الفصل الرابع

‫ما الطاقة ؟‬ ‫تعريف الطاقة ‪:‬‬ ‫هي القدرة على إحداث تغيير ‪.‬‬

‫نقل الطاقة ‪:‬‬ ‫للجسام من حولنا طاقة ‪ ،‬حيث أن الطاقة تنتقل من جسم إلى آخر ومن مكان إلى آخر مثل تحرك أوراق الجشجار‬ ‫عندما تنتقل إليها الطاقة من الرياح ‪.‬‬

‫بعض أجشكال الطاقة ‪:‬‬ ‫ طاقة الحركة ‪.‬‬‫ الطاقة الحرارية ‪.‬‬‫‪ -‬الطاقة النووية ‪.‬‬

‫ طاقة الوضع ‪.‬‬‫– الطاقة الضوئية ‪.‬‬

‫ الطاقة الكيميائية ‪.‬‬‫– الطاقة الكهربائية ‪.‬‬

‫طاقة الحركة ‪:‬‬ ‫مثل ‪ :‬عند رمي لعب كرة بولنج فإنها تتدحرج لتضرب بعض القوارير الخشبية ‪ .‬فهل تحتاج طاقة ؟‬ ‫سبب سقوط القوارير هو كرة البولنج المتحركة التي تمتلك طاقة حركية ‪.‬‬ ‫تعريف طاقة الحركة ‪:‬‬ ‫هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته ‪.‬‬ ‫تعتمد الطاقة الحركية للجسم على عاملين هما ‪:‬‬ ‫سرعة الجسم ‪ :‬تزداد الطاقة الحركية ل ي جسم بزيادة سرعته ‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫كتلة الجسم ‪ :‬تزداد الطاقة الحركية ل ي جسم بزيادة كتلته ‪.‬‬ ‫‪-2‬‬

‫طاقة الوضع ‪:‬‬ ‫هل يمكن لجسم غير متحرك أن يكون له طاقة ؟‬ ‫نعم يمتلك طاقة تسمى بطاقة الوضع ‪.‬‬ ‫تعريف طاقة الوضع ‪:‬‬ ‫هي الطاقة التي يختزنها الجسم بسبب موضعه ‪.‬‬ ‫تعتمد طاقة الوضع للجسم على عاملين هما ‪:‬‬ ‫‪ -1‬الرتفاع ‪ :‬تزداد طاقة الوضع ل ي جسم بزيادة ارتفاعه ‪.‬‬ ‫‪ -2‬كتلة الجسم ‪ :‬تزداد طاقة الوضع ل ي جسم بزيادة كتلته ‪.‬‬

‫الطاقة الحرارية ‪:‬‬ ‫تعريف الطاقة الحرارية ‪:‬‬ ‫هي الطاقة التي تمتلكها جميع الجسام وتزداد بازدياد درجة حرارة الجسم ‪.‬‬ ‫يشعر النسان بالسخونة عند التعرض لجشعة الشمس مما يدل على حصوله على الطاقة الحرارية ‪ ،‬وجميع الجسام‬ ‫لها طاقة حرارية تزداد بازدياد درجة الحرارة ‪.‬‬

‫الطاقة الكيميائية ‪:‬‬

‫تعريف الطاقة الكيميائية ‪:‬‬ ‫هي الطاقة المختزنة في الروابط الكيميائية بين الذرات ‪.‬‬ ‫مثل ‪:‬‬ ‫‬‫‪-‬‬

‫الطعام يحتو ي على طاقة كيميائية يستخدمها الجسم ليزود الدماغ بالطاقة وبالتالي القيام بالنشاطات‬ ‫المختلفة ‪.‬‬ ‫احتراق الشمع تتحول الطاقة الكيميائية فيه إلى طاقة حرارية وطاقة ضوئية ‪.‬‬

‫متى يتم إطلق الطاقة الكيميائية ؟‬ ‫عندما تتفكك المواد الكيميائية وتتشكل مواد كيميائية جديدة ‪.‬‬

‫الطاقة الضوئية ‪:‬‬

‫ينتقل الضوء بسرعة كبيرة جداً تصل إلى ‪ 300000‬كم ‪ /‬ث تقريباً ‪ ،‬وعندما يسقط الضوء على سطح ما فقد يمتص‬ ‫أو ينفذ أو ينعكس وعندما يمتص الجسم الضوء يصبح أسخن وهذا يدل على تحول الطاقة الضوئية إلى حرارية ‪.‬‬

‫وتسمى هذه الطاقة التي يحملها الضوء بـ طاقة الجشعاع ‪.‬‬ ‫تعريف طاقة الجشعاع ‪:‬‬ ‫هي الطاقة التي يحملها الضوء ‪.‬‬

‫الطاقة الكهربائية ‪:‬‬ ‫الضاءة إحدى الستعمالت الشائعة للطاقة الكهربائية ‪.‬‬ ‫تعريف الطاقة الكهربائية ‪:‬‬ ‫هي الطاقة التي يحملها التيار الكهربائي ‪.‬‬

‫الطاقة النووية ‪:‬‬ ‫تستخدم المحطات النووية الطاقة المخزنة في أنوية الذرات لتوليد الطاقة الكهربائية ‪ ،‬فلكل نواة ذرة طاقة نووية ‪.‬‬ ‫تعريف الطاقة النووية ‪:‬‬ ‫هي الطاقة التي تحويها أنوية الذرات ‪.‬‬

‫تحولت الطاقة‬ ‫تتحول الطاقة باستمرار من جشكل إلى آخر ‪.‬‬ ‫تتبع تحولت الطاقة لشخص يصعد بدراجته إلى أعلى التل ‪:‬‬ ‫‬‫‬‫‪-‬‬

‫تحّول عضلت رجليه الطاقة الكيميائية إلى طاقة حركية ‪.‬‬ ‫تتحول الطاقة الحركية الناتجة في عضلت رجليه إلى طاقة حركية في الدراجة الهوائية ‪.‬‬ ‫تتحول الطاقة الحركية في الدراجة إلى طاقة وضع بصعوده إلى العلى ‪ ,‬ويتحول بعض من الطاقة‬ ‫الحركية إلى طاقة حرارية ويصبح جسمه ساخناً ‪ ,‬وتسخن الجزاء المتحركة في الدراجة أيضاً بسبب‬ ‫الحتكاك ‪.‬‬

‫وهذا ينطبق وفق قانون حفظ الطاقة ‪.‬‬ ‫قانون حفظ الطاقة ‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫ينص القانون على أن الطاقة ل تستحدث ول تفنى ولكنها تتحول من جشكل إلى آخر ‪.‬‬ ‫هل يمكن أن تفنى الطاقة ؟ ولماذا ؟‬ ‫الطاقة ل يمكن أن تفنى ولكنها تتحول إلى أجشكال متعددة ‪.‬‬ ‫وُيستفاد من قانون حفظ الطاقة في تحديد تحولت الطاقة في نظام‬ ‫معين ‪ ,‬مثل ‪:‬‬ ‫قذف كرة إلى العلى في الهواء والتقاطها نجد أن الطاقة تتحول بين‬ ‫طاقة حركية وطاقة وضع خلل ارتفاع الكرة وسقوطها ‪.‬‬ ‫من الشكل في أ ي وضع يكون للكرة أكبر طاقة حركية ؟ وفي أ ي وضع‬ ‫يكون لها أكبر طاقة كلية ؟‬ ‫للكرة أكبر طاقة حركية عند انطلقها من اليد ‪ ،‬ولحظة عودتها إليها ‪.‬‬ ‫ومجموع الطاقة الكلية للكرة ثابت ‪.‬‬

‫الطاقة تغير جشكلها ‪:‬‬ ‫تحدث تحولت الطاقة بشكل دائم في كل ما حولك ‪ ,‬فالكثير من اللت عبارة عن أدوات لتحويل الطاقة من جشكل إلى‬ ‫آخر مثل ‪:‬‬ ‫ً‬ ‫محرك السيارة يحول طاقة الوقود الكيميائية إلى طاقة حركة ‪ ,‬إلى جانب أن جزءا من الطاقة الكيميائية يتحول إلى‬ ‫طاقة حرارية تؤد ي إلى سخونة المحرك ‪.‬‬ ‫تحويل الطاقة الكيميائية ‪:‬‬ ‫تحول العضلت الطاقة الكيميائية في الجسم إلى طاقة حركية ‪.‬‬ ‫تحولت الطاقة الكهربائية ‪:‬‬ ‫الطاقة الكهربائية ضرورية لنا فعندما تضيء غرفتك أو تشغل المذياع أو التلفاز ‪ .‬فأنت تحول الطاقة الكهربائية إلى‬ ‫أجشكال أخرى من الطاقة كما في الشكل التالي ‪:‬‬

‫تحولت الطاقة الحرارية ‪:‬‬ ‫تتحول أجشكال مختلفة من الطاقة إلى طاقة حرارية مثل ‪:‬‬ ‫الحتراق ‪ :‬يحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية ‪.‬‬ ‫‬‫سريان التيار الكهربائي في السلك ‪ :‬تتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية ‪.‬‬ ‫‬‫استخدامات الطاقة الحرارية ‪:‬‬ ‫تدفئة المنازل ‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫المحافظة على درجة حرارة الجسم ‪.‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫تسخين الماء ‪.‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫وتتحول الطاقة الحرارية أيضاً إلى طاقة إجشعاعية فعلى سبيل المثال ‪:‬‬ ‫عند تسخين سلك فلز ي حتى درجات حرارة عالية يتوهج ويصدر طاقة إجشعاعية ‪.‬‬

‫كيفيه انتقال الطاقة الحرارية ‪:‬‬ ‫تنتقل الطاقة الحرارية من مكان إلى آخر ) تنتقل من جشيء درجة حرارة أعلى إلى‬ ‫جشيء درجة حرارته أدنى (‬ ‫الشكل المجاور يوضح انتقال الطاقة الحرارية من الكاكاو الساخن إلى الملعقة‬ ‫وإلى الهواء المحيط بها لنهما أبرد ‪.‬‬

‫توليد الطاقة الكهربائية ‪:‬‬ ‫الطاقة الكهربائية يتم توليدها في محطات الطاقة ‪ ,‬حيث تعمل جميع المحطات من‬ ‫خلل المولدات ‪.‬‬ ‫تعريف المولد الكهربائي ‪:‬‬ ‫هو آلة تحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية ‪.‬‬ ‫خطوات توليد الطاقة الكهربائية في منشآت تستعمل الوقود الحفور ي ‪:‬‬ ‫يتم حرق الوقود لجعل الماء يغلي في المراجل ‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫يتم توجيه بخار الماء الناتج على توربين التي تدور عند اصطدام البخار بها ‪.‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫يتم نقل الدوران إلى المولد الذ ي ينتج الطاقة الكهربائية ‪.‬‬ ‫‪-3‬‬

‫منشآت الطاقة ‪:‬‬ ‫في أغلب دول العالم يتم توليد معظم الطاقة الكهربائية بالمولدات التي تعمل بالوقود الحفور ي كما تستعمل طاقة‬ ‫الرياح والطاقة المائية ) المياه الجارية والساقطة ( في توليد الطاقة الكهربائية ‪.‬‬ ‫يتم توليد الطاقة الكهربائية في المحطات التي تعمل بحرق النفط أو في محطات الطاقة النووية من خلل سلسلة‬ ‫تحولت للطاقة كما في الشكل التالي ‪:‬‬

‫مصادر الطاقة‬ ‫الطاقة ليست من صنع النسان بل هي من صنع الخالق جّل عله ‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬

‫سطح الرض يحصل على الطاقة من مصدرين هما ‪:‬‬ ‫الشمس ‪.‬‬ ‫الذرات المشعة الموجودة في باطن الرض ‪.‬‬ ‫كمية الطاقة التي تصل إلى سطح الرض من الشمس أكبر كثيراً‬ ‫من الطاقة التي يتم توليدها في باطن الرض ‪.‬‬ ‫الوقود الحفور ي ‪:‬‬

‫من أجشكال الوقود الحفور ي ‪:‬‬ ‫الفحم ‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫النفط ‪.‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫الغاز الطبيعي ‪.‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫ينتج كل من النفط والغاز الطبيعي من مخلفات المخلوقات المجهرية التي عاجشت في المحيطات قبل مليين السنين ‪,‬‬ ‫والتي تحولت تدريجياً بفعل الحرارة والضغط ‪.‬‬ ‫أما الفحم فقد تشّكل بعمليات مشابهة من بقايا النباتات التي عاجشت على الرض قبل مليين السنين ‪.‬‬ ‫استخدام الوقود الحفور ي ‪:‬‬ ‫يحرق الوقود الحفور ي لنتاج طاقة تستخدم في تشغيل السيارات وغيرها أو توليد الكهرباء ‪.‬‬ ‫وتسمى مصادر الطاقة التي تستنفذ أسرع كثيرًا مما يتم التعويض عنها بالمصادر غير المتجددة وجميع أنواع‬ ‫الوقود الحفور ي مصادر غير متجددة للطاقة ‪.‬‬

‫ينتج عن احتراق الوقود الحفور ي ‪:‬‬ ‫مركبات كيميائية تسبب التلوث في الهواء ‪ ,‬فتسبب في أمراض الجهاز التنفسي ‪ ,‬وفي المطر الحمضي ‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫زيادة حرارة جو الرض بسبب كثرة غاز ثاني أكسيد الكربون ‪.‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫الطاقة النووية ‪:‬‬ ‫هل تتخيل أن ‪ 1‬كجم من الوقود النوو ي تنتج طاقة تعادل الطاقة التي ينتجها لتر واحد من الغاز الطبيعي ثلثة‬ ‫مليين مرة تقريباً ‪ ,‬ما مصدر هذه الطاقة المختزنة في كتلة صغيرة كهذه ؟‬ ‫انشطار أنوية ذرات اليورانيوم غير مستقرة التي تطلق كميات هائلة من الطاقة ‪.‬‬ ‫استخدام الطاقة النووية ‪:‬‬ ‫توليد الطاقة الكهربائية من خلل تسخين الماء وإنتاج البخار الذ ي يدير المولد الكهربائي ‪.‬‬ ‫مزايا استخدام الطاقة النووية ‪:‬‬ ‫المحافظة على الوقود الحفور ي فترة أطول ‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫ل تسبب محطات الطاقة النووية تلوثا ً للهواء‪.‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫عيوب استخدام الطاقة النووية ‪:‬‬ ‫كمية اليورانيوم في قشرة الرض غير متجددة ‪ ,‬وأن مخلفاتها – رغم قلتها – نشطة إجشعاعياً للف‬ ‫‪-1‬‬ ‫ً‬ ‫السنين ‪ ,‬وتشكل إجشعاعاتها خطرا على حياة المخلوقات الحية ‪.‬‬ ‫من طرائق التخزين للمخلفات النووية ‪:‬‬ ‫وضع المخلفات في مواد مصنوعة من الخزف محكمة الغلق ‪ ,‬ثم وضعها في حاويات واقية ‪ ,‬ودفن هذه الحاويات‬ ‫عميقاً في الرض ‪.‬‬

‫الطاقة الكهرومائية ‪:‬‬ ‫هل تعلم أن ‪ %20‬تقريب ًا من الطاقة الكهربائية في العالم ناتجة عن تحويل طاقة وضع الماء الذ ي يتم احتجازه خلف‬ ‫السدود ‪.‬‬ ‫الطاقة الكهرومائية من أكبر مصادر الطاقة المتجددة ‪.‬‬ ‫تعريف المصادر المتجددة ‪:‬‬ ‫هي المصادر الطبيعية التي تتجدد باستمرار ‪.‬‬ ‫مزايا استخدام الطاقة الكهرومائية ‪:‬‬ ‫الطاقة الكهرومائية ل تسبب تلوثا ً أبداً ‪.‬‬ ‫عيوب استخدام الطاقة الكهرومائية ‪:‬‬

‫تلحق ضرراً بحياة المخلوقات المائية وخاصة السماك ‪.‬‬

‫المصادر البديلة للطاقة ‪:‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪-4‬‬

‫من المصادر البديلة للطاقة ‪:‬‬ ‫الطاقة الشمسية ‪.‬‬ ‫طاقة الرياح ‪.‬‬ ‫الطاقة الجوفية الحرارية ‪.‬‬ ‫طاقة البحار والمحيطات ‪.‬‬ ‫الطاقة الشمسية ‪:‬‬ ‫تعد الشمس أصل كل الطاقات التي على الرض ‪ ,‬لذا فهي مصدر ل ينضب ‪.‬‬

‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬

‫يتم جمع أجشعة الشمس بطريقتين ‪:‬‬ ‫السخانات الشمسية ‪ :‬توجد على أسطح المنازل يتم من خللها تجميع الطاقة‬ ‫الشمسية وتستخدم في تسخين المياه والتدفئة ‪.‬‬ ‫الخليا الكهروضوئية ‪ :‬تستخدم عادة في اللت الحاسبة وتشغيل القمار‬ ‫الصناعية والمحطات الفضائية ‪.‬‬

‫الطاقة الجوفية الحرارية ‪:‬‬ ‫تتزايد درجة حرارة الرض مع ازدياد العمق ‪ ,‬فعلى عمق ‪ 3‬كم تكون درجة الحرارة كافية لغلي الماء ‪.‬‬ ‫تسمى الحرارة الموجودة في باطن الرض الطاقة الجوفية الحرارية ‪.‬‬ ‫وتنتج أغلب الطاقة الجوفية الحرارية من ‪ :‬انحلل أنوية الذرات المشعة في باطن الرض ‪.‬‬ ‫الخزانات الجوفية الحرارية ‪:‬‬ ‫تكون الماجما ) الصخور المنصهرة ( قريبة من سطح الرض في بعض‬ ‫المناطق ‪ ,‬بحيث تصل مياه المطار والمياه الجوفية عبر التشققات‬ ‫الموجودة في سطح الرض إلى الصخور الساخنة ‪ ,‬فيسخن الماء‬ ‫ويتشكل البخار الذ ي يعلق تحت الضغط العالي في بعض الجيوب التي‬ ‫تسمى خزانات جوفية حرارية ‪.‬‬ ‫منشآت الطاقة الجوفية الحرارية ‪:‬‬ ‫يتم حفر البار للوصول إلى خزانات الطاقة الجوفية الحرارية في‬ ‫المناطق التي تكون فيها قريبة من سطح الرض ‪ ,‬حيث يستخدم الماء‬ ‫الساخن والبخار الموجود في هذه الخزانات لتوليد الطاقة الكهربائية ‪.‬‬

‫الطاقة من البحار والمحيطات ‪:‬‬ ‫لحظنا أن مستوى الماء يرتفع عند الشاطئ في أوقات معينة ‪ ,‬وينخفض في أوقات أخرى ‪.‬‬ ‫يسمى ارتفاع مستوى الماء المد ‪ ,‬ويسمى انخفاضه الجزر ‪ ,‬وقد تم بناء العديد من منشآت الطاقة التي تعتمد على‬ ‫حركة مياه المحيطات خلل المد والجزر لتحويلها إلى طاقة كهربائية ‪.‬‬ ‫استخدام طاقة المد والجزر ‪:‬‬ ‫يتدفق الماء عبر توربين أثناء المد ‪ ,‬فيدير المولد الكهربائي ويتم الحتفاظ بالماء خلف السد‪.‬‬ ‫وخلل الجزر يطلق الماء الموجود خلف السد ليمر أيضاً عبر التوربين فيولد كمية أخرى من الطاقة الكهربائية ‪.‬‬

‫مزايا طاقة المد والجزر‪:‬‬ ‫تعتبر طاقة المد والجزر من مصادر الطاقة التي ل تنضب ‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫ل تلوث البيئة ‪.‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫عيوبها ‪ :‬استخدامها محدود ‪ ,‬نظر ًا إلى قلة الماكن التي يكون فيها فرق الرتفاع بين المد والجزر كافيا ً ‪.‬‬ ‫طاقة الرياح ‪:‬‬ ‫الرياح مصدر من مصادر الطاقة المتجددة التي ل تلوث الهواء مثل ‪:‬طواحين الهواء التي تحول الطاقة الحركية إلى‬ ‫طاقة كهربائية ‪.‬‬ ‫استخدام طاقة الرياح ‪:‬‬ ‫ترتبط كل مروحة فيها مع مولد لتوليد الطاقة الكهربائية خلل دورانها ‪.‬‬ ‫عيوب طاقة الرياح ‪:‬‬ ‫تصدر أصوات مزعجة ‪.‬‬ ‫تحتاج إلى مساحات كبيرة ‪.‬‬ ‫تسبب قتل الطيور ‪.‬‬

‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪-3‬‬

‫المحافظة على الطاقة وترجشيد استهلكها‪:‬‬ ‫من ترجشيد الستهلك ‪:‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫‪-5‬‬

‫إطفاء الضواء والجهزة الكهربائية حين ل نحتاج إليها ‪.‬‬ ‫المحافظة على البواب والنوافذ مقفلة جيدًا سواء في الحر أو البرد لمنع تسرب الحرارة إلى البيت أو‬ ‫منه ‪.‬‬ ‫استخدام تقنيات العزل الحرار ي في بناء العمارات والبيوت ‪.‬‬ ‫خفض استهلك النفط بتقليل استخدام السيارات وصيانتها مما يجعلها فعاله أكثر ول تستهلك الكثير من‬ ‫الوقود ‪.‬‬ ‫إعادة تدوير الكثير من المخلفات مثل‪ :‬علب اللومنيوم والزجاج والكرتون والبلستيك ‪.‬‬

‫مع تحيات بلـكـ‬