وحدات القياس بالنانو مع الامثلة
وحدات القياس بالنانو مع الامثلة
وحدات القياس بالنانو مع الامثلة
وحدات القياس بالنانو مع الامثلة
المناهج السعوديةوحدات القياس بالنانو مع الامثلة
تعريف النانو
النانو (بالإنجليزية: Nano) هو عبارة عن بادئة (جزء نبدأ به الكلمة) مشتقة من الكلمة الإغريقية “nanos” والتي تعني قزم، ويستخدم النانو للتعبير عن جزء من مليار من الشيء؛ فمثلاً نقول نانومتر، أو نانو ثانية، وهذا يدل على جزء من مليار جزء من المتر، وجزء من مليار جزء من الثانية. ويمكن كتابة النانو بالأرقام على أنه 10-9.[١]
وحدات القياس بالنانو
كما ذكرنا سابقاً، إن النانو هو ليس إلا بادئة تُستخدم للتعبير عن جزء من مليار جزء من وحدة القياس، والنانو ليس حصراً فقط على وحدةٍ معينةٍ دون وحدةٍ أخرى، إنما يجوز استخدامه كبادئة لأي وحدة قياس. بالرغم من ذلك إلا أن هذه البادئة عادةً تظهر بشكلٍ عمليٍ متكرر في وحدات قياس الطول، ووحدات قياس الزمن، ووحدات قياس الكتلة، والوحدات الكبيرة جداً مثل وحدة الشحنة الكهربائية وهي الكولوم، ووحدة السعة الخاصة بالمواسعة الكهربائية. وفي ما يأتي سوف نذكر بعض الوحدات التي نستخدم معها النانو بشكلٍ متكرر.
نانو ثانية
النانو ثانية هي عبارة عن وحدة قياس زمن تكافىء جزء من مليار جزء من الثانية، أي أن 1 نانو ثانية يساوي 10-9 ثانية.[٢] حتى يتم توضيح قصر الفترة الزمنية المعروفة بالنانو ثانية فإنه يمكن الاستعانة بسرعة الضوء، والتي هي تساوي تقريباً 300,000 كيلومتر لكل ثانية، وهذا يعني أن الضوء يقطع مسافة مقدارها ثلاثمئة ألف كيلومتر في ثانية واحدة (أو ما يعادل ثلاثمئة مليون متر في الثانية الواحدة). المثال الآتي سوف يساعدنا على توضيع قصر النانو ثانية.[٣]
مثال (3): ما هي المسافة التي يقطعها الضوء في زمن مقداره نانو ثانية؟
الحل: لحل هذا السؤال فإنه لابد من الاستعانة بقانون حساب السرعة والذي هو:
السرعة = المسافة / الزمن
ومنه: المسافة = السرعة × الزمن
وبتعويض سرعة الضوء في الفراغ بوحدة متر لكل ثانية والزمن الذي مقداره نانو ثانية بوحدة الثانية في هذا القانون
المسافة = (3 × 108) × (1 × 10-9)
المسافة = 0.3 متر
هذا يعني أن الضوء يقطع مسافة 30 سنتيمتير في النانو ثانية الواحدة رغم أن سرعته عالية جداً، وهذا دليل على قصر زمن النانو متر.
النانومتر
النانومتر هو عبارة عن وحدة قياس طول، ويُعتبر جزءاً من وحدة قياس الطول الرئيسية في النظام العالمي للوحدات وهي المتر، والنانومتر الواحد يساوي 1 × 10-9 متر، وتقوم تكنولوجيا النانو على أجهزة صغيرة جداً تقاس أبعادها بالنانومتر.[٤] ولتوضيح ما هو النانومتر أكثر وإعطائه انطباعاً محسوساً أكثر فإنه من الممكن مقارنة النانومتر بقطر شعرة الإنسان، أو طول جسيم مجهري (مثل الفايروسات أوالبكتيريا أوكريات الدم الحمراء). يبلغ قطر شعرة الإنسان حوالي 75 ميكرون (الميكرون أو الميكرو متر) وهو وحدة قياس طول أيضاً وهي تساوي جزء من مليون جزء من المتر، أي إن 1 ميكرون = 10-6 متر، وهو ما يكافئ 75,000 نانومتر (خمسة وسبعون ألف نانومتر)، ومما سبق يتضح أن النانومتر هو وحدة قياس للأطوال والمسافات الصغير والقصيرة جداً جداً. وكمثال آخر لتوضيح كم النانومتر صغير فإنه من المعروف أن طول فيروس الإيبولا (بالإنجليزية: Ebola) يبلغ 1,500 نانومتر، بينما يبلغ عرضه 50 نانومتر.[٥]
تحويلات مهمة
التحويل بين نانومتر ومتر
يمكن التحويل من نانومتر إلى متر عن طريق ضرب النانومترات التي لدينا ب 10-9. بينما يتم التحويل من متر إلى نانومترعبر ضرب المترات التي لدينا ب 109.[٦]
مثال (1): إذا علمت أن الطول الموجي للون الأصفر هو 580 نانومتر فكم هو طوله الموجي بالمترات؟
الحل: لحل هذه المسألة يجب التحويل من نانومتر إلى متر، ويتم هذا كما يأتي:
1 نانومتر ← 1 × 10-9 متر
580 نانومتر ← س متر
بالضرب التبادلي
س = 580 × 10-9 متر
مثال (2): لو أراد طالبٌ ما معرفة طوله بالنانومتر فإنه يلزم تحويل طوله من متر إلى نانومتر، فلو كان طول هذا الطالب هو 1.5 متراً، كم يبلغ طوله بالنانومتر؟
الحل: يمكن حل هذا المثال بالطريقة نفسها في المثال السابق ولكن مع مراعاة ان المجهول هذه المرة هو الطول بالنانومتر وليس الطول بالمتر، حيث أن:
1 نانومتر ← 1 × 10-9 متر
س نانومتر ← 1.5 متر
بالضرب التبادلي
س × 10-9 = 1.5
إذاً، س = 1.5 ÷ 10-9
س = 1.5 × 109 نانومتر.
يمكن حل هذا المثال أيضاً عن طريق ضرب المترات التي لدينا مباشرةً ب 109، وسنحصل على الناتج نفسه.
التحويل بين نانو ثانية وثانية
إنه من المهم معرفة طريقة التحويل بين نانو ثانية وثانية؛ وذلك لأن وحدة النانو ثانية صغيرة جداً جداً، ويصعب إعطاء انطباع عنها دون تحويلها لوحدة زمن محسوسة في حياتنا اليومية. أيضاً إنه من المهم حل المسائل الفيزيائية، والهندسية بوحدة الثانية بدلاً من النانو ثانية (كما رأينا في مثال رقم 3). إن 1 نانو ثانية = 1 × 10-9 ثانية، ومن هذه المساواة يمكن القول إنه للتحويل من نانو ثانية إلى ثانية فإنه يلزم القسمة على 1 × 109، بينما للتحويل من ثانية إلى نانو ثانية فإن ذلك يتم عن طريق الضرب ب 1×109.[٧]
مثال (4): كم نانو ثانية يوجد في اليوم الواحد؟ (هذا المثال أيضاً يساعد على إعطاء انطباع عن قصر النانو ثانية).
الحل: لحل هذا السؤال فإنه يلزم معرفة عدد الثواني الموجودة في اليوم الواحد ومن ثم تحويل هذه الثواني إلى نانو ثانية عبر طريقة التحويل التي تحدثنا عنها سابقاً. ويمكن التحويل من يوم إلى ثانية عبر ضرب عدد الأيام التي لدينا ب (24 × 60 × 60).
1 يوم = 1 × 24 × 60 × 60 = 86400 ثانية
أي إنه يوجد في اليوم الواحد 86400 ثانية. الآن نحن بحاجة لتحويل هذه الثواني إلى نانو ثانية، وسف نقوم بذلك عن طريق الضرب ب 1 × 109، إذاً:
الزمن بالنانو ثانية = الزمن بالثواني × 1 × 109
الزمن بالنانو ثانية = 86400 × 1 × 109 = 86400 × 109 نانو ثانية.
تكنولوجيا النانو
تكنولوجيا النانو (بالإنجليزية: Nanotechnology) هو العلم الذي يدرس تطبيقات الأشياء الصغيرة جداً، والتي تكون أبعادها تتراوح بين 1 إلى 100 نانو متر والتي يُمكن أن تُستخدم في مجالات مختلفة وواسعة من العلوم والهندسة. بدأت فكرة تكنولوجيا النانو مع العالم الفيزيائي ريتشارد فاينمان سنة 1959م، وتطور هذا العلم مع تطور قدرتنا على دراسة الذرات والجزيئات.[٨]
