بحث عن تحولات الطاقة

الطاقة لها خواصها الأساسية التي يمكن تحويلها إلى أشكال أخرى. قام الإنسان بتطوير القدرة على تحويل هذه الأشكال المختلفة من الطاقة إلى طاقة كهربائية يمكن استخدامها في منازلنا والصناعات وما إلى ذلك. باستخدام الكابلات الموصلة، يمكن تحويل هذه الكهرباء إلى ضوء من خلال المصابيح، وإلى حرارة باستخدام أجهزة التدفئة، وإلى حركة باستخدام المحركات.

الطاقة هي ضرورة لأي عمل، فهناك طاقة في كل شيء يتغيَّر أو يسبِّب تغييرات حوله، وفي أي نشاط نقوم به تعتبر الطاقة ضرورية ولا يمكن الاستغناء عنها بأي شكلٍ من الأشكال.

الطاقة في حالة تحول مستمر، فكر في المصباح الكهربائي الذي يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية وحرارية، وفكر في محرك السيارة الذي يحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية لتحريك المحرك وبالتالي السيارة أيضا.

مصادر الطاقة

يمكننا إنشاء تصنيف لمصادر الطاقة الموجودة حولنا في البيئة إلى نوعين: الطاقة المتجددة والطاقة الغير قابلة للتجديد

الطاقة المتجددة هي الطاقة التي توجد في الطبيعة بشكل كبير والتي تُعتبر مصادر طاقة خاصة بها لا تُنفَّد ولا تعتمد على الكمية المُتاحة للاستخدام

الطاقة الشمسية

يتم الحصول على طاقة المد والجزر من صعود وانخفاض المد والجزر.

الطاقة الحرارية الأرضية: تتم الحصول عليها من الحرارة الداخلية للأرض.

طاقة الكتلة الحيوية: يتم الحصول عليها من البقايا البيولوجية.

تختلف الطاقة غير المتجددة عن الطاقة المتجددة في أن مقدارها يعتمد في المستقبل على كمية استخدامها ويتم إهدارها، وتشمل هذه المصادر النفط والفحم والغاز الطبيعي والطاقة النووية.

أمثلة على عمليات تحويلات الطاقة

تحويل الطاقة هو عملية تحدث في جميع أنحاء العالم وداخل جسم الكائنات الحية والإنسان نفسه، عندما يستهلك الناس الغذاء، يتم استخدام الطاقة المستخدمة في الطعام والطاقة الميكانيكية والحرارية.

يمكن شرح مفهوم تحويل الطاقة في سلسلة من الأنشطة المشتركة. يقوم المحرك، مثل المحرك الموجود في السيارة، بتحويل الوقود والطاقة الكهربائية إلى حركة المحرك. يحول المصباح الطاقة إلى إشعاع كهرومغناطيسي أو ضوء. يمكن تحويل طواحين الهواء الحركة إلى طاقة وتحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة شفرات التوربينات، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى طاقة كهربائية. تحول الألواح الشمسية الضوء إلى كهرباء.

تعريف تحويلات الطاقة

في عملية التحول بين الأشكال المختلفة، تنتقل الطاقة دائمًا من أشكال أكثر فائدة إلى أشكال أقل فائدة، وعلى سبيل المثال في البركان، يمكن تحويل الطاقة الداخلية للصخور المنصهرة إلى طاقة حرارية تنتج كمية كبيرة من الحرارة، بينما الحجارة التي يتم رميها في الهواء تحتوي على طاقة ميكانيكية .

مبدأ تحويل الطاقة

ينص مبدأ الحفاظ على الطاقة على عدم إمكانية تدمير الطاقة أو خلقها، وبدلاً من ذلك، تتحول الطاقة من شكل واحد إلى آخر.

يمكن تحويل بعض أنواع الطاقة إلى أنواع مختلفة، ويمكن الكشف عن هذا التحول من خلال قياس العمل والحرارة، وبالتالي يمكن تحديد كمية ونوعية الطاقة التي تم تحويلها إلى فئة مختلفة.

في كل تحوُّل للطاقة يتم تقليل الطاقة، أي أن الطاقة المحولة تصبح أقل وأقل فائدة في التحويلات الإضافية، ولذلك يتم الحفاظ على الطاقة من الناحية الكمية ولكن لا يتم الحفاظ عليها من الناحية النوعية.

في أي نوع من تحويل الطاقة يتم فقد بعض الطاقة على البيئة، ما الذي يسبب هذه الخسارة، لا شيء فعال بنسبة 100 ٪ عادة ما يتم فقدان جزء الطاقة المفقودة أثناء تحويل الطاقة كحرارة، يمكن ملاحظة ذلك في الممارسة العملية عن طريق ملاحظة الحرارة المنبعثة من جهاز كمبيوتر أو سيارة أو أي نوع آخر من الآلات المستخدمة لفترة من الزمن

تتضمن الطاقات الأكثر تدهورًا الطاقة الحرارية، بينما تتضمن الطاقات الأقل تدهورًا الطاقة الكهربائية والحركية.

تسمى قدرة كمية معينة من الطاقة على التحويل بين أشكال الطاقة “كفاءة تحويل الطاقة”، جميع الأنظمة لديها كفاءات قوية لتحويل الطاقة، كما توربينات المياه، على سبيل المثال  لديهم كفاءة التحويل من 10 ٪ إلى 50٪. تبحث الأعمال الهندسية باستمرار عن أنظمة قادرة على تحقيق كفاءة تحويل طاقة عالية.

ما هو بالضبط معنى تحول الطاقة ؟

بشكل عام، يتم تحديد تحويل الطاقة على أنها عملية لنقل الطاقة من شكل إلى آخر.

هناك أنواع مختلفة من الطاقةالتي يمكن أن تتحول إلى أشكال أخرى، حيث يتم استخراج الطاقة من التفاعلات الكيميائية والحرارة والإشعاعات.

تشير عمليات الانشطار والاندماج، التي تجمع بين الذرات وتحدث في الطاقة النووية، إلى أنواع أخرى من الطاقة مثل الطاقة الحركية والطاقة المرتبطة بالموضع، والطاقة الكامنة والميكانيكية. وتشير هذه العمليات في النهاية إلى إطلاق الطاقة.

الطاقة الكيميائية هي الطاقة المخزنة في مادة ما من خلال مركبات كيميائية معدنية. الطاقة المخزنة هي مزيج سائل يمكن أن يتم تحريره وتحويله إلى أي نوع من التفاعل الكيميائي.