تعريف الطاقة وتحولاتها
تعريف الطاقة وتحولاتها، إن الطاقة جزء لا يتجزأ من حياتنا، ولا يوجد في حياتنا شيء في أيامنا الحالية لا تدخل بطريقة عمله الطاقة كجزء ومحرك أساسي له، وتتعدد أنواع الطاقة، وتعريفاتها، وتحولاتها من صورة إلى أخرى وهذا ما سنتعرف عليه في المقال التالي.
تعريف الطاقة
- فقد تعرف بأنّها إحدى خصائص المادّة، والتي يُمكن أن تتحول، وقد تنوعت في الأشكال مختلفة.
- منها: العمل، الإشعاع، الحرارة، وقد تخطط الطاقة المعنى المتعارف عليه بأنها القدرة على إنجاز الأعمال.
- حيث ظهر مفهوم الطاقة على نطاق أوسع في أواخر القرن الثامن عشر أثناء الثورة الصناعية.
- حيث تم ملاحظة أن الإشعاع والحرارة هما شكلان مختلفان للطاقة تتماثل أهميتها مع العمل.
- فيتم الاستفادة من الحرارة بمختلف الأشكال مثل التدفئة بالشتاء والتبريد بفصل الصيف، كما لا يمكن إنكار الإحساس بالإشعاع حولنا.
شاهد أيضًا: بحث عن اسهامات العلماء في تطوير الطاقة ومصادرها مختصر
أشكال الطّاقة
تعدد أنواع الطّاقة، والتي تنقسم إلى فئتين رئيسيتين، وهما: الطّاقة الحركية، والطّاقة الكامنة.
الطّاقة الحركية
- تُعرّف الطّاقة الحركية (بالإنجليزية: Kinetic Energ).
- فهي طّاقة ناتجة عن حركة الأجسام المختلفة، حيث تمتلك الأجسام المُتحرّكة القدرة على إنجاز عملا ما.
- أو إحداث تغيير معين، على عكس الأجسام الساكنة، والتي لا تمتلك طاقة حركية فعلى سبيل المثال: إذا تم قذف كرة باتجاه حائط.
- فإنّها تكون قادرة على إحداث تأثير معين فيه، بينما لا تستطيع الكرة الساكنة إحداث أيّ تأثير يُذكر.
وتنوعت أشكال الطاقة الحركية، منها ما يلي:
الطّاقة الإشعاعية Radiant
- هي طاقة كهرومغناطيسية وتتحرّك وتنتقل عبر الموجات المستعرّضة، وتشمل كلّ من: الضوء المرئي.
- موجات الراديو الأشعة السينية، أشعة غاما؛ كما يُعدّ ضوء، وأشعة الشّمس من ضمن الأمثلة على الطاقة الإشعاعية.
Thermal الطّاقة الحرارية
وهي الطّاقة الناتجة عن حركة الذرات، والجزيئات في المادة، بحيث إذ تزداد كمية الطّاقة الحرارية الناتجة زادت سرعة حركة هذه الجسيمات، وبالإضافة انها تُعدّ الطّاقة الحرارية الأرضية مثالاً على هذا النمط من الطاقة.
Motion طاقة الحركة
- الطّاقة المختزنة بالأجسام المتحرّكة، فقد يزداد تخزينها كلّما زادت سرعة حركة الأجسام، بينما تنبعث.
- وتتحرر هذه الطاقة عند توقف الأجسام، أو بُطء حركتها، ومن الأمثلة على هذا طاقة الرياح.
Sound الصوت
- فقد ينتج الصوت بسبب تأثير قوة ما على مادة معينة، ممّا يسبب اهتزاز هذه المادة، إذ تنتقل الطاقة نتيجة لذلك عبر المواد.
- وعلى شكل موجات طولية، والجدير بالذكر أنّ مقدار هذه الطّاقة الناتجة عن الصوت يكون قليلاً مقارنة مع أشكال الطّاقة الأخرى.
Electrical الطّاقة الكهربائية
- توصل الطاقة الكهربائية عبر الأسلاك، وذلك عن طريق حركة الإلكترونات التي تعد جسيمات صغيرة مشحونة، ومن أمثلتها: البرق الذي يعد طاقة كهربائية طبيعية
وكما سبق الذكر عن انقسام الطاقة إلى فئتين وتحدثنا عن الطاقة الحركية، سوف نتوجه بالحديث عن الطاقة الكامنة.
الطاقة الكامنة
- تعرف بالطّاقة الناتجة عن وجود أجسام في نظام بترتيب معين، إذ يُؤثّر كلّ جسم في النظام على الجسم الآخر بقوة محددّة.
- فعلى سبيل المثال ً: الكون الذي نعيش به عبارة عن مجموعة كبيرة من الأنظمة المختلفة، والمختلفة في أحجام الأجسام المكوّنة لها.
- ابتداءً بالذرات، ووصولاً إلى الكواكب العملاقة، ويتمّ تخزين الطّاقة الكامنة في الأجسام.
- أو تحريرها وفقاً لتغيير ترتيبها، أو تغيير نوع القوة التي تؤثّر بها على بعضها البعض؛
- مثال: فعند وجود كتاب على الأرض، فإنّ ذلك الكتاب يمتلك طاقة كامنة، وبسبب ذلك هو وجوده مع الأرض بنفس النظام.
- إذ يؤثر كل منهما على الآخر بقوة الجاذبية، ولو كان الكتاب موجوداً في الفراغ، فعندها لن يملك أي طاقة كامنة، وذلك بسبب عدم وجود جسم آخر يؤثر عليه.
- وتنقسم الطّاقة الكامنة عدة أشكال، منه:
Chemical الطّاقة الكيميائية
- وهي الطّاقة المختزنة في روابط الجزيئات، والذرات، والتي من الممكن أن تتحول إلى طاقة حرارية.
- من الأمثلة على الطّاقة الكيميائية: الغاز الطبيعي. البطاريات، والكتلة الحيوية، والفحم.
الطّاقة الميكانيكية
- وهي الطّاقة المختزنة في الأجسام نتيجة للضغط، والشدّ، من أمثلتها: والطّاقة المختزنة في الأشرطة المطاطية مثل الطاقة المتكوّنة في الزُنْبُرُك.
Nuclear المضغوط، الطّاقة النووية
الطّاقة المختزنة في نواة الذرة، و تجمع مكونات النواة معاً، ويُؤدّي دمج هذه المكونات، أو فصلها عن بعضها البعض إلى انبعاث كميات كبيرة من المواد الإشعاعية مشكّلة الطّاقة النووية.
Gravitational طاقة وضع الجاذبية
- الطّاقة المختزنة، والكامنة بالأجسام نتيجة التأثّر بقوة الجاذبية، بحيث تزداد هذه الطاقة بزيادة وزن الجسم، وارتفاعه عن الأرض، ومثالاً على هذا الشكل من الطّاقة هي الطّاقة الكهرومائية
شاهد أيضًا: معلومات لا تعرفها عن الطاقة المتجددة
مصادر الطاقة
- مصادر متجددة.
- ومصادر غير متجددة.
مصادر متجددة
- بالإنجليزية renewable energy resources
- ويتميز هذا النوع من مصادر الطاقة بأنها دائمة التجدد وتتميز أيضًا باستمرارها على ذلك التجدد وتتميز كذلك بأنها مصادر نظيفة.
ومن أمثلة تلك المصادر المتجددة:
- الطاقة الشمسية solar
- الطاقة الكهرومائية hydropower
- طاقة الرياح wind
مصادر غير متجددة بالانجليزية non-renewable energy resources
على الرغم من وجود مصادر متجددة ونظيفة إلا أننا نعتمد بشكل كبير على مصادر الطاقة الغير متجددة ومن الآثار الجانبية لتلك الطاقة أنها ملوثة للبيئة بشكل كبير، وهذه المصادر غير متوفرة بكثرة في الطبيعة وأيضاً تمتلك أشكال متنوعة
ومن أمثلتها:
- الفحم coal
- البترول petroleum
- الغاز الطبيعي natural gas
- اليورانيوم uranium
تحولات الطاقة
وهي أن يتم تغيير وتحويل الطاقات المختلفة الخام أي الطاقات الأولية التي نحصل عليها من طبيعتنا إلى أشكال أخرى مبسطة كي نتمكن من استخدامها بعدة طرق مختلفة تساعدنا في حياتنا بشكل عام.
أنواع التحويلات:
أولاً تحويلات أحادية الطاقة
ثانياً تحويلات متعددة الطاقة
التحويلات الأحادية الطاقة
إن اسم هذه التحويلات يشرح طريقة عملها حيث أنه يتم تحويل الطاقة من شكلها إلى شكل واحد فقط.
ومن أمثلة هذه الطاقة:
- جسم الإنسان حيث يدخل الطعام الجسم على هيئة طاقة كيميائية ثم تتحول داخل جسم الإنسان إلى طاقة حرارية من أجل الحفاظ على درجة حرارته
- وكذلك أيضاً وجود طاقة حركية في جسم الإنسان حيث تتحول الأطعمة التي تحتوي على طاقة كيميائية إلى طاقة حركية تساعد على تحريك عضلات جسم الإنسان
- وبالطبع في حياتنا اليومية كي نستطيع إجراء المكالمات الهاتفية يجب تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كهرومغناطيسية كي نستطيع إجراء المكالمات
التحويلات المتعددة الطاقة
ويمكن أيضاً أن نفهم من خلال اسم التحويلات أنها تمر بعدة مراحل من التحويلات للوصول إلى شكل مناسب نستطيع الاستفادة منه.
ومن أمثلة تحويلات الطاقة المتعددة:
- دورة الديزل: كي نصل إلى الطاقة الميكانيكية المطلوبة في تلك الدورة لابد من حدوث سلسلة من التفاعلات وهي تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية ثم إلى طاقة ميكانيكية ثم إلى طاقة ميكانيكية وهذه الطاقة تكون صورتها الأخيرة
- محرك السيارة: كي نستطيع تحريك إطارات السيارة لابد من الحصول على طاقة ميكانيكية ولكي نصل إلى تلك الطاقة، حيث أنه عند إدارة محرك السيارة ينتج عنه طاقة كهربائية مما يؤدي إلى تحرير الطاقة الكيميائية الموجودة بوقود السيارة.
- حيث يتم ضخ الوقود في السيارة نتيجة للضغط، وعند تزايد الضغط مع الاستمرار يؤدي ذلك إلى تحريك إطارات السيارة نتيجة إلى إنتاج طاقة ميكانيكية محولة من الطاقة الكيميائية.
- دورة رانكن: تهدف هذه الدورة إلى الحصول على طاقة كهربائية وذلك بعد مرورها بعدة تفاعلات ويحدث ذلك بأشكال عدة ومختلفة.
- يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية ثم إلى طاقة ميكانيكية ثم إلى طاقة كهربائية.
- يتم تحويل الطاقة النووية إلى طاقة حرارية ثم إلى طاقة ميكانيكية ثم إلى طاقة كهربائية.
شاهد أيضًا: تعريف الطاقة المتجددة وانواعها
أهمية الطاقة
إن الطاقة من أهم العناصر التي تقوم عليها الحياة الإنسانية واليومية، وذلك في جميع المجالات الحياتية، وتستخدم في جميع القطاعات لتمد العالم بالحياة، ولا تقل أهمية عن الماء والهواء.