الطّاقة
تُعرّف الطّاقة (بالإنجليزيّة: Energy) بأنّها القُدرة على القيام بعمل ما، ويتم استغلال الطّاقة بطُرق شتى من خلال استخدام المُعدّات لتحويلها من شكل إلى آخر دون أن تُفنى أو تُستحدث، إذ توجد الطّاقة بأشكال كثيرة منها الطّاقة الحركية، والطّاقة الحرارية ، والطّاقة الكهربائيّة، والطّاقة الكيميائيّة وغيرها من الأشكال.
تُصنف مصادر الطّاقة إلى مصادر طبيعيّة، أو مصادر صناعيّة، إذ يوجد العديد من مصادر الطّاقة المُهمة بما في ذلك الشّمس، والمَورد المائي الطّبيعي، والوقود الأحفوري كالفحم، والغاز الطبيعي، وتَسهم دراسة ومعرفة كيفيّة توليد الطّاقة والكم الذي يتم الحصول عليه إلى إمكانية التّخطيط في طريقة استخدامها، وضمان حفظها، حيث أشارت النِّسب إلى ارتفاع في إنتاج الطّاقة في السنوات الـ 400 الماضية، بدايةً الثورة الصناعية .
وحدة قياس الطّاقة
تَوَصل آينشتاين بعد دراسات عديدة إلى مُعادلة تَربُط بين الكُتلة ، والطاقة، والتي تمّ توضيحها من خلال المُعادلة الفيزيائيّة 2^E=M.C، حيث تَنُص على أنّ طاقة أي جسم تُساوي مِقدار ضرب كُتلته في القيمة التربيعية لسُرعة الضوء، إذ يُشير حرف E المُشتق من كلمة Energy إلى الطّاقة، كما يُشير حرف m إلى الكُتلة إذ تمّ اشتقاقه من كلمة mass، في حين يُشير حرف C إلى سُرعة الضوء .
تُعدّ وحدة الجول (بالإنجليزيّة: Joule) وحدة قياس الطّاقة الرّئيسية المُستخدمة في النّظام الدَّولي للوحدات (بالإنجليزية: International System of Units)، ولقد سُميت الوحدة بالجول نسبةً للفيزيائي الإنجليزي جيمس بريسكوت جول، ويُعد الجول الواحد مُساوٍ لعمل أنجزته قوّة ما بمقدار واحد نيوتن على مسافة متر واحد، كما أنّ الواحد جول يُساوي 1 واط/ ثانية أي أنه يُساوي الطاقة المُنبعثة في ثانية واحدة بواسطة تيار واحد أمبير من خلال مُقاومة واحد أوم.ومن الوحدات المستخدمة في الطّاقة:
- 1 واط (بالإنجليزية: watt) تُساوي واحد جول في الثّانية.
- 1 كيلو واط ساعة (كيلوواط ساعة) = 3.6 × 10 J.
- 1 وحدة حرارية بريطانية (بالإنجليزيّة: British Thermal Unit) تُساوي 1055 J.
محتوى الوقود الأحفوري من الطّاقة
يَبلُغ مقدار الطّاقة من مصادر الوقود الأحفوري كالتّالي:
- تُقدر طاقة الفحم بـ 25 مليون وحدة حرارية بريطانية للطن.
- تَصِل طاقة النفط الخام إلى 5.6 مليون وحدة حرارية بريطانية للبرميل.
- تَبلُغ طاقة النفط 5.78 مليون وحدة حرارية بريطانية للبرميل= 1700 كيلو واط ساعة / برميل.
- تَبلُغ طاقة البنزين 5.6 مليون وحدة حرارية بريطانية للبرميل (البرميل 42 جالون) = 1.33 ثيرم / جالون.
- تُشكل طاقة سوائل الغاز الطبيعي 4.2 مليون وحدة حرارية بريطانية للبرميل.
- تُقدَر طاقة الغاز الطبيعي بـ 1030 وحدة حرارية بريطانية لكل قدم مكعب.
- تُقدَر طاقة الخشب بـ 20 مليون وحدة حرارية بريطانية/ الحبل.
أشكال الطّاقة
هناك العديد من أنواع الطاقة، ولكن يُمكن تصنيفها إلى نوعين :
الطاقة الكامنة
يوجد للطاقة الكامنة لها 4 أشكال، وهي:
- الطّاقة الكيميائيّة (بالإنجليزيّة: Chemical energy): تَعمل الطّاقة الكيميائية على ربط الذّرات، والجُزيئات مع بعضها.
- الطّاقة النّووية (بالإنجليزيّة: Nuclear energy): تتشكل الطّاقة النّووية من الطّاقة الموجودة في نواة الذّرة، وقد يتم انبعاث كميات كبيرة من الطاقة عندما يتم تجميع النواة أو فصلها.
- الطّاقة الميكانيكيّة المُخزّنة (بالإنجليزيّة: Stored Mechanical Energy): هي الطّاقة الموجودة في جسم ما بسبب تأثير قوة ما عليه، بما في ذلك الينابيع المَضغوطة، وشرائط المَطاط المُمتدة.
- طاقة الجاذبية (بالإنجليزيّة: Gravitational energy): يَرتبط الوزن بجاذبيّة الجسم، بحيث تزداد الجاذبيّة بازدياد الوزن ، في حين تتحول طاقة الجاذبيّة في المناطق ذات النُّزول الحاد بوجود عامل السُّرعة إلى طاقة حَركية.
الطاقة الحركية
يوجد للطّاقة الحركية 5 أشكال، وهي:
- الطّاقة الكهربائية (بالإنجليزيّة: Electrical energy): هي حركة الشُّحنات من مكان إلى آخر بسبب تأثير قوة ما، ويتم توصيل الطّاقة الكهربائية بواسطة الإلكترونات التي تتحرك باتجاه معين.
- الطاقة الحرارية (بالإنجليزيّة: Thermal energy): هي الطّاقة الحرارية الداخلية للجسم، إذ تَنجُم عن اهتزاز الذرات والجُزيئات التي تُشكل المادة.
- الطاقة المُشعة (بالإنجليزيّة: Radiant energy): تُعدّ الطّاقة المُشعّة طاقة كهرومغناطيسية تنتقل عبر موجات عرضية، مثل الضوء المرئي، والأشعة السينية، وأشعة جاما، وموجات الراديو.
- طاقة الصّوت (بالإنجليزيّة: Sound energy): تُعد نسبة الطّاقة المَبذولة في الصوت قليلة مقارنةً مع بقية أنواع الطاقة، إذ يَنجُم الصّوت عن حركة الطاقة عبر المواد في الأمواج الانضغاطيّة، ووتكون بسبب اهتزاز جسم ما.
- الطّاقة الحركيّة (بالإنجليزيّة: Motion energy): هي طاقة تتكون بسبب حركة الأجسام، حيث تزداد عند زيادة السُّرعة، وتَقِل تدريجياً عند التباطؤ.
