الطاقة

تعريف الطاقة

تُعرَّف الطّاقة  بأنّها القُدرة التي تملكها المادّة لإعطاء قوىً قادرة على إنجاز عمل مُعيّن، كما أنّها المَقدرة التي يمتلكها نظامٌ ما لإنتاج الفاعليّة أو النّشاط الخارجيّ، وهي الكيان المُجرّد الذي لا يُعرَف إلا من خلال تحوّلاته. وتُعرّف بأنّها كمية فيزيائيّة يتم التّعبير عنها بوحدة الجول في النّظام العالميّ للوحدات.

 أشكال الطّاقة

الطاقة الكهربائيّة : طاقة كهربائيّة مُختَزنة، ومن الامثلة على هذا النّوع الكهرباء الكهروسكونيّة عند تراكم الشّحنات الكهربائيّة على سطح مُواسع الكهربائيّ. طاقة كهربائيّة انتقاليّة: مثل نشوء تيّار أشكال

الطّاقة

كهربائيّ نتيجة مرور الإلكترونات خلال موصل. الطاقة الحرارية: ، وهي انتقال الحرارة من الجسم ذي الحرارة الأعلى إلى الجسم ذي الحرارة الأقل، وتُصنّف أنواع انتقال الحرارة بين الأجسام إلى ثلاث أنواع، وهي

 التّوصيل الحراريّ:  وهي انتقال الحرارة بين الأجسام المُتلامسة. يعتمد التّوصيل الحراريّ على عدّة عوامل، منها نوع المادّة، واختلاف درجات الحرارة بين الجسمين المُراد توصيل الحرارة بينهما، ومساحة المقطع العرضيّ للجسم؛ فكُلّما زادت المساحة زادت كميّة الطّاقة الحراريّة المُنتقلة من الجسم إلى الجسم الآخر، وطول الجسم؛ فكلّما زاد طول الجسم قلّت كميّة الحرارة المُوصَلة اليه؛ أي يحتاج وقتاً أكبرَ لانتقال مِقدار الحرارة المطلوب إليه، والوقت الزمنيّ؛ حيث يزداد مِقدار انتقال الحرارة بين جسمين بزيادة الوقت الذي يتعرّض له هذا الجسم للحرارة

انتقال الحرارة بالحمل: ، وهو عبارة عن انتقال الحرارة الموجودة في مائع مُعيّن إلى مادة أُخرى مُجاورة له.

هناك نوعان من الحمل الحراريّ: وهو الحمل الطبيعيّ ، والحمل القسريّ   انتقال الحرارة بالإشعاع: ، وهو انتقال الحرارة بين الأجسام دون الحاجة إلى وسط بينهما، وقد يندرج هذا النّوع تحت مُسمّى الطّاقة الإشعاعيّة : الطّاقة الكيميائيّة وهي الطّاقة النّاشئة من تفاعل كيميائيّ مُعيّن، وتكون مُخزّنةً بين روابط وجزيئات المادة، حيث تُصنَّف التّفاعلات الكيميائيّة حسب التغيّر في كميّة الحرارة إلى التّفاعل الكيميائيّ الطّارد للحرارة :والتّفاعل الكيميائيّ الماصّ للحرارة

الطّاقة النوويّة:   وهي الطّاقة النّاتجة من تَكسُّر الرّوابط بين مُكوّنات نواة الذرّة.

الطّاقة الميكانيكيّة

طاقة الوضع: وهي الطّاقة التي يختزنها الجسم عند موضع مُعيّن، ومثال على ذلك الأجسام المُرتفعة عن الأرض، والغاز المَضغوط، والزّنبرك، والتّجاذب المغناطيسيّ بين الاجسام الحديديّة.

الطّاقة الحركيّة: وهي الطّاقة التي يكتسبها الجسم نتيجة انتقاله من موضع إلى آخر، ويُطلَق على هذا النّوع من الطّاقة مُصطلح الشّغل، وهي الطّاقة التي يبذلها الجسم عند تحريك جسم ما بمقدار مُعيّن من القوّة من موقع الى موقع آخر.

التأثير الحراري للتيار الكهربائي

ٍ

للتيار الكهربائي تأثير حراري نلحظه في المصباح الكهربائي والفرن الكهربائي وأجهزة التدفئة الكهربائية ومجفف الشعر وغيرها، وفي هذه الأجهزة نجد سلكا لولبي الشكل مصنوعا من خليط معدني ينشر الحرارة إذا مرّ فيه التيار الكهربائي

التأثير الكيميائي للتيار الكهربائي

يعتبر الطلاء الكهربائي من أهم التطبيقات لخاصية التأثير الكيميائي للتيار الكهربائي إذ يمكن من طلاء المعادن الخسيسة أو التي تتأكسد بسرعة بمعادن أخرى ثمينة كالذهب والفضة والنيكل والكروم، وبذلك تغلف السكاكين والملاعق والخواتم وهياكل الكراسي وبعض أجهزة السيارات.
كما يستخدم التأثير الكيميائي في تنقية المعادن وفي فصل بعضها عن بعض وفي الحصول على أجسام جديدة كتحليل محلول الصودا لاستحضار الأكسجين والهيدروجين.
والتَحليل الكهربائي هو عملية يمر فيها تيار كهربائي خلال سائل، فيُحْدِث تفاعلاً كيميائيًا. فإذا كان السائل هو الماء مثلا فإنه يتحلل إلى عنصريه ـ الهيدروجين والأكسجين. أما إذا كان السائل محلولاً يحتوي على فلز ما، فإن التحليل الكهربائي يؤدي إلى تفكك المحلول بحيث يترسب الفلز.
وللقيام بالتحليل الكهربائي يُوضع موصلان كهربائيان، كقضيبين من الجرافيت أو فلز مثلاً، في سائل. ويسمى هذان القضيبان قطبين كهربائيين. يُوصل القطبان إلى أطراف بطارية أو مولد تيار مستمر بأسلاك ولابد أن يحتوي السائل على إلكتروليت يمكنه من حمل التيار وإكمال الدائرة الكهربائية. فعلى سبيل المثال، لا يمكن تحليل الماء المقطر كهربائيًا إلا إذا أُضيف إليه قليل من ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) وهو إلكتروليت معروف. يُكوّن القطبان الكهربائيان والسائل والوعاء الذي يجمعها ما يسمى بخلية التحليل الكهربائي. ويُسمى القطب الكهربائي الموصل إلى قطب البطارية السالب بالمهبط (الكاثود)، وهو يحمل الإلكترونات من البطارية إلى خلية التحليل الكهربائي، بينما يُسمى القطب الموصل إلى قطب البطارية الموجب بالمصعد (الأنود)، وهو يحمل الإلكترونات من خلية التحليل الكهربائي إلى البطارية.
عندما يسري التيار الكهربائي خلال خلية التحليل الكهربائي، تحدث تغيرات كيميائية عند سطح كل من القطبين الكهربائيين. فعند المهبط (الكاثود) يتحد السائل المتحلل مع الإلكترونات القادمة من البطارية، وتُسمى هذه العملية بالاختزال. أما عند المصعد (الأنود) فإن السائل يفقد إلكترونات يعطيها للمصعد، وتسمى هذه العملية بالأكسدة.

التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي

وهناك العديد من الأجهزة الكهربائية تطبق فيها التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي (الكهرمغناطيس)، مثل الأجراس الكهربائية ومكبرات الصوت والمحركات الكهربائية والمولدات وغيرها.
وباستعمال الكهرمغناطيس تستطيع هذه الرافعة كما نراها في الصورة من حمل الأجسام الحديدية. فعندما يريد السائق أن يجذب الأجسام يقوم بتمرير التيار الكهربائي، وعندما يريد إسقاطها فما عليه إلا أن يقطع سريان التيار الكهربائي.

المغناطيس

للمغنط (المغناطيس) قدرة على جذب الأجسام الحديدية وشدها نحوه، ويمكن أن تكون المغانط (المغناطيسات) في أحجام وأشكال مختلفة (قضيب، نضوي، اسطواني…)، وقد تكون قوية أو ضعيفة. وأطراف المغانط تسمى أقطابا، فأحد الأطراف يسمى القطب الباحث عن الشمال أو القطب الشمالي (ش) والآخر القطب الباحث عن الجنوب أو القطب الجنوبي (ج).

والمغانط هامة جدا، فهي تستخدم يوميا في الهواتف وفي مكبرات الصوت في أجهزة التليفزيون والراديو. كما أنها جزء حيوي في المولدات الضخمة التي تنتج لنا الكهرباء.

والمغنط في الصورة التي إلى اليمين والذي هو على شكل نضوي يسمى مغنط (حدوة الفرس)، وإذا التصقت به مجموعة من المسامير، فإن كل مسمار يصبح مغنطا صغيرا، وله قطب شمالي وآخر جنوبي.

أما المغنط الذي في هذه الصورة فهو على شكل قضيب، وحين نضع القطب الجنوبي لأحد المغانط بالقرب من القطب الشمالي للآخر، فإن المغنطين (المغناطسين) يتجاذبان لبعضهما البعض. أما إذا وضعنا القطب الشمالي لأحدهما بجوار القطب الشمالي للآخر، أو وضعنا القطب الجنوبي لأحدهما بجوار القطب الجنوبي للآخر، فإنهما يتنافران ويدفع كل منهما الآخر بعيدا. وهنا نقول أن الأقطاب المختلفة تتجاذب، أما الأقطاب المتشابهة فتتنافر.

وتكون قوة الجذب المغناطسية للمغانط أقوى ما يمكن عند الأطراف عنها عند المنتصف.

وهناك طرق عديدة لصنع المغانط، وإحدى هذه الطرق هي تدليك مغنط دائم بقطعة من الفلز لمغنطتها، وهي عادة قطعة من الحديد. ومغنطة الحديد المطاوع أسهل من مغنطة الصلب القاسي. ولا بد أن يكون الدلك في اتجاه واحد فقط، كما يرى في الصورة.

ويمكن صنع مغنط ضعيف، وذلك بوضع قطعة من الحديد محاذية للمجال المغناطيسي للأرض ثم طرقها. كما أن التيار الكهربائي حين يسري في ملف يحيط بقطعة الحديد، فإنه يمغنطها.
وتفقد المغانط مغناطيسيتها، وذلك بطرقها أو تسخينها في لهب.

 البوصلة

البوصلة هي آلة تدل على اتجاه مساحة الأرض بالنسبة للشمال المغناطيسي، وتعتبر الأداة الأساسية في الملاحة، وبدونها يواجه الملاح صعوبة في تحديد مسار السفينة.وتأخذ البوصلة المغناطيسية خصائص تحديد الاتجاهات من مغناطيسية الأرض.

وزن الأجسام وعلى السقوط الحرّ للأجسام

كتلة الجسم: