تطبيقاتمحطة الكهرباء.jpg) التربينة  | الانسان والطاقة
ما هي الطاقة ؟
الطاقة هي استطاعة بذل شغل .
الطاقة موجودة بعدة صور :
حرارة ( حرارية Thermal ) ضوء ( ضوئية Radiant )
حركة ( طاقة حركة Kinetic energy )
كهربائية ( طاقة كهربية Electrical energy
كيميائية ( طاقة كيميائية Chemical energy )
نووية ( طاقة نووي Nuclear energy ) جاذبية ( Gravitational )
الطاقة في كل انشطة الحياة , نستعمل الطاقة في مشينا وطهو طعامنا وفي الطيران الى الفضاء و.....
هناك نوعان من الطاقة : طاقة وضع (Potential energy ) وهي طاقة مخزنة وطاقة عاملة ( Kinetic energy
كمثال لذلك : الغذاء الذي نتناولة يخزن في جسمنا كطاقة كيميائية الى اللحظة التي نستعملها ( الطاقة) في لعبنا اوعملنا . مثال اخر الماء خلف السد يخزن الطاقة الى اللحظة التي يندفع فيها الى تربينات توليد الكهرباء . وبطارية السيارة مثال ثالث تخزن الطاقة على صورة كيميائية الى اللحظة التي تطلقها لبدء تدوير محرك السيارة .
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
مصادر الطاقة
الكهرباء في بيوتنا يمكن ان تأتينا من محطة قوى تستعمل الوقود الاحفوري ( الفحم ,مشتقات النفط , الغاز الطبيعي ) في انتاجها للكهرباء او من محطة كهرومائية كمحطة كهرباء السد العالي او من محطة تربينات هوائية اذن يمكننا القول ان الوقود الاحفوري وطاقة المياة وطاقة الرياح مصادر للطاقة .
يمكن تصنيف مصادر الطاقة الى نوعين
مصادر طاقة متجددة : (1) الطاقة المائية (2) الطاقة الشمسية (3) طاقة الرياح (4) طاقة باطن الارض الحرارية (5) طاقة الكتلة الحيوية
مصادر غير متجددة ( ناضبة) : (1) القود الاحفوري (2) القود النووي
الوقود الاحفوري هو المصد الرئيس للطافة (مصادر الطاقة في الولايات المتحدة كمثال : 83% وقود احفوري , 9% نووي , 8% مصادر متجددة ) . تكون في باطن الارض تحت تأثير حرارة باطن الارض وضغط قشرتها خلال ملايين السنين . يستنفذة الانسان بمعدلات متسارعة تنبئ بقرب نضوبة . الاحتمال الاكبر ان تندم البشرية على حرقة كوقود .والخوف من ان يسبب حرقة كوقود وما ينفثة من انبعاثات ضرر لايمكن اصلاحة . زيادة الوعي بأفضلية استخدام المصادر المتجددة للطاقة قد ينقذنا من مصير غير معلوم .
|
|
قياس الطاقة
الوحدة الاساسية في الطاقة هي الجولJoule
1 جول = 1وات.ثانية
كيلووات ساعة= 3600كيلو جول
كيلووات ساعة= 860 كيلوكالوري
كيلوكالوري = كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة
لتر ماء درجة مئوية واحدة
مكافئ 1 طن نفط = 10 مليون كيلوكالوري
= 12 ميجاوات ساعة
|
كيلووات=1000 وات kilowatt ميجاوات = 1000 كيلووات megawatt جيجاوات= 1000 ميجاوات gigawatt تيراوات = 1000 جيجاوات terawatt بيتاوات= 1000 تيراوات petawatt
مصدر كهرباء بقدرة 1 ميجاوات يكفي لامداد 1000 منزل متوسط بالكهرباء
مولد كهرباء بمحرك احتراق داخلي (كما السيارة) بقدرة 1ميجا بحجم السيارة الصغيرة
|
المنزل المتوسط ( مصر) يستهلك
10 كيلووات ساعة من الطاقة الكهربية .
كيلوجرام من المشتقات النفطية يعطي 10,000 كيلو كالوري تقريبا , اذن منزلك يستهلك 860 جرام نفط يوميا في صورة طاقة كهربية .
محطات الكهرباء تعمل بكفاءة 35% تقريبا اذن فمنزلك يستهلك في الحقيقة 2.5 كيلوجرام نفط يوميا.
استهلاكنا (مصر) في مجمل صور الطاقة
( كهرباء نقل صناعة …)=2.75 كيلوجرام للفرد يوميا .
|
اشكال الطاقة
| طاقة الوضع طاقة مخزونة تنطلق عند الحاجة | طاقة الحركة طاقة منطلقة طاق فاعلة |
| الطاقة الكيميائية : طاقة موجودة في الروبط الكيميائية بين ذرات جزيئات المادة , موجودة في كل انواع الوقود الاحفوري , تتحرر الطاقة الكيميائية وتتحول الى طاقة حرارية عند الاحتراق .مثال اخر الطاقة الخزنة في بطارية السيارة . طاقة ميكانيكية : طاقة مخزنة في الاجسام المضغوطة او المشدودة مثل الطاقة المخزنة في اليايات المضغوطة والمشدودة , والطاقة المخزنة في الهواء المضغوط . الطاقة النووية :الطاقة المخزنة في روابط مكونات نواة الذرة , كمية ضخمة من الطاقة تتحرر عند تغييرهذه الروابط , تنتج الطاقة من تفكيك نواة اليورانيوم في المفاعلات النووية , وفي الشمس تنتج الطاقة من دمج انوية ذرات الهيدروجين . طاقة الجاذبية :طاقة مخزنة في الاجسام تعتمد على كتلتها وموضغها من مركز الجاذبية , عند نزول الدراجة من منحدر فهي تستهلك طاقة جاذبية خزنت في كتلة الدراجة عند صعودها للمنحدر, كتلة المياة المخزنة وراء سد تخزن كمية من الطاقة تتناسب مع كتلة المياة وارتفاعها . |
الطاقة الاشعاعية :طاقة كهرومغناطيسية تنتقل في الفضاء بموجات مستعرضة , تشمل اشعة الضوء المرئي واشعة x واشعة جاما وموجات الراديو , ضوء الشمس احد انواع الطاقة الاشعاعية وهو المغذي للحياة على سطح الارض .
الطاقة الحرارية : هي الطاقة الموجودة في حركة وذبذبة الذرات والجزيئات في المادة ,فكلما زادت درجة حرارة المادة دل ذلك على زيادة سرعة الذرات والجزيئات فيها .
طاقة الحركة : هي الطاقة الموجودة في الاجسامالمتحركة وتعتمد على سرعة وكتلة الجسم .
الطاقة الكهربية :هي الطاقة الموجودة في حركة سيل الالكترونات في المادة .
|
اساسيات
وحدات قياس الطاقة
الكيلووات ساعة = 3600 كيلوجول ( وهو عمليا = كمية الطاقة الكهربية اللازمة لتشغيل
دفاية كهربية قدرة 1000 وات لمدة ساعة كاملة )
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 ؟
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 يعطي 15.6 حصان ساعة ( طاقة
ميكانيكية )
اذن الكيلوجرام الواحد من المحروقات يعطي 11.6 كيلووات ساعة ( طاقة
كهربية )
اذن الكيلوجرام الواحد من المحروقات يرفع درجة حرارة خزان مياة ( 1000
لتر ) 10 درجات مئوية ( طاقة حرارية )
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 .
|
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق