مكونات الكون تتمثل في أجسام وطاقة؛ لذلك تعد الطاقة من أهم أسباب الوجود على سطح الأرض، فالطاقة يمكن تعريفها طبقًا للنظرية النسبية لأينشتاين بأنها صورة من تصور تغير المادة، فمن الممكن أن تتحول المادة من صورة إلى صورة أخرى أو تتحول إلى الطاقة نفسها.
وتتميز الطاقة بأن لها القدرة على أخذ أكثر من صورة، ومن أنواعها: الطاقة الحرارية، الطاقة الكيميائية، الطاقة النووية، الطاقة الحركية، الطاقة الإشعاعية، الطاقة الكهرومغناطيسية.
اقرأ أيضًا مصادر الطاقة المتجددة في مصر وطرق الاستفادة منها
ما مفهوم الطاقة؟
يمكن تعريف الطاقة بأنها تغير في أشكال المادة، فمثلًا عند إعطاء أبسط مثال؛ كالعمل اليومي الذي نمارسه، فنجد طاقةً تؤثر فينا مثل قوة الجاذبية الأرضية، وأيضًا القوة المغناطيسية.
وهذه الطاقة تصنف من أنواع الطاقة الكامنة، وتعني أن هذه الطاقة لا يمكن تقليلها أو التخلص منها مثل قوة الجاذبية الأرضية، لكن من الممكن أن تحول من صورة إلى صورة أخرى، فيمكن تحويل الطاقة من الصورة الكهربائية إلى الصورة الكيميائية، ويمكن العكس أيضًا مثل البطارية.
ومن الممكن أن تصبح الطاقة خليطًا بين طاقتين كامنتين أو طاقتين حركيتين، وهذا ما اسمه الديناميكا الحرارية، لكن عمومًا يمكن تحويل جميع صور الطاقة من صورة إلى صورة أخرى باستخدام بعض الأدوات البسيطة، أو من الممكن استخدام أدوات معقدة إذا كان الأمر يستلزم ذلك، فمثلًا نحتاج عند تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية إلى استخدام بعض الأدوات مثل البطاريات.
وفي السياق نفسه يمكن تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية مثل محرك السيارة الداخلي.
بدأت الطاقة في الانتشار والتطور، فيمكن القول إن الإشعاع والحرارة من أشكال الطاقة المهمة، وكذلك يمكن الاستفادة من الطاقة الحرارية لا سيما في فصل الصيف بتبريد الحرارة أو زيادة تدفئة الحرارة لو كان الفصل شتاءً.
قد تحدثنا عزيزي القارئ عن مفهوم الطاقة، وسنتحدث الآن عن الطاقة اللازمة لزيادة مساحة سطح السائل بمقدار معين؟
اقرأ أيضًا أبرز أنواع الطاقة وصور تحولاتها المختلفة.. تعرف الآن
ما الطاقة اللازمة لزيادة مساحة سطح السائل بمقدار معين؟
تعد خاصية التوتر السطحي قوة تجذب الجزيئات بعضها البعض لا سيما الجزيئات الموجودة على سطح السائل، ما تجعله غشاء يتميز بالمرونة.
وبسبب وجود هذه الخاصية قد يميل السائل إلى تقليل المساحة إلى أقل قدر ممكن، وذلك بسبب الجزيئات الموجودة على سطح السائل التي تمتلك طاقة أكبر بكثير من الجزيئات الموجودة داخل السائل نفسه.
وعند الرغبة في زيادة المساحة الموجودة على سطح السائل فمن الضروري وجود طاقة أعلى من طاقة الجزيئات الموجودة على السطح لتعمل على كسر القوة الجاذبة بين الجزيئات وبعضها، وكذلك نقل الجزيئات الموجودة داخل السائل ذات الطاقة المنخفضة لطفوها على السطح؛ لتكون ذات طاقة أعلى، وهذا ما اسمه ظاهرة التوتر السطحي.
اقرأ أيضًا تعرف إلى أنواع مصادر الطاقة المختلفة
العوامل المؤثرة في التوتر السطحي
ولكي يقاس التوتر السطحي يستخدم جهاز اسمه مقياس التوتر السطحي، ويتميز التوتر السطحي بوجود عدة عوامل تؤثر فيه، ومن أهم هذه العوامل:
نوع السائل
قد يختلف التوتر السطحي وكمية الطاقة الموجودة في جزيئاته باختلاف نوع السائل، فمثلًا يكون التوتر السطحي للبنزين أقل من التوتر السطحي للماء، وذلك بسبب اختلاف كمية الطاقة الموجودة بين الجزيئات.
درجة الحرارة
قد يتناسب التوتر السطحي تناسبًا عكسيًا مع درجة الحرارة، فمثلًا عند زيادة درجة الحرارة يقل التوتر السطحي لضعف قوة الجذب بين الجزيئات، والعكس الصحيح.
خلط السائل بمواد أخرى
من الممكن وجود مواد أخرى مع السائل تعمل على تغيير التوتر السطحي سواء كان بالزيادة أم بالنقصان، فيوجد مواد تسمى المواد الخافضة للتوتر السطحي، وعلى النقيض توجد مواد أخرى تسمى المواد الرافعة للتوتر السطحي.
تطبيقات على التوتر السطحي
والتوتر السطحي له أثر في الاستخدامات اليومية والتطبيقات الحياتية مثل:
صناعة الورق
تساعد قوة الجزيئات على الربط بين الجزيئات بعضها؛ ولذلك تعمل على تجميع الألياف التي تساعد في تكوين الورق.
صناعة المنظفات والصابون
تسمى المواد المنتجة للصابون بالمواد الخافضة للتوتر السطحي، وذلك لتعمل على سهولة انتشارها والسرعة أيضًا في الانتشار.
صناعة السفن
يعمل التوتر السطحي للماء بإعاقة خرق السفينة بواسطة الماء.
اقرأ أيضًا مصادر الطاقة البديلة.. التقنيات الجديدة والابتكارات لتلبية احتياجاتنا المستدامة
أمثلة على قوة التوتر السطحي
وتوجد بعض الأمثلة على تأثير قوة التوتر السطحي:
جريان الماء على الزجاج
عند وضع الماء على الزجاج ورفع الزجاج، فإن الماء يجري على سطح الزجاج كخيط رفيع، وذلك من أثر التوتر السطحي الذي يعمل على تجاذب الجزيئات مع التماسك في جدران الزجاج.
قطرة الماء الموجودة على سطح الطاولة
توجد القطرة على الطاولة في شكل مستدير، والسبب في ظهور القطرة بهذا الشكل هو المساحة السطحية القليلة جدًّا للقطرة.
صعود الماء في الأنابيب الشعرية من جذر النبات إلى أوراقه
يساعد التوتر السطحي في سرعة جريان الماء بقوة التجاذب التي تربط جزيئات الماء ببعضها البعض.
مجال الطب
بسبب وجود ظاهرة التوتر السطحي تساعد هذه الخاصية في صناعة الأدوية وقطرات العين وأيضًا صناعة صمامات القلب.
وكذلك ما يميز خاصية التوتر السطحي أنها تعد من أهم الخصائص الموجودة في صفات السوائل التي تفيد في استخدامات كثيرة في الحياة العملية.
قد تحدثنا عزيزي القارئ عن الطاقة اللازمة لزيادة مساحة سطح السائل بمقدار معين؟ وسنتحدث الآن عن الطاقة وأنواعها ومصادرها؟
اقرأ أيضًا الطاقة المتجددة او الطاقة النظيفة البديل الحضاري عن النفط
ما الطاقة وأنواعها ومصادرها؟
تنقسم أنواع الطاقة إلى طاقة متجددة، وطاقة غير متجددة وسنتعرف إلى كلٍ منها:
مصادر الطاقة غير المتجددة
تعد مصادر الطاقة غير المتجددة المصادر التي من الممكن نفادها، ولا يمكن تعويضها ثانية.
ومن أمثلة الطاقة غير المتجددة القابلة للنفاد الغاز الطبيعي، الفحم الحجري، النفط، ورغم أهمية الطاقة غير المتجددة وعدم قابليتها للتجديد، لكنها ذات تأثير سلبي على البيئة، وسنتناول الآن بعض الأمثلة عليها:
الغاز الطبيعي
يعد الغاز الطبيعي أقل أنواع مصادر الطاقة غير المتجددة تأثيرًا في البيئة، ويتميز الغاز الطبيعي بأنه غاز هيدروكربوني عديم اللون والرائحة، واسمه أيضًا غاز الميثان.
الفحم الحجري
يمكن استخدام الفحم الحجري في توليد الطاقة الكهربائية؛ لأنه يعد المصدر الرئيس للوقود في العالم عمومًا، وطبقًا للدراسات العلمية والأبحاث وُجد أن استخدام الفحم الحجري على مستوى العالم يبلغ نحو 23%.
ويحصل على الفحم الحجري بحرقه بجميع أنواعه، ومن أشهر أنواعه السبيتومين، الليجنيت، البتيومين، وبعد ذلك يستخدم في تسخين الماء وتحويله من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية؛ لتوليد ضغط عال يمكن استخدامه في عدة مجالات مثل توليد الكهرباء.
وقد يسمى أيضًا بالفحم المعدني؛ وذلك لأنه يستخدم أيضًا في صناعة الحديد لزيادة صلابته وتقليل نسبة الرطوبة التي من المحتمل أن تكون موجودة فيه.
ويتميز أيضًا الفحم بوجود عنصر الفوسفور والكبريت اللذين قد يدخلان في صناعة الأَسمنت أو الاستخدامات المنزلية أو لغرض التدفئة.
النفط
يعد النفط المصدر السائل للطاقة غير المتجددة، ويوجد تحت سطح الأرض، ويستخدم في تحريك الآلات والمعدات وكذلك تحريك السيارات.
وتجرى له عملية تكرير تساعد في استخدامه في أغراض أخرى مثل صناعة البلاستيك، وللنفط أهمية كبرى، فهو يتحكم في السياسات العالمية وأيضًا الاقتصاد العالمي.
اقرأ أيضًا توليد الطاقة من أمواج البحار والمحيطات
مصادر الطاقة المتجددة
تتميز مصادر الطاقة المتجددة بأنها غير قابلة للنفاد، وتتجدد باستمرار مثل أشعة الشمس، ويتميز هذا النوع من الطاقة بأنها طاقة نظيفة غير ملوثة للبيئة، وليس لها أي تأثيرات سلبية فيها، ومن أمثلة الطاقة المتجددة:
الطاقة الشمسية
تعد الشمس من مصادر الحياة على سطح الأرض؛ لأن جميع الكائنات الحية الموجودة على سطح الأرض تعتمد عليها.
ومن أهم استخدامات الشمس التسخين على سبيل المثال، وأيضًا تستخدم في توليد الكهرباء وذلك مباشرة باستخدام الألواح الضوئية أو استخدام المحطات الخاصة التي تعمل على توليد البخار الذي يساعد في تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية، وبذلك تساعد الشمس في توليد الكهرباء.
ومن الجدير بالذكر أنه عند استخدام الطاقة الشمسية في إنتاج الطاقة لا بد من الأخذ في الحسبان الظروف المناخية والجوية وأيضًا صعوبة تخزينها.
طاقة الرياح
تعد الرياح من المصادر المتجددة النظيفة غير الملوثة للبيئة، لكنها تتسبب بزيادة الغبار وانتشار الضوضاء التي تعمل على إزعاج بعض البشر، لكن من الممكن أن تكون مصدرًا لتوليد الكهرباء طبيعيًا، وذلك باستخدام التوربينات التي توجد في أمكنة مختلفة مثل الأراضي الزراعية.
طاقة الكتلة الحيوية
تختلف أشكال الكتلة الحيوية مثل الخشب أو النفايات أو بقايا الطعام وأخيرًا المواد النباتية، وهي تتميز بإعادة استخدامها، فيمكن استخدامها سمادًا عضويًا على سبيل المثال أو استخدامها مصادرَ للطاقة في توليد الكهرباء أو استخدامها للتدفئة.
الطاقة الحرارية الأرضية
يشمل باطن الأرض درجات حرارة مرتفعة، وتعد هذه الحرارة مصدرًا للطاقة لاستخدامها في توليد الكهرباء بتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية.
وتتميز الطاقة الحرارية الأرضية بأنها مصدر من مصادر الطاقة النظيفة، لكنها قد تؤدي إلى وجود مركبات تعمل على تشكيل أمطار حمضية.
الطاقة الكامنة
تتميز الطاقة الكامنة بأنها تنشأ داخل الأجسام أو تنشأ بسبب ترتيب الأجسام ترتيبًا معينًا، يعني أن كل جسم من الأجسام يكون ذا تأثير بقوة معينة على الجسم الآخر.
فمثلًا الكون الذي تعيش فيه جميع الكائنات الحية يتكون من كثير من الأنظمة المختلفة والمتعددة التي تكون هذا الكون، وذلك بدءًا من أصغر شيء في الكون وهو الذرات إلى أكبر شيء وهي الكواكب.
وتُخزن الطاقة في الأجسام، وتخرج هذه الطاقة في صورة اختلاف لترتيب الأجسام، وأيضًا تبعًا للقوة المؤثرة فيها.
قد تحدثنا عزيزي القارئ عن الطاقة وأنواعها ومصادرها، وسنتحدث الآن عن تمويل التحول في مجال الطاقة.
اقرأ أيضًا استخدام الطاقة النظيفة وأهميتها في المستقبل
تمويل التحول في مجال الطاقة
لما كان استهلاك الكميات الكبيرة من الطاقة الصادرة من الغازات يصل إلى ثلاثة أرباع كميات الطاقة الكلية، وبما أننا نهدف إلى تقليل انبعاثات الغازات الناتجة من صور الطاقة المختلفة، فمن الضروري انتشار استخدام الطاقة المتجددة بكمية أكبر من الكمية العادية للحفاظ على البيئة من التلوث.
ختامًا، يمكن الحصول على الطاقة الأولية من الطبيعة وأيضًا الاستفادة منها، وقد تكون وسائل الاستفادة مباشرة أو غير مباشرة، وأيضًا يمكن للطاقة أن تتغير من صور إلى صورة أخرى.
وأما مصادر الطاقة الثانوية تنتج من المواد الناتجة من الطاقة الأولية سواء كانت داخل المصانع أم في الأمكنة المخصصة لها، لكن يمكن القول إن أي صور من صور الطاقة وأي مصدر من مصادر الطاقة هما سبب وسر الحياة على سطح الأرض.
ملخص المقال
قد تناولنا عزيزي القارئ الحديث في البداية عن مفهوم الطاقة، وتحدثنا أيضًا عن الطاقة اللازمة لزيادة مساحة سطح السائل بمقدار معين، وكذلك قد سبق القول عن الطاقة وأنواعها ومصادرها.
يجب عليك تسجيل الدخول أولاً لإضافة تعليق.