أنواع وأشكال الطاقة. وسنتحدث في السطور التالية عن أنواع وأشكال الطاقة وأهم مصادرها في هذه السطور التالية.
مفهوم الطاقة
الطاقة هي أحد أشكال الوجود. يتكون الكون من أشياء وطاقة. منذ النظرية النسبية لأينشتاين، أصبحنا نعرف المساواة بين المادة والطاقة. فالطاقة يمكن أن تتحول إلى مادة، وبالعكس يمكن أن تتحول المادة إلى طاقة. وقد رأينا تحول المادة إلى طاقة في اختراع القنبلة الذرية.
يمكن أن تتخذ الطاقة أشكالًا متنوعة، بما في ذلك الطاقة الحرارية والكيميائية والكهربائية والإشعاعية والنووية والكهرومغناطيسية والحركية. يمكن تصنيف هذه الأنواع من الطاقة على أنها طاقة حركية أو طاقة كامنة، بينما يمكن أن يكون بعضها مزيجًا من الطاقة الكامنة والحركية، ويتم دراسة ذلك في الديناميكا الحرارية.
يمكن تحويل جميع أنواع الطاقة من شكل إلى آخر بمساعدة أدوات بسيطة، أو يتطلب الأمر في بعض الأحيان تقنيات معقدة، على سبيل المثال، من الطاقة الكيميائية إلى الطاقة الكهربائية من خلال الأداة الشائعة للبطاريات أو المراكم، أو تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية الطاقة التي نجدها في محرك الاحتراق الداخلي، أو تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة. الكهربائية، وما إلى ذلك.
أنواع الطاقة
الطاقة الحرارية: وهي موجودة بشكل كبير في حياتنا، ويمكن أن نلاحظ وجودها في تطبيقات متعددة، منها:
– الطاقة الناتجة عن احتراق الأخشاب وأوراق الشجر.
– الطاقة الناتجة عن تحريك اليدين معًا تنتج طاقة حرارية نتيجة الاحتكاك.
-توجد الطاقة الحرارية الأرضية في طبقات عميقة جدًا.
-الطاقة الناتجة من أشعة الشمس وخاصة عند التعرض لأشعة الشمس.
الطاقة الكهربائية: هي حركة الإلكترونات داخل الموصل، ويمكن إنتاجها عن طريق ضربات البرق. يتم وضع مجمعات خاصة على أعلى المباني لجذب الشحنات الكهربائية وتخزين الطاقة في بطاريات خاصة.
– الكهرباء الساكنة: الناتجة عن فرك قطعة من الصوف بمسطرة بلاستيكية.
– الطاقة الكهربائية: الناتجة عن المولدات الكهربائية، أو تحريك سلك كهربائي ضمن مجال مغناطيسي.
يمكن إنتاج الطاقة الكهرومائية باستخدام الطاقة المائية لتحريك توربينات خاصة، وغالباً ما تستخدم في السدود ومجاري الأنهار.
– الطاقة الكيميائية: والتي تحدث نتيجة تفاعل عدة عناصر مع بعضها البعض، مثل التفاعل الكيميائي الذي يحدث داخل البطارية لإنتاج الطاقة الكهربائية.
– الطاقة النووية هي الطاقة الناتجة عن ذرات الجسيمات والتحكم في طريقة انقسامها وانشطارها. وقد تم استغلاله مؤخراً في إنتاج الطاقة الكهربائية، خاصة في دول إيران وأمريكا والصين.
أشكال الطاقة
تنقسم الطاقة بشكل أساسي إلى قسمين:
الطاقة المتجددة
وهي طاقة لا تنفد مع مرور الوقت، وتتميز بوفرةها ولا تلوث البيئة، ويمكن استغلالها بعدة أشكال، منها:
– الطاقة الشمسية: هي الطاقة القادمة من ضوء الشمس، ويمكن استخدامها لإنتاج الكهرباء من خلال الخلايا الشمسية وتخزينها في بطاريات خاصة، أو لتسخين المياه واستخدام الطاقة الشمسية في عملية الطهي باستخدام الأفران الشمسية.
-طاقة الرياح: تستخدم الرياح لإنتاج الطاقة الكهربائية من خلال استخدام طواحين الهواء الكهربائية – حيث تقوم الرياح بتحريك الأجنحة المثبتة على المولدات الكهربائية، مما يؤدي إلى توليد طاقة حركية تولد مجالاً مغناطيسياً يعمل على توليد تيار كهربائي، أو ما يعرف بالتيار العكسي. كما تستخدم طاقة الرياح في شكل عملية بسيطة لتجفيف الملابس بالإضافة إلى ضوء الشمس.
– الطاقة المائية: هي الطاقة الحركية الناتجة عن حركة المياه من مكان إلى آخر، كالأنهار، والسدود، وأمواج البحر، حيث توضع توربينات خاصة تولد الطاقة الحركية لإنتاج الطاقة الكهربائية، أو الطاقة الحركية الناتجة بواسطة الماء يستخدم للتنقل من مكان إلى آخر باستخدام السفن والقوارب الشراعية.
– الطاقة الحرارية الأرضية: كما هو معروف أن باطن الأرض عبارة عن كتلة كبيرة من المعادن والصخور المنصهرة، يمكن استخدام هذه الحرارة لإنتاج بخار الماء بشكل مستمر لتحريك توربينات خاصة تنتج الكهرباء، ولكنها مكلفة لأنها تحتاج إلى معدات حفر خاصة. للوصول إلى مسافات كبيرة تحت الأرض. الأرض.
الطاقة غير المتجددة
هي الطاقة التي يتم استنزافها مع مرور الوقت، وتعتبر بشكل عام من المواد الملوثة للبيئة، وينتج عن استخدامها عدة نفايات تعتبر ضارة للإنسان، بما في ذلك
– النفط: أو كما يعرف بالذهب الأسود، وهو خليط أسود يتكون من مواد عضوية ناتجة عن اتحاد عنصري الكربون والهيدروجين تحت درجة حرارة وضغط عاليين. يمكن إنتاج العديد من مصادر الطاقة من النفط، مثل البنزين، والكيروسين، والديزل، والتي تتميز بأنها شديدة الاشتعال، مما ينتج طاقة حرارية. كما تستخدم المشتقات النفطية العالية في صناعة المواد البلاستيكية والملابس الصناعية.
– الفحم: عبارة عن كتل سوداء تتكون بشكل رئيسي من الكربون، ويوجد في الطبقات السفلى من الأرض. وهو قابل للاشتعال، وكان يستخدم لتحريك القطارات في العصور الوسطى، ولكنه يلوث البيئة بسبب الغازات المنبعثة الناتجة عن عملية الاحتراق.
-الغاز الطبيعي: يتكون من تحلل النفايات العضوية، ويمكن إنتاجه عن طريق ترك الطعام والفضلات الطبيعية وبراز الحيوانات في غرفة مغلقة لفترة طويلة، وينتج عنه غاز الميثان القابل للاشتعال، وغاز الطهي المستخدم في يتم إنتاج المنازل بعد أن يمر غاز الميثان بعدة عمليات تنقية وفصل.
أشكال الطاقة
الطاقة الكيميائية
الطاقة الكيميائية هي أحد أنواع الطاقة التي يتم إنتاجها بشكل أساسي من التفاعلات الكيميائية. كما أنه ينتج عن احتراق كربون الخشب مع الأكسجين، ويتم تقديره من خلال قانون هيس. بالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاجه من خلال الاحتراق الداخلي للطائرة. ويتم تحويلها تلقائيًا إلى طاقة ميكانيكية، أو عن طريق شحن البطارية. وتجدر الإشارة إلى أنه في هذه العملية يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية مخزنة.
الطاقة الميكانيكية
الطاقة الميكانيكية هي الطاقة التي تنتج بشكل أساسي من حركة وحركة الأجسام من مكان إلى آخر، وهي نتيجة انتقال الأجسام من طاقة الوضع إلى طاقة حركية، والتي تظهر بشكل رئيسي من خلال استخدام المروحة الكهربائية في التحويل الكهربائي تحويل الطاقة إلى طاقة ميكانيكية، ويتم قياسها بوحدة الجول، وهناك أمثلة كثيرة عليها، منها: حركة الرياح، وظاهرة المد والجزر
الطاقة الحرارية
الطاقة الحرارية هي أقدم أنواع الطاقة. وينتقل عن طريق الإشعاع أو التوصيل أو الحمل الحراري. وينتقل أيضًا من الجسم الساخن إلى الجسم البارد. يتم استخدامه في إدارة المحرك البخاري والصواريخ والمحركات. كما أنها تتحول إلى طاقة ميكانيكية عند تشغيل السيارة، أو إلى طاقة كهربائية. عند تشغيل محطات الطاقة المختلفة، وكان يطلق عليها في القرن التاسع عشر الديناميكا الحرارية، يتم قياسها بشكل أساسي بالسعرات الحرارية أو الجول.
طاقة شمسية
الطاقة الشمسية هي أحد أنواع الطاقة الضرورية في حياة الإنسان، حيث تعتبر الشمس مصدرها الأساسي، ويمكن اعتبارها أحد أنواع الطاقة القديمة التي استخدمها الإنسان للقيام بأنشطته المختلفة. وتتحول إلى أشكال مختلفة، حيث يمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية أو كهروضوئية من خلال استخدام الألواح الكهروضوئية، وقد صنفها العلماء إلى طاقة سلبية، وأخرى إيجابية، وذلك حسب كيفية استخدامها.
الطاقة النووية
الطاقة النووية هي أخطر أنواع الطاقة. يتم تصنيعه مباشرة عن طريق التحكم في تفاعلات واندماج النوى الذرية. وتستخدم هذه الطاقة في المحطات المخصصة لتوليد الكهرباء النووية. وبحسب إحصائيات عام 2009 فقد ثبت أن نسبة الكهرباء في العالم تشكلت بحوالي 14%، وفي الوقت الحاضر هناك حوالي أكثر من 150 غواصة عاملة.
الطاقة الكهربائية
الطاقة الكهربائية هي أحد أنواع الطاقة الموجودة بشكل أساسي في الطبيعة. ويمكن الحصول عليه من خلال الصواعق والاحتكاك. كما يمكن الحصول عليه عن طريق تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية مثل البطاريات. يستخدم في العديد من مجالات الحياة كالتدفئة والأجهزة الكهربائية المنزلية كالثلاجة والتلفزيون. عادة ما يتم قياسه بالفولت.