و الطاقة هي قدرة الجسم على تنفيذ إجراء أو عمل، أو تغيير أو تحول، وتتجلى كما أنه ينتقل من جسم إلى آخر. مادة لديها طاقة نتيجة حركتها أو موقعها بالنسبة للقوى المؤثرة عليها. يأتي هذا المصطلح من التعبير اليوناني " enérgeia " ، ويتم تطبيقه في مجالات مختلفة من العلوم مثل الكيمياء والفيزياء والاقتصاد.
ما هي الطاقة
جدول المحتويات
إنها قدرة المادة على أداء وظيفة نتيجة لتكوينها (الطاقة الداخلية) وحركتها (الحركية) وموقعها (الإمكانات). إنه بُعد متوازن مع العمل ، لذلك يتم تقييمه بنفس الوحدات (بالجول) داخل النظام الدولي. اعتمادًا على النظام الفيزيائي ، أو الطريقة التي يتجلى بها ، يتم أخذ أشكال مختلفة من ذلك في الاعتبار: الميكانيكية ، والحرارية ، والكهربائية ، والكيميائية ، والنووية ، والكهرومغناطيسية ، إلخ.
عادة ما يكون هذا قابلاً للقياس أو القياس ، بالإضافة إلى المشاركة في جميع أنماط العمل أو رد الفعل. التفاعلات الكيميائية ، أو الإزاحة ، أو التغيرات في حالة المادة ، أو حتى حالة الراحة ، لها تعرضها لكمية من الطاقة داخل فئة خاصة.
تشير إحدى الأساسيات الأساسية إلى أن الطاقة لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها ، كما هو محدد في مبدأ الحفاظ على الطاقة ، ومع ذلك ، يمكن تحويلها من نوع إلى آخر ، تمامًا كما يحدث عند استخدام الطاقة الكهربائية (المعروفة أيضًا كالضوء) مثل التيار الكهربائي والحرارة والصوت والضوء والحركة.
لذلك ، تظل الطاقة الكلية للنظام النهائي دائمة وفي الكون ، وبالتالي ، لا يمكن أن يكون هناك خلق أو اختفاء ، بل الانتقال من نظام إلى آخر ، أو التحويل من شكل إلى آخر.
لذلك ، هذا هو نتيجة الفعل من خلال تفاعلات أو تبديل الأنواع الأربعة من قوى الطبيعة الأساسية: الكهرومغناطيسية ، والجاذبية ، والنووية القوية ، والنووية الضعيفة.
الموارد الطبيعية المختلفة أو ظواهر الطبيعة قادرة على توفيرها وتوفيرها في أي شكل من أشكالها ، وهذا هو السبب في أنها تعتبر مصادر طبيعية للطاقة أو موارد الطاقة.
هناك نوعان من المصادر المتجددة ، والتي لا يتم استنفادها عند استخدامها ، مثل ضوء الشمس والرياح والمطر وتيارات الأنهار وما إلى ذلك ؛ والمصادر غير المتجددة ، والتي تستنفد عند استخدامها ، مثل النفط أو الغاز الطبيعي أو الفحم.
هذه الظاهرة تتجلى باستمرار من حولنا ، وهي تحدث في الطبيعة بأشكال عديدة ؛ الخواص الحركية (الطاقة التي يتحرك فيها الجسم) ، الإمكانات (الطاقة التي يسببها الجسم بسبب موقعه في الفضاء) ، الكهرباء (القادرة على إضاءة المصباح الكهربائي أو تشغيل المحرك) ، الكيمياء (الموجودة في البطاريات والبطاريات ، في الوقود أو في الغذاء) ، الحرارية ، النووية ، الهوائية ، الهيدروليكية ، الميكانيكية ، المشعة أو الكهرومغناطيسية ، من بين أمور أخرى.
المصادر الطبيعية للطاقة
إن استكشاف المصادر التي لا تنضب ، ومنع الدول الصناعية من تعزيز اقتصاداتها الوطنية ، وتقليل الحاجة إلى الوقود الأحفوري المتراكم في الأراضي الأجنبية واستنزاف مواردها تقريبًا ، أدى بها إلى احتضان القوة النووية ، و تلك التي تزود بالموارد المائية ، للاستغلال المائي المكثف للتيارات المائية.
يقال في الاقتصاد والتكنولوجيا أن هذا مورد طبيعي ، مثله مثل التكنولوجيا ، يتم استغلاله لاستخدامه الصناعي والاقتصادي. الطاقة بحد ذاتها ليست جيدة للاستهلاك النهائي ، بل هي وسيط لاستكمال الاحتياجات الأخرى في توليد السلع والخدمات. كونها خدمة محدودة ، فقد كانت تاريخياً أصل العديد من الصراعات للسيطرة على موارد الطاقة.
وفقًا لهذا الرأي ، يُقال أن هناك مصدرين كبيرين للطاقة يمكن استغلالهما تقنيًا:
طاقة متجددة
المصادر المتجددة هي تلك التي يمكن ، بعد استخدامها ، استعادتها بشكل طبيعي أو اصطناعي. يخضع أحد هذه المصادر المتجددة لمراحل مستدامة إلى حد ما في طبيعتها.
هناك أنواع مختلفة من الطاقة المتجددة ، مثل:
- الريح.
- الحرارة الأرضية.
- المكونات الهيدروليكية.
- موجة المد والجزر.
- الطاقة الشمسية.
- الكتلة الحيوية
- موجة المد والجزر.
- الطاقة الزرقاء.
- الكهروحرارية.
- الاندماج النووي.
غير المتجددة
تتميز المصادر غير المتجددة بأنها نادرة على كوكب الأرض وخفة استهلاكها أعلى من تلك الناتجة عن تجديدها ، فهي موجودة في الطاقة الأحفورية التي تنبعث من الكتلة الحيوية التي تحولت منذ آلاف السنين ، تحملت العديد من عمليات التحويل بسبب تراكم كميات كبيرة من النفايات الحية في الأحواض الرسوبية.
يتعلق الأمر بشكل أساسي باتحاد الهيدروجين والكربون ، حتى إنشاء مادة ذات محتوى عالٍ من الطاقة مثل النفط أو الفحم أو الغاز الطبيعي.
المصادر غير المتجددة هي:
- فحم.
- غاز طبيعي.
- البترول.
- النووي أو الذري الذي يحتاج اليورانيوم أو البلوتونيوم.
من ناحية أخرى ، تجدر الإشارة إلى أن المصدر الرئيسي للطاقة اليوم يأتي من النفط ، تذكر أنه مورد غير متجدد ، وعاجلاً أم آجلاً سينفد. ونتيجة لذلك ، يتم تنفيذ مصادر بديلة ، مثل الهيدروجين والرياح والشمس والنواة الذرية وحرارة الأرض وقوة المحيطات والطاقة الكهرومائية والطاقة الحيوية ، ومع ذلك ، يتطلب بعضها تكاليف اقتصادية عالية و لا يزال لديهم عيوب.
وفقًا لمعايير أخرى ، يمكن أيضًا تسميتها "مصادر نظيفة" إذا تم النظر إليها بشكل إيجابي في المجال البيئي (المرتبط بالطاقات المتجددة) ؛ ومن ناحية أخرى ، هناك ما يسمى بـ "المصادر القذرة" عندما تعتبر سلبية (تتعلق بالمصادر غير المتجددة) ، على الرغم من حقيقة أنه لا يوجد مصدر للطاقة يفتقر حقًا إلى بعض التأثيرات البيئية في استخدامه (والتي يمكن أن تكون سلبية إلى حد ما في سياقات مختلفة).
خصائص الطاقة
الطاقة لها خصائص معينة مفيدة للغاية ، مثل تلك المذكورة أدناه:
- يتم نقله. أي أنه يمكن نقلها من عنصر إلى آخر. على سبيل المثال: المضرب المتحرك لديه طاقة ميكانيكية. عندما تصطدم الكرة بالمضرب ، فإنها تنقل الطاقة إليها وتستهلك الكرة هذه الطاقة أيضًا.
- يمكن تخزينها. على سبيل المثال ، البطاريات والخلايا توفر الطاقة.
- يمكن نقلها. أي أنه يمكن إرسالها من مكان إلى آخر. كما هو الحال مع الكهرباء التي يتم نقلها عبر الكابلات وأيضًا مثل الوقود الذي يتم نقله بواسطة الجندول.
- يمكن أن تتحول. أي أنه يمكن أن يتغير من نوع إلى آخر. يمكن تحويل كيمياء الوقود إلى ميكانيكا في السيارة. ويمكن تحويل الكهرباء بسرعة إلى أنواع أخرى مثل: الضوء ، الميكانيكي ، سونورا وغيرها. هذا هو السبب في أنها مفيدة للغاية.
- هو الحفاظ. يتم الحفاظ عليها عند نقلها من مادة إلى أخرى ، أو عندما يتم تحويل نوع من الطاقة إلى نوع آخر. تُعرف هذه الخاصية بمبدأ الحفاظ على الطاقة: الطاقة لا يتم تدميرها أو إنشاؤها ، بل يتم تحويلها فقط.
- يحط. هناك أنظمة مفيدة أكثر من غيرها (في الجانب الذي يسمح بتوليد المزيد من التحولات).
بعد استخدام الطاقة بالفعل في تحويل معين ، يقل جزء من فائدتها. ثم يقال: تدهورت أو نقصت جودتها (لا يقال أنها نفقت). على سبيل المثال: تولد المقاومة الكهربائية حرارة ، ولكن من غير المحتمل أن تكون قادرة على تحويل تلك الحرارة مرة أخرى إلى تيار كهربائي.
أنواع الطاقة
يوجد حاليًا أربعة عشر نوعًا مختلفًا من الطاقة ، مذكورة أدناه:
الطاقة الحركية
عندما يكون الجسم في حالة حركة نقول أنه ينتج أو يحتوي على الطاقة الحركية ، بمعنى آخر ، إنها الطاقة المرتبطة بالأشياء التي تتحرك. المصطلح "Kinetics" من أصل يوناني وهو مشتق من كلمة "kinesis" التي تعني الحركة. تتضمن هذه الطاقة استخدام القوة أو العمل على جسم موجود في حالة راحة ، وهو ما يكفي لتعزيز تسارعه وجعله يتحرك.
بعد أن حقق هذا التسارع هو ما يعرف بالحركية ، فلن يتغير ، إلا أن سرعة الجسم المتحرك تتغير ، إذا تعرضت قوة خارجية على الجسم ، فيمكنه تعديل اتجاهه وسرعته وبالتالي أيضًا. القوة الحركية. لجعل الجسم المذكور يتوقف (العودة إلى حالة الراحة) ، من الضروري تطبيق قوة معاكسة أو سلبية ، والتي يجب أن تكون مساوية لمقدار أو حجم الطاقة الحركية التي يمتلكها في تلك اللحظة.
قوة الرياح
هو النوع الذي يتولد عن طريق الرياح ، ويعتبر هذا النوع من أقدم الأنواع التي استخدمتها البشرية مع النوع الحراري ، يجب على المرء العودة إلى العام 3000 قبل الميلاد لفهم الاستخدام الأول للرياح كمصدر طاقة.
لم تظهر الطاقة إلا في منتصف القرن التاسع عشر ، بفضل أول توربينات الرياح ، التي كانت تعتمد على شكل وتشغيل طواحين الهواء.
نتيجة للثورة الصناعية وإنشاء المحرك البخاري ، فقدت المطاحن معناها ، مع كون مصدر طاقة الرياح الخطوة التالية في التاريخ التي وصلت في أوائل القرن التاسع عشر. تتطور طاقة الرياح في القرن الحادي والعشرين بلا توقف ، خاصة في بلدان مثل إسبانيا ، حيث شهدت تطورًا كبيرًا ، حيث كانت هذه واحدة من أولى الدول تحت ألمانيا على المستوى الأوروبي أو على نطاق عالمي ، والتي تستخدم هذا النوع من الطاقة.
الطاقة الحرارية الأرضية
هو نوع من مصادر الطاقة المتجددة التي تتميز بالاستفادة من الحرارة التي تأتي من باطن الأرض ، بهدف تكييف الهواء والحصول على الماء الساخن الصحي بطريقة بيئية.
من المهم التأكيد على أنه في المنطقة الداخلية لكوكب الأرض ، يقع قلبها ، وهي كتلة متوهجة تشع الحرارة من الداخل إلى الخارج ، وهذا هو السبب في أننا كلما تعمقنا في الأرض ، سترتفع درجة الحرارة بتدرج من 2 إلى 4 درجات مئوية لكل 100 متر تتعمق فيها.
طاقة جيبس
تُستخدم طاقة جيبس الحرة أو المحتوى الحراري الحر في الكيمياء لشرح ما إذا كان التفاعل سيحدث تلقائيًا أم لا. لحساب طاقة جيبس الحرة ، يمكن أن تعتمد على: الزيادة أو النقص في الانتروبيا المرتبطة بالتفاعل ، ومجموع الحرارة المطلوبة أو المنبعثة من ذلك.
المقاييس المهمة في طاقة جيبس لحساب ما إذا كان التفاعل يحدث تلقائيًا أم لا ، على سبيل المثال: تباين المحتوى الحراري (ΔH) الذي يشرح ما إذا كانت التفاعلات ماصة للحرارة أو طاردة للحرارة ؛ إذا كانت ΔH ماصة للحرارة ستكون أكبر من الصفر ، سيكون عكس الطارد للحرارة أقل من الصفر.
طاقة هيدروالكترونية
إنه مصدر ينشأ من استخدام الماء المتساقط من ارتفاع معين. يتم تحريك الماء المتساقط بواسطة التوربينات مما يؤدي إلى حركة دورانية ، والتي تحوله إلى طاقة ميكانيكية ، ثم تمر كل هذه الطاقة عبر المولدات التي تحولها إلى طاقة كهربائية.
ومن المزايا التي يوفرها هذا النوع أنه طاقة تنتج كفاءة طاقة عالية. توافرها لا ينضب. إنها طاقة لا تنتج انبعاثات سامة أثناء تشغيلها. من ناحية أخرى ، فإن السدود أو الخزانات التي تم بناؤها تعمل كمخزن للمياه لتنفيذ الأنشطة الترفيهية ولإمداد أنظمة الري.
الطاقة الضوئية
إنه الذي يأتي من النور ويسير من خلاله. عند الحركة ، يشبه سلوكها سلوك الموجة الكهرومغناطيسية. على الرغم من أنه يعمل أيضًا كجسيم ، لأنه يمتلك القدرة على التفاعل مع المادة. وحدة النظام الدولي للقياسات المستخدمة لقياس هذه الفئة هي اللومن الثاني.
يمكن نقل بعض الطاقة الضوئية إلى أجسام أخرى يتلامس معها الضوء. تتمتع بعض الأسطح بخصائص فيزيائية وكيميائية تسمح لها بامتصاص هذا النوع من الطاقة. يؤثر اتجاه الكائن فيما يتعلق بالضوء وشكله الهندسي أيضًا على قدرته على الامتصاص.
الطاقة الميكانيكية
إنها حركة تكون فيها حركة الأجسام والموقع الذي تمثله قبل الأخرى مهمة للغاية. الميكانيكا هي النتيجة التي يتم الحصول عليها في مجموع الحركية والمرونة والإمكانات التي يمكن أن يقدمها الجسم المتحرك ، وهذا يظهر أكثر من أي شيء آخر في التدريب الأكاديمي للأشخاص الذين يدرسون الفيزياء.
بالطريقة نفسها ، يُقال أيضًا أن الطاقة الميكانيكية تمثل قدرة بعض الأجسام ذات الكتلة على القيام بعمل. تذكر دائمًا أنه لم يتم إنشاؤه أو تدميره ، بل يتم تحويله أو الحفاظ عليه ، وبالتالي تظل الميكانيكا ثابتة بمرور الوقت ، بسبب تفاعل القوة الميكانيكية بين الجسيمات التي تتدخل في تلك القوة.
الطاقة النووية
إنه نوع يتم إطلاقه أثناء انشطار أو اندماج النوى الذرية. كمية الطاقة التي يتم الحصول عليها من خلال هذه العمليات أعلى بكثير من تلك الناتجة عن العمليات الكيميائية.
في الوقت الحاضر ، هناك حوالي 40 عنصرًا مشعًا طبيعيًا معروفًا ، معظمها يحتوي على رقم ذري أعلى (Z) بقيمة 83. تخضع هذه التفاعلات لتفاعلات نووية مثل التحلل التلقائي أو التحويل النووي (قصف النواة بالنيوترونات والبروتونات ونوى أخرى).
الطاقة الكامنة
يمثل هذا النوع أكبر نسبة في الفيزياء ، لأنه يجعل من الممكن تصور ديناميات الأجسام ، اعتمادًا على نوع التفاعل الذي يتم النظر فيه ، والجاذبية الكيميائية ، والموقع الذي توجد فيه الأجسام. يحدث مثال بسيط على ذلك: عندما يُرفع جسم ثقيل عالياً ، سيكون لديه طاقة كامنة ، بسبب موقعه بالنسبة إلى الأرض.
سيكون للكائن المذكور القدرة على تنفيذ العمل ، لأنه إذا تم إطلاقه ، فسوف يسقط على الأرض نتيجة للجاذبية ، ويكون قادرًا على القيام بعمل على جسم آخر يتدخل في سقوطه.
الطاقة الكيميائية
إنه النوع الذي ينشأ نتيجة تفاعل كيميائي. على سبيل المثال ، يؤدي حرق الأخشاب أو الفحم إلى توليد طاقة كيميائية. بالطريقة نفسها ، يمكن القول أنه تم إنشاؤه أو توليده أو إنتاجه بدءًا من التفاعلات بين الذرات والجزيئات.
من المهم أن نلاحظ أن كل ما هو موجود يعتبر مادة وأن إحدى صفات المادة هي أن يكون لها خصائص كيميائية ، وعندما يتفاعل جسمان خارجيان ، يحدث تفاعل ، ويغير حالته الأولية أو الطبيعية (هذا "التغيير" هو ما هو المعروفة باسم الطاقة الكيميائية).
طاقة شمسية
إنه مصدر متجدد يقدمه أكبر نجم وأقرب إلى كوكب الأرض. تتمتع الأشعة الكهرومغناطيسية المنبعثة من الشمس بالقدرة على توفير طاقة كافية للأجهزة التي تستخدم الكهرباء للعمل لفترة زمنية معينة.
الآن ، من أجل الاستفادة من هذا ، تم تطوير العديد من العناصر عالية التقنية التي من شأنها أن تجعل الحصول عليها أسهل بكثير ؛ على سبيل المثال ، الألواح الزجاجية الكبيرة مسؤولة عن تجميع طاقة الشمس ، والتي سيتم بعد ذلك توزيعها وتخزينها ، بحيث يمكن استخدامها في الليل.
قدمت الحاجة المتزايدة للعناية بالبيئة استقبالًا ترحيبًا لهذا الحل الجديد. مع استخدام الطاقة من الشمس ، يتم تجنب انبعاث الغازات الملوثة من قبل شركات الكهرباء أو التلوث وإهدار المياه من قبل شركات الطاقة الكهرومائية.
طاقة تيلوريك
إنها الشبكات أو الشبكات التي تحيط بالكوكب وتعمل على تفريغ جزء من الطاقة المتولدة في باطنه ، والتي تأتي من الكون والتلوث الكهرومغناطيسي الاصطناعي الذي ينتهي به الأمر إلى اختراق الأرض. تمت تسميتهم جميعًا على اسم مكتشفهم ، ويمكننا اعتبار أهم اثنين فقط على أنهما ضاران: شبكة هارتمان وشبكة كاري.
إنها تأتي وتدور وتنبثق بشكل مستمر من سطح الأرض وباطن التربة ، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالتغيرات النشطة للغلاف المغناطيسي الأرضي ، والتوصيل الكهربائي للأرض والتأثيرات الجاذبية المغناطيسية للشمس وبقية الكوكب.
طاقة حرارية
يُعرف أيضًا باسم calorific ، وهو موجود داخل نظام ديناميكي حراري متوازن ويتم تحديده بالرمز "U". يتم توزيع هذا حسب درجة حرارته المطلقة ، وعادة ما يزيد أو ينقص عن طريق نقل الطاقة ، وعادة ما يتم ذلك في شكل حرارة أو العمل في عمليات الديناميكا الحرارية.
طاقة مياه البحر
هذا هو الاسم الذي تم الحصول عليه من الزيادات والانخفاضات المستمرة في مستوى سطح البحر ، والتي يتم من أجلها استخدام المولدات ، من أجل توليد الكهرباء ، وتحويلها إلى طاقة كهربائية ، مما يجعلها مصدرًا نظيفة وآمنة. يمكن القول أنه من النوع المتجدد ، حيث لا يمكن الانتهاء من مصدره بسبب استخدامه في هذه الحالة المحددة ، من ناحية أخرى ، يعتبر نظيفًا لأنه لا يتم إنشاء أي نوع منه. من النفايات السامة.
بالرغم من ذلك فإن له عيب وهو كمية الطاقة المتولدة منه بالإضافة إلى تكلفة تركيب المعدات.
