الطاقة
تُعتبر الطاقة عنصرًا حيويًا له دور كبير في مختلف جوانب حياة الأفراد، حيث أصبحت جزءًا لا يتجزأ من الأنشطة اليومية. تُعرف الطاقة بأنها القدرة على القيام بعمل معين وإحداث تغييرات ملموسة في عدة مجالات. ومن أبرز استخدامات الطاقة استغلال مشتقات النفط في تشغيل المصانع، وتحريك وسائل النقل، وغير ذلك.
يحتاج جسم الإنسان إلى الطاقة للقيام بوظائفه بشكل فعال، حيث يتم الحصول على هذه الطاقة من الغذاء الذي يتناوله. تقوم خلايا الجسم بحرق الغذاء وتحويله إلى طاقة لتوفير القوة اللازمة لممارسة الحياة اليومية.
هذا وتجدر الإشارة إلى إمكانية تحويل جميع أنواع الطاقة إلى أنواع أخرى باستخدام تقنيات وأدوات تتراوح بين البسيطة والمعقدة. على سبيل المثال، يمكن تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، أو الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية، وكذلك تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
أنواع الطاقة
طاقة حرارية
تُعتبر الطاقة الحرارية أحد الأشكال الأساسية التي تتحول إليها أنواع الطاقة الأخرى. على سبيل المثال، عند استخدام الوقود لتشغيل الآلات، يُحرق الوقود لتوليد الطاقة الحرارية، والتي تتحول فيما بعد إلى طاقة ميكانيكية تشغل الآلات. من المهم أن نلاحظ أن الطاقة الحرارية لا تتواجد بشكل طبيعي.
كما تشمل الطاقة الحرارية أيضًا الطاقة الحرارية الأرضية، التي يمكن استخدامها لتوليد الطاقة الكهربائية والتسخين. لكن الحصول عليها يتطلب حفر آبار يصل عمقها إلى 2000 متر للعثور على المياه الساخنة في باطن الأرض واستغلالها في التدفئة أو توليد الطاقة. تُنقل الطاقة الحرارية بعدة طرق، مثل التوصيل والإشعاع والحمل.
طاقة كهربائية
تتواجد الطاقة الكهربائية في البيئة المحيطة، لكنها من الصعب الحصول عليها وبكلفة مرتفعة. تُعتبر الصواعق والاحتكاك من الطرق الطبيعية لتوليد الطاقة الكهربائية، ولكن يمكن أيضًا توليدها باستخدام أساليب أخرى مثل التفاعلات الكيميائية، على سبيل المثال البطاريات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحويل الطاقة الحركية إلى كهربائية عن طريق تحريك سلك ضمن مجال مغناطيسي، كما هو الحال في عمل المولدات. تنقسم الطاقة الكهربائية إلى نوعين:
- كهرباء مستمرة، كما في البطاريات.
- كهرباء متناوبة، كما في المولدات الكهربائية.
طاقة نووية
تُعتبر الطاقة النووية واحدة من أخطر أنواع الطاقة على الكائنات الحية والبيئة. تبدأ عملية توليد الطاقة النووية من السيطرة على تفاعلات الانشطار النووي أو اندماج النواة الذرية. يتم استخدام هذه الطاقة في تسخين الماء لإنتاج بخار الماء اللازم لتوليد الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة النووية.
على الرغم من أن العلماء يرون في الطاقة النووية مصدرًا متجددًا، إلا أنها تتطلب استثمارات ضخمة لبناء مفاعلاتها ولها آثار سلبية على البيئة. وتواجه التحديات المتعلقة بالتخلص الآمن من المخلفات النووية المشعة، حيث يحتمل حدوث انفجارات في المفاعلات مما يتسبب في كوارث، بالإضافة إلى مخاوف من تسرب إشعاعي.
طاقة كهرمائية
تُصنف الطاقة الكهرمائية كنوع من الطاقة المتجددة، حيث تعتمد على قوة دفع المياه لتحريك توربينات المياه في السدود، وبالتالي تشغيل مولدات الكهرباء. وهي تعتبر مصدرًا نظيفًا وصديقًا للبيئة، يمكنك استخدامها بأمان دون أي آثار سلبية.
طاقة الرياح
تعتمد هذه الطاقة على سرعة الرياح وشدتها، حيث تُستخدم لتشغيل توربينات الرياح الكهربائية. ومعروف أيضًا أن طواحين الهواء تُستخدم لتوليد الطاقة الميكانيكية. تُعتبر الرياح بديلًا ممتازًا للوقود الأحفوري، إذ أنها مصدر متجدد يمكن الحصول عليه بيسر من الطبيعة، وهي مصدر نظيف لا ينتج أي غازات ضارة خلال عملية الاستغلال.
طاقة المد والجزر
تُعرف أيضًا بالطاقة القمرية، وتعتمد على ظاهرتي المد والجزر الناتجتين عن تفاعل الشمس والقمر مع دوران الأرض حول محورها. تُعتبر هذه الطاقة نوعًا من الطاقة الحركية يتم توليدها خلال حدوث المد والجزر.
طاقة كيميائية
يمكن أن تُعرّف الطاقة الكيميائية بأنها الحرارة الناتجة عن تفاعلات كيميائية. على سبيل المثال، الحرارة الناتجة عن احتراق الخشب مع الأكسجين تُعتبر طاقة كيميائية. كما أن التفاعل بين الكيروسين والأكسجين في محركات الاحتراق الداخلي ينتج أيضًا طاقة كيميائية.
طاقة شمسية
تعتبر الطاقة الشمسية هي أكثر أنواع الطاقة تواجدًا على سطح الأرض، حيث تُستقطب من أشعة الشمس وتُستخدم لتشغيل الآلات وتسخين الأجواء، كما تساعد في تكوين أنواع أخرى من الطاقة مثل الوقود الأحفوري.
مصادر الطاقة
تنقسم مصادر الطاقة إلى نوعين:
مصادر الطاقة المتجددة
تُعرف مصادر الطاقة المتجددة بأنها مصادر متاحة بشكل دائم وغير قابلة للنفاذ، وتكون غالبًا طبيعية، سواء كانت محدودة أو غير محدودة. وتمتاز هذه المصادر بأنها نظيفة وصديقة للبيئة، ولا تُسبب أي تلوث. ومن الأمثلة على مصادر الطاقة المتجددة:
- ظاهرة المد والجزر.
- جريان المياه.
- شدة الرياح.
- أشعة الشمس.
- وقود حيوي مستدام.
- حرارة باطن الأرض.
مصادر الطاقة غير المتجددة
تتسم مصادر الطاقة غير المتجددة بعدم قدرتها على التوفر بشكل دائم، حيث تُستخدم بشكل مفرط وتنضب. قد تكون موجودة بكميات ضئيلة تحتاج إلى وقت طويل لإعادة اكتشافها. ومن الأمثلة الشائعة على الطاقة غير المتجددة: الوقود الأحفوري والفحم.
تُعتبر مصادر الطاقة غير المتجددة مهمة للغاية نظراً لما تحتويه من كميات كبيرة من الطاقة الكيميائية التي يمكن تحويلها بسهولة إلى طاقة حرارية عبر عملية الاحتراق. مصادرها تشمل:
- الوقود الأحفوري، الذي يحتاج إلى فترات طويلة للغاية لتجديده. على سبيل المثال، قد يحتاج بعض أنواع الوقود الأحفوري إلى مليونين سنة لتكوينها، أي منذ العصور الجيولوجية القديمة، وقد تشكلت نتيجة تحلل بقايا الكائنات الحية التي دُفنت تحت ركام القشرة الأرضية.
ويمكن تقسيم الوقود الأحفوري إلى ثلاثة أنواع رئيسية:
- الفحم: يتمثل في خليط من المواد الكربونية، ويشمل الفحم النباتي والفحم الحجري.
- النفط الخام: يُعتبر من أبرز مصادر الطاقة غير المتجددة، وهو سائل أسود يتكون من مزيج من المركبات العضوية، يحتوي أساسًا على الكربون والهيدروجين ويطلق عليه اسم الهيدروكربونات، وهو سريع الاشتعال.
- الغاز الطبيعي: يُعتبر من أنظف مصادر الطاقة الأحفورية وحدة، ويتكون أساسًا من غاز الميثان والإيثان والبروبان والبيوتان. يُمكن العثور عليه في أعماق الأرض مع النفط أو منفردًا، ويُعد مهمًا لإنتاج وقود نظيف.
فيديو أشكال الطاقة ومصادرها
للاطلاع على المزيد حول أشكال الطاقة وأهم مصادرها، يُرجى مشاهدة الفيديو.