أشكال الطاقة وما هي أنواعها

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

تعريف الطاقة

تُعرَّف الطاقة بأنها إحدى خصائص المادة التي يمكن تحويلها إلى أحد أشكال الإشعاع أو الحرارة، ووفقًا لهذا التعريف، تجاوز التعريف الشائع للطاقة على أنها القدرة على أداء إجراءات معينة وبدأ مفهوم الطاقة في التوسع خلال الثورة الصناعية في أواخر القرن الثامن عشر، وقد تم إدراك أن الحرارة والإشعاع نوعان مهمان من الطاقة، وأن الحرارة تستخدم في أشكال عديدة كمصدر للتبريد في الصيف وفي الشتاء يمكن الشعور بالدفء كطاقة في بيئتنا.

أشكال الطاقة

هناك العديد من أشكال الطاقة، كل منها ينقسم إلى فئتين رئيسيتين: الطاقة الحركية والطاقة الكامنة، وفيما يلي تفصيل لكل منهما:

أولاً: الطاقة الحركية:

تُعرَّف الطاقة الحركية بأنها الطاقة التي تنتجها حركة الأجسام المختلفة، حيث إن الأجسام المتحركة لها القدرة على القيام بعمل معين أو إجراء تغيير معين، على عكس الأجسام الساكنة التي لا تحتوي على أي طاقة حركية، وهناك العديد من أشكال الطاقة الحركية منها:-

• الطاقة المشعة

هي طاقة كهرومغناطيسية تنتقل وتتحرك بين الموجات المستعرضة وتشمل الضوء المرئي، والأشعة السينية، وموجات الراديو، وأشعة جاما، والضوء، والأشعة الشمسية.

• الطاقة الحرارية

هي الطاقة الناتجة عن حركة الذرات والجسيمات في مادة ما، وتزداد كمية الطاقة الحرارية المنتجة مع زيادة سرعة حركة هذه الجسيمات، والطاقة الحرارية الأرضية هي مثال على هذه الطاقة.

• الطاقة الحركية

هي الطاقة المخزنة في الأجسام المتحركة حيث تزداد سرعة حركة الأجسام أثناء التذبذب، ويتم إطلاق هذه الطاقة عندما تتوقف الأجسام أو تتباطأ حركتها، وتعد طاقة الرياح مثالاً على هذا الشكل من الطاقة.

• طاقة الصوت

يتم إنتاج الصوت الذي يتم إنشاؤه بتأثير قوي على مادة معينة ويؤدي إلى اهتزاز هذه المادة، حيث تنتقل الطاقة من المواد على شكل موجات طولية وكمية الطاقة المنتجة ملحوظة، وطاقة الصوت صغيرة بشكل عام مقارنة بأنواع الطاقة الأخرى.

• الطاقة الكهربائية

تنتقل الطاقة الكهربائية عبر الأسلاك بحركة الجسيمات الصغيرة المشحونة، الإلكترونات، ومثال على هذه الطاقة هو البرق الذي يعتبر طاقة كهربائية طبيعية.

ثانيًا: الطاقة الكامنة أحد أشكال الطاقة:

إنها الطاقة الناتجة عن وجود الأشياء في نظام ما بترتيب معين، لأن كل كائن في النظام يؤثر على الكائن الآخر بقوة معينة، فمثلا يمثل الكون الذي نعيش فيه مجموعة كبيرة من الأنظمة المختلفة، ويتم تخزين الطاقة في أجسام تختلف في أحجامها بدءًا من الذرات وتصل إلى الكواكب أو يتم تخزينها أو إطلاقها منها، اعتمادًا على تغيير نمط أو نوع الطاقة.

• الطاقة الكيميائية

هي الطاقة المخزنة في روابط الجزيئات والذرات التي يمكن تحويلها إلى طاقة حرارية مثل حرق الأخشاب في الموقد، ومن أمثلة الطاقة الكيميائية البطاريات والفحم والكتلة الحيوية والغاز الطبيعي.

• الطاقة الميكانيكية

هي الطاقة المخزنة في الجسم نتيجة الضغط والتوتر، مثل الطاقة المتولدة في الزنبرك المضغوط والطاقة المخزنة في الأربطة المطاطية.

• الطاقة النووية

هي الطاقة المخزنة في نواة الذرة التي تجمع مكونات النواة لأن الجمع أو الفصل بين هذه المكونات يؤدي إلى انبعاث كميات كبيرة من المواد المشعة.

• طاقة الجاذبية الكامنة

هي الطاقة المخزنة في الأجسام نتيجة لقوة الجاذبية الناتجة عن زيادة هذه الطاقة مع وزن الجسم وارتفاعه عن الأرض، ومن الأمثلة على ذلك الطاقة الكهرومائية.

موارد الطاقة المتجددة:

موارد الطاقة المتجددة تبرز على أنها طاقة نظيفة، وتتجدد باستمرار ولا تنتج الكثير من انبعاثات الملوثات وغازات الاحتباس الحراري، فهي موارد مستدامة لا تختفي مع الاستهلاك، ومن أمثلتها:-

• طاقة الرياح

تستخدم لتوليد الكهرباء باستخدام التوربينات التي يمكن تركيبها في مواقع مختلفة، مثل الأراضي الزراعية أو الغابات، وعلى الرغم من أن الرياح تعتبر موردًا نظيفًا من مصادر الطاقة المتجددة الأخرى.

• الطاقة الشمسية

يعتبر ضوء الشمس مورداً هاماً لجعل الحياة ممكنة على الكوكب حيث يتم استخدامه لأغراض مختلفة مثل تسخين المياه أو تدفئة المنازل في فصل الشتاء ويمكن أيضًا استخدامه لتوليد الكهرباء مباشرةً باستخدام الألواح الكهروضوئية.

كما يمكن استخدام محطات خاصة لتوليد بخار يستخدم لتحويل أشعة الشمس المتساقطة عليها إلى كهرباء أو لتشغيل مولدات كهربائية لتوليد الكهرباء.

• الطاقة الحرارية الجوفية

الحرارة الكبيرة في الأرض هي مصدر هذه الطاقة، حيث يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء، خاصة في المناطق النشطة، لتدفئة المباني في الشتاء، وتبريد المباني في الصيف. ومع ذلك، يمكن أن تتسبب في انبعاث العديد من المركبات التي تساهم في تكوين المطر الحمضي.

• طاقة الكتلة الحيوية

تشمل الكتلة الحيوية أنواعًا مختلفة من المواد مثل الخشب، بقايا الطعام، النفايات، السماد والمواد النباتية التي يمكن إعادة استخدامها كوقود لتوليد الكهرباء.

• الطاقة الكهرومائية

يمكن استخدام الطاقة المائية المحتملة لتوليد الكهرباء عن طريق تشغيل التوربينات الكهرومائية المبنية بالقرب من أنظمة المياه مثل الأنهار، ولكنه يؤثر بالسلب على النظام البيئي ويمنع حركة الأسماك أو يساعد في تغيير درجة الحرارة.

• موارد الطاقة غير المتجددة

تستخدم على نطاق واسع لتلبية الاحتياجات المختلفة من خلال تحويلها إلى أنواع مختلفة من الطاقة، وقد تم تشكيل هذه الموارد نتيجة التعرض لعمليات جيولوجية مختلفة لفترة طويلة، ومن أمثلتها:-

• الفحم

هو نوع من الصخور الرسوبية ويتكون من الكربون والهيدروكربون وهو الشكل الأكثر استخدامًا للوقود الأحفوري في جميع أنحاء العالم حيث يستخدم في الصناعات المختلفة، بالإضافة إلى استخدامه في توليد الكهرباء، وإنتاج الورق والخرسانة، وهو ينتج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.

• الغاز الطبيعي

يتكون من غاز الميثان ويمكن أن يتشكل في المستنقعات ومناطق النفايات، وهو مصدر واسع الاستخدام لأنه أقل تلوثًا من الفحم، ويجب معالجة الغاز الطبيعي قبل أن يكون الغاز مناسبًا للاستخدام، للحصول على الميثان النقي عن طريق إزالة المركبات الأخرى منه لصنعه.

• البترول

يستخدم لاغراض مختلفة مثل تحويل البترول والكيروسين والبنزين المعروف بالزيت الخام وهو سائل سام وقابل للاشتعال يتشكل في اعماق الارض نتيجة العمليات الجيولوجية، ويشار إلى أنه يتم استخدامه في إنتاج البلاستيك والأدوية والأسفلت والمطاط الصناعي.

• اليورانيوم

معدن انشطاري ثقيل يمكن استخدامه لتوليد الكهرباء من خلال الاستفادة من كمية الحرارة الهائلة الناتجة عن انقسامه أثناء تفاعلات سلسلة الانشطار النووي، مع العلم أنه يجب معالجته قبل أن يبدأ الانشطارات لتوليد الكهرباء، وفشل عمليات الانشطار النووي يمكن أن يشكل عقبة أمام استخدامها على نطاق واسع.

أهمية الطاقة الطاقة

هي عنصر أساسي في الممارسة اليومية في مختلف مجالات الحياة، وفيما يلي نوضح كيفية استخدام الطاقة واستهلاكها في القطاعات الاقتصادية الرئيسية:

• القطاع الصناعي

يشمل استخدام الطاقة في مختلف المجالات، مثل البناء والتعدين والصناعة والغابات والصيد.

• قطاع الكهرباء

الكهرباء المنتجة تستخدم في عمل العديد من القطاعات المختلفة، وتشمل استخدام الطاقة في المحطات والمنشآت الخاصة لتوليد الكهرباء.

• قطاع النقل

يشمل استخدام الطاقة في مجموعة متنوعة من مركبات النقل وهي السيارات والطائرات والحافلات والشاحنات والسفن والقطارات، وتستخدم المنتجات النفطية مثل البنزين والديزل كوقود لتشغيل هذه المركبات.

• القطاع السكني والتجاري

يشمل المنازل والمكاتب والمستشفيات والمحلات التجارية والمطاعم والمدارس، وبسبب أوجه التشابه في مجالات استخدام الطاقة، يتم تجميع القطاعين السكني والتجاري معًا حيث يتم استخدامهما لأغراض متنوعة، بما في ذلك الإضاءة، تشغيل الأجهزة المختلفة والتدفئة في الشتاء والتبريد في الصيف.