نستخدم كلمة "طاقة" كثيرًا في محادثاتنا اليومية. هناك العديد من أشكال الطاقة المختلفة التي نستخدمها كل يوم للحركة والتحدث والطهي والقفز أو لتشغيل الضوء والتدفئة والموسيقى والتلفزيون. في هذا الدرس ، سنتعرف على الطاقة وأشكالها المختلفة مع المواقف التي تمر بها في الحياة اليومية.
هيا بنا نبدأ.
الطاقة تجعل الأشياء تحدث. في كل مرة يتحرك فيها شيء ما ، يكون ذلك بسبب الطاقة. في كل مرة يسخن شيء ما ، يكون ذلك بسبب الطاقة. في كل مرة يصدر فيها شيء ما صوتًا ، يكون ذلك بسبب الطاقة. نستخدم الطاقة في التفكير واللعب والتحدث. في الواقع ، في كل مرة نقوم فيها بأي شيء ، نستخدم الطاقة!
نستخدم الطاقة لتدفئة منازلنا ومدارسنا ومكاتبنا وتبريدها. نستخدم الطاقة للأضواء والأجهزة. فالطاقة تجعل مركباتنا تتحرك ، والطائرات تطير ، وتبحر القوارب ، والآلات تعمل.
تحتاج جميع الكائنات الحية إلى الطاقة أيضًا. تستخدم النباتات ضوء الشمس لتنمو. تأكل الحيوانات والناس النباتات ويستخدمون الطاقة المخزنة. الغذاء هو الوقود لاحتياجات الجسم من الطاقة.
هل لاحظت بعد مباراة كرة قدم مكثفة (أو أي رياضة) كيف يشعر جسمك بالحرارة؟ هذا لأن جسمك ينتج طاقة حرارية.
بعبارات بسيطة ، الطاقة هي القدرة على القيام بالعمل. تأتي الطاقة بأشكال مختلفة ونستخدمها بعدة طرق. لنلقِ نظرة على بعض الأمثلة من حياتنا اليومية:
أيهما أكثر طاقة - طائرة تحلق في السماء أم كتاب يسقط من على طاولة؟ الطائرة التي تحلق في السماء لديها طاقة أكبر لأنها تسافر أسرع بكثير من الكتاب ، وأيضًا لأن الطائرة أثقل من الكتاب.
عندما تبرد الشوكولاتة الساخنة ، هل تكتسب أو تفقد الطاقة الحرارية؟ يفقد الطاقة الحرارية لأن الحليب يطلق طاقته الحرارية (أو الحرارة) إلى المناطق المحيطة ولم يعد يمتص الطاقة الحرارية من ارتفاع درجة حرارة الموقد.
كيف تعتقد أن ماكينات القهوة أو التلفزيون تبدأ في العمل عند توصيلها بالمقبس؟ وذلك لأن الطاقة الكهربائية تنتقل عبر خطوط الطاقة ثم تعطي الطاقة للعديد من الآلات المختلفة للعمل.
ما هو الصوت الذي يحتوي على طاقة أكبر - بوق الشاحنة أم نافورة المياه؟ يمتلك البوق طاقة أكبر لأنه كلما ارتفع صوت شيء ما ، زادت طاقة الصوت فيه.
تُقاس الطاقة التي يمتلكها شيء ما من حيث قدرته على القيام بالعمل. وبالتالي ، فإن وحدة الطاقة هي نفس وحدة الشغل ، وهي الجول (J). 1 جول (J) هي الطاقة اللازمة لأداء 1 جول من الشغل. يشير الجول إلى تلك الكمية من الطاقة التي يتم تمريرها إلى الجسم من خلال العمل على تحريكه لمسافة متر واحد مقابل قوة 1 نيوتن. يتم استخدام وحدة أكبر من الطاقة تسمى كيلوجول (kJ). 1 كيلو جول = 1000 ج.
الطاقة الحركية - أي أشياء متحركة تستخدم الطاقة الحركية. على سبيل المثال ، قيادة طائرة في السماء ، ورمي الكرات ، والجري ، وركوب الدراجات ، وما إلى ذلك ، هي أمثلة على الطاقة الحركية. تمتلك السيارة المتحركة على الطريق طاقة حركية بينما السيارة المتوقفة لا تحتوي على طاقة حركية. هذا يعني أن الطاقة الحركية توجد فقط عندما يتحرك الجسم أو الجسم. عندما يكون الجسم في حالة راحة ، تصبح طاقته الحركية صفراً. هذا يعني أنه عندما تكون الحركة = 0 ، فإن الطاقة الحركية = 0. وتتراوح من صفر إلى قيمة موجبة. مثال: طفل يتأرجح على أرجوحة. بغض النظر عما إذا كان التأرجح يتحرك للأمام أو للخلف ، فإن قيمة الطاقة الحركية ليست سالبة أبدًا.
الطاقة الكامنة - هي طاقة موضع الجسم. مثال: عندما يصل طفل يتأرجح على أرجوحة إلى قمة القوس ، يكون لديه أقصى طاقة كامنة. عندما تكون أقرب إلى الأرض ، تكون طاقتها الكامنة عند أدنى مستوى لها (0). مثال آخر هو رمي الكرة في الهواء. عند أعلى نقطة ، تكون الطاقة الكامنة هي الأعظم. عندما ترتفع الكرة أو تسقط ، يكون لديها مزيج من الطاقة الكامنة والحركية.
الطاقة الميكانيكية - هذه هي الطاقة التي تنتج عن الحركة أو موقع الجسم. الطاقة الميكانيكية هي مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة. أمثلة: جسم يمتلك طاقة ميكانيكية له طاقة حركية وطاقة كامنة ، على الرغم من أن طاقة أحد الأشكال قد تكون مساوية للصفر. سيارة متحركة لديها طاقة حركية. إذا قمت بتحريك السيارة إلى أعلى جبل ، فإن لديها طاقة حركية وطاقة كامنة. الكتاب الذي يجلس على الطاولة لديه طاقة كامنة.
الطاقة الكيميائية - الطاقة الكيميائية هي الطاقة المخزنة في روابط الذرات والجزيئات. عندما يحدث هذا التفاعل الكيميائي ، يتم إطلاق هذه الطاقة. نستخدم الطاقة الكيميائية في سيارتنا على شكل وقود (بنزين / ديزل) للقيادة. تعد البطاريات والكتلة الحيوية والنفط والغاز الطبيعي والفحم أمثلة على الطاقة الكيميائية المخزنة. يعد الطعام أيضًا مثالًا جيدًا على الطاقة الكيميائية المخزنة. هذه هي الطاقة التي يتم إطلاقها أثناء الهضم.
الطاقة الكهربائية - الطاقة المولدة من جسيمات صغيرة مشحونة تسمى الإلكترونات. الصاعقة هي شكل من أشكال الطاقة الكهربائية. تعمل جميع أجهزتنا تقريبًا مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة وآلات القهوة والهواتف المحمولة والمكانس الكهربائية والتلفزيون بالكهرباء.
الطاقة الحرارية - تُعرف أيضًا بالطاقة الحرارية. الطاقة التي تأتي من النار هي طاقة حرارية. يعكس اختلاف درجة الحرارة بين النظامين. كما نعلم ، فإن الأمر يتكون من جزيئات. عندما نرفع درجة حرارة المادة ، تهتز الجسيمات بشكل أسرع. الطاقة الحرارية هي الطاقة التي تأتي من درجة حرارة المادة. يعتبر فنجان القهوة الساخنة ، أو المواقد الكهربائية أو الغازية ، أو سخان الغرفة ، إلخ ، أمثلة على الطاقة الحرارية.
الطاقة الضوئية - تُعرف أيضًا باسم الطاقة المشعة. تحصل الأرض على الكثير من طاقتها من ضوء الشمس. تأخذ النباتات الطاقة الضوئية من الشمس وتحولها إلى طاقة كيميائية (غذاء) تساعدها على النمو ، وهذا ما يعرف بالتمثيل الضوئي.
الطاقة الصوتية - كلما صرخنا بصوت أعلى ، زادت الطاقة الصوتية التي نستخدمها. كل ما تسمعه هو طاقة الصوت. بالإضافة إلى أصواتنا ، هناك العديد من الأمثلة الأخرى للطاقة الصوتية: التصفيق بيديك ، العزف على الجيتار ، نباح الكلاب ، إلخ.
الطاقة النووية - يتم تخزين الطاقة النووية في نواة الذرات. يتم إطلاق هذه الطاقة عندما يتم دمج النوى (الاندماج) أو الانقسام (الانشطار). مثال: الانشطار النووي ، الاندماج النووي ، والانحلال النووي هي أمثلة على الطاقة النووية. التفجير الذري والطاقة من محطة نووية هي أمثلة محددة على هذا النوع من الطاقة. تقوم محطات الطاقة النووية بتقسيم نوى ذرات اليورانيوم لإنتاج الكهرباء.
الطاقة الكهرومغناطيسية - الطاقة الكهرومغناطيسية أو الطاقة المشعة هي طاقة من الضوء أو الموجات الكهرومغناطيسية. مثال: يحتوي أي شكل من أشكال الضوء على طاقة كهرومغناطيسية ، بما في ذلك أجزاء من الطيف لا يمكننا رؤيتها. الراديو ، جاما ، الأشعة السينية ، الموجات الدقيقة ، والأشعة فوق البنفسجية هي بعض الأمثلة على الطاقة الكهرومغناطيسية.
طاقة الجاذبية - تتضمن الطاقة المرتبطة بالجاذبية التجاذب بين جسمين بناءً على كتلتهما. يمكن أن يكون بمثابة أساس للطاقة الميكانيكية ، مثل الطاقة الكامنة لجسم موضوع على رف أو الطاقة الحركية للقمر في مدار حول الأرض. مثال: طاقة الجاذبية تمسك الغلاف الجوي بالأرض.
طاقة التأين - هي شكل من أشكال الطاقة التي تربط الإلكترونات بنواة ذرتها أو أيونها أو جزيءها. مثال: طاقة التأين الأولى للذرة هي الطاقة اللازمة لإزالة إلكترون واحد تمامًا. طاقة التأين الثانية هي طاقة لإزالة إلكترون ثانٍ وهي أكبر من تلك المطلوبة لإزالة الإلكترون الأول.
ينص قانون حفظ الطاقة على أنه لا يمكن أبدًا إنشاء أو تدمير الطاقة ، ولكن لا يمكن تغييرها إلا من شكل إلى آخر. أحد الأمثلة على ذلك هو الطاقة الكيميائية في الطعام التي تتحول إلى طاقة حركية عندما نتحرك.
ترتبط الكتلة ارتباطًا وثيقًا بالطاقة. كنتيجة للتكافؤ بين الكتلة والطاقة ، فإن أي جسم ثابت له كتلة يحصل على كمية طاقة مكافئة يشار إليها باسم الطاقة الباقية. تشير كتلة السكون إلى كتلة الجسم الساكن. ستؤدي زيادة طاقة الجسم فوق طاقة الراحة إلى رفع الكتلة الكلية للجسم. مثال: يؤدي تسخين شيء ما إلى زيادة في الطاقة يمكن قياسها كزيادة صغيرة في الكتلة.
طاقة متجددة
الطاقة المتجددة هي الطاقة المنتجة من مصادر لا تستنفد أو يمكن تجديدها خلال عمر الإنسان. تشمل الأمثلة الأكثر شيوعًا طاقة الرياح ، والطاقة الشمسية ، والطاقة الحرارية الأرضية ، والكتلة الحيوية ، والطاقة المائية.
تشير الطاقة الشمسية إلى نوع الطاقة من الشمس. يمكن تحويلها إلى طاقات كهربائية وحرارة وكيميائية. على سبيل المثال ، تُستخدم الألواح الشمسية للاستفادة من الطاقة الشمسية ثم تحويلها إلى طاقة كهربائية. يمكن استخدام هذه الطاقة للإضاءة أو التدفئة. يتم استخدام الطاقة الشمسية أيضًا في الأجهزة الكهربائية مثل الهواتف المحمولة. هذا النوع من الطاقة متوفر بكثرة في المناطق الاستوائية من العالم حيث تم استخدامه تقليديًا لتجفيف المحاصيل مثل البن والذرة والأرز. بعض مزايا هذا النوع من الطاقة أنها رخيصة ، لا تنضب ، لديها مجموعة واسعة من المصادر وهي مصدر طاقة نظيف.
تشير طاقة الرياح إلى طاقة الرياح. تستخدم طواحين الهواء لتحويل طاقة الرياح إلى طاقة ميكانيكية يمكن استخدامها بطرق مختلفة. وتشمل هذه توليد الكهرباء وطحن الحبوب وضخ المياه. لقرون ، تم استغلال طاقة الرياح لدفع السفن البحرية مثل المراكب الشراعية والسفن. المناطق ذات المناظر الطبيعية المفتوحة هي المناطق المحتملة الرئيسية لطاقة الرياح.
تسمى الطاقة التي يتم الحصول عليها من الماء الطاقة المائية. يتم إنتاجه عندما يكون الماء في حالة حركة. الماء المتدفق بسرعة عالية يحتوي على الكثير من الطاقة الحركية التي يمكنها القيام بعمل. على سبيل المثال ، يمكن استخدام قوة الماء لتشغيل مطاحن طحن الحبوب. تُستخدم الطاقة أيضًا في تشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء المائية.
طاقة غير متجددة
في المقابل ، الطاقة غير المتجددة هي الطاقة التي تأتي من مصادر ستنفد أو لن تتجدد في حياتنا. معظم مصادر الطاقة غير المتجددة هي الوقود الأحفوري ، مثل الفحم والغاز والنفط.
يشير البترول إلى الهيدروكربونات السائلة والغازية من المواد الحيوانية والنباتية التي تم وضعها وضغطها وتحويلها إلى هذه الأشكال داخل الصخور الرسوبية. بعد تكرير البترول ، يتم الحصول على منتجات مختلفة. وتشمل هذه المنتجات البنزين (الجازولين) ووقود الطائرات ومواد التشحيم والكيروسين والقار. تستخدم هذه المنتجات لأغراض مختلفة. يتم استخدام الديزل الصناعي في صناعات الأفران والغلايات ، لتوليد الوقود للمركبات والسفن ومحركات القاطرات والآلات.
الفحم هو صخرة بنية أو سوداء ، تتكون أساسًا من الكربون الذي تشكل منذ ملايين السنين من ضغط المواد النباتية. انخفض استخدام الفحم كمصدر للطاقة في السنوات الأخيرة مع اكتشاف الطاقة الحرارية الأرضية ، والطاقة الكهرومائية ، والبترول.
الغاز الطبيعي هو نوع من الغازات التي تتكون تحت الأرض وتتشكل على الطبقات العليا من النفط الخام ولكنها قد تحدث أيضًا من تلقاء نفسها. يتم استخدامه في الصناعات بشكل أساسي للتدفئة والأغراض المنزلية للتدفئة والإضاءة والطهي.
