تصنيف الطاقة

 

تصنيف الطاقة

الطاقة هي القدرة على القيام بالعمل الذي يتم التعبير عنه بطرق مختلفة. بهذا المعنى ، هناك نوعان رئيسيان من الطاقة: طاقة الموقع أو الحالة ، وتسمى أيضًا الطاقة الكامنة ، والأخرى هي الطاقة في العمل أو الحركة التي تستقبل اسم الطاقة الحركية .

كلا النوعين من الطاقة يتحولان إلى بعضهما البعض ويصبحان جزءًا من أشكال الطاقة الأخرى. اعتمادًا على المصدر الذي أتوا منه ، يمكننا التحدث عن الطاقة الكهربائية أو النووية أو المشعة أو الكيميائية أو المغناطيسية

الطاقة الحركية

و الطاقة الحركية للكرة البولينج تقرع فوق الدبابيس.

و الطاقة الحركية هي الطاقة في العمل أو الطاقة من الحركة. يعتمد ذلك على كمية كتلة الجسم ، وكذلك السرعة. وبالتالي ، فإن كرة البولينج ستسقط المزيد من الدبابيس لأنها تحتوي على كتلة أكبر. نفس كرة البولينج إذا كانت أسرع ستكون أكثر فاعلية من الكرة الأبطأ.

يمكن للبشر الاستفادة من الطاقة الحركية للعديد من الموارد الطبيعية. على سبيل المثال ، تحرك الرياح الهواء وتستخدمها توربينات الرياح لتوليد الكهرباء.


توربينات الرياح
توربينات الرياح

الطاقة الكامنة

تختلف الطاقة الكامنة للجسم أيضًا حسب كتلة الجسم.

الطاقة الكامنة هي نوع أساسي آخر من الطاقة وترتبط بموضع أو حالة كائن ما بالنسبة إلى آخر.

تزداد الطاقة الكامنة عندما تنفصل الأجسام المنجذبة أو عندما تتحد الأجسام المرفوضة أو المنفردة. المنطقة التي يتم فيها جذب الأشياء أو صدها تسمى مجال القوة. من أمثلة مجالات القوة مجال قوة الجاذبية الأرضية أو مجال القوة المغناطيسية.

الطاقة الكهربائية

و الكهرباء هو نوع من الطاقة التي تعتمد على جذب أو تنافر الشحنات الكهربائية. هناك نوعان من الكهرباء: الكهرباء الساكنة والتيار. ترجع الكهرباء الساكنة إلى وجود شحنات ثابتة ، أي الشحنات التي لا تتحرك. الكهرباء ناتجة عن الرسوم المتحركة.

مثال على الكهرباء الساكنة هو عندما نفرك بالونًا على شعرنا. يقوم البالون بتحريك الإلكترونات بعيدًا عن الشعر ، مشحونة سالبة ، بينما يكون الشعر موجب الشحنة. عندما يقترب البالون من الرأس دون لمسه ، يُلاحظ وجود شعيرات تتجه نحو البالون.

التيار الكهربائي هو تدفق الشحنات بسبب حركة الإلكترونات الحرة في الموصل. تحدث هذه الحركة في مجال كهربائي ، أي في المنطقة المحيطة بالشحنة التي تعمل فيها القوة. يتم نقل الشحنات الكهربائية بسهولة بواسطة مواد مثل المعادن ، وخاصة الفضة والنحاس والألمنيوم.

تقوم الخلايا أو البطاريات الكهربائية بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. تنتج الطاقة الكيميائية من التفاعل بين الأقطاب الكهربائية والإلكتروليت عند توصيل القطب الموجب بالقطب السالب للبطارية. الفولتات هي وحدة قياس الطاقة الكامنة لكل شحنة للبطارية.

الطاقة النووية

عندما تنكسر نواة الذرة ، يتم إطلاق الطاقة النووية.

و الطاقة النووية هي شكل من أشكال الطاقة الكامنة المخزنة في نواة الذرة و و المستمدة من قوات عقد الجسيمات دون الذرية. يشبه التفاعل النووي تفاعلًا كيميائيًا يتم فيه تحويل المواد المتفاعلة إلى منتجات. إنهم يختلفون في أنه في تفاعل نووي تتحول ذرة إلى أخرى.

هناك ثلاثة أنواع من التفاعلات النووية :

  1. الاضمحلال الإشعاعي: في هذا النواة تطلق نواة ذرة مشعة الطاقة تلقائيًا.
  2. الاندماج النووي: يتم قصف النواة بواسطة نيوترون ، مما يؤدي إلى تكوين ذرتين جديدتين.
  3. الانشطار النووي: هنا تتحد النوى الخفيفة لتكوين نوى ثقيلة.

استخدام الطاقة النووية

تستخدم تفاعلات الانشطار النووي في المفاعلات النووية ، حيث يتم تحويل الطاقة النووية إلى طاقة حرارية ، والتي بدورها تتحول إلى طاقة كهربائية. الطاقة التي تنبعث من الشمس هي نتاج الاندماج النووي.

الطاقة الكيميائية

يتم حفظ الطاقة الكيميائية في الروابط بين الذرات.

و الطاقة الكيميائية هي شكل من أشكال الطاقة الكامنة المخزنة في الروابط بين الذرات كما و نتيجة لقوى التجاذب بينهما.

أثناء تفاعل كيميائي ، يتم تحويل مركب واحد أو أكثر ، يسمى المتفاعلات ، إلى مركبات أخرى ، تسمى المنتجات. تنتج هذه التحولات عن طريق كسر أو تكوين روابط كيميائية تسبب تغيرات في الطاقة الكيميائية.

يتم إطلاق الطاقة عندما تنكسر الروابط أثناء التفاعلات الكيميائية. هذا ما يعرف برد الفعل الطارد للحرارة. على سبيل المثال ، تستخدم السيارات الطاقة الكيميائية الموجودة في البنزين لإنتاج طاقة حرارية تُستخدم لتشغيل السيارة. بالطريقة نفسها ، يخزن الطعام الطاقة الكيميائية التي تستخدمها الكائنات الحية لتعمل.

عندما تتشكل المركبات ، فإن الطاقة مطلوبة ؛ إنه تفاعل ماص للحرارة. التمثيل الضوئي هو تفاعل ماص للحرارة تأتي طاقته من الشمس.

الطاقة المغناطيسية

إن قدرة الجسم على القيام بعمل بسبب موقعه في المجال المغناطيسي هي طاقته الكامنة . للمغناطيس مجال مغناطيسي ومنطقتان تسمى الأقطاب المغناطيسية. مثل يتم رفض الأعمدة وتنجذب أقطاب مختلفة. المواد المغناطيسية الأكثر استخدامًا هي الحديد وسبائكه.


حقل مغناطيسي
حقل مغناطيسي

على سبيل المثال ، المسمار الحديدي الذي يقترب من المغناطيس ولكن لا يلمسه له طاقة مغناطيسية محتملة. تتحرك الأجسام في اتجاه يقلل من طاقتها المغناطيسية المحتملة.

تعمل الميكروفونات ، على سبيل المثال ، بشكل جيد بفضل الطاقة المغناطيسية. العملية كالتالي: الميكروفون به غشاء يهتز مع الصوت. ينتقل هذا الاهتزاز إلى سلك ملفوف في مغناطيس ، والذي يرسل إشارة كهربائية إلى مكبر للصوت ، مما يجعل الصوت أعلى. في هذه الحالة يكون لدينا تحويل الطاقة الصوتية إلى طاقة مغناطيسية ، ثم إلى طاقة كهربائية ثم إلى طاقة صوتية.

السكك الحديدية المعلقة الكهرومغناطيسية هي مثال آخر على كيفية استخدام الطاقة المغناطيسية لإنجاز العمل. يتحرك سكة حديدية عبر مجال مغناطيسي ينتقل على مسار سكة حديد.

هذه بعض التصنيفات مع الأمثلة الخاصة بكل منها والتي تتكون من الطاقة اعتمادًا على مصدرها ، على الرغم من وجود أنواع أخرى من الطاقة لم نتحدث عنها والتي سنتعامل معها في منشور لاحق.

أحدث أقدم