القوة الميكانيكية وعلاقتها بالتفاعلات الكيميائية

يمكن العثور على القوة الميكانيكية المستخدمة في كل مكان في العالم الحديث ، فعند ركوب السيارة فقد تم استخدام القوة والطاقة إما من الوقود أو البطارية لتحريك سلسلة مترابطة من المكونات الميكانيكية وهي المحاور والتروس والأحزمة وما إلى ذلك من أجل تدوير العجلات وتحريك السيارة للأمام .

تعريف القوة الميكانيكية

يمكن تعريف القوة في الفيزياء بأنها هي مقياس للمعدل الذي يتم به العمل مع مرور الوقت ، أما كلمة الميكانيكية فهي مجرد كلمة وصفية عن طريقها يتم وصف الطاقة المرتبطة بجهاز وحركة مكونات مختلفة مثل مجموعة القيادة للسيارة أو التروس أو مجموعة من الماكينات ، وتستخدم صيغة القوة الميكانيكية نفس القوانين الأساسية للفيزياء المستخدمة في أشكال القوة الأخرى .

تطبق القوة الميكانيكية نفس القوانين التي تنطبق على أنواع الطاقة الأخرى، مثل الطاقة الكيميائية أو الحرارية. وبالتالي، تُعرف القوة الميكانيكية ببساطة على أنها القوة المرتبطة بالمكونات المتحركة للنظام الميكانيكي، مثل التروس والعجلات والبكرات داخل الساعة العتيقة .

تعريف التفاعلات الكيميائية

تبدأ جميع التفاعلات الكيميائية مع المادة المتفاعلة ، وهي المصطلح العام لواحد أو أكثر من المواد التي تدخل في التفاعل ، على سبيل المثال إن أيونات الصوديوم والكلوريد هي المواد المتفاعلة في إنتاج ملح الطعام ، وتسمى المادة أو أكثر من المواد الناتجة عن التفاعل الكيميائي بالمنتج .

في التفاعلات الكيميائية توجد مكونات المواد المتفاعلة وهي العناصر المعنية وعدد ذرات كل منها في المنتج ، وبالمثل لا يوجد شيء في المنتجات غير الموجودة في المواد المتفاعلة ، وذلك لأن التفاعلات الكيميائية يحكمها قانون الحفاظ على الكتلة والذي ينص على أنه لا يمكن إنشاء المادة أو تدميرها في تفاعل كيميائي .

دور القوة الميكانيكية في التفاعلات الكيميائية

يستخدم مفهوم الحفاظ على الطاقة على نطاق واسع في الكيمياء حيث أن التفاعلات الكيميائية تحددها قوانين الديناميكا الحرارية ، وفي الديناميكا الحرارية نجد أن الطاقة الداخلية للنظام هي الطاقة الموجودة داخل النظام باستثناء الطاقة الحركية لحركة النظام ككل والطاقة الكامنة للنظام ككل بسبب حقول القوة الخارجية .

في التفاعلات الكيميائية يتم تخزين الطاقة في الروابط الكيميائية بين الذرات التي تشكل الجزيئات ، ويشمل تخزين الطاقة على المستوى الذري الطاقة المرتبطة بالحالات المدارية للإلكترون ، وسواء كان التفاعل الكيميائي يمتص الطاقة أو يطلقها فلا يوجد تغيير كلي في كمية الطاقة أثناء التفاعل ، وهذا بسبب قانون الحفاظ على الطاقة .

تتطلب التفاعلات الكيميائية كمية كافية من الطاقة لتتسبب في تصادم المواد بدقة وقوة يمكنها كسر الروابط الكيميائية القديمة وتشكيل روابط جديدة. بشكل عام، الطاقة الحركية هي شكل من أشكال الطاقة التي تتحكم في حركة المواد. على سبيل المثال، تخيل أنك تقوم ببناء جدار من الطوب، فالطاقة التي تحتاجها لرفع ووضع كل لبنة فوق الأخرى هي الطاقة الحركية. وبمجرد أن يتم تثبيت الجدار في مكانه، يتم تخزين الطاقة الكامنة فيه .

في جسم الإنسان يتم تخزين الطاقة الكامنة في الروابط بين الذرات والجزيئات ، وتكون الطاقة الكيميائية هي شكل من الطاقة المحتملة التي يتم تخزين الطاقة في الروابط الكيميائية ، وعندما تتشكل تلك الروابط يتم استثمار الطاقة الكيميائية ، وعندما تنكسر يتم إطلاق الطاقة الكيميائية ، ونلاحظ أن الطاقة الكيميائية مثلها مثل كل الطاقة لا يتم إنشاؤها أو تدميرها ، وبدلاً من ذلك يتم تحويلها من نموذج إلى آخر .