بحث عن الطاقة الحرارية واستخداماتها

في دراسة بحث عن الطاقة الحرارية سنجد أن الطاقة الحرارية هي الطاقة الداخلية التي توجد في نظام محدد في حالة التوازن الديناميكي فالطاقة الحرارية لا يمكن تحويلها بسهولة إلى عمل مفيد.

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

جدول المحتويات

• مصادر الطاقة الحرارية
• المجالات التي تستخدم فيها الطاقة الحرارية
• طرق تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقات أخرى
• مميزات الطاقة الحرارية

مصادر الطاقة الحرارية

نجد في أي بحث عن الطاقة الحرارية الطاقة الحرارية هي الصورة الأساسية التي يمكن من خلالها تحويل كل صور الطاقة الأخرى إليها، كما أنها تعتبر الأساس الذي يكمن دوره في قيام الأنشطة البشرية والحيوانية والنباتية، فمصادر الطاقة الحرارية متعددة وفيما يلي نتناول الحديث عنها:-

1. الطاقة الحرارية الأرضية:

• الطاقة الحرارية تنشأ في باطن الأرض ثم تشع حرارتها بعد ذلك إلى سطح الأرض فتكون أهميتها في كون أنها تعد أحد مصادر الطاقة المتجددة.

2. الاحتكاك:

• يعتبر الاحتكاك أحد أهم مصادر الطاقة الحرارية، حيث تعد قوة الاحتكاك سبباً في توليد الطاقة الحرارية، فعلى سبيل المثال في حالة دفع شخص لصندوق بسرعة تكون ثابتة على أرضية خشنة فيكون هذا الفعل المنجز لم يتم تخزينه كأحد أنواع الطاقة الأخرى.
• حيث يؤدي ذلك إلى نقل الطاقة إلى طاقة حرارية، فينشأ في هذه الحالة الصندوق والأرضية مما يساهم في حدوث رفع درجة حرارتها.

3. قوة السحب:

• تعد قوة السحب أحد مصادر الطاقة الحرارية، حيث تعتبر قوة السحب على جسم متحرك بسبب وجود سائل كالماء مصدر من مصادر الطاقة الحرارية، فهي تعد مثال للقوة غير المحافظة.
• فنجد أن في حالة تحرك جسم ما من خلال مائع ينقل بعض الزخم وضبط الحركة التي تحدث بفعل هذا المائع، وفي حالة وقوف هذا الجسم عن حركته تبقي بعض أجزاء الحركة العشوائية المتبقية للسائل.
• التي تتوزع بين جميع جزيئاته، فهذه الحركة يتولد بفعل حدوثها طاقة حرارية.

4. الطاقة الشمسية:

• تعد الشمس أحد أهم مصادر أنواع الطاقة، ويرجع السبب في أهميتها إلى أن جميع البشر يستخدمونها بشكل يومي.
• ويرجع نمو وإنتاج غذاء النباتات إلى الشمس، لأنها تعد من مصادر الطاقة المتجددة التي تستخدم في إنتاج الحرارة والكهرباء.

5. الطاقة النووية:

• يرجع استخدام الطاقة النووية إلى استغلالها في المفاعلات النووية، التي تستخدم في محطات توليد الطاقة النووية، فهي تعد طاقة التحلل الإشعاعي في اليورانيوم أو بعض العناصر الأخرى التي تنتج عن حدوث التفاعلات النووية لغلى الماء.
• الذي يتسبب غليانه في تحريك التوربينات والمولدات الكهربائية، فالطاقة النووية تمثل نسبة تبلغ حوالي 20% تقريباً من الكهرباء التي تنتج في الولايات المتحدة.

6. النفط:

• يعد النفط من مصادر الطاقة الحرارية، ويرجع السبب في ذلك إلى أنه يتكون من مواد عضوية تحللت عبر مئات السنين، فهو ينتج عن احتراقه طاقة حرارية عالية وكبيرة.

7. الفحم الحجري:

• يرجع اعتبار الفحم الحجري من مصادر الطاقة الحرارية الهامة إلى أن له دور في إنتاج الطاقة التي يدخل استخدامها في تشغيل بعض المصانع والآلات.
• حيث كان استخدام الفحم الحجري سابق استخدام البترول والغاز الطبيعي بسبب أنهم لم يكن يتم اكتشافهم في هذا الوقت.

المجالات التي تستخدم فيها الطاقة الحرارية

في أي بحث عن الطاقة الحرارية يدخل استخدام الطاقة الحرارية في العديد من المجالات وفيما يلي نتعرف على أهم استخداماتها:-

1. تعود استخدامات الطاقة الحرارية إلى مجال الطبخ وتدفئة المنزل والخبز وتسخين المياه، كما أنها تستخدم أيضاً في المصانع وجميع نواحي الحياة فليس من الممكن العيش بدون طاقة حرارية.
2. تستخدم الطاقة الحرارية في مصانع الحديد والصلب حيث يعود استخدامها إلى صهر الحديد الخام لكي يصنع الصلب.
3. ترجع أهمية الطاقة الشمسية إلى أنها تستخدم في تسخين المياه التي يستخدمها الأشخاص في المنازل، فهي تعد من مصادر الطاقة الحرارية والمستدامة وأيضاً الطاقة المتجددة على كوكب الأرض، فيتم جمع الطاقة وتخزينها وتجميعها وتوزيعها كما تقوم الألواح الضوئية بجمع الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة كهربائية.
4. من استخدامات الطاقة الحرارية أنها تستخدم في الكثير من الصناعات ومصانع الغاز الطبيعي والكهرباء وأيضاً النفط لإنتاج الطاقة الحرارية التي لها العديد من الاستخدامات في المصانع مثل مصانع صناعة الورق.
5. يرجع استخدام الطاقة الحرارية الجوفية إلى تشغيل التوربينات التي تتولد من خلالها الطاقة الكهربائية، حيث أن المياه الساخنة التي تنتج عن توليد الطاقة الحرارية من البراكين التي توجد في باطن الأرض استخدامها في تسخين المباني والمنتجعات الصحية والعلاجية، كما أنها تستخدم أيضاً في ذوبان الثلج على الطرق والمرافق والمنازل وفي بعض المصانع المختلفة فهي استخدمت حديثاً.

طرق تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقات أخرى

هناك ثلاثة طرق في أي بحث عن الطاقة الحرارية عن تحويلها، وهي:

1. من الممكن أن تُحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية عن طريق استخدامها في السيارات.
2. من الممكن أن تُحول الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية عن طريق محطات توليد الكهرو حرارية.
3. من الممكن أن تُحول الطاقة الحرارية إلى طاقة إشعاعية كما هو الحال بالنسبة لضوء الشمس وأيضاً إشعال النار والحصول على الضوء منها.

مميزات الطاقة الحرارية

للطاقة الحرارية العديد من المميزات وفيما يلي نتناول الحديث عن هذه المميزات:-

1. صديقة للبيئة:

• من مميزات الطاقة الحرارية أنها تعتبر صديقة للبيئة، فنجد أن الانبعاثات التي تنتج عنها تكون قليلة جداً إذا قُمنا بمقارنتها مع الانبعاثات التي تنتج عن الوقود الأحفوري.
• فإن الاعتماد بكثرة على الطاقة الحرارية يساهم في الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري، وهذا السبب يرجع إلى قلة الانبعاثات التي تنتج عن استخدام المصدر.

2. متجددة:

• نجد أن من مميزات الطاقة الحرارية أنها متجددة، وذلك لأنها تنشأ من باطن الأرض.
• وباطن الأرض لديه القدرة على الاحتفاظ بحرارته بشكل مستمر، ولهذا السبب فالطاقة الحرارية تعد من المصادر المتجددة.

3. متوفرة بكميات هائلة:

• تعتبر الطاقة الحرارية من أنواع الطاقة التي يكون من السهل العثور عليها، حيث يبلغ استخدام العالم منها ما يقارب 15 تيرا وات تقريباً، فهذا الرقم الكبير لا يذكر أمام الطاقة المحفوظة في باطن الأرض.
• ومع ذلك فإن الطاقة التي تنتج عن استهلاكنا من الطاقة الحرارية الجوفية تبلغ 2 تيرا وات فهذا يعني أنه يجب استغلال واستخدام أكبر قدر ممكن من الطاقة الحرارية.

4. مناسبة للتدفئة والتبريد:

• من الأشياء التي تستخدم فيها الطاقة الحرارية تدفئة المنزل أو تبريده، مما أدي ذلك بدوره إلى إقبال عدد كبير من أصحاب المنازل على استخدام الطاقة الحرارية الجوفية في منازلهم.

5. مستقرة:

• تعد الطاقة الحرارية من مصادر الطاقة الموثوقة لذلك فهي طاقة مستقرة، حيث نجد أنه من الممكن أن نتوقع كمية من الطاقة المنتجة من خلال محطة توليد الطاقة الحرارية الجوفية بشكل دقيق.
• على خلاف الأمر مع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، فنجد في هذه الحالة أن للطقس دور كبير في إنتاج الطاقة بكافة أنواعها.
• وبالتالي فإن محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية ممتازة جداً في تحقيق الطلب على الطاقة في الوضع الاعتيادي.

6. خفض تكاليف الطاقة:

• يعد هذا العنصر من أهم العناصر المذكورة حيث أن له فوائد عديدة مثل خفض تكاليف التدفئة إلى حد كبير تبلغ نسبته حوالي 80% تقريباً من تكلفة الوقود الأحفوري العادي.