المادة:هي جوهر الكون ولكن الطاقة هي محرك هذا الجوهر
الطاقة:هي القدرة على إنتاج العمل ومن أنواعها :
1. طاقة كامنة
2. طاقة حركية
3. طاقة ميكانيكية
4. طاقة كهربائية
5. طاقة حرارية
6. طاقة كيميائية
7. طاقة نووية
الطاقة الكامنة : هي الطاقة التي يختزنها الجسم بسبب شكل خاص أو وضع خاص مفروض عليه ولا تظهر إلا عندما يترك للجسم حرية التأثير
مثال :الغاز المضغوط في الأسطوانة يحرك المكبس
للطاقة الكامنة عدة أنواع :
1. الطاقة الكامنة المرونية.
2. الطاقة الكامنة الكهربائية
3. الطاقة الكامنة الثقالية :وهي الطاقة التي تنتج عن عمل القوة التي قامت برفع الجسم متغلبة على قوة جذب الأرض لهذا الجسم .
العوامل التي تتوقف عليها الطاقة الكامنة الثقالية :
1. تزداد بازدياد ثقل الجسم ( ث ) .
2. تزداد بازدياد الارتفاع ( ع )
ويعطى دستورها بالعلاقة : طك = عم = ث × ع = ك × ج × ع .
طك : الطاقة الكامنة وواحدتها الجول
عم : العمل
ث :الثقل وواحدتها النيوتن
ع :الارتفاع وواحدتها المتر
ك : الكتلة وواحدتها كغ
ج : تسارع الجاذبية الأرضية وواحدتها م/ثا2
* ملاحظة هامة : الطاقة الكامنة للجسم وهو على سطح الأرض تساوي صفر لآن : ع = 0
الطاقة الحركية : هي الطاقة الناتجة عن حركة الجسم فالأجسام المحركة تملك طاقة ناتجة عن حركتها ويرمز للطاقة الحركية بالرمز طح وتقدر بالجول
العوامل المؤثرة على الطاقة الحركية :
1. تزداد بازدياد كتلة الجسم ( ك )
2. تزداد بازدياد سرعة الجسم المتحرك ( سر )
فيصبح دستورها : طح = 1/2 ك × سر2
طح : الطاقة الحركية وواحدتها الجول
سر : سرعة الجسم وواحدتها م / ثا
ك : الكتلة وواحدتها كغ
* ملاحظة هامة :عندما يكون الجسم ساكنا عندئذ سر = 0 ومنه طح = 0
الطاقة الميكانيكية : هي الطاقة التي يملكها الجسم سواء كان ساكنا أو متحركا وتساوي مجموع الطاقتين الكامنة والحركية ويرمز لها بالرمز / ط / وواحدتها الجول
ط = طك + طح
مبدأ مصونية الطاقة: إن الطاقة لاتفنى ولا تخلق من العدم وإنما تتحول من شكل إلى آخر دون زيادة أو نقصان
بعض أنواع الطاقة وتحولاتها
1. الطاقة الحرارية :الحرارة هي الشكل الرئيسي للطاقة وتعتبر الشمس هي مصدر رئيسي للحرارة .
إن الجسم يمتلك طاقة حرارية حتى لو كان ساكنا والسبب هي حركة جزيئاته الداخلية المستمرة والعشوائية حيث تعطيه طاقة حركية داخلية هي الطاقة الحرارية وتتحول الطاقة الحرارية إلى كهربائية في المحطات الحرارية وإلى طاقة حركية في الآلات البخارية .
2. الطاقة الكيماوية : هي طاقة الأغذية والوقود حيث تحترق الأغذية في الجسم وتعطي للإنسان الطاقة أيضا نتيجة إحتراق الوقود تتحرك الآلات فتتحول الطاقة الكيماوية إلى حرارية وحركية عند احتاق الوقود لمحرك سيارة وعند احتراق الغذاء في الجسم بينما تتحول إلى كهربائية في البيل البسيط
3. الطاقة الكهربائية : هي الطاقة التي يحملها التيار الكهربائي وتتحول إلى أشكال عديدة فهي تتحول إلى :
· طاقة حركية في المحرك
· طاقة حرارية في المكواة
· طاقة ضوئية في المصباح
· طاقة مغناطيسية في المغناطيس الكهربائي
· طاقة كيماوية في وعاء التحليل
4. الطاقة النووية : نحصل عليها بطريقتين :
· انشطار نوى الذرات الثقيلة : وتدعى بطاقة الإنشطار النووي ومنها نصنع القنبلة النووية
· دمج نوى عنصر خفيف مثل الهيدروجين لتشكيل عنصر أثقل وتدعى طاقة الإندماج النووي ويتم بها صنع القنبلة الهيدروجينية ويمكن أن تتحول هذه الطاقة إلى كهربائية و حركية في السفن العملاقة .
5. الطاقة الضوئية : وهي الطاقة التي يحملها الضوء و تتحول إلى كهربائية في الخلية الشمسية التي تستخدم للآلات الحاسبة وأجهزة التصوير والأقمار الصناعية
ـــ يمكن تلخيص بعض تحولات الطاقة كما يلي :
طاقة إشعاعية ← طاقة حرارية← طاقة كامنة ← طاقة كهربائية ←عمل ميكانيكي .
وتتحول الطاقة الكامنة أيضا إلى حركية وبالعكس فعندما يكون الجسم بحالة سكون تكون الطاقة الحركية معدومة بينما طاقته الكامنة عظمى
وعندما يتحرك تنقص طاقته الكامنة وتزداد طاقته الحركية وهذه الزيادة تساوي النقصان مع الأخذ بعين الاعتبار الهدر الحاصل .
*نتائج هامة:
1. تعتبر الطاقة الكهربائية والحرارية طاقة حركية بينما نعتبر الطاقة النووية والكيميائية طاقة كامنة
2. تعتبر الشمس مصدر أساسي لكل الطاقات ولكن عليها بعض السلبيات منها :
· أشعة الشمس غير مستمرة .
· غير مركزة في نقطة واحدة بل منتشرة على سطح الأرض .
3. استخدام الطاقة النووية يكلف الكثير بالإضافة إلى خطورته
4. إن الاحتكاك يتسبب في ضياع الطاقة ولكن هذا لا يعني انعدامها بل تتحول إلى شكل آخر ( الشكل الحراري ) .
ـــ طرق انتقال الطاقة:
1. الاصطدام: كانتقال الطاقة الحركية للريح إلى مراوح الهواء والأغصان
2. المسننات : كانتقال الطاقة في ساعة الوقت
3. السيور الجلدية : كما في المحركات
4. الأمواج الاهتزازية : كأمواج البحر والأمواج الصوتية
5. أمواج كهرطيسية : كانتقال الصوت والصورة في التلفاز وانتقال الصوت عبر الهاتف
الطاقة:هي القدرة على إنتاج العمل ومن أنواعها :
1. طاقة كامنة
2. طاقة حركية
3. طاقة ميكانيكية
4. طاقة كهربائية
5. طاقة حرارية
6. طاقة كيميائية
7. طاقة نووية
الطاقة الكامنة : هي الطاقة التي يختزنها الجسم بسبب شكل خاص أو وضع خاص مفروض عليه ولا تظهر إلا عندما يترك للجسم حرية التأثير
مثال :الغاز المضغوط في الأسطوانة يحرك المكبس
للطاقة الكامنة عدة أنواع :
1. الطاقة الكامنة المرونية.
2. الطاقة الكامنة الكهربائية
3. الطاقة الكامنة الثقالية :وهي الطاقة التي تنتج عن عمل القوة التي قامت برفع الجسم متغلبة على قوة جذب الأرض لهذا الجسم .
العوامل التي تتوقف عليها الطاقة الكامنة الثقالية :
1. تزداد بازدياد ثقل الجسم ( ث ) .
2. تزداد بازدياد الارتفاع ( ع )
ويعطى دستورها بالعلاقة : طك = عم = ث × ع = ك × ج × ع .
طك : الطاقة الكامنة وواحدتها الجول
عم : العمل
ث :الثقل وواحدتها النيوتن
ع :الارتفاع وواحدتها المتر
ك : الكتلة وواحدتها كغ
ج : تسارع الجاذبية الأرضية وواحدتها م/ثا2
* ملاحظة هامة : الطاقة الكامنة للجسم وهو على سطح الأرض تساوي صفر لآن : ع = 0
الطاقة الحركية : هي الطاقة الناتجة عن حركة الجسم فالأجسام المحركة تملك طاقة ناتجة عن حركتها ويرمز للطاقة الحركية بالرمز طح وتقدر بالجول
العوامل المؤثرة على الطاقة الحركية :
1. تزداد بازدياد كتلة الجسم ( ك )
2. تزداد بازدياد سرعة الجسم المتحرك ( سر )
فيصبح دستورها : طح = 1/2 ك × سر2
طح : الطاقة الحركية وواحدتها الجول
سر : سرعة الجسم وواحدتها م / ثا
ك : الكتلة وواحدتها كغ
* ملاحظة هامة :عندما يكون الجسم ساكنا عندئذ سر = 0 ومنه طح = 0
الطاقة الميكانيكية : هي الطاقة التي يملكها الجسم سواء كان ساكنا أو متحركا وتساوي مجموع الطاقتين الكامنة والحركية ويرمز لها بالرمز / ط / وواحدتها الجول
ط = طك + طح
مبدأ مصونية الطاقة: إن الطاقة لاتفنى ولا تخلق من العدم وإنما تتحول من شكل إلى آخر دون زيادة أو نقصان
بعض أنواع الطاقة وتحولاتها
1. الطاقة الحرارية :الحرارة هي الشكل الرئيسي للطاقة وتعتبر الشمس هي مصدر رئيسي للحرارة .
إن الجسم يمتلك طاقة حرارية حتى لو كان ساكنا والسبب هي حركة جزيئاته الداخلية المستمرة والعشوائية حيث تعطيه طاقة حركية داخلية هي الطاقة الحرارية وتتحول الطاقة الحرارية إلى كهربائية في المحطات الحرارية وإلى طاقة حركية في الآلات البخارية .
2. الطاقة الكيماوية : هي طاقة الأغذية والوقود حيث تحترق الأغذية في الجسم وتعطي للإنسان الطاقة أيضا نتيجة إحتراق الوقود تتحرك الآلات فتتحول الطاقة الكيماوية إلى حرارية وحركية عند احتاق الوقود لمحرك سيارة وعند احتراق الغذاء في الجسم بينما تتحول إلى كهربائية في البيل البسيط
3. الطاقة الكهربائية : هي الطاقة التي يحملها التيار الكهربائي وتتحول إلى أشكال عديدة فهي تتحول إلى :
· طاقة حركية في المحرك
· طاقة حرارية في المكواة
· طاقة ضوئية في المصباح
· طاقة مغناطيسية في المغناطيس الكهربائي
· طاقة كيماوية في وعاء التحليل
4. الطاقة النووية : نحصل عليها بطريقتين :
· انشطار نوى الذرات الثقيلة : وتدعى بطاقة الإنشطار النووي ومنها نصنع القنبلة النووية
· دمج نوى عنصر خفيف مثل الهيدروجين لتشكيل عنصر أثقل وتدعى طاقة الإندماج النووي ويتم بها صنع القنبلة الهيدروجينية ويمكن أن تتحول هذه الطاقة إلى كهربائية و حركية في السفن العملاقة .
5. الطاقة الضوئية : وهي الطاقة التي يحملها الضوء و تتحول إلى كهربائية في الخلية الشمسية التي تستخدم للآلات الحاسبة وأجهزة التصوير والأقمار الصناعية
ـــ يمكن تلخيص بعض تحولات الطاقة كما يلي :
طاقة إشعاعية ← طاقة حرارية← طاقة كامنة ← طاقة كهربائية ←عمل ميكانيكي .
وتتحول الطاقة الكامنة أيضا إلى حركية وبالعكس فعندما يكون الجسم بحالة سكون تكون الطاقة الحركية معدومة بينما طاقته الكامنة عظمى
وعندما يتحرك تنقص طاقته الكامنة وتزداد طاقته الحركية وهذه الزيادة تساوي النقصان مع الأخذ بعين الاعتبار الهدر الحاصل .
*نتائج هامة:
1. تعتبر الطاقة الكهربائية والحرارية طاقة حركية بينما نعتبر الطاقة النووية والكيميائية طاقة كامنة
2. تعتبر الشمس مصدر أساسي لكل الطاقات ولكن عليها بعض السلبيات منها :
· أشعة الشمس غير مستمرة .
· غير مركزة في نقطة واحدة بل منتشرة على سطح الأرض .
3. استخدام الطاقة النووية يكلف الكثير بالإضافة إلى خطورته
4. إن الاحتكاك يتسبب في ضياع الطاقة ولكن هذا لا يعني انعدامها بل تتحول إلى شكل آخر ( الشكل الحراري ) .
ـــ طرق انتقال الطاقة:
1. الاصطدام: كانتقال الطاقة الحركية للريح إلى مراوح الهواء والأغصان
2. المسننات : كانتقال الطاقة في ساعة الوقت
3. السيور الجلدية : كما في المحركات
4. الأمواج الاهتزازية : كأمواج البحر والأمواج الصوتية
5. أمواج كهرطيسية : كانتقال الصوت والصورة في التلفاز وانتقال الصوت عبر الهاتف
