ماهي الطاقة

الطاقة هي المقدرة على القيام بشغل (أى إحداث تغيير)، وهناك صور عديدة للطاقة، منها الحرارة والضوء (طاقة كهرومغناطيسية)، والطاقة الكهربائية.
ضمن الاستخدام الاجتماعي : تطلق كلمة "طاقة" على كل ما يندرج ضمن مصادر الطاقة، إنتاج الطاقة، واستهلاكها وأيضا حفظ موارد الطاقة. بما ان جميع الفعاليات الاقتصادية تتطلب مصدرا من مصادر الطاقة، فإن توافرها وأسعارها هي ضمن الاهتمامات الأساسية والمفتاحية. في السنوات الأخيرة برز استهلاك الطاقة كأحد أهم العوامل المسببة للاحترار العالمي global warming مما جعلها تتحول إلى قضية أساسية في جميع دول العالم.
ضمن سياق العلوم الطبيعية، الطاقة يمكن ان تاخذ أشكالا متنوعة : طاقة حرارية، كيميائية، كهربائية، إشعاعية، نووية، و طاقة كهرومغناطيسية، وطاقة حركة. هذه الأنواع من الطاقة يمكن تصنيفها بكونها طاقة حركية أو طاقة كامنة، مع أن بعض أنواع الطاقة تقاوم مثل هذا التصنيف مثلا : الضوء، في حين أن أنواع أخرى من الطاقة كالحرارة يمكن أن تكون مزيجا من الطاقتين الكامنة والحركية.
جميع أنواع الطاقة يمكن تحويلها Transformation من شكل لآخر بمساعدة أدوات بسيطة أو تقنيات معقدة : من الطاقة الكيميائية إلى الكهربائية عن طريق الأداة الشائعة البطاريات أو المركمات، ضمن سياق نظرية النسبية بدمج مجالي المادة والطاقة معا بحيث أصبح من الممكن ان تتحول الطاقة إلى مادة وبالعكس تحول المادة إلى طاقة : هذا الكشف الجديد عبر عنه أينشتاين بمعادلته الشهيرة E=mc². هذا التحول ترجم عمليا عن طريق الحصول على الطاقة بعمليات الانشطار النووي أو الاندماج النووي
مصطلحات الطاقة وتحولاتها مفيدة جدا في شرح العمليات الطبيعية. فحتى الظواهر الطقسية مثل الريح، والمطر والبرق والأعاصير tornado تعتبر نتيجة لتحولات الطاقة التي تأتي من الشمس على الأرض. الحياة نفسها تعتبر أحد نتائج تحولات الطاقة : فعن طريق التمثيل الضوئي يتم تحويل طاقة الشمس إلى طاقة كيميائية في النباتات، يتم لاحقا الاستفادة من هذه الطاقة الكيميائية المختزنة في عمليات الاستقلاب ضمن الكائنات الحية غيرية التغذية.
الطاقة هي المقدرة على القيام بعمل ما. وهناك صور عديدة للطاقة، يتمثل أهمها في الحرارة والضوء. الصوت أيضا عبارة عن طاقة. وهناك" الطاقة الميكانيكية" التي تولدها الالات، و"الطاقة الكيميائية" التي تتحرر عند حدوث تغيرات كيميائية. يمكن تحويل الطاقة من صورة إلى أخرى. فعلى سبيل المثال، يمكن تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في بطارية الجيب إلىضوء.ويمكن ان تعمل يداك كانهما الة. فاذا" فركت" كفيك معا في جو بارد فانهما تصبحان دافاتين. ان الطاقة الميكانيكية الناتجة من تاثير" فرك" الكفين" "بالاحتكاك" قد تحولت إلى حرارة. كمية الطاقة العالم الموجودة في العالم ثابتة على الدوام، فالطاقة لا تفنى ولا تستحدث. وعندما يبدو ان الطاقة قد استنفذت، فانها في حقيقة الامر تكون قد تحولت إلى صورة أخرى. {مصادر الطاقة} اننا نستخدم الطاقة المستمده من المصادر التي تختزن الطاقة الشمسية، مثل الفحم والبترول، مثلما نستخدم الطاقة المستمدة من الشمس مباشرة. وهناك الطاقة النووية التي تتحرر من الطاقة. {الطاقة النووية} توصل العلماء خلال الخمسين السنة الأخيرة إلى تحرير هذه الطاقة من بعض العناصر مثل اليورانيوم والبلوتونيوم. {الخشب والفحم} تنتلق الطاقة منهما بالاحتراق في سورة حرارة وضوء. يتكون الفحم من بقايا النباتات التي عاشت منذ ملايين السنين. الطاقة الموجودة في الخشب والفحم تاتى من الغذاء التي صنعته الاشجار والنباتات الأخرى بواسطة اشعة الشمس. {البترول} هو احد اهم مصادر الطاقة. ومنه نحصل على البنزين وزيت الديزلوزيت البرافين والاف المنتجات الأخرى. يتكون البترول من بقايا النباتات والحيوانات البحرية الدقيقة. {الغاز الطبيعي} يتكون تقريبا بنفس الطريقه التي يتكون بها البترول ويوجد بين طبقات الصخور العميقه في باطن الأرض. {الكهرباء} هي اعظم صور الطاقه فائده، حيث يمكن توصيلها من مكان إلى اخر عبر اسلاك. كما يمكن توليدها بسهوله من صور الطاقه الأخرى. فعلى سبيل المثال تستخدم طاقة مساقط المياه لتشغيل المولدات التي تنتج الكهرباء وهذه هي احدى صور "الكهرباء المائيه" أو الكهرباء المولده بالقوى المائيه. {مصادر أخرى للطاقه} تشمل هذه المصادر الرياح وامواج المحيط والمياه الحاره التي تتدفق من الأرض في بعض اجزاء من العالم على هيئة نبع ماء حار.وتتفجر معظم ينابيع الماء الحار في نيوزيلندا والولايات المتحده الامريكيه وايسلندا. ألطاقه وأنواعها الحصان يسير على الطاقة النوويية ما هي الطاقة؟ تقول العامة أن الطاقة هي القدرة للمادة على إعطاء قوى قابله على انجاز عمل معين. هل للطاقه اشكال مختلفه؟علل اجابتك ؟ اجل.يوجد للطاقه اشكال مختلفه مثل:- الطاقه العضليه، الطاقه الحركيه، الطاقه الشمسيه طاقة جريان الماء، طاقة موادالوقود الطاقه الكهربائيه ،الطاقه الكيماويه... مثال :- عندما تكون وجوهها المختلفه تساعد في عملية تحول الطاقه من شكل إلى اخر فالحصان المتحرك يولد الطاقه الكيماويه الموجوده في الشوقان والتبن إلى طاقه من نوع اخر. فمن اين تاتي هذه الطاقه الكيماويه ؟ ان الشوقان والتبن هما نباتات تحول نور الشمس وحرارتها من اجل النبته، وهي تلتقط النور والحراره في اجزائها المختلفه. ثم ان كل أنواع الطاقه تاتي من نور الشمس وحرارتها ،ولا يتعلق الامر بالطاقه المنتشره الظاهره فقط، بل أيضاً بالطاقه الكامنه في النباتات الماكوله من قبل الحيوانات التي تستطيع الجري فالحصان متحرك ذو قوه نوويه الطاقه الدوليه ؟؟ ما مصدر الأول للطاقه ؟ لقد اوضح "البيروت اينشتاين "ان الماده تستطيع ان تتحول إلى طاقه ،وهذا السياق المتبع داخل نظامنا الشمسي والذي يعطي انقاجا ضخماً. فلو كنا نستطيع ان نحول الماء الموجود في قدح زجاجي إلى طاقه، لحصلنا على نسبه منها تساوي ما يعطيه 280 الف طن من البترول. إن الأنسان اليوم قد تعلم إن يستغل المادة وان يحولها إلى قنابل هيدروجينيه مرعبه. ما هي الطاقة الناتجة عن الحركة ؟ نعلم أن الطاقة التي يملكها جسم ما هي القدرة هذا الجسم على القيام بعمل يعني تحريك قوة ما. فالسيارة التي انطفأت قدرات عملها إذ أنها عندما إحتازة مرتفع، حركت وزنها الخاص في المنحدر وهذا الوزن هو الذي بانحداره ساعد السيارة للوصول إلى محطة المحروقات فالجسم المتحرك يملك إذا طاقة خاصة به ويستطيع معها أن يؤدي عملاً معين. وهذا النوع يسمى في علم الفيزياء (الطاقة الحركية). الطاقة وأشكالها وتحولاتها إذا فكرنا جيداً يمكننا أن نكتشف أنه يوجد الكثير من أنواع الطاقة، كم هي أشكال الطاقة ؟ بطريقة علميه مبسطه، تميز علماء الفيزياء ستة أشكال متنوعة للطاقة كل واحد قابل أن يتحول إلى أي شكل آخر … نستطيع أن نتحقق من كل ذلك بسهوله عندما نرى الطاقات من حولها. أشكال الطاقة هي : 1. 1. 1. الطاقة الآلية تضم الطاقة الحركية والطاقة الكامنة. 2.الطاقة الحرارية 3.الطاقة الكيميائية 4. الطاقة الكهربائية 5. الطاقة الإشعاعية 6.الطاقة النووية بقاء الطاقه عندما يريد سائق السياره ايقاف سيارته المنطلقه بسرعه فانه يعمل المكابح (الفرامل) وهو بذلك يسلط قوه على العجلات لايقافها عن الدوران.فاذا كانت سرعه السياره 70 كلم / س مثلا فان القوه اللازمه لايقافها تكون أكبر مما لو كانت سرعتها 30 كلم / سا.كذلك فان ايقاف شاحنه ضخمه تسير يسرعه 70 كلم / س يتطلب قوه أكبر من القوه المطلوبه لايقاف سياره تسير بسرعه نفسها.وهذا يعود إلى ان الشاحنه اثقل من السياره بكثير وهذا يكسبها كميه تحرك (زخما) أكبر. فكميه التحرك لا تعتمد فقط على سرعه الجسم بل أيضا على كتلته.فالشاحنه المنطلقه بسرعه 70 كلم / س تتميز بكميه أكبر مما لو كانت تسير بسرعه 30 كم /س.ان كميه تساوي كتلته مضروبه في سرعته وقد اكتشف العلماء ان لدى ارتطام الاجسام.ببعضها أو تصادمها فان كميه تحركها الكليه لا تتغير وهذا ما يسمى بقانون بقاء كميه التحرك.فاذا ما امسكت بشخص يقف بجانب مدرج التزلج في أثناء تزلجك على الجليد مثلا فانكما تنطلقان معا وبسرعه اقل من سرعتك الاصليه.وهذا يعود إلى ان كميه تحركك الاصليه قد اقتسمت بين الشخصين.ان قانون بقاء كميه التحرك هو احد اهم المبادئ الرئيسيه في الفيزياء.وهناك قانون اخر مشابه هو قانون البقاء وينص على ان الطاقه لا تخلق ولا تفنى بل تتحرك فقط من شسكل إلى اخر.ولقد ذكرنا بعض الامثله عن تغيرات الطاقه هذه في صفحه 76 ومن السهل التفكير بامثله أخرى.فالفحم مثلا يحرق في محطه توليد القدره فيعطي الحراره وهذه الحراره تستخدم لإنتاج البخار لتدوير اشياء التوربين (العنفه).والتوربين بدوره يحرك المولد الذي يمدنا بالكهرباء.وفي المدفاه الكهربائيه تتحول الطاقه الكهربائيه إلى حراره.هكذا فان الطاقه الكيمياويه المخزونه في الفحم قد استخدمت لإنتاج الطاقه الحراريه في المدفاه الكهربائيه.ولكن يجدر بنا التذكير هنا بان في عمليه كهذه لا يمكن الاستفاده من كل طاقه كيماويه في الفحم لاستخدامها في المدافئ أو في المحركات الكهربائيه.ذلك ان قسما من الطاقه يفقد خلال هذه العمليه.فمثلا في التوربين والموبلد تتولدج حراره بفعل احتكاك الاجزاء المتحركه فيهما.كما أن قسما من الطاقه الكهربائيه يسخن الاسلاك والكابلات الناقله للتيار الكهربائي وفي هذا كله فقدان للطاقه لا يحقق اي غرض مفيد.الا الذي يهمنا هنا هو انه ليس هناك من ضياع حقيقي للطاقه بل فقط تحول من شكل إلى اخر. في عصور ما قبل التاريخ استخدمت الاشجاروالنباتات المختلفه الناميه على مر الضهور الضوئيه والحراريه من الشمس.ثم تحولت هذه النباتات تدريجيا إلى وقد كالفحم والنفط والغاز الطبيعي.ونحن عندما نستخدم أنواع الوقود هذه فان الطاقه التي نحصل عليها هي نفس الطاقه التي وصلت للارض من الشمس في العصور الغابره مختزنه في بقايا الكائنات العضويه على شكل طاقه كيميائيه. وفي مدى الثلاثين الأخيره اكتشف الإنسان مصدرا جديدا للطاقه لا يزال في مرحله التطوير هو لطاقه النوويه. المصادر الثانويه للطاقه:
تأتي معظم الطاقة التي يستخدمها العالم من الفحم. والكهرباء.والبترول والتحولات الذرية (الطاقة النووية). لكن توجد كذلك مصادر ثانوية للطاقة.

بعض هذه المصادر، مثل طاقة الرياح، قد عرف منذ آلاف السنين وهناك مصادر أخرى، مثل مجمعات الطاقة الشمسية، قد اكتشفت منذ عهد قريب جداً. طاقة الرياح:

تستخدم طاقة الرياح في تسيير السفن الشراعية واليخوت حتى السفن الكبيرة كانت تعتمد على طاقة الرياح قبل أن تكتشف المحركات. وكانت طواحين الهواء تستخدم لمئات السنين في طحن القمح والغلال الأخرى ولا يزال الفلاحون حتى يومنا هذا يستخدمون هذه الطواحين بكثرة في ضخ المياه.بعض هذه الطواحين تستخدم لإدارة مولدات القدرة الكهربية. ولكنها عادة لا تنتج إلا كميات ضئيلة من الكهربية قد لا تكفي إلا لمزرعة واحدة. طاقة المياه:

تأتي الطاقة المائية من طاقة تدفق المياه أو سقوطها. ولقد كانت طاقة المياه من أول أنواع الطاقة التي تعلم الإنسان استخدامها منذ حوالي 2000سنة، حيث اخترع إنسان ما الساقية (الناعورة) وهي عبارة عن عجلة ذات ارياش حول إطارها وعندما يرتطم الماء المتحرك بالا رياش فانه يدير العجلة ويستخدم العجلة الدوارة في تسيير آلة. بهذه الطريقة تتحول طاقة المياه إلى طاقة ميكانيكية. لقد ظلت السواقي لمئات السنين تستخدم في طواحين المياه لطحن الغلال. كانت العجلات تدار بواسطة مياه الأنهار سريعة التدفق. في الوقت الحاضر، يعتبر توليد الكهرباء من أهم استخدامات القدرة المائية، فعندما يتدفق الماء من مستوى عالٍ إلى مستوى منخفض فانه يدير التوربينات التي تشغل المولدات الكهربائية. والتوربين يعمل بنفس الطريقة التي تعمل بها الساقية ويطلق على الكهرباء التي تولد بهذه الطريقة اسم الكهرباء المائية. في العادة تشيد بجانب النهر محطة لتوليد القدرة الكهربية بالقوة المائية. يقم سد ليحجز خلفه مياه النهر، ثم يغذيها للتوربينات بقوة هائلة. ***طاقة المد والجزر والأمواج ***

توجد كميات هائلة من الطاقة في حركات المد والجزر بالمحيطات. ويمكن استخدام هذه الطاقة في أغراض مختلفة. فعلى سبيل المثال، محطات توليد القدرة الكهربية من حركات المد والجزر تعمل كمحطات هيدروكهربائية لتوليد القدرة وذلك بتحويل طاقة مياه المد والجزر المتحركة إلى الكهرباء. أيضاً، تعتبر حركة أمواج البحر إلى أعلى والى اسفل مصدراً للطاقة، ويمكن استخدامه لتوليد الكهرباء.

• 
  
  
  
  • 
    
    
    
    • مجمعات الطاقة الشمسية***
      
    </LI>
    
  </LI>
  

إن معظم الطاقة التي يستخدمها العالم تأتي اصلا من الشمس. لكن مجمعات الطاقة الشمسية تستخدم تلك الطاقة المستمدة مباشرة من الشمس بدلا من تبديدها دون جدوى. تجميع الطاقة :هناك طريقتان في الطريقة الأولى، يتم تركيز أشعة الشمس على مجمع بواسطة مرايا مكافئيه المقطع (طاسية الشكل). ويتكون المجمع عادة من عدد من الأنابيب بها ماء أو هواء. تسخن حرارة الشمس الهواء أو تحول الماء إلى بخار. في الطريقة الثانية، يمتص المجمع ذو اللوح المستوى حرارة الشمس تقريبا بنفس الطريقة التي يمتصها بها مستنبت زجاجى في بستان. وتستخدم الحرارة لتنتج هواء ساخن أو بخار. استخدامات الطاقة الشمسية: يمكن استخدام الطاقة الشمسية في أغراض كثيرة احد أهم هذه الاستخدامات هو تدفئة المنازل. يمرر الهواء الساخن أو الماء الساخن في مواسير ومشعات حول المنزل. يمكن استخدام البخار لإدارة توربين يشغل آلة أو يساعد على توليد كهرباء. كذلك يمكن تركيز أشعة الشمس بحيث تسخن الأفران وتطهى الطعام.الطاقة:

هي مفردة الكمية الفعلية التي توضح مقدار العمل الذي يمكن أن تضطلع بها القوة، وسمة من الكائنات والأنظمة التي تخضع لقانون الحفاظ على البيئة. أشكال مختلفة من الطاقة الحركية وتشمل، المحتملة، والحرارية، والجاذبية
والصوت، والضوء المرونة، والطاقة الكهرومغناطيسية. وأشكال الطاقة وغالبا ما سميت قوة ذات الصلة
يستطيع أي شكل من أشكال الطاقة أن تتحول إلى شكل آخر، على سبيل المثال، من المحتمل أن الحرارية، وتبدد في الغلاف الجوي. عندما بلغ سعر النفط، التي تتضمن سندات عالية الطاقة، ويتم حرق، والطاقة المفيدة المحتملة في النفط يتم تحويلها إلى طاقة حرارية، والتي لم يعد من الممكن استخدامها لأداء العمل (على سبيل المثال، جهاز السلطة)، وخسر هو. على الرغم من أن الطاقة الحرارية قد لا يكون شكل مفيد من أشكال الطاقة، والطاقة الاجمالية ما زالت على حالها. مجموع الطاقة دائما لا يزال هو نفسه كلما التغييرات الطاقة من شكل إلى آخر، حتى لو كانت الطاقة يفقد قدرته على أن تستخدم لأداء العمل. هذا المبدأ، والحفاظ على الطاقة، وينسبها لأول مرة في أوائل القرن 19th وينطبق على أي نظام معزول. وفقا لنويثر مبرهنة، والحفاظ على الطاقة هو نتيجة لحقيقة أن قوانين الفيزياء لاتتغيرمعمرورالوقت
على الرغم من أن الطاقة الكلية للنظام لا يتغير مع مرور الوقت، قد قيمته تعتمد على إطار مرجعي. على سبيل المثال، أحد الركاب في مقاعدهم في الطائرة لم تتحرك صفر الطاقة الحركية النسبية للطائرة، ولكن غير صفرية الطاقة الحركية النسبية إلى الأرض.
الطاقة ἐνέργεια كلمة مشتقة من اليونانية (energeia)، الذي يظهر للمرة الأولى في عمل Nicomachean الأخلاق [3]) لأرسطو في القرن 4th قبل الميلاد. في 1021 م، والفيزيائي العربي، Alhazen، في كتاب المناظر، الذي عقد أشعة الضوء لتكون تيارات من جسيمات الطاقة في الدقيقة، مشيرا إلى أن "أصغر أجزاء من النور" تحتفظ "خصائص الوحيد الذي يمكن معالجته عن طريق الهندسة والتحقق من التجربة "و" أنها تفتقر إلى كل الصفات معقولة باستثناء الطاقة.
وفي 1121، عبد الرحمن الخازني، في كتاب ميزان الحكمة، واقترح أن طاقة الجاذبية المحتملة للهيئة يختلف اعتمادا على المسافة التي تفصله عن وسط الأرض
مفهوم الطاقة انبثقت فكرة تجاه فيفا، لايبنتز الذي يعرف بأنه منتج من كتلة الجسم وسرعته التربيعية ؛ انه يعتقد ان مجموع تجاه فيفا كان الحفظ. لحساب تباطؤ بسبب الاحتكاك، لايبنتز نظرية مفادها ان الحرارة تألفت من الحركة العشوائية للأجزاء المكونة لهذه المسألة، وهو الرأي الذي يشاطره إسحق نيوتن، على الرغم من أنه سيكون أكثر من قرن من الزمان حتى كان هذا المقبولة عموما. في عام 1807، كان توماس يونغ اول من استخدم مصطلح "الطاقة" بدلا من تجاه فيفا، بمعناها الحديث. [6] غوستاف - غاسبار كوريوليس وصف "الطاقة الحركية" في عام 1829 بمعناها الحديث، وعام 1853، ويليام رانكين مصطلح "الطاقة الكامنة." قيل لبعض السنوات الطاقة سواء كانت مادة (من السعرات الحرارية) أو مجرد كمية فيزيائية، مثل الزخم
وليام طومسون (اللورد كلفن) دمج جميع هذه القوانين إلى قوانين الديناميكا الحرارية، والذي ساعد في التطور السريع لتعليل العمليات الكيميائية باستخدام مفهوم الطاقة رودلف كلوسيوس، جوشيا ويلارد جيبس، ونرنست. كما أدى ذلك إلى معادلات رياضية لمفهوم الكون قبل كلوسيوس وإلى سن قوانين من الطاقة المشعة من قبل جوزيف ستيفان
خلال محاضرة 1961 للطلاب الجامعيين في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وريتشارد فاينمان، واحتفل مدرس الفيزياء والحائز على جائزة نوبل، وقال هذا عن مفهوم الطاقة
هناك واقع الأمر، أو إذا كنت ترغب في ذلك، على القانون، والتي تحكم الظواهر الطبيعية التي هي معروفة حتى الآن. لا يوجد استثناء لهذا القانون المعروف، بل هو بالضبط، حتى الآن نحن نعرف. يسمى هذا القانون هو الحفاظ على الطاقة، وهي تنص على أن هناك كمية معينة، والتي نسميها الطاقة، وهذا لا يغير في التغييرات العديدة التي تمر الطبيعة. التي هي فكرة أكثر تجريدية، لأنه هو مبدأ الرياضية ؛ تقول بأن هناك كمية عددية، والتي لا تتغير عندما يحدث شيء. ليس وصفا للآلية، أو أي شيء ملموس، بل هو مجرد حقيقة الغريب أننا نستطيع أن يحسب عدد بعض، وعندما ننتهي من يراقب الطبيعة من خلال الذهاب لها الحيل وحساب عدد مرة أخرى، فإنه هو نفسه ومحاضرات فاينمان في الفيزياء
منذ عام 1918 كما كان من المعروف أن قانون الحفاظ على الطاقة هو نتيجة مباشرة الرياضية من التماثل الإنتقالي للالمتقارن لكمية الطاقة، وهي المرة. وهذا هو، لأن الطاقة هي الحفاظ على قوانين الفيزياء لا تميز بين لحظات مختلفة من الزمن (انظر نويثر مبرهنة)
الطاقة في سياقات مختلفة منذ بداية الكون
مفهوم الطاقة وتحولاتها هو مفيد في شرح وتوقع معظم الظواهر الطبيعية. اتجاه التحولات في مجال الطاقة (أي نوع من الطاقة تتحول إلى نوع آخر) كثيرا ما وصفت من قبل الكون (انتشار الطاقة على قدم المساواة بين جميع درجات الحرية المتاحة) الاعتبارات، كما هو الحال في جميع التحولات الطاقة الممارسة مسموح بها على نطاق صغير، ولكن التحولات الكبيرة معينة لا يجوز لأنه من المستبعد أن الطاقة إحصائيا أو المسألة سوف عشوائيا الانتقال إلى أشكال أكثر تركيزا أو أصغر المساحات.
مفهوم الطاقة على نطاق واسع في جميع العلومةفي البيولوجيا، والطاقة، هي سمة من سمات جميع النظم البيولوجية من المحيط الحيوي لأصغر الكائنات الحية. داخل الكائن أنها مسؤولة عن نمو وتطور خلية بيولوجية أو العضية كائن بيولوجي. الطاقة وبالتالي كثيرا ما يقال ان تخزن الخلايا في هياكل جزيئات المواد مثل الكربوهيدرات (السكريات بما في ذلك)، والدهون، والبروتينات، والتي تطلق الطاقة عندما يتفاعل مع الأكسجين في التنفس. من الناحية البشرية، أي ما يعادل الإنسان (وهو) (الإنسان وتحويل الطاقة) يشير، على قدر معين من النفقات والطاقة، والكمية النسبية من الطاقة اللازمة لاستقلاب الإنسان، وبافتراض أن متوسط الانفاق على الطاقة البشرية من 12،500 كيلوجول يوميا، والايض الأساسي بمعدل 80 واط. على سبيل المثال، إذا كان لدينا هيئات تشغيل (في المتوسط) في 80 واط، ثم مصباح كهربائي يعمل على 100 واط يعمل على 1.25 في حكم الإنسان (100 ÷ 80) أي 1.25 و. لمهمة صعبة تتمثل في بضع ثوان فقط مدة، هل يمكن لشخص وضعت آلاف واط، عدة مرات في واط 746 حصان واحد مسؤول. المهام دائم لبضع دقائق، لصالح الإنسان يمكن أن تولد ربما 1،000 واط. لذلك النشاط الذي يجب أن تستمر لمدة ساعة، وانخفاض الإنتاج إلى حوالي 300 ؛ لنشاط تواكب كل يوم، وحوالي 150 واط في الحد الأقصى.
ويعادل الإنسان يساعد فهم تدفق الطاقة في النظم الفيزيائية والبيولوجية بالإعراب وحدات الطاقة البشرية من حيث : أنها توفر "يشعر" لاستخدام قدر معين من الطاقة
في الجيولوجيا، والانجراف القاري، وسلاسل الجبال والبراكين والزلازل والظواهر التي يمكن تفسيرها من زاوية التحولات الطاقة في باطن الأرض. [10] ورغم الظواهر الجوية مثل الرياح والمطر والبرد والثلج والبرق والزوابع والأعاصير، كلها نتيجة لتحولات الطاقة الناتجة عن الطاقة الشمسية على الغلاف الجوي لكوكب الأرض.
في علم الكون وعلم الفلك والظواهر من النجوم، ونوفا، ونوفا وأشباه النجوم وانفجارات اشعة غاما هي الكون أعلى إنتاج الطاقة من تحولات المسألة. كل الظواهر النجمية (بما في ذلك النشاط الشمسي) هي التي تحرك التحولات أنواع مختلفة من الطاقة. الطاقة في هذه التحولات هو إما من الانهيار الجاذبية للمادة (الهيدروجين الجزيئي عادة) إلى فئات مختلفة من الأجسام الفلكية (النجوم والثقوب السوداء وغيرها)، أو من الاندماج النووي (من عناصر أخف، في المقام الأول الهيدروجين).

تحولات الطاقة في الكون على مر الزمن وتتميز أنواع مختلفة من الطاقة الكامنة التي أصبحت متوفرة منذ الانفجار الكبير، في وقت لاحق ان "الافراج" (تحولت إلى أنواع أكثر فعالية للطاقة مثل الطاقة الحركية أو مشع)، عندما آلية تحريك الدعوى هو متوفر.
أمثلة مألوفة في مثل هذه العمليات تشمل الاضمحلال النووي في الوقت الذي يتم إطلاق الطاقة التي كانت في الأصل "تخزين" في النظائر المشعة الثقيلة (مثل اليورانيوم والثوريوم)، قبل nucleosynthesis، وهي عملية في نهاية المطاف باستخدام الطاقة الجاذبية المحتملة أفرج عنه من انهيار الجاذبية من النجوم المتفجرة، لتخزين الطاقة في خلق هذه العناصر الثقيلة قبل أن أدرجت في المنظومة الشمسية والأرض. هذه الطاقة يتم تشغيلها وأفرج عنه في صنع قنابل الانشطار النووي. في عملية أبطأ، والحرارة من الاضمحلال النووي لهذه الذرات في جوهر النشرات الأرض حرارة، والتي بدورها قد رفع الجبال، عن طريق تكون الجبال. هذا الرفع البطيء يمثل نوعا من الجاذبية المحتملة لتخزين الطاقة من الطاقة الحرارية، والتي قد يتم الافراج عن الطاقة الحركية النشطة في الانهيارات الأرضية، وبعد أن أثار الحدث. الزلازل أيضا الإفراج دنة تخزين الطاقة الكامنة في الصخور، ومخزن التي تم إنتاجها في نهاية المطاف من المصادر نفسها الحرارة المشعة. وبالتالي، وفقا لهذا الفهم، والأحداث مألوفة مثل الانهيارات الأرضية والزلازل الافراج عن الطاقة التي تم تخزينها على الطاقة الكامنة في مجال الجاذبية الأرضية أو سلالة دنة (الطاقة الميكانيكية المحتملة) في الصخور، وقبل هذا، وتمثل الطاقة التي تم تخزينها في ذرات ثقيلة منذ انهيار طويلة دمرت النجوم خلقت هذه الذرات.
في آخر سلسلة من التحولات بداية مماثلة في فجر الكون، الاندماج النووي للهيدروجين في الشمس النشرات مخزن آخر من الطاقة الكامنة، التي أنشئت في وقت حدوث الانفجار الكبير. في ذلك الوقت، وفقا للنظرية، وتوسيع فضاء الكون يبرد بسرعة كبيرة جدا لالهيدروجين تماما لتندمج العناصر الأثقل. هذا يعني أن الهيدروجين يمثل تخزين الطاقة المحتملة التي يمكن أن تنطلق من الانصهار. مثل هذا الانصهار هو العملية الناجمة عن الحرارة والضغط ولدت من الانهيار الجاذبية السحب الهيدروجين عندما تنتج النجوم، وبعض من الطاقة الاندماجية ثم يتم تحويلها إلى ضوء الشمس. قد أشعة الشمس من وجهة نظرنا هذه الشمس مرة أخرى كما يمكن تخزين الطاقة الكامنة الجاذبية بعد ان الضربات على الأرض، حسب (على سبيل المثال) تتبخر المياه من المحيطات ويترسب على الجبال (حيث، بعد الإفراج عنه في أحد السدود الكهرمائية، ويمكن استخدامه لدفع توربينات مولدات الكهرباء أو لإنتاج الكهرباء). ضوء الشمس كما يدفع الكثير من ظواهر الطقس، ما عدا تلك التي تولدها الأحداث البركانية. مثال على الطاقة الشمسية الحدث بوساطة الطقس هو الإعصار، الذي يحدث عند مساحات كبيرة من الأراضي غير مستقرة من المحيطات الدافئة وساخنة على مدى أشهر، والتخلي عن بعض من الطاقة الحرارية فجأة إلى السلطة بعد أيام قليلة من الحركة الجوية العنيفة. أشعة الشمس هي أيضا التي استولت عليها مصانع المواد الكيميائية والطاقة الكامنة في عملية التمثيل الضوئي، وعندما ثاني أكسيد الكربون والماء (اثنين من المركبات المنخفضة الطاقة) يتم تحويلها إلى مركبات عالية الطاقة والكربوهيدرات، والدهون، والبروتينات. النباتات أيضا الافراج عن الأكسجين خلال عملية التمثيل الضوئي، والذي يتم استخدامه من قبل الكائنات الحية بوصفها المتقبلة الإلكترون، لإطلاق سراح الطاقة من الكربوهيدرات، والدهون، والبروتينات. الافراج عن الطاقة المخزنة خلال عملية التمثيل الضوئي والحرارة والضوء قد يكون تسبب فجأة بسبب شرارة، في حرائق الغابات، أو أنها قد تكون متاحة لأكثر ببطء عملية الأيض أو الحيوان أو الإنسان، وعندما تكون هذه الجزيئات بلعها، وهدم يتم تشغيلها بواسطة انزيم عمل. من خلال كل من هذه السلاسل والتحول، وإمكانات الطاقة المخزنة في وقت الانفجار الكبير هو في وقت لاحق صدر عن الأحداث وسيطة، وأحيانا يجري تخزينها في عدد من الطرق على مر الزمن بين الإصدارات، وأكثر نشاطا في مجال الطاقة. في جميع هذه الأحداث، ونوع واحد من الطاقة يتم تحويلها إلى أنواع أخرى من الطاقة، بما في ذلك الحرارة.
== أنواع الطاقة ==إن القلق من تلوث هواء المدن ومن المطر الحمضي وتسرب النفط والمخاطر النووية وارتفاع حرارة الأرض يحث على إعادة تفحص بدائل الفحم والنفط والطاقة النووية، وعلى الرغم من أن مصادر الطاقة البديلة ليست خالية من التلويث عموماً، فإنه يوجد مجال واسع من الخيارات التي يكون ضررها البيئي أقل بكثير من مصادر الطاقة التقليدية.
إن أفضل التقنيات الواعدة هي التي تسخر طاقة الشمس حيث يعتبر التحويل الحراري المباشر للإشعاعات الشمسية إلي طاقة كهربائية عبر الخلايا الشمسية تقنية جديدة ومتطورة وهو صناعة إستراتيجية باعتبارها مصدراً طاقوياً مستقبلياً سيكون له الأثر الأكبر في المحافظة على مصادر الطاقة التقليدية ولأغراض أهم واستغلال أثمن علاوة على أن مصدر طاقته مجاني ولا ينضب ونظيف ودون مخلفات أو أخطار.
تعريف الخلايا الشمسية :
إن الخلايا الشمسية هي عبارة عن محولات فولتضوئية تقوم بتحويل ضوء الشمس المباشر إلي كهرباء، وهي نبائظ شبه موصلة وحساسة ضوئياً ومحاطة بغلاف أمامي وخلفي موصل للكهرباء.
لــقد تم إنــماء تقنيات كثيرة لإنـتــاج الخلايـا الشمسيـــة عبر عــــمــليات متسلسلة من المعالجات الكيميائية والفيزيائية والكهربــائيـــة عـــلى شكــل متكاثف ذاتي الآليــــة أو عالي الآلية، كمـــا تـم إنماء مــــواد مختلفـــة من أشبــاه الموصلات لتصنيع الخلايـــا الشمسية على هيئة عناصر كعنصر السيليكون أو على هيئة مركبات كمركب الجاليوم زرنيخ وكربيد الكادميوم وفوسفيد الأنديوم وكبريتيد النحاس وغيرها من المواد الواعدة لصناعة الفولتضوئيات.
ميكانيكية تيار الخلايا الشمسية :
الخلية الشمسية للتطبيقات الأرضية هي رقاقة رفيعة من السيليكون مشابة بمقادير صغيرة من الشوائب لإعطاء جانب واحد شحنة موجبة والجانب الآخر شحنة سالبة مكونة ثنائياً ذا مساحة كبيرة.
تولد الخلايا الشمسية قدرة كهربائية عندما تتعرض لضوء الشمس حيث الضوئيات (الفوتونات) والتي يحمل كل منها كماً طاقوياً محدداً يكسب الإلكترونات الحرة طاقة تجعلها تهتز حرارياً وتكسر الرابط الذري بالشبكة بالمادة الشبه موصلة ويتم تحرير الشحنات وإنتاج أزواج من الإلكترون في الفراغ. تنطلق بعد ذلك حاملات الشحنة هذه متجهة نحو وصلة الثنائي متنقلة بين نطاقي التوصيل والتكافؤ عبر الفجوة الطاقوية وتتجمع عند السطح الأمامي والخلفي للخلية محدثة سريان تيار كهربي مستمر عند توصيل الخلية بمحمل كهربي وتبلغ القدرة الكهربية المنتجة للخلية الشمسية عادة واحد وات.
أنواع الخلايا الشمسية التجارية :
تم تصنيع خلايا شمسية من مواد مختلفة إلا أن أغلب هذه المواد نادرة الوجود بالطبيعة أولها خواص سامة ملوثة للبيئة أو معقدة التصنيع وباهظة التكاليف وبعضها لا يزال تحت الدراسة والبحث وعليه فقد تركز الاهتمام على تصنيع الخلايا الشمسية السيليكونية وذلك لتوفير عنصر السيليكون في الطبيعة علاوة على أن العلماء والباحثين تمكنوا من دراسة هذا العنصر دراسة مستفيضة وتعرفوا على خواصه المختلفة وملاءمته لصناعة الخلايا الشمسية المتبلرة ومتصدعة التبلر.
1- الخلايا الشمسية السيليكونية المتبلرة :
تصنع هذه الخلايا من السيليكون عبر إنماء قضبان من السيليكون أحادي أو عديد التبلر ثم يؤرب إلي رقائق وتعالج كيميائياً وفيزيائياً عبر مراحل مختلفة لتصل إلي خلايا شمسية.
كفاءة هذه الخلايا عالية تتراوح بين 9 – 17 % والخلايا السيليكونية أحادية التبلر غالية الثمن حيث صعوبة التقنية واستهلاك الطاقة بينما الخلايا السيليكونية عديدة التبلر تعتبر أقل تكلفة من أحادية التبلر وأقل كفاءة أيضاً.
2- الخلايا الشمسية السيليكونية الأمورفية (متصدعة التبلر) :
مادة هذه الخلايا ذات شكل سيليكوني حيث التكوين البلوري متصدع لوجود عنصر الهيدروجين أو عناصر أخرى أدخلت قصداً لتكسبها خواص كهربية مميزة وخلايا السيليكون الأمورفي زهيدة التكلفة عن خلايا السيليكون البلوري حيث ترسب طبقة شريطية رقيقة باستعمال كميات صغيرة من المواد الخام المستخدمة في عمليات قليلة مقارنة بعمليات التصنيع البلوري. ويعتبر تصنيع خلايا السيليكون الامورفي أكثر تطويعاً وملاءمة للتصنيع المستمر ذاتي الآلية.
تتراوح كفاءة خلايا هذه المادة ما بين 4 – 9 % بالنسبة للمساحة السطحية الكبيرة وتزيد عن ذلك بقليل بالنسبة للمساحة السطحية الصغيرة وإن كان يتأثر استقرارها بالإشعاع الشمسي.
تعتبر الطاقة الحيوانية أول طاقة شغل استخدمها الإنسان في فجر الحضارة عندما استخدم الحيوانات الأليفة في أعماله ثم شرع واستغل قوة الرياح في تسيير قواربه لآفاق بعيدة. واستغل هذه الطاقة مع نمو حضارته، واستخدمها كطاقة ميكانيكية في إدارة طواحين الهواء وفي إدارة عجلات ماكينات الطحن ومناشير الخشب ومضخات رفع الماء من الآبار وغيرها. وهذا ما عرف بالطاقة الميكانيكية.
قوة الحيوانات نجدها مستمدة من الطاقة الكيميائية الموجودة في الطعام بعد هضمه في الإنسان والحيوان. والطاقة الكيميائية نجدها في الخشب الذي كان يستعمل منذ القدم في الطبخ والدفء. وفي بداية الثورة الصناعية استخدمت القوة المائية كطاقة تشغيلية (شغل) بواسطة نظم سيور وبكر وتروس لإدارة العديد من الماكينات.
نجد الطاقة الحرارية في المحركات البخارية التي تحول الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة ميكانيكية. فالآلة البخارية يطلق عليها آلة احتراق خارجي، لأن الوقود يحرق خارج المحرك لتوليد البخار الذي يدير المحرك. لكن في القرن 19 إخترعت محرك الإحتراق الداخلي، مستخدما وقودا يحترق داخل الآلة حسب نظام غرف الإحتراق الداخلي المباشر بها، لتصبح مصدرا للطاقة الميكانيكية التي أستغلت في عدة أغراض كتسيير السفن والعربات والقطارات.
في القرن 19 ظهر مصدر آخر للطاقة، لايحتاج لإحتراق الوقود، وهو الطاقة الكهربائية المتولدة من الدينامو مولد كهربائي. أصبحت هذه المولدات تحول الطاقة الميكانيكية لطاقة كهربائية التي أمكن نقلها إلي أماكن بعيدة عبر الأسلاك، مما جعلها تنتشر، حتى أصبحت طاقة العصر الحديث ولاسيما وأنها متعددة الأغراض، بعدما أمكن تحويلها لضوء وحرارة وطاقة ميكانيكية، بتشغيلها محركات الآلات والأجهزة الكهربائية. تعتبر طاقة نظيفة إلى حد ما.
ثم ظهرت الطاقة النووية التي استخدمت في المفاعلات النووية، حيث يجري الإنشطار النووي الذي يولد حرارة هائلة تولد البخار الذي يدير المولدات الكهربائية أو محركات السفن والغواصات. لكن مشكلة هذه المفاعلات النووية تكمن في نفاياتها المشعة، واحتمال حدوث تسرب إشعاعي أو انفجار المفاعل، كما حدث في مفاعل تشيرنوبل الشهير.
الطاقة الغير متجددة نحصل عليها من باطن الأرض كسائل كما في النفط، وكغاز كما في الغاز الطبيعي، أو كمادة صلبة كما في الفحم الحجري. وهي غير متجددة لأنه لايمكن صنعها ثانية أو استعواضها مجددا في زمن قصير، عكس الطاقة المتجددة. مصادر الطاقة المتجددة نجدها في طاقة الكتلة الحيوية التي تستمد من مادة عضوية كإحراق النباتات وعظام الحيوانات وروث البهائم والمخلفات الزراعية. فعندما نستخدم الخشب أو أغصان الأشجار أو روث البهائم في اشتعال الدفايات أو الأفران، فهذا معناه أننا نستعمل وقود الكتلة الحيوية التي تستغل كمادة عضوية من النباتات ونفايات الزراعة أو الخشب أو مخلفات الحيوانات. وفي الولايات المتحدة تستغل طاقة الكتلة الحيوية في توليد 3% من مجمل الطاقة لديها لتوليد 10 آلاف ميجا وات من القدرة الكهربائية.
وتستغل طاقة الحرارة الأرضية لتوليد الكهرباء والتسخين. حاليا نصف الطاقة المتجددة في الولايات المتحدة الأمريكية تأتي من قوة دفع المياه التي تدير التوربينات، والتي تسيّر المحركات لتوليد الكهرباء، كما يحدث في مصر في السد العالي. وفي أمريكا تمثل كهرباء الطاقة المائية 12% من جملة الكهرباء. ويمكن مضاعفتها إلي 72 ألف ميجاوات.
هناك أيضا طاقة قوة الرياح حيث أن شفرات (ألواح) كبيرة تدور بالهواء فوق الأبراج بحركة مروحية، ومثبت بها مولدات كهرباء. كانت قوة الرياح تستغل في إدارة طواحين الهواء ومضخات رفع المياه، كما إتبع في هولندا عندما نزح الهولنديون مساحات مائية من البحر لتوسيع الرقعة الزراعية عندهم. سبب عدم انتشارها في العالم أصواتها المزعجة وقتلها للطيور التي ترتطم بشفراتها السريعة، وعدم توفر الرياح في معظم المناطق بشكل مناسب.
أيضا في خلايا الطاقة التي هي خلايا وقود الهيدروجين تنتج الكهرباء من خلال تفاعل كهربائي كيميائي باستخدام الهيدروجين والأوكسجين.

محتويات [أخفِ] <LI class="toclevel-1 tocsection-1">1 مصادر الطاقة الطبيعية <LI class="toclevel-2 tocsection-2">1.1 بترول <LI class="toclevel-2 tocsection-3">1.2 وقود 1.3 طاقة شمسية <LI class="toclevel-1 tocsection-5">2 أنواع أخرى للطاقة <LI class="toclevel-1 tocsection-6">3 وحدات الطاقة 4 انظر أيضا

//


[عدل] مصادر الطاقة الطبيعية


[عدل] بترول


البترول عبارة عن سائل كثيف، قابل للاشتعال، بني غامق أو بني مخضر، يوجد في الطبقة العليا من القشرة الأرضية. وأحيانا يسمى نافثا، من اللغة الفارسية ("نافت" أو "نافاتا" والتي تعني قابليته للسريان). وهو يتكون من خليط معقد من الهيدروكربونات، وخاصة من سلسلة ألكان، ولكنه يختلف في مظهره وتركيبه ونقاوته بشدة من مكان لأخر. وهو مصدر من مصادر الطاقة الأولية الهام للغاية (حسب إحصائيات الطاقة في العالم). البترول هو المادة الخام لعديد من المنتجات الكيميائية، بما فيها الأسمدة، مبيدات الحشرات، اللدائن.
[عدل] وقود


الوقود له أنواع مختلفة من أهمها الوقود الحفري وهو الذي يشمل كل من النفط والفحم والغاز، والذي أستخدم بإسراف منذ القرن الماضي ولا يزال يستخدم بنفس الإسراف مع ارتفاع أسعاره يوما بعد يوم، مع أضراره الشديدة للبيئة. ومثله وقود السجيل وهو مثل النفط يكون مخلوط مع الرمال.

من أنواع الوقود الأخرى هو الوقود الخشبي والذي يغطي استخدامه حوالي 6% من الطاقة الأولية العالمية، وهناك الوقود المستخرج من النفايات الحيوانية أو 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 لأغراض توفير الطاقة.
من الطرق الحديثة والنظيفة في توفير الوقود النظيف يمكن أن يكون من نباتات الأشجار سريعة النمو، أو بعض الحبوب أو الزيوت النباتية أو المخلفات الزراعية أو بقايا قصب سكر، أمكن تحويل بعض منتجات السكر إلى كحول لاستخدامه كوقود للسيارات وكذلك زيت النخيل. يتميز هذا النوع من الوقود بأنه يقلل من التلوث، حيث لا حاجة هناك لاستعمال الرصاص في مثل هذا النوع من الوقود لرفع أوكتان الوقود كما هو الحال في ال