بحث عن الطاقه

الطاقة هي المقدرة على القيام بعمل ما (اى احداث تغيير) ، وهناك صور عديدة للطاقة،
يتمثل اهمها في الحرارة و الضوء.
ضمن الاستخدام الاجتماعي : تطلق كلمة “طاقة” على كل ما يندرج ضمن مصادر الطاقة ،
انتاج الطاقة ، و استهلاكها و ايضا حفظ موارد الطاقة. بما ان جميع الفعاليات الاقتصادية
تتطلب مصدرا من مصدر الطاقة ، فان توافرها و اسعارها هي ضمن الاهتمامات الاساسية و
المفتاحية . في السنوات الاخيرة برز استهلاك الطاقة كاحد اهم العومل المسببة و المتعلقة بالاحترار
العالمي global warming مما جعلها تتحول الى قضية اساسية في معظم دول العالم .
ضمن سياق العلوم الطبيعية ، الطاقة يمن ان تاخذ اشكالا متنوعة : طاقة حرارية ،
كيميائية ، كهربائية ، اشعاعية ، نووية ، و اخيرا كهرومغناطيسية .. الخ . هذه
النواع الطاقية تصنف عادة بكونها طاقة حركية او طاقة كامنة ، مع ان بعض انواع
الطاقة تقاوم مثل هذا التصنيف مثلا : الضوء ، في حين ان انواع اخرى من
الطاقة كالحرارة يمكن ان تكون مزيجا من الطاقتين الكامنة و الحركية .
العديد من انواع الطاقة هذه يمكن تحويلها Transformation من شكل لاخر بمساعدة ادوات بسيطة او
تقنيات معقدة : من الطاقة الكيميائية الى الكهربائية عن طريق الاداة الشائعة البطاريات او المدخرات
، بالمقابل ايضا قام البرت اينشتاين ضمن سياق نظرية النسبية بدمج مجالي المادة و الطاقة
معا بحيث اصبح من الممكن ان تتحول الطاقة الى مادة و بالعكس تحول المادة الى
طاقة : هذا الكشف الجديد عبر عنه بمعادلته الشهيرة E=mc2 ، هذا التحول ترجم عمليا
عن طريق الحصول على الطاقة بعمليات الانشطار النووي او الاندماج النووي
مصطلحات الطاقة و تحولاتها مفيدة جدا في شرح العمليات الطبيعية . فحتى الظواهر الطقسية مثل
الريح ، و المطر و البرق و الاعاصير tornado تعتبر نتيجة لتحولات الطاقة التي تاتي
من الشمس على الارض . الحياة نفسها تعتبر احد نتائج تحولات الطاقة : فعن طريقة
التركيب الضوئي يتم تحويل طاقة الشمس الى طاقة كيميائية ضمن النباتات ، يتم لاحقا الاستفادة
من هذه الطاقة الكيميائية المختزنة في عمليات الاستقلاب ضمن الطائنات الحية غيرية التغذية .

تحول الطاقة
يمكن تحويل الطاقة من صورة الى اخرى. فعلى سبيل المثال، يمكن تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة
في بطارية الجيب الى ضوء.
كمية الطاقة الموجودة في العالم ثابتة على الدوام، فالطاقة لا تفنى ولا تستحدث ، وانما
تتحول من شكل الى اخر. وعندما يبدو ان الطاقة قد استنفذت، فانها في حقيقة الامر
تكون قد تحولت الى صورة اخرى، لهذا نجد ان الطاقة هي قدرة المادة للقيام بالشغل
(الحركة) كنتيجة لحركتها او موضعها بالنسبة للقوي التي تعمل عليها. فالطاقة التي يصاحبها حركة يطلق
عليها طاقة حركية، والطاقة التي لها صلة بالموضع يطلق عليها طاقة كامنة (جهدية او مخزنة).
فالبندول المتارجح به طاقة جهدية في نقاطه النهائية، وفي كل اوضاعه النهائية له طاقة حركية
وطاقة جهدية في اوضاعه المختلفة.
الطاقة توجد في عدة اشكال كالطاقة الميكانيكية، الحرارية، الديناميكية الحرارية، الكيميائية، الكهربائية، الاشعاعية، والذرية. وكل
اشكال هذه الطاقات قابلة للتحويل الداخلي بواسطة طرق مناسبة. والطعام الذي نتاوله، به طاقة كيميائية
يخزنها الجسم ويطلقها عندما نعمل او نبذل مجهودا. hey du

انواع الطاقة
تعتبر الطاقة الحيوانية اول طاقة استخدمها الانسان في فجر الحضارة عندما استخدم الحيوانات الاليفة في
اعماله ثم شرع واستغل قوة الرياح في تسيير قواربه لافاق بعيدة. واستغل هذه الطاقة مع
نمو حضارته، واستخدمها كطاقة ميكانيكية في ادارة طواحين الهواء وفي ادارة عجلات ماكينات الطحن ومناشير
الخشب ومضخات رفع الماء من الابار وغيرها. وهذا ما عرف بالطاقة الميكانيكية.
قوة الحيوانات نجدها مستمدة من الطاقة الكيميائية الموجودة في الطعام بعد هضمه في الانسان والحيوان.
والطاقة الكيميائية نجدها في الخشب الذي كان يستعمل منذ القدم في الطبخ والدفء. وفي بداية
الثورة الصناعية استخدمت القوة المائية كطاقة تشغيلية من خلال حركية نظم سيور وبكر وتروس لادارة
العديد من الماكينات.
نجد الطاقة الحرارية في الالات البخارية التي تحول الطاقة الكيميائية للوقود الى طاقة ميكانيكية. فالالة
البخارية يطلق عليها الة احتراق خارجي، لان الوقود يحرق بالخارج لتوليد البخار الذي يدير الالات
من الداخل. لكن في القرن 19 اخترعت الة الاحتراق الداخلي، مستخدمة وقودا يحترق داخل الالة
حسب نظام غرف الاحتراق الداخلي المباشر بها، لتصبح مصدرا للطاقة الميكانيكية التي استغلت في عدة
اغراض كتسيير السفن والعربات والقطارات.
في القرن 19 ظهر مصدر اخر للطاقة، لايحتاج لاحتراق الوقود، وهو الطاقة الكهربائية المتولدة من
الدينامو (المولد). اصبحت هذه المولدات تحول الطاقة الميكانيكية لطاقة كهربائية التي امكن نقلها الي اماكن
بعيدة عبر الاسلاك، مما جعلها تنتشر، حتى اصبحت طاقة العصر الحديث ولاسيما وانها متعددة الاغراض،
بعدما امكن تحويلها لضوء وحرارة وطاقة ميكانيكية، بتشغيلها محركات الالات والاجهزة الكهربائية. تعتبر طاقة نظيفة
الى حد ما.
ثم ظهرت الطاقة النووية التي استخدمت في المفاعلات الذرية، حيث يجري الانشطار النووي الذي يولد
حرارة هائلة تولد البخار الذي يدير المولدات الكهربائية او محركات السفن والغواصات. لكن مشكلة هذه
المفاعلات النووية تكمن في نفاياتها المشعة، واحتمال حدوث تسرب اشعاعي او انفجار المفاعل، كما حدث
في مفاعل تشيرنوبل الشهير.
الطاقة الغير متجددة نحصل عليها من باطن الارض كسائل كما في النفط، وكغاز كما في
الغاز الطبيعي، او كمادة صلبة كما في الفحم الحجري. وهي غير متجددة لانه لايمكن صنعها
ثانية او استعواضها مجددا في زمن قصير، عكس الطاقة المتجددة. مصادر الطاقة المتجددة نجدها في
طاقة الكتلة الحيوية التي تستمد من مادة عضوية كاحراق النباتات وعظام الحيوانات وروث البهائم والمخلفات
الزراعية. فعندما نستخدم الخشب او اغصان الاشجار او روث البهائم في اشتعال الدفايات او الافران،
فهذا معناه اننا نستعمل وقود الكتلة الحيوية التي تستغل كمادة عضوية من النباتات ونفايات الزراعة
او الخشب او مخلفات الحيوانات. وفي الولايات المتحدة تستغل طاقة الكتلة الحيوية في توليد 3%
من مجمل الطاقة لديها لتوليد 10 الاف ميجا وات من القدرة الكهربائية.
وتستغل طاقة الحرارة الارضية لتوليد الكهرباء والتسخين. حاليا نصف الطاقة المتجددة في الولايات المتحدة الامريكية
تاتي من قوة دفع المياه التي تدير التوربينات، والتي تسير االمحركات لتوليد الكهرباء، كما يحدث
في مصر في السد العالي. وفي امريكا تمثل كهرباء الطاقة المائية 12% من جملة الكهرباء.
و يمكن مضاعفتها الي 72 الف ميجاوات.
هناك ايضا طاقة قوة الرياح حيث ان شفرات (الواح) كبيرة تدور بالهواء فوق الابراج بحركة
مروحية، ومثبت بها مولدات كهرباء. كانت قوة الرياح تستغل في ادارة طواحين الهواء ومضخات رفع
المياه، كما اتبع في هولندا عندما نزح الهولنديون مساحات مائية من البحر لتوسيع الرقعة الزراعية
عندهم. سبب عدم انتشارها في العالم اصواتها المزعجة وقتلها للطيور التي ترتطم بشفراتها السريعة، وعدم
توفر الرياح في معظم المناطق بشكل مناسب.
ايضا في خلايا الطاقة التي هي خلايا وقود الهيدروجين تنتج الكهرباء من خلال تفاعل كهربائي
كيميائي باستخدام الهيدروجين والاوكسجين.

مصادر الطاقة
بترول
البترول عبارة عن سائل كثيف، قابل للاشتعال، بني غامق او بني مخضر، يوجد في الطبقة
العليا من القشرة الارضية. واحيانا يسمى نافثا، من اللغة الفارسية (“نافت” او “نافاتا” والتي تعني
قابليته للسريان). وهو يتكون من خليط معقد من الهيدروكربونات، وخاصة من سلسلة الكان، ولكنه يختلف
في مظهره وتركيبه ونقاوته بشدة من مكان لاخر. وهو مصدر من مصادر الطاقة الاولية الهام
للغاية (حسب احصائيات الطاقة في العالم). البترول هو المادة الخام لعديد من المنتجات الكيميائية، بما
فيها الاسمدة، مبيدات الحشرات، اللدائن.

وقود
الوقود له انواع مختلفة من اهمها الوقود الاحفوري، وهو الذي يشمل كل من النفط والفحم
والغاز، والذي استخدم باسراف منذ القرن الماضي ولا يزال يستخدم بنفس الاسراف مع ارتفاع اسعاره
يوما بعد يوم، مع اضراره الشديدة للبيئة. ومثله وقود السجيل وهو مثل النفط يكون مخلوط
مع الرمال.
من انواع الوقود الاخرى هو الوقود الخشبي والذي يغطي استخدامه حوالي 6% من الطاقة الاولية
العالمية، وهناك الوقود المستخرج من النفايات الحيوانية او المياه الثقيلة للمجاري، حيث بالمستطاع استخدام هذه
النفايات في توليد الطاقة بالاعتماد عليها بعد عمليات التخمير، وتستخدم في العديد من دول العالم
معالجة المياه الثقيلة للاستفادة من الغازات المنبعثة لاغراض توفير الطاقة.
من الطرق الحديثة والنظيفة في توفير الوقود النظيف يمكن ان يكون من نباتات الاشجار سريعة
النمو، او بعض الحبوب او الزيوت النباتية او المخلفات الزراعية او بقايا قصب سكر، امكن
تحويل بعض منتجات السكر الى كحول لاستخدامه كوقود للسيارات وكذلك زيت النخيل. يتميز هذا النوع
من الوقود بانه يقلل من التلوث، حيث لا حاجة هناك لاستعمال الرصاص في مثل هذا
النوع من الوقود لرفع اوكتان الوقود كما هو الحال في البنزين المستحصل عليه من النفط
الاحفوري، ومن ثم فانه بنزين خال من الرصاص.
هناك الوقود النووي وتحطه الكثير من المشاكل والقوانين الضابطة والتي قد لا تخلو من ازدواجية
في المعايير واجحاف بالسماح لاستخدامها على البعض، اضافة لخطورة استخدامها وتاثيرها السيئ على البيئة.

طاقة شمسية
تعتبر الطاقة الشمسية الطاقة الام فوق كوكبنا، حيث تنبعث من اشعتها كل الطاقات المذكورة سابقا
لانها تسير كل ماكينات والية الارض بتسخين الجو المحيط واليابسة وتولد الرياح وتصريفها، وتدفع دورة
تدوير المياه، وتدفيء المحيطات، وتنمي النباتات وتطعم الحيوانات. ومع الزمن تكون الوقود الاحفوري في باطن
الارض. وهذه الطاقة يمكن تحويلها مباشرة او بطرق غير مباشرة لحرارة وبرودة وكهرباء وقوة محركة.
اشعة الشمس اشعة كهرومغناطيسية، وطيفها المرئي يشكل 49% منها، والغير مرئي كالاشعة الفوق بنفسجية يشكل
2%، والاشعة دون حمراء 49%.
الطاقة الشمسية تختلف حسب حركتها و بعدها من الارض، فتختلف كثافة اشعة الشمس وشدتها فوق
خريطة الارض حسب فصول السنة فوق نصفي الكرة الارضية و بعدها عن الارض و ميولها
و وضعها فوق المواقع الجغرافية طوال النهار او خلال السنة، وحسب كثافة السحب التي تحجبها،
لانها تقلل او تتحكم في كمية الاشعة التي تصل لليابسة، عكس السماء الصحوة الخالية من
السحب او الادخنة. واشعة الشمس تسقط علي الجدران والنوافذ واليابسة والبنايات والمياه، وتمتص الاشعة وتخزنها
في كتلة (مادة) حرارية Thermal mass. هذه الحرارة المخزونة تشع بعد ذلك داخل المباني. تعتبر
هذه الكتلة الحرارية نظام تسخين شمسي يقوم بنفس وظيفة البطاريات في نظام كهربائي شمسي (الفولتية
الضوئية). فكلاهما يختزن حرارة الشمس لتستعمل فيما بعد.
والمهم معرفة ان الاسطح الغامقة تمتص الحرارة ولا تعكسها كثيرا، لهذا تسخن. عكس الاسطح الفاتحة
التي تعكس حرارة الشمس، لهذا لا تسخن. والحرارة تنتقل بثلاث طرق ،اما بالتوصيل conduction من
خلال مواد صلبة، او بالحمل convection من خلال الغازات او السوائل، او بالاشعاع radiation. من
هنا نجد الحاجة لانتقال الحرارة بصفة عامة لنوعية المادة الحرارية التي ستختزنه،, لتوفير الطاقة و
تكاليفها. لهذا توجد عدة مباديء يتبعها المصممون لمشروعات الطاقة الشمسية، من بينها قدرة المواد الحرارية
المختارة على تجميع وتخزين الطاقة الشمسية حتى في تصميم المباني واختيار مواد بنائها حسب مناطقها
المناخية سواء في المناطق الحارة او المعتادة او الباردة. كما يكونون علي بينة بمساقط الشمس
علي المبني والبيئة من حوله كقربه من المياه واتجاه الريح والخضرة ونوع التربة، والكتلة الحرارية
التي تشمل الاسقف والجدران وخزانات الماء. كل هذه الاعتبارات لها اهميتها في امتصاص الحرارة اثناء
النهار وتسربها اثناء الليل.

طاقة البحار والمحيطات
هناك مصادر نظيفة للطاقة يمكن استخدامها كوقود بديل ومنها:
طاقة المد والجزر.
طاقة الحرارة الارضية.
طاقة امواج البحر.

• اجمل بحث عن مصادر الطاقة