الطاقة
الطاقة هي المقدرة على القيام بشغل أي إحداث تغيير، وهناك
صور عديدة للطاقة، منها الطاقة الحرارية والضوء (وهو طاقة كهرومغناطيسية)، والطاقة
الكهربائية ، وطاقة الرياح (وهي طاقة حركة) ، وطاقة الأشعة السينية وطاقة أشعة
جاما ، وغيرها.
ضمن سياق العلوم الطبيعية، الطاقة يمكن أن تاخذ أشكالا
متنوعة : طاقة حرارية، كيميائية، كهربائية، إشعاعية، نووية، طاقة كهرومغناطيسية،
وطاقة حركة. هذه الأنواع من الطاقة يمكن تصنيفها بكونها طاقة حركية أو طاقة كامنة
، في حين أن بعضها يمكن أن يكون مزيجا من الطاقتين الكامنة والحركية ، وهذا ندرسه
في الديناميكا الحرارية.
جميع أنواع الطاقة يمكن تحويلها من شكل لآخر بمساعدة
أدوات بسيطة أو أحيانا تستلزم تقنيات معقدة : من الطاقة الكيميائية إلى الكهربائية
عن طريق الأداة الشائعة البطاريات أو المركمات، أو تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة
ميكانيكية وهذا نجده في محرك احتراق داخلي ، أو تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة
كهربائية ، وهكذا.
وقد بينت نظرية النسبية لأينشتاين أن المادة والطاقة هما
صورتان لشيئ واحد ، وعرفنا تكافؤ المادة والطاقة ، هذا الاكتشاف اكتشفة أينشتاين
عام 1905 وكتبه في النظرية النسبية الخاصة ، ويعبر عن تكافؤ الطاقة والمادة
بمعادلته الشهيرة
: E=mc2. هذا الاكتشاف الذي نتج عنه اختراع القنبلة
الذرية التي ألقيت على هيروشيما عام 1945 وأنهت الحرب العالمية الثانية بين
اليابان والولايات المتحدة. الانشطار النووي والاندماج النووي.
مصطلحات الطاقة وتحولاتها مفيدة جدا في شرح العمليات
الطبيعية. فحتى الظواهر الطقسية مثل الريح، والمطر والبرق والأعاصير تعتبر نتيجة
لتحولات الطاقة التي تأتي من الشمس على الأرض. الحياة نفسها تعتبر أحد نتائج
تحولات الطاقة : فعن طريق التمثيل الضوئي يتم تحويل طاقة الشمس إلى طاقة كيميائية
في النباتات ، يتم لاحقا الاستفادة من هذه الطاقة الكيميائية المختزنة في عملية
التمثيل الغذائي للكائنات الحية والإنسان. ومن النبات ينتج الخشب وهو مصدر آخر
للطاقة يرجع أصلها إلى الشمس.
أنواع الطاقة
تعتبر الطاقة الحيوانية أول طاقة شغل استخدمها الإنسان في
فجر الحضارة عندما استخدم الحيوانات الأليفة في أعماله ثم شرع واستغل قوة الرياح
في تسيير قواربه لآفاق بعيدة. واستغل هذه الطاقة مع نمو حضارته، واستخدمها كطاقة
ميكانيكية في إدارة طواحين الهواء وفي إدارة عجلات ماكينات الطحن ومناشير الخشب
ومضخات رفع الماء من الآبار وغيرها. وهذا ما عرف بالطاقة الميكانيكية.
طاقة كهربائية
في القرن 19 ظهر مصدر آخر للطاقة، وهو الطاقة الكهربائية
,والتي تعرف بالكهرباء ,ويمكن الحصول على الكهرباء من الطبيعة عن طريق الصواعق
والاحتكاك وهذا صعب وغير مجدٍ اقتصادياً. ولكن يمكن توليد الكهرباء بعدة طرق أخرى
منها الكيميائية مثل البطاريات أو عن طريق تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية
وذلك بتحريك سلك موصل في مجال مغناطيسي كما في المولدات الكهربائية أو بتسخين
مزدوج حراري كما في المزدوجة الحرارية.
في البطاريات تكون الكهرباء المتولدة ذات تيار مستمر.
في المولدات الكهربائية تكون الكهرباء المولدة في الغالب
ذات تيار متردد ويمكن أن تكون الكهرباء ذات تيار مستمر.
[عدل]طاقة
نووية
ثم ظهرت الطاقة النووية التي استخدمت في المفاعلات
النووية، حيث يجري الانشطار النووي الذي يولد حرارة هائلة تولد البخار الذي يدير
المولدات الكهربائية أو محركات السفن والغواصات. لكن مشكلة هذه المفاعلات النووية
تكمن في نفاياتها المشعة، واحتمال حدوث تسرب إشعاعي أو انفجار المفاعل، كما حدث في
مفاعل تشيرنوبل الشهير.
طاقة كهرمائية
وطاقة كهرمائية التي تتولد من السدود. حاليا نصف الطاقة
المتجددة في الولايات المتحدة الأمريكية تأتي من الطاقة الكهرمائية وهي قوة دفع
المياه التي تدير التوربينات، والتي بدورها تسيّر مولد الكهرباء ، كما يحدث في مصر
في السد العالي. وفي أمريكا تمثل كهرباء الطاقة المائية 12% من جملة الكهرباء
المنتجة. ويمكن مضاعفتها إلي 72 ألف ميجاوات حيث تتوفر مياه الأنهار والبحيرات.
طاقة الرياح
هناك أيضا طاقة قوة الرياح حيث تُستخدم مراوح كبيرة تدور
بالهواء والرياح ، وبواسطة مولد كهربائي تقوم بإنتاج التيار الكهربائي. كانت قوة
الرياح تستغل في إدارة طواحين الهواء ومضخات رفع المياه، كما إتبع في هولندا عندما
نزح الهولنديون مساحات مائية من البحر لتوسيع الرقعة الزراعية عندهم. سبب عدم
انتشارها في العالم أصواتها المزعجة وقتلها للطيور التي ترتطم بشفراتهاالسريعة،
وعدم توفر الرياح في معظم المناطق بشكل مناسب.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق