ما هي أنواع الطاقة

تعرف الطاقة على أنها القدرة على القيام بالعمل، وتأتي الطاقة بأنواع مختلفة مثل الطاقة الحركية والحرارية والكهربائية والميكانيكية، ويمكن تحويل الطاقة من نوع إلى آخر، ولكنه لا يمكن أبدا تدميرها أو إنشاؤها

أنواع الطاقة 

الطاقة الحركية

الطاقة الحركية هي طاقة الحركة، وتمثل طاقة الجسم الذي له كتلة وسرعة، أي جسم له كتلة ويتحرك من اتجاه إلى آخر أو يدور، فلديه طاقة حركية، والجسم الدوار لديه طاقة حركية دورانية لأنه بدلا من استخدام سرعته فإنه يستخدم سرعته الزاوية

الطاقة الكامنة

الطاقة المحتملة هي الطاقة الناشئة عن المكان، ولكن يجب أن توضع في مكان يمكننا استعادتها على الأرض من خلال رفع شيء ما. يمكننا أن نقول أن الجسم لديه طاقة كامنة بسبب وجود قوة محافظة مثل الجاذبية. ومع ذلك، إذا لم نرفع الجسم ولكننا ننقله على سطح، فلن يكون هناك طاقة محتملة مخزنة في الجسم، لأنه لا توجد قوى محافظة في هذا الحال.

الطاقة الحرارية

تمثل الطاقة الحرارية الطاقة الإجمالية لجميع الجسيمات في الجسم، وتعتمد على درجة حرارة الجسم وعدد الجسيمات الموجودة فيه. فكلما زاد عدد الجسيمات في درجة حرارة معينة، زادت الطاقة الحرارية

ما هي الحرارة

يتم نقل الحرارة من جسم دافئ إلى جسم بارد ، حيث يتم تبريد الجسم الدافئ بسبب نقل الحرارة وسيتم تسخين الجسم البارد حتى يصل إلى نفس درجة حرارة الجسم الدافئ.

يتوقف نقل الحرارة عندما يصل كلا الجسمين إلى نفس درجة الحرارة، وتقاس الحرارة بالجول (J)، وتتم عملية نقل الحرارة بثلاث طرق مختلفة، وهي:

• الحمل الحراري: ينقل الحرارة من خلال السوائل مثل السوائل والغازات (الماء ، الهواء ، إلخ) ، عندما يتم تسخين الهواء يصبح أقل كثافة ، ويبدأ في الصعود ويصبح الهواء البارد أكثر كثافة ويبدأ في التحرك لأسفل ومصدر الحرارة للهواء في غلافنا الجوي هو الشمس ، وتتسبب الحركة الصاعدة والهابطة للهواء الدافئ / البارد في الغلاف الجوي في تيار حراري يولد الرياح وأنماط الطقس المختلف.
• التوصيل: ينقل الحرارة بين جسمين من جسيم إلى آخر دعنا نقول أننا نقوم بتسخين الحليب ، سوف تلمس جزيئات الإناء جزيئات الحليب ، ولأن الإناء ساخن ، ستتحرك الجسيمات بشكل أسرع ، عندما تلامس جزيئات الوعاء سريعة الحركة جزيئات الحليب ، ستبدأ أيضًا في التحرك بشكل أسرع ، مما يولد حرارة ويجعل الحليب ساخنًا.
• الإشعاع: هو نقل الطاقة باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية ، يعمل الإشعاع بدون وجود مادة ، وهذا هو السبب الذي يجعلنا نشعر بإشعاع الجسم دون لمسه ، نشعر بحرارة الشمس دون لمسها ، تسمى المادة التي توصل الحرارة بشكل جيد بموصل المعادن مثال جيد هنا ، المادة التي توصل الحرارة بشكل سيئ مقابل الموصل تسمى عازل مثل الصوف ، بلاستيك ، زجاج ، إلخ.

الطاقة الكهربائية

يشرح أن الطاقة الكهربائية هي الطاقة التي تخزن في الجسيمات المشحونة داخل المجال الكهربائي، وتنشئ الجسيمات المشحونة المجال الكهربائي الذي يتفاعل مع الجسيمات المشحونة الأخرى داخل المجال

يُطبِّق المجال الكهربائي القوة على الجسيمات المشحونة، ما يجعلها تتحرَّك لتنفيذ العمل، وهذا ما نسميه الطاقة الكهربائية.

الطاقة الكيميائية

الطاقة الكيميائية هي الطاقة المخزنة في مادة أو في مواد، على سبيل المثال، يتكون الشمع من مادة صلبة مثل الشمع أو الشحم، وكلاهما من المواد القابلة للاشتعال.

عند إضاءة الشمعة، يحدث تغيير كيميائي يؤدي إلى تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في الشمع أو الشحم إلى طاقة حرارية وضوئية، وتنبعث الحرارة والضوء عند اشتعال الشمعة، ويحتوي الطعام الذي نتناوله يوميا على طاقة كيميائية

يتم إطلاق الطاقة عند هضم الطعام بوجود الأكسجين في الجسم، وفي الواقع، يتم إطلاق الطاقة الكيميائية عند حدوث تفاعل كيميائي.

طاقة الجاذبية

تمثل طاقة الجاذبية الطاقة الكامنة في جسم له كتلة وتتعلق بجسم ضخم بسبب وجود الجاذبية، وتشير إلى الطاقة الكامنة في المجال الجاذبي، ويمكن حسابها إذا عُرفت كتلة الجسمين والمسافة بينهما وثابت الجاذبية (G).

على سبيل المثال، يمكن أن نأخذ كرة تسقط على الأرض من ارتفاع معين، وفي هذه الحالة، يكون للطاقة الكامنة الثقاليّة (U) الصيغة التالية:

U = mgh

هذه المعادلة تحتوي على عدة متغيرات، حيث (U) هي الطاقة الكامنة للجاذبية، و (m) هي كتلة الكرة، و (g) هي تسارع الجاذبية، و (h) هي المسافة بين الجسمين أي الارتفاع الذي تسقط منه الكرة إلى الأرض.

الطاقة المشعة

الطاقة الإشعاعية هي الطاقة التي يتم نقلها عبر الموجات الكهرومغناطيسية أو الجاذبية. ويتم قياس الطاقة المشعة بالجول (J). ومن المثال على ذلك، يحمل ضوء الشمس طاقة مشعة يمكن للألواح الشمسية أو المرايا الاستفادة منها لتوليد الطاقة الكهربائية أو الحرارية

تنتج الشمعة المحترقة طاقة مشعة وطاقة خفيفة وكذلك طاقة حرارية، وتشع الحرارة فعليًا في المساحة المحيطة بالشمعة بسبب وجود اللهب.

الطاقة الميكانيكية

الطاقة الميكانيكية تشير إلى الطاقة الحركية لجسم ما بسبب حركته، ويمكن أيضًا وصف الطاقة الميكانيكية على أنها الطاقة المحتملة لجسم ما بسبب موقعه، على سبيل المثال، يحول المحرك الكهربائي الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.

يتحرك توربين الرياح بفعل طاقة الحركة الناتجة عن الرياح، ويتم تحويل دوران المروحة إلى طاقة ميكانيكية، ويقوم المولد بتحويل هذه الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

طاقة الصوت

يعد الصوت شكلًا من أشكال الطاقة، ويتم إنتاجه عن طريق الاهتزازات، ونحن قادرون على سماع الأصوات المحيطة بنا بسبب حقيقة أن الموجات الصوتية الموجودة في الفضاء يمكنها ضرب طبلة الأذن وتحريكها.

يجعل اهتزاز طبلة الأذننا نسمع جزءًا مهمًا من الأصوات المحيطة، وفي الهواء تنتشر الموجات الصوتية بسرعة 340 مترًا في الثانية، لذلك في حالة حدوث عاصفة مع رعد، فإن الصوت العالي جدًا الناتج عن الرعد سيجعل النوافذ والأبواب تهتز بسبب طبيعة الطاقة الصوتية التي تنتشر في الجو.

يمكننا قياس المسافة بيننا وبين العاصفة الرعدية عن طريق قياس الوقت بالثواني من اللحظة التي نرى فيها البرق وحتى اللحظة التي نسمع فيها الرعد، وذلك عن طريق معرفة سرعة طاقة الصوت في بيئات مختلفة وسرعة الموجات الصوتية.

الطاقة الدورانية

الطاقة الدورانية هي شكل من أشكال الطاقة الحركية بسبب حركة الجسم الدورانية، وتشكل الطاقة الدورانية جزءا من إجمالي الطاقة الحركية

في حالة دوران الجسم حول محور واحد ذو دوران أحادي البعد، فإن الطاقة الدورانية للكائن تكون على الشكل التالي.

الطاقة المغناطيسية

تمتلك المغناطيس طاقة ويمكن استخدامها كألعاب وأيضًا لتشغيل أشياء كبيرة مثل السفينة الدوارة أو قطارات ماجليف عالية السرعة ، يمتلك المغناطيس طاقة مغناطيسية محتملة ، والتي يمكن استخدامها لإنشاء كميات كبيرة من الطاقة الحركية ، المجال المغناطيسي هو المنطقة المحيطة بالمغناطيس ، يحتوي أي مغناطيس على قطبين ، أحدهما القطب الشمالي والآخر القطب الجنوبي.

تتنافر الأقطاب المغناطيسية المتشابهة، ولكن إذا جمعنا نهايات مغناطيسية مختلفة، فإنها تجذب بعضها البعض. تعتمد الطاقة المغناطيسية الكامنة للمغناطيس على موقع الأقطاب وقوة المجال المغناطيسي والمسافة بينهما.

تتزايد الطاقة المغناطيسية الكامنة للمغناطيس عند تجميع أقطاب مغناطيسية متشابهة، حيث تتزايد درجة الطاقة الكامنة المغناطيسية كلما كانت الأقطاب أقرب إلى بعضها البعض.

عندما نقوم بتجميع أقطاب مغناطيسية مختلفة، فإنها تجذب بعضها البعض وينخفض مستوى الطاقة المغناطيسية الكامنة بشكل كبير، وتزداد الطاقة المغناطيسية الكامنة مع تحرك القطبين المتعارضين بعيدًا عن بعضهما البعض.

الطاقة الكامنة الكهربائية

فلنفترض أن لدينا نظاما يتألف من شحنتين إيجابيتين، إذا قمنا بجمع هاتين الشحنتين معا، سيتصدمان وسيبدآن في الابتعاد عن بعضهما البعض، وعندما يبتعدان، سيكتسبان طاقة حركية، ومصدر هذه الطاقة الحركية هو الطاقة الكامنة الكهربائية بين الشحنتين، في البداية، في النظام، كانت لدينا الشحنتين الموجبتين وكانت هناك طاقة كامنة كهربائية، وعندما بدأت الشحنتان الموجبتان تتصادمان، تحولت الطاقة الكامنة الكهربائية إلى طاقة حركية، وكلما كانت الطاقة الكهربائية أقل في النظام، زادت الطاقة الحركية، وعلى الرغم من ذلك، تبقى الطاقة الإجمالية في النظام ثابتة