حتماً شما هم بارها در مورد آلودگی هوا، خطر تمام شدن سوخت‌های فسیلی و آسیبشان به محیط زیست شنیده‌اید. بالا گرفتن این مشکلات، فکر ساختن ماشین‌های شیمیایی را توی سر دانشمندان انداخت. ماشین‌هایی که برای حرکت به جای سوخت‌های فسیلی، از سوخت‌های شیمیایی استفاده کنند، هوای هوا، ریه‌های ما و محیط زیست را داشته باشند، از ما سوخت فسیلی نخواهند و در یک کلام، ماشین‌های بی‌خطر و بی‌ضرری باشند.
مسابقه‌ی ماشین شیمیایی دانش آموزی یا کمیکار، مسابقه‌ای جذاب و هیجان‌انگیز است که در آن ماشین‌های شیمیایی ساخته‌ی دانش‌آموزان به رقابت می‌پردازند. این ماشین‌ها باید از ماده‌ای شیمیایی برای حرکت کمک بگیرند، از باتری‌ها استفاده نکنند و مسیر مشخصی را با حمل بار طی کنند. مسابقه‌ای که فرصتی طلایی، برای آشنایی دانش‌آموزان با علم شیمی و سایر علوم روز است و آن‌ها را برای رقابت‌های بزرگ‌تر آماده می‌کند. در این مقاله از سلام، همراهمان باشید تا از پیچ‌وخم این مسابقه‌ی مفید و جذاب باخبر شوید.
ماشین شیمیایی چیست؟
در این سال‌های اخیر که بحث آلودگی محیط زیست و کمبود سوخت‌های فسیلی بالا گرفت، دانشمندان به دنبال راه‌حلی برای نجات محیط زیست و حفظ منابع طبیعی افتادند. همان‌طور که میدانید بخش زیادی از این مشکلات، زیر سر اتومبیل‌ها و حمل‌ونقل است؛ برای همین در اواخر دهه ۱۹۹۰ میلادی، ایده‌ی ساخت و طراحی چهره‌ی جدیدی از ماشین‌ها مطرح شد؛ ماشین‌هایی که سوخت فسیلی نخورند و به محیط زیست آسیب نزنند. ماشین‌هایی به اسم ماشین شیمیایی یا کمیکار که برگرفته از عبارت Chemistry- engineering- car است.
ماشین شیمیایی که گاهی ماشین سبز هم صدایش می‌زنند، ماشینی الکتروشیمیایی است که نیروی محرکه‌اش را به جای منابع تجدیدناپذیر، از واکنش‌های شیمیایی می‌گیرد. این ماشین‌ها، برای جلوگیری از تیره‌تر شدن هوا، تمام شدن سوخت‌های فسیلی و نجات محیط زیست طراحی شده‌اند. امروز بیشتر شرکت‌های خودروسازی دنیا، سعی می‌کنند راهکارهای جدیدی برای کمتر شدن خطرات زیست‌محیطی ماشین‌ها ارائه بدهند.
کمیکارها، بر اساس واکنش‌های شیمیایی‌شان دو نوع دارند:
- پیل‌های الکترو شیمیایی: ماشین به وسیله پیل و کنترل واکنشش به حرکت درمی‌آید.
- جت گاز: ماشین از طریق یک واکنش شیمیایی و تولید گاز برای به حرکت درآوردن توربین حرکت می‌کند.
کمیکارها کاملاً باید روی پای خودشان بایستند؛ هیچ عامل بیرونی فیزیکی و مکانیکی نباید کمکش کنند و تنها واکنش شیمیایی نیروی محرکه‌اش است.
مسابقه‌ی ماشین شیمیایی به چه صورت برگزار می‌شود؟
مسابقه‌ی ماشین شیمیایی دانش‌آموزی، با هدف آشنایی دانش‌آموزان با علوم روز، کشف استعدادها، پرورش خلاقیت نوجوانان و پیشرفت دانش ساخت ماشین‌های شیمیایی در کشور و در جهان برگزار می‌شود. در این مسابقه، دانش‌آموزان با طراحی ماشین‌های شیمیایی در رقابت حاضر می‌شوند و ماشین‌هایی که بهترین کنترل را داشته باشند، میزان حرکت و سرعتشان به زمان و مسافت تعیین شده نزدیک‌تر باشند، رتبه‌های برتر را به خودشان اختصاص می‌دهند. به‌طور کلی قوانین این مسابقه‌ی هیجان‌انگیز به صورت زیر است:
ماشین‌ها حق کمک گرفتن از باطری‌های تجاری و صنعتی را ندارند و فقط باید با سوخت شیمیایی حرکت کنند.
حرکت ماشین هم باید توسط واکنش‌ها کنترل و برنامه‌ریزی شود و کنترل بیرونی و کنترل از راه دور، هل دادن، کوک کردن و ضربه برای شروع حرکت ماشین مجاز نیست.
توقف ماشین هم مثل حرکتش برعهده‌ی خودش است و باید بدون محرک بیرونی و تنها به کمک واکنش‌ها ترمز کند و بایستد. ترمزهای مکانیکی الکتریکی ممنوع هستند.
استفاده از سنسورهای الکتریکی به هر صورت صوتی، نوری و… خطا محسوب می‌شود.
واکنش‌های شیمیایی آسیب‌زا مثل واکنش‌هایی باعث پخش دود می‌شوند، واکنش‌هایی که شعله ایجاد می‌کنند، واکنش‌هایی که منجر به انفجار یا تولید صدای ناهنجار می‌شوند و واکنش‌هایی که خروجی‌شان جت گازهای داغ هستند، مجاز نیستند.
شرایط ویژه
استفاده از جت‌گازها بدون در نظر گرفتن موارد ایمنی ممنوع است.
مسئولیت انتقال ماشین به محل مسابقه و رعایت نکات ایمنی برعهده‌ی شرکت کننده است و نباید خطری ماشین را تهدید کند.
اجزا و اعضای هر ماشین باید در یک جعبه با ابعاد 20*30*40 سانتی‌متر مکعب جا شود.
اجزای ماشین باید بدون آسیب از هم جدا و دوباره متصل شوند.
استفاده از کبریت، شعله و جرقه، تنها برای شروع واکنش مجاز است و این وسایل باید از ماشین جدا شوند و یکی از اعضای آن نباشند.
استفاده از سیستم سیالی ممنوع است.
استفاده از رگلاتور جریان الکتریکی ممنوع است.
هر اتفاق غیرقابل پیش‌بینی‌ای مانند انفجار، جرقه، آتش‌سوزی، صدای ناهنجار و نشت مواد، باعث حذف تیم شرکت کننده می‌شود.
تنها سه نفر می‌توانند برای آماده‌سازی ماشین پشت خط بیایند و بعد از شروع مسابقه، هیچکس حق دست زدن به ماشین یا هل دادن آن را ندارد و خطا در این مورد باعث حذف تیم شرکت کننده می‌شود.
قبل از برگزاری مسابقه، هیئت داوران قوانین را بررسی و بازبینی می‌کنند و تیم‌هایی که قوانین و موارد ایمنی را رعایت نکرده باشند، از شرکت در مسابقه محروم می‌شوند.
مسابقه‌ی ماشین شیمیایی دانش آموزی در چند بخش برگزار می‌شود؟
این مسابقه در یک بخش کلی و دو بخش متفرقه برگزار می‌شود که هر کدام قوانین و شرایط خاصی دارند. به طور کلی بخش‌های این مسابقه به صورت زیر است:
بخش پوستر یا ارائه
روز اول مسابقه، روز ارائه است؛ شرکت‌کنندگان باید بخش‌های مختلف ماشینشان و نوع عملکردش را در یک پوستر به داوران ارائه دهند. نحوه‌ی ارائه، طراحی پوستر و بیان درست کارکرد ماشین، برای تیم داوری دارای امتیاز است.
بخش عملکرد
روز دوم، روز امتحان است؛ در این روز ماشین‌های ساخته شده وارد زمین می‌شوند تا توانایی کنترل صاحبانشان را نمایش دهند و رقابت حسابی بالا می‌گیرد. در این روز، ماشین‌ها باید مسیر تعیین شده (معمولاً بین ۱۲ تا ۲۰ متر) را به همراهی باری با وزن حدود ۲۰ تا ۵۰ درصد وزن خودشان طی کنند. تولید انرژی کافی، طی کردن مسافت تعیین شده، قدرت کنترل و دقت و نحوه‌ی ترمز، عوامل مهمی هستند که ماشین و دانش‌آموز برنده را مشخص می‌کنند.
بخش‌های متفرقه
لیگ آزاد
البته مسابقه‌ی ماشین شیمیایی به همین دو بخش محدود نمی‌شود؛ این مسابقه شامل یک لیگ جذاب هم هست که تیم‌ها می‌توانند شانسان را در آن امتحان کنند. لیگ آزاد مسابقات ماشین شیمیایی، رقابتی مجزا و پرهیجان است که در آن هر ماشینی بتواند بار بیشتری را حمل کند و مسافت دورتری برود، ماشین برنده است.
مسابقه جداسازی
مسابقه جداسازی یکی از بخش‌های جدید مسابقات کمیکار است که به تازگی سروکله‌اش در این مسابقه پیدا شده است. هر تیمی می‌تواند به صورت مجزا در این بخش شانسش را امتحان کند. این بخش از مسابقه خودش شامل دو بخش است: در بخش اول که جداسازی نام دارد، تیم‌ها باید به روش‌های مختلف و متفاوت، ۱.۵ لیتر مخلوط الکل و آب را از هم جداسازی کنند. در بخش دوم هم که بخش عملکرد است، تیم‌ها باید ماشینی طراحی کنند که به کمک نیروی محرکه‌ی الکل خالص مرحله‌ی قبل حرکت کند.
سروکله‌ی مسابقه ماشین شیمیایی در ایران از کجا پیدا شد؟
از اواخر دهه‌ی ۱۹۹۰، بحث تولید ماشین‌های شیمیایی با هدف حفاظت از محیط زیست مطرح شد. با این حال تاریخچه اولین مسابقه‌ی ماشین شیمیایی در دنیا به سال ۲۰۰۵ در گلاسکوی اسکاتلند برمی‌گردد؛ در ایران هم این مسابقه چهاردهم اسفند سال ۱۳۸۳، همزمان با کنگره‌ی ملی مهندسی شیمی، برای اولین بار برگزار شد. دوره‌های اول تا پنجم، تنها مخصوص دانشجویان بود، اما از دوره‌ی پنجم به بعد، دانش‌آموزان هم وارد مسابقه شدند تا از سنین پایین‌تر با مباحث شیمی و علوم روز آشنا شوند.
اهمیت ساخت ماشین‌های شیمیایی برای دانش‌آموزان
فعالیت‌های جانبی در کنار درس‌های روتین، باعث رشد خلاقیت و کشف استعدادهای دانش‌آموز می‌شود. همچنین حضور در مسابقات گروهی از سنین پایین، باعث تقویت روحیه‌ی همکاری و یادگیری اصول کار گروهی می‌شود که می‌تواند تاثیر زیادی روی مهارت‌های ارتباطی و اعتمادبه‌نفس کودک و نوجوان بگذارد و به حضورش در عرصه‌های مختلف کمک کند.
مسابقه‌ی ماشین شیمیایی دانش‌آموزی، فرصتی طلایی برای آشنایی دانش‌آموزان با علم شیمی و یادگیری این فناوری روز است. دانش‌آموزان در جریان این مسابقه ضمن سرگرمی و لذت، از نظر علمی و ارتباطی دستاوردهای زیادی کسب می‌کنند. مدارس سلام، هر سال با برگزاری مسابقات پژوهشی مانند مسابقه رباتیک یا ساخت ماشین شیمیایی و المپیادهای دانش آموزی، به دانش آموزها کمک می‌کند در روند آموزشی‌شان تنوع ایجاد کنند، حضور در یک مسابقه گروهی علمی را تجربه کنند و استعدادهایشان را کشف کنند. مسابقات ماشین شیمیایی مدارس سلام، هر سال با هدف پرورش روحیه‌ی کار گروهی و ارتقای سطح علمی دانش آموز برگزار می‌شود. این مسابقات علاوه‌بر تمام کمالاتی که گفتیم، می‌توانند باعث علاقه‌مندی بیشتر دانش‌آموز به مدرسه شوند، چرا که روند یکنواخت تحصیل را متنوع می‌کنند.
این مقاله را نیز مطالعه کنید: مسابقات ربوکاپ و لیگ‌های آن و مسابقه سازه ماکارونی
و در آخر این که
علم با سرعت نور پیشرفت می‌کند؛ هر روز اختراعات و فناوری‌های جدیدی متولد می‌شوند. حالا آشنایی با علوم روز، باید از سن پایین و از دوران مدرسه شروع شود. ماشین شیمیایی، یکی از جدیدترین دستاوردهای علم است که به زودی بیشتر در موردش می‌شنویم و شاید تا سال‌های نه چندان دور، در خیابان‌ها ملاقاتشان کنیم.
هر چقدر آسیب‌های آلودگی هوا و محیط زیست بیشتر می‌شود، نیاز به تولید انبوه این ماشین‌ها هم بیشتر احساس می‌شود. ماشین‌های کمیکار یکی از مهم‌ترین راهکارهای نجات محیط زیست و حفاظت از منابع طبیعی هستند که می‌توانند دنیا را تغییر دهند.
مسابقه‌ی ماشین شیمیایی دانش آموزی در واقع یک تیر و چند هدف است که باعث پیشرفت سطح علمی، تقویت مهارت‌های ارتباطی، سرگرمی و آشنا شدن دانش‌آموزان با یکی از علوم کاربردی و جدید می‌شود.
