آخر تحديث: 19/02/2020

أنواع الطاقة

أنواع الطاقة
تعد الطاقة من المفاهيم المجردة والصعبة، ولكن من أكثرها استخداما في أعداد لا تحصى من مجالات النشاط البشري. فالطاقة لو شئنا أن نعبر عنها مجاز، هي الروح التي تسري في الكون المادي، وتمنحه الحياة والفاعلية. ولقد سعى الإنسان من يوم وجد، على البحث عن الطاقة وتسخيرها لخدمته، فكانت البدايات باعتماد طاقته العضلية، ليكتشف النار فيما بعد، ومع تقدم المسيرة البشرية بدأت أنواع جديدة، متنوعة ومذهلة من الطاقة تظهر، ونجح الإنسان في تسخيرها لصالحه وخدمته. فما هي الطاقة؟ وما أنواع الطاقة المختلفة؟

الطاقة

ماذا يعني أن يكون لديك طاقة؟ إنه سؤال صعب، لكن ببساطة فكر في ما تشعر به عند الاستيقاظ صباحا. فحين تملك قدرا وافرا من الطاقة، فربما يعني ذلك أنك مستعد لممارسة نشاطاتك، وقادرا على فعل ما يجب القيام به خلال اليوم. في حين أنه إذا لم تكن لديك طاقة (ربما لأنك لم تحصل على ثماني ساعات من النوم)، فقد لا تشعر بالرغبة في مغادرة السرير أو التنقل أو القيام بالأشياء التي تحتاجها.

على الرغم من أن تعريف الطاقة هذا، هو تعريف يومي وبسيط، وليس تعريفًا علميًا، إلا أنه في الواقع لديه كثير من القواسم المشتركة مع التعريف الأكثر رسمية للطاقة (ويمكن أن يوفر لك طريقة مفيدة لتذكرها). على وجه التحديد، يتم تعريف الطاقة على أنها المقدرة والقابلية على القيام بشغل ما (أي إحداث تغيير). 

يمكن أن تتخذ الطاقة أشكالًا مختلفة، على سبيل المثال: الضوء والحرارة والطاقة الكهربائية كلها أشكال مختلفة للطاقة. من مميزات الطاقة أنها لا تضيع أبدًا، ولكن يمكن تحويلها من شكل إلى شكل آخر، وتغيير طبيعتها من نوع إلى إحدى الأنواع الأخرى.

أنواع الطاقة

الطاقة الحركية

عندما يكون الجسم في حالة حركة، فهذا الكائن حينها يختزن طاقة. لماذا يجب أن يكون الأمر كذلك؟ ذلك لأن الكائنات المتحركة قادرة على إحداث تغيير، أو بعبارة أخرى قادرة على القيام بعمل.

على سبيل المثال، تخيل الكرة المدمرة التي تستعمل بغرض هدم وتحطيم المباني. فحتى كرة التدمير البطيئة الحركة يمكن أن تسبب الكثير من الضرر لما يعترض سبيلها. ولكن الكرة المدمرة التي لا تتحرك لا تحطم أي شيء.

تسمى الطاقة المتصلة بحركة الجسم بالطاقة الحركية. رصاصة مسرعة، شخص يمشي، والإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء، كلها تمتلك طاقة حركية. مثال آخر للطاقة الحركية هو الطاقة المرتبطة بالارتداد الثابت أو العشوائي للذرات والجزيئات. وهذا ما يسمى أيضًا الطاقة الحرارية، فكلما زادت الطاقة الحرارية، زادت الطاقة الحركية للحركة الذرية، والعكس بالعكس. متوسط ​​الطاقة الحرارية لمجموعة من الجزيئات هو ما نسميه درجة الحرارة.

الطاقة الكامنة

دعنا نعود إلى مثال الكرة المدمرة. الكرة المدمرة بلا حراك ليست لديها أي طاقة حركية. ولكن ماذا سيحدث إذا تم رفعها لارتفاع طابقين باستخدام رافعة، وعلقت فوق سيارة مثلا؟ في هذه الحالة، الكرة المدمرة لا تتحرك، ولكن في الواقع، لا تزال هناك طاقة من نوع آخر مرتبطة بها تتغير حسب الارتفاع.

فإذا تم تحرير الكرة لتهوي، فستشتغل بنجاح عن طريق السقوط وتدمير السيارة تحتها. وكلما كانت الكرة أثقل، فإن الطاقة المرتبطة بها ستكون أكبر، وبالتالي شغلها سيكون أقوى. يُعرف هذا النوع من الطاقة فيزيائيا باسم الطاقة الكامنة أو طاقة الوضع، وهي الطاقة المرتبطة بالكائن والتي تتعلق بموقعه أو بنيته. على سبيل المثال، تتعلق الطاقة في الروابط الكيميائية لجزيء ببنيته ومواقع ذراته بالنسبة لبعضها البعض.

الطاقة الكيميائية هنا هي الطاقة المخزّنة في الروابط الكيميائية، وتعتبر بالتالي شكلاً من أشكال الطاقة الكامنة. بعض الأمثلة اليومية للطاقة الكامنة تشمل طاقة الماء الموجودة خلف السد، أو الطاقة التي يخزنها شخص قبيل القفز الحر من الطائرة.

الطاقة الميكانيكية

الطاقة الميكانيكية هي الطاقة الناتجة عن الحركة مع موقع الجسم. الطاقة الميكانيكية هي مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة.

أمثلة على ذلك:

الجسم الذي يمتلك طاقة ميكانيكية له طاقة حركية وكامنة في ذات الحين، وقد يكون إحداهما منعدم القيمة، أي يساوي الصفر. سيارة متحركة مثلا لديها طاقة حركية  فقط إذا كانت في الارتفاع المرجعي؛ لكن إذا قمت بنقل السيارة إلى أعلى جبل ما، فسيصير لديها طاقة حركية وكامنة. في حين أن كتابا ساكنا على طاولة ما، سيمتلك طاقة كامنة فحسب دون أي طاقة حركية.

الطاقة الحرارية

الطاقة الحرارية هي في جوهرها مثال للطاقة الحركية، لأنها ناتجة عن حركة الجسيمات الدقيقة. يمكن نقل الطاقة الحرارية من جسم أو نظام إلى آخر في شكل حرارة. والطاقة الحرارية هي طاقة يمتلكها كائن أو نظام فيزيائي بسبب حركة الجسيمات داخله. لذلك، يمكن وصف الطاقة الحرارية بأنها قدرة شيء ما، على القيام بشغل ما بسبب حركة جزيئاته.

الطاقة النووية

الطاقة النووية هي الطاقة الناتجة عن التغيرات في النواة الذرية في انتقالها من الشكل الأقل استقرارا إلى الأكثر استقرارا،  وتسمى هذه العمليات بالتفاعلات النووية.

مثال: الانشطار النووي، والانصهار النووي، هي أمثلة على التفاعلات النووية. ويعتبر التفجير الذري أو الطاقة الناتجة من محطة نووية، أمثلة واضحة لهذا النوع من الطاقة.

الطاقة الكيميائية

الطاقة الكيميائية هي الطاقة المخزّنة في روابط المركبات الكيميائية، مثل الذرات والجزيئات. يتم إطلاق هذه الطاقة عندما يحدث تفاعل كيميائي. عادة، بمجرد إطلاق الطاقة الكيميائية من مادة ما، تتحول هذه المادة إلى مادة جديدة تمامًا. مثال جيد للطاقة الكيميائية نجده في خلية أو بطارية كهروكيميائية.

الطاقة الكهرومغناطيسية

الطاقة الكهرومغناطيسية (أو الطاقة المشعة) هي طاقة ناتجة عن الموجات الضوئية أو الكهرومغناطيسية، مثال: أي شكل من أشكال الضوء أو الأشعة لديه طاقة كهرومغناطيسية، بما في ذلك أجزاء من الطيف لا يمكننا رؤيتها.

بعض الأمثلة على الطاقة الكهرومغناطيسية هي: الراديو وأشعة جاما والأشعة السينية وأجهزة الميكروويف والضوء فوق البنفسجي.

التحويلات الطاقية

يمكن تحويل طاقة الكائن من نوع إلى آخر. على سبيل المثال، دعنا ننظر إلى مثالنا المفضل، الكرة المدمرة. مع توقف الكرة عن الحركة أي في وضع السكون، معلقة في الهواء، كما ذكرنا لن يعود لديها أي طاقة حركية، ولكنها ستكتسب المزيد من الطاقة الكامنة كلما ازداد ارتفاعها.

بمجرد تحريرها لتسقط، ستبدأ طاقتها الحركية في الزيادة لأنها ترفع سرعتها بسبب الجاذبية، في حين أن طاقتها الكامنة تبدأ في الانخفاض، لأنها تقترب من الأرض رويدا رويدا. حين تصل الكرة إلى الأرض، فإن طاقتها الكامنة تقارب الصفر، طبعا إن اخترنا مرجعنا هو سطح الأرض.

نفس التحويلات ممكنة باستخدام الطاقة الكيميائية، ونحن نرى الكثير من الأمثلة على ذلك في حياتنا اليومية. على سبيل المثال، الأوكتان، وهو هيدروكربون موجود في البنزين، لديه طاقة كيميائية (طاقة كامنة) بسبب تركيبه الجزيئي.

يمكن إطلاق هذه الطاقة في محرك السيارة عندما يحترق البنزين، لينتج غازات عالية الحرارة، والتي بدورها تقوم بتحريك مكابس المحرك، وفي نهاية المطاف، تدفع السيارة للأمام (الطاقة الحركية). إذن يتم تحويل جزء من الطاقة الكيميائية إلى الطاقة الحركية للسيارة، في حين يتم تحويل جزء آخر إلى طاقة حرارية مثل الحرارة المنبعثة من المحرك.

إن إنتاج الطاقة يعد إحدى أبرز الرهانات في الحقبة الحديثة، وبات البحث عن مصادر جديدة وأكثر ملاءمة للأوضاع الحالية أولوية للدول، فمع ضمور الموارد الطاقية الأحفورية، أصبح إيجاد أنواع طاقية جديدة نظيفة، وغير مكلفة في ذات الحين حاجة ماسة وملحة للإنسانية.

للإستفادة من هذا المقال انسخ الرابط