هناك العديد من أنواع الطاقة ومصادرها المختلفة، بعضها من مصادر الطاقة المتجددة والبعض الآخر من مصادر الطاقة غير المتجددة، والآن سنقوم بإعداد دراسة حول الطاقة والتغيرات الكيميائية.
مقدمة في دراسة الطاقة والتغير الكيميائي
تعرف الطاقة بأنها القدرة على فعل شيء ما، وهي موجودة في أكثر من شكل، وكل واحدة مرتبطة بعملية حركية، ويمكن أن تنتقل الطاقة من جسم إلى آخر ومن شكل إلى آخر، لذا فهي مصنفة. حسب النموذج الجديد الذي تم نقله إلى.
الطاقة لا تتولد ولا تتلف وهذا هو قانون الحفاظ على الطاقة أو ما يعرف بالقانون الأول للديناميكا الحرارية وهناك طرق عديدة لتحويل الطاقة من شكل إلى آخر.
يمكن أن يستخدم العديد من الأجهزة المختلفة، مثل خلايا الوقود والمولدات والبطاريات والمحركات الحرارية، ويتم حرق الوقود لإنتاج طاقة كهربائية أو طاقة ميكانيكية مفيدة.
أنظر أيضا: بحوث نقل طاقة النظام الإيكولوجي pdf
أشكال مختلفة من الطاقة
هناك العديد من أشكال الطاقة، منها:
كهرباء
غالبًا ما تستخدم “الطاقة الكهربائية” في عصرنا الحديث نظرًا لسهولة السفر لمسافات طويلة، ويمكن تحويل هذه الطاقة بسهولة إلى حرارة أو ضوء أو طاقة ميكانيكية.
وهو ما يتم إنتاجه بواسطة المحركات الكهربائية، وقد أدى اختراع التوربين إلى إنتاج الكهرباء على نطاق واسع بسبب الحركة الدورانية للتوربين.
الطاقة النووية
تُعرَّف “الطاقة النووية” بأنها نتيجة لبعض التغييرات في النوى الذرية أو التفاعلات النووية، وقد وفر تطوير الطاقة النووية مصدرًا جديدًا للطاقة.
يمكن إنتاج البخار لتشغيل مولد كهربائي أو مراوح للسفن الكبيرة أو العديد من الآلات الأخرى بواسطة التوربينات باستخدام حرارة المفاعلات النووية.
ساعدت المفاعلات النووية في إنتاج 23٪ من الكهرباء الأمريكية في عام 1999 بعد الميلاد، إلا أن بناء هذه المفاعلات في الولايات المتحدة ليس بسبب الخوف من النفايات المشعة التي تنتجها هذه المفاعلات أو الخوف من الانهيار النووي.
الطاقة الميكانيكية
“الطاقة الميكانيكية” هي تلك التي تنتجها حركة الجسم أو موضعه، وهو مقدار الطاقة الحركية مجتمعة والطاقة الكامنة. تمتلك السيارات المتحركة طاقة حركية، ولكن عندما تتسلق جبلًا مرتفعًا، يكون لديك طاقة حركية وطاقة كامنة.
الطاقة الكيميائية
هذه الطاقة هي نتيجة التفاعل الكيميائي للذرات أو الجزيئات مع البطاريات، وتتخذ أشكالًا عديدة، ومن الأمثلة على ذلك الطاقة الكهروكيميائية.
طاقة حرارية
“الطاقة الحرارية” هي ما يمثل الاختلاف الحراري بين نظام وآخر، وهي طاقة مخزنة، تتحرك الجسيمات بشكل عشوائي مع المواد التي يمكن نقلها من مكان إلى آخر بطرق مختلفة مثل الحمل الحراري أو التوصيل أو عملية مشعة.
مصادر الطاقة
هناك نوعان من الطاقة هما:
طاقة غير متجددة
“مصادر الطاقة غير المتجددة” المعروفة بأنها غير متجددة أو متجددة في وقت قصير، واستهلاك هذه المصادر سريع مقارنة بإنتاجها، ومن أمثلة مصادر الطاقة غير المتجددة:
نفط
يعتبر البترول من أندر المصادر المستخدمة في محطات الطاقة، إلا أنه يستخدم على نطاق واسع كوقود حول العالم لأنه يستخدم في المركبات المختلفة مثل الطائرات والقطارات والسيارات، كما يستخدم في إنتاج البلاستيك.
الفحم الصلب
استخدم البشر الفحم كمصدر غير متجدد للطاقة منذ العصور القديمة نظرًا لتكلفته المنخفضة وإنتاجه المرتفع للطاقة بالنسبة لحجمه ووزنه، ولكنه من أكثر أنواع الوقود تلويثًا.
غاز طبيعي
ويتكون من غاز الميثان ويستخدم للطبخ وتسخين الجو وتوليد الكهرباء وهو من الوقود الأحفوري وأنظفها لأنه لا يسبب أي هدر أو بقايا متبقية بعد الاحتراق.
كما ينتج الغاز الطبيعي ثاني أكسيد الكربون بنسبة قليلة من النفط تقدر بـ 30٪، ونسبة صغيرة من الفحم تقدر بـ 45٪، ومن أهم خصائص الغاز الطبيعي سهولة نقله.
تكلفتها منخفضة، لكن العيب هو أنها شديدة الاشتعال وتتطلب عمليات تنقية أكثر من النفط أو الفحم.
اليورانيوم
يتم استخراج خام اليورانيوم الصلب لتحويله إلى وقود يستخدم في محطات الطاقة النووية.
مصادر الطاقة المتجددة
تشير “الطاقة المتجددة” إلى المصادر التي تكون فيها الطاقة متجددة بشكل طبيعي ومحدود. غالبًا لا يتأثر لعدة أيام، لكن عدد الموارد المتاحة لكل وحدة زمنية يتناقص، ومن أهم مصادر الطاقة المتجددة ما يلي:
طاقة شمسية
وهي من أهم مصادر الطاقة المتجددة التي تمتص وتحول الكهرباء بمساعدة الخلايا الشمسية التي تخزن في بطاريات لاستخدامها فيما بعد، والطاقة الشمسية غير ضارة وصديقة للبيئة، وعملية تحويل الطاقة الشمسية لا تلوث البيئة. بيئة. هواء ولا يسبب ضوضاء.
أنظر أيضا: دراسة درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء
طاقة الرياح
تعرف بأنها حركة الهواء الناتجة عن ارتفاع الهواء الدافئ فوق البرد، وتستخدم هذه الطاقة لإنتاج الكهرباء بواسطة توربينات الرياح، وكانت طاقة الرياح تستخدم سابقًا لقرون في السفن الشراعية، حيث كانت تستخدم في طواحين الهواء حبوب مطحونة.
طاقة هيدروالكترونية
الماء هو مورد متجدد، يتم تجديده باستمرار من خلال دورة المياه، وبالتالي تشكيل تدفق المياه في الأنهار بقوة كبيرة.
هذا يسمح لهم بتشغيل عجلات مائية تتحكم في العمليات الميكانيكية بحيث يتم تحويل طاقة المياه المتدفقة إلى كهرباء بواسطة المولدات والتوربينات التي تشغل العديد من السدود حول العالم.
الطاقة الحرارية الأرضية
تعتبر الحرارة داخل الأرض أهم مصدر للطاقة المتجددة. ينتج البخار والمياه الساخنة، والتي تستخدم في توليد الكهرباء وتوليد الكهرباء، ويمكن استخدامها أيضًا لتوليد الطاقة المستخدمة في الصناعات المختلفة أو لتدفئة المنازل.
التغيرات الكيميائية
يُعرَّف التغيير الكيميائي بأنه عملية يتم فيها تغيير تركيبة المادة أو تحويلها إلى مواد جديدة ومتنوعة. إنه تفاعل كيميائي يتضمن إعادة ترتيب الذرات.
بعد أن يحدث هذا التغيير فيه، لا يمكن أن يعود إلى الحالة الطبيعية التي كانت عليها من قبل، وهو ما يتعارض مع التغيير المادي الذي يمكن أن تعود فيه المادة إلى حالتها الأصلية التي كانت عليها.
ربط التغيرات الكيميائية بالطاقة
تغير كيميائي يطلق الحرارة
يُعرف هذا التغيير الكيميائي باسم تفاعل طارد للحرارة.
تغيير كيميائي يمتص الحرارة
يُعرف هذا التغيير الكيميائي باسم تفاعل ماص للحرارة.
فيما يلي أمثلة على التغييرات الكيميائية:
- ينتج عن خلط صودا الخبز والخل ثاني أكسيد الكربون.
- خلط المواد الحمضية المختلفة بمواد أساسية مختلفة.
- سلق البيض، حرق الشمع، صدأ الحديد.
- تؤدي إضافة الحرارة إلى الهيدروجين والأكسجين إلى إنتاج الماء.
كيفية التعرف على التغيرات الكيميائية
يمكن تعريف التغيير الكيميائي على النحو التالي:
تغير درجة الحرارة
أحيانًا يكون التغير في الطاقة في تفاعل كيميائي مصحوبًا بتغير في درجة الحرارة، لذا يمكنك قياس التغير في درجة الحرارة لتحديد التغير الكيميائي.
خفيفة
في بعض الأحيان ينتج عن تفاعل كيميائي ضوء.
فقاعات
نتيجة للتفاعل الكيميائي، تتشكل بعض الغازات، والتي تظهر على شكل فقاعات في المحلول السائل.
لتكون رواسب
نتيجة للتفاعل الكيميائي، تتشكل الجزيئات الصلبة، والتي يمكن أن تبقى في المحلول أو تسقط على شكل راسب.
تغيير اللون
يتسبب التفاعل الكيميائي دائمًا في تغير اللون، لذلك يعد هذا مؤشرًا جيدًا على حدوث تفاعل كيميائي، ومن المحتمل أن التفاعلات الكيميائية التي تتضمن معادن انتقالية تنتج الألوان.
الروائح تتغير
يمكن للتفاعلات الكيميائية إطلاق مواد كيميائية وتبخرها، مما يؤدي إلى ظهور روائح مميزة.
تغيير التكوين
عندما يتم حرق الطعام، على سبيل المثال، فإنه يتحول إلى رماد، أو يتغير الطعام عند تركه لفترة طويلة ويتعفن.
ملحوظة: قد يحدث تغيير كيميائي، ولكن دون حدوث أي من هذه الظواهر السابقة. قد يستغرق ظهور هذا التغيير وقتًا طويلاً، على الرغم من عملية التغيير المستمرة.
أنواع التغيرات الكيميائية
هناك ثلاثة أنواع من التغيرات الكيميائية وهي:
التغيرات الكيميائية غير العضوية
هذه تفاعلات كيميائية لا تتضمن غالبًا عناصر كربون، مثل خلط الأحماض والقواعد والأكسدة والاحتراق وتفاعلات الاختزال.
التغيرات الكيميائية العضوية
يحتوي على مركبات عضوية تحتوي على الكربون والهيدروجين، وعلى سبيل المثال، تكسير الروابط باستخدام النفط الخام.
التغيرات البيوكيميائية
هذه هي التغيرات الكيميائية العضوية التي تحدث في الكائنات الحية ويتم التحكم في هذه التفاعلات والهرمونات والإنزيمات، مثل التخمر وتثبيت النيتروجين وعملية الهضم.
انظر أيضا: البحث عن مصادر الطاقة
اختتام المقال الخاص بالطاقة والتغيرات الكيميائية
وفي نهاية دراسة الطاقة والتغيرات الكيميائية، عليك فقط مشاركة هذا الموضوع في جميع الشبكات الاجتماعية، وقد ذكرنا جميع مصادر الطاقة وأنواعها وطرق استخدامها في الحياة.