تطور تعريف الطاقة
يعود تطور تعريف الطاقة من مجرد القدرة على فعل شيء ما إلى كونها إحدى خصائص المادة إلى الثورة الصناعية التي حدثت في أوروبا في القرن الثامن عشر الميلادي، حيث لوحظ أن هناك أشكالًا أخرى من الطاقة لا تقل أهمية عن أداء العمل. هذه الأشكال هي الحرارة والإشعاع.
حيث يمكننا استخدام الحرارة للتدفئة في الشتاء، ويمكن استخدامها أيضًا للتبريد في الصيف، حيث يمكننا الشعور بالإشعاع كشكل من أشكال الطاقة.
- هناك تعريفات أخرى للطاقة، لذلك تُعرَّف الطاقة على أنها: القدرة التي يمتلكها أي نظام لإنتاج نشاط أو نشاط.
- تُعرف الطاقة أيضًا باسم: شيء مجرد غير ملموس لا يمكن معرفته إلا من خلال تحولاته.
- تُعرَّف الطاقة ماديًا: إنها كمية فيزيائية على شكل حرارة، أو حركة ميكانيكية، أو طاقة، باعتبارها بطة بين نواة الذرة في البروتون والنيوترون.
أشكال الطاقة
للطاقة العديد من الأشكال المختلفة، لكنها جميعًا تنقسم إلى مجموعتين رئيسيتين: الطاقة الحركية والطاقة الكامنة، وسنتحدث عنها ببعض التوضيح والتفصيل.
1_ الطاقة الكامنة
- تُعرَّف الطاقة الكامنة بأنها الطاقة المخزنة في جسم ما أثناء وجوده في حالة راحة. تعتبر الطاقة الكامنة متغيرًا مؤثرًا بين المتغيرات التي تؤثر على المعادلات المستخدمة في تفسير الكون وما يحدث فيه، والاعتماد على الطاقة الكامنة يكون على مسافة الجسم المحتمل من الأجسام الأخرى.
- ويتم تخزين الطاقة الكامنة داخل الأجسام، وقد تنطلق تلك الطاقة من داخل الجسم عندما تتغير القوة التي تؤثر عليها. على سبيل المثال، تمتلك الكرة الموجودة على الأرض طاقة وضع كبيرة جدًا، ولكن عندما تتحرك هذه الكرة من الأرض، تقل طاقتها الكامنة.
- تُعرَّف الطاقة الكامنة أيضًا بأنها تلك الطاقة التي تنتج عن وجود الأشياء بترتيب وترتيب معين، ويؤثر كل جسم في النظام على الجسم الآخر، مثل ذلك الكتاب الموجود على الأرض في هذه الحالة، يحتوي الكتاب على الطاقة الكامنة.
- ويرجع ذلك إلى وجوده على الأرض وتأثير الكتاب والأرض على بعضهما البعض بفعل الجاذبية. أما إذا تحرك الكتاب ووجد في فراغ، فإن الكتاب لا يمتلك أي طاقة كامنة لأنه في فراغ لا يؤثر فيه شيء.
- هذا يعني أن الطاقة الكامنة ليست طاقة لجسم واحد، بل هي خاصية من بين خصائص النظام. الطاقة الكامنة لها أشكال عديدة، بما في ذلك
طاقة الجاذبية الكامنة
- إنها الطاقة الموجودة داخل الأجسام التي ترجع إلى تأثير قوة الجاذبية، حيث تزداد هذه الطاقة مع زيادة وزن الجسم أو وزنه وارتفاعه عن سطح الأرض.
- أمثلة على طاقة وضع الجاذبية هي: سحب سهم في قوس، الطاقة الكهرومائية، والكرة الثابتة فوق مدرج المطار.
الطاقة الكيميائية
الطاقة الموجودة داخل الذرات والجزيئات التي يمكن تحويلها إلى حرارة أو طاقة حرارية، مثل حرق الأخشاب والبطاريات والفحم والغاز الطبيعي.
الطاقة النووية
إنها الطاقة الموجودة داخل نواة الذرة التي تربط مكونات الذرة، ويؤدي قرب هذه المكونات وبُعدها عن بعضها البعض إلى تكوين مواد مشعة مكونة طاقة نووية.
الطاقة الميكانيكية
إنها الطاقة الموجودة داخل الجسم نتيجة لضغط الشد مثل الزنبرك.
2_ الطاقة الحركية
هي الطاقة التي ينتجها الجسم عندما يكون في حالة حركة، حيث أن الجسم المتحرك قادر على القيام ببعض الإجراءات، وهناك العديد من أشكال الطاقة الحركية المختلفة، مثل:
- الصوت: حيث يحدث الصوت نتيجة لتأثير قوة على مادة ما مسببة اهتزاز هذه المادة بحيث تنتقل الطاقة عبر المواد ويكون انتقالها في موجات طولية.
- الطاقة الحركية: مثل طاقة الرياح.
- الطاقة الكهربائية: مثل البرق، وهي طاقة كهربائية طبيعية.
- الطاقة الحرارية: مثل الطاقة الحرارية الأرضية.
- الطاقة المشعة: كالضوء والإشعاع الشمسي.
مصادر الطاقة
من أجل تحديد مصادر الطاقة، يعتمد الأمر على تحديد ما إذا كانت هذه المصادر منتهية أو متجددة. وفقًا لذلك، حدد العلماء مصادر الطاقة إلى نوعين: المصادر المتجددة والمصادر غير المتجددة
1_ مصادر الطاقة غير المتجددة
- من خصائص الطاقة غير المتجددة أنها غير موجودة بشكل دائم، وتنتهي بعد فترة زمنية محددة بسبب كثرة استخدامها، ولإعادة تكوينها تتطلب فترات زمنية طويلة جدًا تصل إلى مئات وملايين السنين.
- تزداد قيمة وأهمية الطاقة غير المتجددة لاحتوائها على كمية كبيرة من الطاقة الكيميائية التي يمكن تحويلها بسهولة إلى طاقة حرارية. مثال على الطاقة غير المتجددة: الوقود الأحفوري.
- يستغرق تكوين هذا النوع ملايين السنين، وهناك احتمال أن تكون بساط الوقود هذا ناتجًا عن تحلل الكائنات الحية المدفونة تحت قشرة الأرض.
- يستخدم الوقود الأحفوري لإنتاج كمية هائلة من الطاقة، ولكن هذا بعد تحويلها إلى أشكال مختلفة من الطاقة. مثال على الوقود الأحفوري
النفط الخام (البترول)
يتكون البترول من تحلل الكائنات الحية تحت القشرة الأرضية ويكون في شكل سائل. هذا السائل أسود اللون ويتكون من عدد من المركبات العضوية أبرزها الهيدروجين والكربون. البترول هو الشكل الأكثر انتشارًا للوقود الأحفوري.
فحم
يعد الفحم من أكثر أنواع الوقود الأحفوري شيوعًا في جميع أنحاء العالم، وهو أحد أشكال الصخور الرسوبية، وأهم العناصر فيه هو الكربون والهيدروكربونات.
- يتكون الفحم من تحلل بقايا الخفاش في مكان لا يوجد فيه أكسجين مما أدى إلى عدم تأكسده ولكنه تعرض للضغط والحرارة لمئات السنين.
- للفحم استخدامات أخرى غير إنتاج الكهرباء، مثل: صناعة الورق والخرسانة، واستخدام الفحم ينتج عنه كميات كبيرة جدًا من ثاني أكسيد الكربون.
غاز طبيعي
المكون الرئيسي والفعال للغاز الطبيعي هو الميثان، ويتكون الغاز الطبيعي على شكل نفايات وفي مستنقعات.
يعتبر الغاز الطبيعي أكثر استخدامًا مقارنة بالفحم، لأنه أقل تلويثًا منه، ولكن الغاز الطبيعي لا يوجد بمفرده، لذلك يجب تنقيته من الشوائب مثل الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون قبل استخدامه لاستخراج الميثان منه.
اليورانيوم
اليورانيوم هو مصدر الطاقة النووية، ويوجد اليورانيوم في الصخور الرملية وصخور الجرانيت، واليورانيوم معدن ثقيل قابل للقسمة وعند انشقاقه تنتج عنه كميات كبيرة من الحرارة على شكل سلسلة من الانقسامات، والتي يمكن استخدامها في توليد الكهرباء.
2_ مصادر الطاقة المتجددة
الطاقة المتجددة هي التي تأتي من مصادر غير منفذة ولكن يمكن تجديدها باستمرار وهي آمنة على البيئة وغير ضارة. أمثلة على الطاقة المتجددة هي:
الشمس
تعد الشمس مصدرًا متجددًا للطاقة، حيث يتم إنتاج الطاقة الشمسية من خلال تجميع ضوء الشمس على الألواح العاكسة، وهو أحد مكونات الطاقة الشمسية، والتي تستخدم في توليد الكهرباء.
رياح
تُستخدم طواحين الهواء التي يتم دفعها عبر الهواء لإنتاج الكهرباء.
ماء
حيث توضع التوربينات في المجرى المائي وتتحرك التوربينات لإنتاج الكهرباء بفعل الماء.
طاقة المحيط
حيث تستخدم حركات المد والجزر والشلالات لتوليد الكهرباء.
طاقة الكتلة الحيوية
حيث يتم استخدام النفايات العضوية وتحويلها إلى طاقة، حيث تستخدم النفايات العضوية لإنتاج الميثان.
كانت هذه لمحة موجزة عن الطاقة، ومصادرها، وكيف يمكن للناس استخدامها، وما هي أنواع الطاقات المختلفة