الطاقة ، في الفيزياء ، القدرة على القيام بالعمل. قد توجد في أشكال حركية أو حرارية أو كهربائية أو كيميائية أو نووية أو غيرها من الأشكال المختلفة. علاوة على ذلك ، هناك حرارة وعمل – أي طاقة في عملية الانتقال من جسم إلى آخر. بعد أن يتم نقلها ، يتم تحديد الطاقة دائمًا وفقًا لطبيعتها. ومن ثم ، قد تصبح الحرارة المنقولة طاقة حرارية ، بينما قد يتجلى العمل المنجز في شكل طاقة ميكانيكية.
أنواع الطاقة
الطاقة الكامنة والطاقة الحركية
إن عبور سحابة رعدية فوقنا “لديها القدرة” على إطلاق الطاقة الكهربائية على شكل صواعق ضخمة من البرق. بمعنى آخر ، نقول أن لديها طاقة كهربائية كامنة. افترض أنك تريد إطلاق سهم من قوس. عندما تسحب الوتر المطاطي للخلف ، عليك أن تمده إلى ما بعد شكله الطبيعي. أثناء قيامك بذلك ، فإنك تمنحها ما يُعرف باسم الطاقة الكامنة المرنة (يطلق عليها أحيانًا أيضًا الطاقة الميكانيكية الكامنة). عندما تقوم بتحرير الوتر ، فإنه يستخدم الطاقة الكامنة المخزنة لإطلاق السهم في الهواء.
مثلما توجد أنواع عديدة من الطاقة الكامنة ، فهناك أنواع مختلفة من الطاقة الحركية أيضًا. عندما تطلق سحابة رعدية طاقتها الكهربية المحتملة على شكل برق ، تتطاير شرارات عملاقة من السماء إلى الأرض. صاعقة البرق هي تيار كهربائي ضخم (تدفق كهرباء) يتحرك في الهواء – بعبارة أخرى ، هذا ما يمكن أن نشير إليه باسم “الطاقة الحركية الكهربائية”. يمكننا أيضًا التفكير في الصوت والحرارة والضوء كأمثلة على الطاقة الحركية لأنها تنطوي على انتقال الطاقة من مكان إلى آخر.
الطاقة الحرارية
تعتبر الحرارة من أكثر أنواع الطاقة شيوعًا في عالمنا – ولكن هل هي طاقة كامنة أم طاقة حركية؟ في الواقع ، يمكن أن تكون كلاهما. لنفترض أنك قمت بتسخين قضيب حديدي في النار بحيث يتوهج باللون الأحمر. إذا قمت بغمره في دلو من الماء البارد ، ستنتج كمية كبيرة من البخار. تذهب الطاقة من القضيب الساخن إلى الماء وتسخن ذلك أيضًا ، مما يفقد بعضًا من طاقته في هذه العملية. هذا يعني أن القضيب الساخن – قضيب به طاقة حرارية – لديه طاقة كامنة: لديه القدرة على تسخين شيء آخر.
لكن القضيب الساخن يحتوي أيضًا على طاقة حركية. داخل قضيب حديدي ، توجد مليارات من ذرات الحديد متماسكة معًا في بنية صلبة تسمى الشبكة البلورية. على الرغم من أن الذرات مثبتة إلى حد كبير في نفس المكان ، إلا أنها تهتز باستمرار. كل ذرة لديها القليل من الطاقة الحركية. كلما سخنت قضيبًا حديديًا وزادت سخونته ، كلما اهتزت الذرات – وزادت الطاقة الحركية لديها. بعبارة أخرى ، يتم الاحتفاظ بالحرارة داخل القضيب بواسطة ذرات الاهتزاز وطاقتها الحركية. تُعرف فكرة أن الحرارة تسببها الذرات والجزيئات التي تتحرك حولها باسم النظرية الحركية للمادة.
تحب الأجسام الساخنة تمرير طاقتها الحرارية إلى أشياء أخرى قريبة. إذا لمست شيئًا ساخنًا ، فإن بعض طاقته الحرارية تتدفق إليك – وتحترق. وهذا ما يسمى بالتوصيل الحراري. لكن ليس عليك أن تلمس شيئًا لتشعر بحرارته. إذا جلست على مسافة من نار موقدة ، فستتمكن من الشعور بطاقتها الحرارية على وجنتيك على الرغم من أن النيران لا تلمسك في الواقع. يحدث هذا لأن النار تمرر طاقتها عبر الفضاء الفارغ من خلال عملية تسمى الإشعاع الحراري. الإشعاع هو الطريقة التي تمرر بها الشمس طاقتها عبر حوالي 150 مليون كيلومتر من الفضاء الفارغ إلى الأرض في رحلة تستغرق ما يزيد قليلاً عن 8 دقائق.
تتحرك الطاقة الحرارية أيضًا بطريقة ثالثة ، تُعرف بالحمل الحراري. إذا وضعت قدرًا من الحساء فوق الموقد وقمت بتسخينه ، تنتقل الحرارة من الموقد إلى المقلاة عن طريق التوصيل. يسخن الحساء في قاع المقلاة بسرعة. هذا يجعله أقل كثافة من الحساء الذي فوقه ، لذلك يرتفع إلى أعلى. عندما يرتفع الحساء الدافئ ، يدفع الحساء البارد في الأعلى بعيدًا عن الطريق ، ويتراجع الحساء البارد مرة أخرى ليحل محله. قريبًا ، هناك نوع من الحلقة غير المرئية تتشكل داخل الحساء ، مع الطاقة الحرارية التي يتم حملها باستمرار من الموقد وتدور عبر السائل في الأعلى. هذه العملية هي أيضًا الطريقة التي تنتقل بها الحرارة عبر منطاد الهواء الساخن ، من الموقد الموجود في الأسفل ، لذلك يقوم بشكل منتظم بتسخين كل الغاز الموجود بداخله.
رد مع اقتباس
