کاربرد تمیز کننده هوا
هنگامی که پرتو باریکی از نور خورشید از روزنه ای به داخل اتاق تاریکی می تابد می توانید ذرات ریز گردوغبار، دوده و خاکستر را در هوا ببینید. بعضی از این ذرات بطور طبیعی در فضا موجوداند و بعضی توسط دستگاه های ساخت بشر و کارخانه ها تولید می شوند. این ذرات هوا را تاریک واطراف ما را آلوده می کند و سلامتی بشر را به خطر می اندازد. برای کنترل آلودگی ناشی از ذرات در صنعت از صافی های متعددی استفاده می شود.
فرآیند فیلتر سازی پیچیده است زیرا مقاومت هوا جدائی ذرات از هوا را متشکل می سازد. از این رو در صنعت و خانه ها از تمیزکننده الکتریکی استفاده می کنند. این تمیزکننده ها بااستفاده از نیروهای الکترومغناطیسی ذرات را از هوا جدا می کند. این نیروها همان نیروهایی هستند که سبب بهم چسبیدن لباس ها بعد از خارج کردن آنها از خشک کن می شود. در این بخش خواهیم دید که چگونه این نیروهای الکترومغناطیسی در تصفیه هوا به ما کمک می کند.
سئوالاتی را که راجع به آنها باید فکر کرد: چه عاملی گرد وغبار را در هوا نگه می دارد و چرا نیروی کرنشی روی آنها اثری ندارد؟ اگر گرانش نمی تواند هوا را تصفیه کند چگونه نیروهای دیگر قادر به این کار می باشند. چرا در صنعت از فیلترهای کاغذی برای جداسازی گردوغبار از دود استفاده نمی کنند. چرا لباس های تازه شسته شده یکدیگر را بجای جذب کردن دفع می کنند؟
گردو غبار، دوده و خاکستر: گردوغبار عمدتاً درخاک و خاشاک و مواد آلی می باشند که به ذرات خیلی ریز تبدیل شده اند همچنین گردوغبار شامل مواد طبیعی مثل گرده های گیاهان و درختان و دانه های آنها و هاگها نیز می باشند. دوده ناشی از سوخت ناقص مواد آلی است که عمدتاً شامل روغن نیز می باشد از اینرو دوده معمولاً چرب و گریسی است.
گردوغیار دوده و خاکستر جرم و وزن ندارد و انتظار داریم که توسط نیروی گرانش از حرکت آنها در هوا جلوگیری بعمل آید. در حالی که عملاً چنین نیست و این ذرات درهوا معلق اند و توط هوا نگه داشته می شوند، دو نوع نیرو بر این ذرات وارد می شود: نیروی بالا نگهدارنده و نیروی ویسکوزیته. نیروی بالانگهدارنده توسط آتمسفر ایجاد شود و از سقوط درهوا جلوگیری می کند. اما ذرات فوق از هوا تراکم جرم و وزن بیشتری دارند بطوریکه هوا قادر به نگهداشتن ذرات نمی باشد.
از طرف دیگر، ذرات کوچک فوق عمدتاً تحت تأثیر نیروی کشش ویسکوزیته می باشند. این نیرو نوعی از مقاومت هواست و نظیر اصطکاک عمل می کند و حرکت ذرات را درهوا کند می سازد. در حالیکه وزن ذرات آنها را به سمت پائین می کشد نیروی کشش وسیکوزیته از سقوط ناگهانی آنها جلوگیری می کند. در نتیجه ذرات به آهستتگی با یک سرعت حد به سمت پائین می روند. این سرعت در حدود یا کمتر از آن است و بنابراین ذرات هرگز به زمین نمی رسد.
گرانش زمین ضعیف تر از آن است که بتواند گروغبار را از هوا جدا کند. از این رو به نیروی کمکی قوی تری به نام نیروی الکترواستاتیکی نیاز است تا این منظور برآورده گردد.
گردوغبار و بار الکتریکی:
بار الکتریکی خاصیت ذاتی، ماده است. اکثر ذرات تشکیل دهنده اتم بار دارند و بار آنها در ایجاد بار نهایی ذرات دخالت دارد. از آنجا که بار الکتریکی با جسمی که صاحب آن است درآمیخته است اغلب به اینگونه اجسام، اشیا باردار یا بطورساده بار گفته می شود.
همچنان که قبلاً گفته شد دو نوع بار در طبیعت وجود دارد که اثر بارهای هم نام برهم نیروی دفعی و اثر بارهای غیرهمنام برهم نیروی جذبی است. این نیروهای بین اشیاء باردار نیروی الکترومغناطیسی خوانده می شود.
تمیزکننده های هوا برا ی جذب گرد وغبار از هوا از نیروهای الکترواستاتیکی استفاده می کنند.
بطورکلی تمیزکننده های هوا ذرات گردوغبار را بار منفی باردار می کنند و آنها را روی یک صفحه از بارهای مثبت جمع می کنند سئوال این است که چگونه یک ذره گردوغبار را با بار منفی باردار کنیم.
این سوال سه نکته مهم در مورد بارها را گوشزد می کند. اول آنکه تمیزکننده هوا نمی تواند بار تولید کند زیرا براساس اصل بقای بار، بار نمی تواند بوجود آید و نمی تواند از میان برود. فقط می تواند ازجسمی به جسم دیگر منتقل گردد. بنابراین اگر تمیز کننده هوا بخواهد به گردوغبار بار منفی بدهد، باید بار منفی را از جای به آن انتقال دهد. نمونه هایی از انتقال های مکرر بار در اطراف ما نظیر انتقال بار درهنگام شانه کردن موی سر و نیز صاعقه در آسمان را اغلب مشاهده کرده اید.