک بارش باران معمولی نیز وضعیت شهر را مختل می سازد. واقعا ریشه ی مشکل را در کجا باید جستجو کنیم؟ آیا می توان پذیرفت که ریشه ی این گونه مشکلات باز هم به آموزش ما باز می گردد؟

 

و اما موضوع اصلی این یادداشت؛

در ایران ، دانش آموزان علاوه بر دوره ها ی ابتدایی و راهنمایی در سال های اول و دوم دبیرستان بابحث اتلاف گرما از قسمت های مختلف یک خانه به طور کیفی و کمی آشنا می شوند. موضوع بسیار ساده است و از مدل ساده ای(شکل زیر) که برای آهنگ اتلاف گرما وجود دارد می دانیم که آهنگ اتلاف گرما با اختلاف دما متناسب است وبا رابطه ی زیر بیان می شود

 

Image:Linear Heat flow.svg

 

 \frac{\Delta Q}{\Delta t} = -k A \frac{\Delta T}{\Delta x}  

 

این رابطه نیز شکل ساده شده ی قانون رسانش گرمای فوریه است که بیان می دارد انتقال گرما از یک ماده با منفی گرادیان دما مطابق رابطه ی زیر متناسب است

 

  \frac{\partial Q}{\partial t} = -k \oint_S{\nabla T \cdot \,dS}

 

معمولا دمای اتاق را در محاسبه های فیزیکی  27 درجه سانتی گراد در نظر می گیرند ولی برای این که شهروندان خوبی باشیم و بخواهیم بی کفایتی سامانه های خدمات رسانی ( نه مسئولان!) را با صرفه جویی جبران کنیم دمای اتاق و یا همان خانه را 15 درجه در نظر می گیریم. هر چند می دانیم که در این دما نیز داشتن چندین پوشش لازم است!  اکنون مسئله را برای چند وضعیت مختلف بررسی می کنیم.

 

وضعیت اول : اگر دمای هوای بیرون خانه صفر درجه با شد اختلاف دما برابر 15 درجه می شود و در نتیجه آهنگ اتلاف گرما از از جاهای مختلف خانه ( شامل : دیوارها ، سقف و کف ، در و پنجره ها و همچنین درزها) را برابر X1   فرض می کنیم.

وضعیت دوم : اگر دمای هوای بیرون خانه 10- درجه باشد در این صورت اختلاف دمای درون و بیرون خانه 25 درجه می شود و آهنگ اتلاف گرما X2  می شود که به صورت زیر با X1 مرتبط می شود

 

X2/X1=25/15=1.66

 

وضعیت سوم : اگر دمای هوای بیرون 20- باشد در این صورت اختلاف دمای درون و بیرون خانه 35 درجه می شود و آهنگ اتلاف گرماX3  می شود که به صورت زیر با X1 مرتبط می شود

 

X3/X1=35/15=2.33

 

وضعیت چهارم : اگر دمای هوای بیرون 30- باشد در این صورت اختلاف دمای درون و بیرون خانه 35 درجه می شود و آهنگ اتلاف گرما X4  می شود که به صورت زیر با X1 مرتبط می شود

 

X4/X1=45/15=3

 

همان طور که دیده می شود در وضعیت دوم 66 درصد ، در وضعیت سوم 133 درصد و در وضعیت چهارم 200 درصد بر آهنگ اتلاف گرما افزوده می شود . به عبارت دیگر در وضعیت دوم 66 درصد ، در و ضعیت سوم 133 درصد  و در وضعیت چهارم 200 درصد بر مصرف سوخت برای تامین انرژی گرمایی مورد نیاز افزوده می شود تا بتوان دمای هوای خانه را 15 درجه نگه داشت.

به این ترتیب حتی اگر سامانه ها برای دمای متوسط 10- درجه طراحی شده باشند وقتی دما به مقدار متوسط 20- درجه می رسد حدود 67 ( 1.66-2.33 ) درصد بر میزان آهنگ اتلاف گرما افزوده می شود. بدون شک توجه و باور داشتن به همین مفاهیم ساده ای که در برنامه های درسی با آن ها مواجه می شویم می توانند به ما در تصمیم گیرهای خرد و کلان کمک کند.

 


 

تصویر دما نگاشت از یک خانه که نشان می دهد بیش ترین اتلاف گرما از پنجرها صورت می گیرد.

امروزه از پنجره هایی با شیشه های دو لایه و حتی سه لایه double- or triple-paned  برای

جلوگیری از این اتلاف گرما استفاده می شود.

 

روح اله خلیلی بروجنی 21 دی ماه 1386 

Comments