وحدات قياس الطاقة
كما الطول يقاس بالمتر ومشتقاتة , والوزن يقاس بالكيلوجرام ومشتقاتة , كذلك الطاقة لها وحدات قياس , الجول ( نسبة الى جيمس جول لابحاثة في المكافئ الميكانيكي للحرارة ) هو الوحدة الاساسية للطاقة 
kg= كيلوجرام , m= متر , s= ثانية ماذا يعني الجول ... لودققت قليلا ستلاحظ ... الجول = الطاقة اللازمة لدفع كتلة 1 كيلوجرام بعجلة 1متر/ثانية /الثانية لمسافة متر ... ( هذا كلام فارغ وغير محسوس ) ولكن لان الفيزيائيين مغرمين بتبسيط معادلاتهم بالاعداد البسيطة فيجب ان نستعملة !!!
لكي تحس بوحدات الطاقة تصور التالي ... لترماء ( كيلوجرام واحد ) موضوع على سطح الغرفة ... رفعتة الى مستوى 1 متر ... في عملية الرفع هذة انت بذلت كمية من الطاقة = 1*1*9.8 = 9.8 جول .... لانك تقف على سطح الارض حيث عجلة الجاذبية = 9.8 متر /ثانية/ثانية ....
طيب ... اذن ولاننا على سطح الارض ... فالجول هو الطاقة المبذولة لرفع جسم وزنة 102 جرام لمسافة متر واحد الى اعلى ... لاحظ اننا لم نذكر زمن عملية الرفع ... فأنت لو رفعت الكتلة في ثانية او في دقيقة او في سنة الامر لا يهم فالطاقة كمية ثابتة .
1 كيلوجول = 1000 جول = 1000 وات-ثانية = 1 كيلووات-ثانية
الكيلووات ساعة = 3600 كيلوجول ( وهو عمليا = كمية الطاقة الكهربية اللازمة لتشغيل دفاية كهربية قدرة 1000 وات لمدة ساعة كاملة )
كيلووات ساعة = 860 ك كالوري
حصان ميكانيكي ساعة = 2685 كيلوجول ( وهو عمليا =كمية الطاقة الميكانيكية الخارجة من محرك 1 حصان لمدة ساعة كاملة )
الكيلوكالوري = 4,19 كيلوجول ( وهو عمليا = كمية الطاقة الحرارية اللازمة لرفع درجة حرارة لتر ماء درجة مئوية واحدة )
كل انواع الطاقات يمكن تحويلها الى الاخرى
1 كيلووات ساعة = 1.34 حصان ميكانيكي ساعة = 860 كيلوكالوري... اذن ان كان لدينا محرك بقدرة 1.34 حصان ميكانيكي يشغل مولد كهرباء (دينامو) هذا المولد سيعطي قدرة 1000 وات (1 كيلووات ) واذا اعطى المولد كهرباءة الى سخان مياة فأن المياة ستأخذ كمية 860 كيلوكالوري خلال ساعة كاملة من التشغيل ( بفرض ان الكفاءة 100% ) واذا كانت سعة السخان 100 لتر فدرجة حرارتة ستزيد 8.6 درجة مئوية
الطاقة الميكانيكية والطاقة الحرارية وجهان محسوسان للطاقة يمكن فهمهما بسهولة اما الطاقة الكهربية فهي وسيط للتحويل بينهما , نسمع مصطلح حصان ميكانبكي فما هو ؟
(عندما كان جيمس وات يروج لالتة البخارية ... كان يسأل عن قوتها فيجيب بأنها تغني عن كذا حصان ... من هنا بدأ استعمال قدرة الحصان كوحدة قدرة لماكينات الطاقة )
الحصان الميكانيكي : هو قدرة الة على رفع وزن 75 كيلوجرام بسرعة 1 متر في الثانية ضد عجلة الجاذبية
هل الحصان الميكانيكي وحدة طاقة ؟ الجواب لا ... بل هو وحدة قدرة
الحصان ساعة هو وحدة الطاقة وهو رفع وزن 75 كيلوجرام بسرعة 1 متر في الثانية ضد عجلة الجاذبية لمدة ساعة كاملة
اذن فوحدات الطاقة هي وحدات القدرة x الزمن
الحصان وحدو قدرة ...... الحصان ساعة وحدة طاقة
الكيلووات وحدة قدرة ..... الكيلووات ساعة وحدة طاقة
الكيلوجرام الواحد من المحروقات ( الخشب الجاف , الفحم , السولار , الجازولين , ....) يعطي تقريبا 10000 كيلوكالوري من الطاقة الحرارية
اذن الكيلوجرام الواحد من المحروقات يرفع درجة حرارة خزان مياة ( 1000 لتر ) 10 درجات مئوية ( طاقة حرارية )
اذن الكيلوجرام الواحد من المحروقات يعطي 15.6 حصان ساعة ( طاقة ميكانيكية )
اذن الكيلوجرام الواحد من المحروقات يعطي 11.6 كيلووات ساعة ( طاقة كهربية )
كل التحويلات السابقة بفرض ان كفائة التحويل من وجه لاخر في الطاقة هي 100%
ندفع فواتير الكهرباء على ما نستهلك من كيلووات ساعة اي على ما نستهلك من كمية طاقة .
ندفع ؟؟؟ جنية لملئ خزان الوقود ب ؟؟؟ التي هي ؟؟؟ كيلوكالوري من الطاقة لنندفع بسيارتنا ذات القدرة 70 حصان لمدة 10 ساعات .
مما سبق تعال نحسب ما يمكننا حلبة من طاقة من ضرع الشمس
يصل سطح الارض في المتوسط 1كيلووات/ المتر المربع ( وفى منطقتنا العربية يرتفع الى الى 1.2 في كثير من المناطق) لمدة 7 ساعات يوميا ... معنى ذلك ان المتر الربع يستقبل ما مقدارة = 7كيلووات - ساعة يوميا ... كيلوجرام النفط = 11.6كيلووات ساعة ... اذن المتر الربع من سطح الارض يستقبل قيمة 0.6 كيلوجرام نفط = التر من النفط تقريبا يوميا
- بسطوع 300 يوم في السنة انت تهدر2100 كيلووات - ساعة = 300 لتر وقود من كل متر مربع من سطح بيتك او حديقتة
- انتاج مصر سنويا من الكهرباء = 140,000,000,000كيلووات-ساعة وهذا يتوفر من قسمة الرقم السابق على 2100 = 67 مليون متر مربع = 67 كيلومتر مربع من سطح الارض .
- يعني ان كل انتاج مصر من الكهرباء تشعة الشمس على 67 كياومتر مربع ( مساحة مصر = مليون كيلومتر مربع )
- ولما كانت الخلايا الشمسية تعمل بكفاءة= 15% فالمساحة اللازمة من الخلايا= 67* 15/100 = 450 كيلومتر مربع .
- ولانة يلزم ممرات ومساحات خدمة فالرقم يمكن ان يرتفع الى 1000 كيلو متر مربع = 0.1% من مساحة البلد .
- لو دققت قليلا سترى ان هذة المساحة اقل من مساحة اسطح المباني السكنية العامرة بكل انواع الخلفات .
- هذا الكلام سابق لاوانة ( ولكنة ات لا محالة ) فدعونا نباشر ما يمكننا حلبة الان من طاقة الشمس
- للمياة الساخنة نصيب هام في استنفاذ الطاق الكهربية .
- كفاءة استخدام الطاقة الشمسية في تسخين المياة ترتفع الى 50%
- سخان المياة الشمسي من اسهل التطبيقات والتي يمكن لحداد النجع عملة .
- قبرص ومالطا واليونان واسرائيل تستخدم الطاقة االشمسية في تسخين المياة بنسبة تصل الى 90% من المنازل .
- نحن احوج منهم لتوفير الطاقة .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق