الطاقة
تعرّف الطاقة (بالإنجليزية: Energy) بأنها قدرة الأشخاص والمواد بشكلٍ عام على القيام بعمل ما، فالطاقة بجميع أشكالها مرتبطة بالحركة. ويمكن تحويل الطاقة من شكلٍ إلى شكلٍ آخر، وعموماً فإنَّ الطاقة لا تفنى ولا تُستحدث، إنما تتحول من شكلٍ إلى آخر، وهو ما يُعرف بقانون حفظ الطاقة، أي لا يمكن إنشاء طاقة من العدم كما أنها لا تنتهي بل تتحول لشكلٍ آخر.ومن أشكال الطاقة: الطاقة الحرارية، والطاقة الكيميائية، والطاقة الميكانيكية، والطاقة الكهربائية. وكل ما يحدث على سطح الأرض هو ناتج عن تحولات الطاقة، ومن هنا يُمكن اعتبار الطاقة بأنها أساس مهم في استمرار الحياة في الكون.
مصادر الطاقة
تُقسم مصادر الطاقة الى قسمين رئيسيين، لكل قسم خصائصه التي تميزه عن الآخر، وهما: مصادر الطاقة المتجددة أو ما يسمى مصادر الطاقة البديلة، ومصادر الطاقة غير المتجددة.
مصادر الطاقة المتجددة
سُميت هذه الطاقة بالطاقة المتجددة لأنها قابلة للتجديد بشكلٍ مستمرٍ، وخلال فتراتٍ زمنيةٍ قصيرة، فهي طاقة دائمة، والطبيعة هي المصدر الأساسي لها، بالتالي يمكن اعتبارها ذات قيمة اقتصادية.ومن أهم الأمثلة عليها:
- الطاقة الشمسية (بالإنجليزية: Solar energy): تعتبر الشمس المصدر الرئيسي للطاقة، فهي من أهم مصادر الطاقة المتجددة وأكثرها وفرة، حيث إنَّ أشعة الشمس تنتشر في جميع بلدان العالم وبشكلٍ مستمر، إضافةً الى أنها لا تسبب أي نوع من أنواع التّلوث، ويمكن الاستفادة منها عن طريق تخزينها وتحويلها لشكل آخر من أشكال الطاقة والاستفادة منها مستقبلاً.
- طاقة الرياح (بالإنجليزية: wind power): في هذا النوع من الطاقة يتم الاستفادة من حركة الهواء والتي تحدث بسبب ارتفاع الهواء الساخن لأعلى وحلول الهواء البارد مكانه، فيتم استغلال حركة الرياح الناتجة حيث يتم تحويل الطاقة الحركية في الرياح الى شكل آخر من أشكال الطاقة مثل الطاقة الكهربائية عن طريق استخدام توربينات الرياح.
- الطاقة الكهرومائية (بالإنجليزية:Hydropower): تسمى هذه الطاقة أيضاً باسم الطاقة المائية، وهذه الطاقة كانت ولا زالت من أهم مصادر الطاقة المتجددة، ويتم توليدها من حركة الماء، حيث يتم تحويل الطاقة الحركية للماء المتدفق الى أشكالٍ أخرى للطاقة مثل الطاقة الكهربائية، وتُقام مشاريع الطاقة المائية في أماكن تواجد الماء مثل السدود والبحيرات ليتم استغلال طاقة الماء.
- الطاقة الحرارية الأرضية (بالإنجليزية:Geothermal energy): سبب هذا النوع من الطاقة هو الطاقة الحرارية في باطن الأرض الناتجة عن التّحلل الإشعاعي للصخور في الأعماق، وهذه الطاقة الحرارية في الأعماق تنتقل الى سطح الأرض بعد مرورها بطبقات الأرض المختلفة لتظهر بعدّة أشكال منها الينابيع الحارة، والتي يمكن الاستفادة من حرارتها في عدة أمور منها تشغيل الآلات الثقيلة.
مصادر الطاقة غير المتجددة
سميت هذه الطاقة بالطاقة غير متجددة لأنها غير قابلة للتجديد خلال فترةٍ زمنيةٍ قصيرة، حيث إنها تتجدد من خلال عمليات طبيعية ببطء شديد للغاية، وقد لا تتجدد، وعند البدء باستخدامها تبدأ بالتناقص تدريجياً، فهي مهددة بالاستنزاف.ومن الأمثلة عليها:
إقرأ أيضا:طرق ترشيد استهلاك المياه في الزراعة- النفط (بالإنجليزية: Oil): يتطلب تكوُّن النفط وجود تكوين جيولوجي خاص، وهو وجود صخور رسوبية غنية بالموارد العضوية وهي ما تسمى بصخور المصدر، إضافة إلى وجود صخور ذات مسامية عالية لحفظ النفط، وتعلوها صخور غير منفذة تستطيع حبس النفط في خزان ومنعه من الهجرة الى سطح الأرض وهذا التكوين الجيولوجي يسمى مصيدة، وعندما يستطيع الجيولوجيون تحديد مكان المصيدة يمكنهم التنبؤ بوجود النفظ واستخراجه والاستفادة منه كمصدر رئيسي للطاقة.
- الفحم (بالإنجليزية: Coal): يتكون الفحم من عنصرٍ أساسي وهو الكربون، والذي يعد مصدر رئيسي للطاقة، وهو عبارة عن مادة صلبة قد تكون سوداء اللون أو بنية، وللفحم أنواع مختلفة تختلف باختلاف نوع النباتات المدفونة ونسبة الشوائب التي تحتويها، ويتكون الفحم في الرواسب الطبقية حيث تتعرض الموارد النباتية للضغط الكبير والحرارة المرتفعة مما يعمل على تحوّل هذه النباتات الى هذا النوع من الطاقة وهو الفحم.
- الصخر الزيتي (بالإنجليزية:Oil shale): عبارة عن مواد صلبة وصخور رسوبية تحتوي على مواد عضوية صلبة سواء نباتية أو حيوانية، يتم عزلها عن الأوكسجين وتعريضها لحرارة عالية جداً (تقريباً 575 درجة مئوية)، فتتحول من شكل الى شكل آخر من أشكال الطاقة وهو الزيت الصخري أو ما يسمى بالنفط الخام الصناعي. لكن الاستفادة من الطاقة المستخرجة من الصخر الزيتي له أضرار كبيرة على البيئة، ومنها تلويث المياه الجوفية وإنبعاث الكربون.
- الطاقة النووية (بالإنجليزية: Nuclear Energy): تحدث الطاقة النووية في الذرات وتحديداً في نواة الذرة، حيث إنَّ النواة تتكون من وحدات صغيرة تجتمع معاً بروابط تربط النواة معاً، وهذه الروابط تحتوي على طاقة هائلة جداً، وعند تكسير هذه الروابط يتم إطلاق طاقة نووية يمكن الاستفادة منها بعدة طرق وتحويلها الى أشكال أخرى للطاقة مثل طاقة كهربائية وحرارية، وتتم هذه العملية في محطات خاصة تسمى محطات نووية عن طريق إما الانشطار النووي أو الاندماج النووي، وعموماً تنتج الطاقة النووية طاقة نظيفة، لكن الناتج الثانوي منها وهو مواد مشعة عبارة عن مادة شديدة السُّمية تسبب كثير من الأضرار والأمراض الخطيرة.
أشكال الطاقة
يوجد أشكال عدة للطاقة، ويمكن تقسيم جميع أشكال الطاقة إلى مجموعتين رئيسيتين وهما:
إقرأ أيضا:بحث عن مصادر الطاقةالطاقة الكامنة
وهي الطاقة المختزنة في الأجسام، ومن أمثلتها:
- الطاقة الكيميائية (بالإنجليزية: Chemical energy): وهي أحد أنواع الطاقة الكامنة، وهي الطاقة المختزنة في روابط المواد الكيميائية (في الجزيئات والذرات)، وهذه الطاقة يتم إطلاقها في تفاعلات كيميائية، ويمكن أن تتحول إلى حرارة عن طريق حرق المواد المختلفة، كما يتم تحريرالطاقة الكيميائية الموجودة في الطعام عن طريق هضمه.
- طاقة الجاذبية الأرضية (بالإنجليزية: Gra:vitational energy) وهي الطاقة المختزنة في الأجسام نتيجة ارتفاعها عن سطح الأرض، وتزداد هذه الطاقة كلما زاد ارتفاع الجسم عن السطح وكلما زادت كتلته، ويمكن مثلاً أن تتحول طاقة الجاذبية إلى طاقة حركية عندما يتحرك شخص وهو على دراجة هوائية الى الأسفل على طريق منحدر.
الطاقة الحركية
وهي الطاقة الناتجة عن حركة الأجسام مثل حركة الإلكترونات والأمواج والذرات، ومن أمثلتها:
إقرأ أيضا:تعريف الطاقة المتجددة- الطاقة الكهربائية (بالإنجليزية: Electrical energy): تنتج هذه الطاقة عن طريق حركة الإلكترونات (وهي جزيئات صغيرة مشحونة بشحنة سالبة) عبر فلز ما، حيث تنتقل عبر الأسلاك إلى مسافات طويلة، وهذه الميزة جعلتها الأكثر شيوعاً واستخداماً، ويُمكن إنتاجها باستخدام توربينات خاصة، ويُعد البرق مثالاً على الطاقة الكهربائية الطبيعية.
- الصوت (بالإنجليزية: Sound): وهو ناتج عن الطاقة المنتقلة خلال موجات طولية (انضغاطية) عبر المواد، حيث تسبب اهتزاز الجزيئات منتجةً الصوت، وعادةً تكون طاقة الصوت صغيرة مقارنة مع غيرها من أنواع الطاقة.
