هناك العديد من أنواع الطاقة ومصادرها المختلفة، بعضها من مصادر الطاقة المتجددة والبعض الآخر من مصادر الطاقة غير المتجددة، والآن سنقوم بإعداد بحث حول الطاقة والتغيرات الكيميائية.
مقدمة في أبحاث الطاقة والتغيير الكيميائي
تعرف الطاقة بأنها القدرة على فعل شيء ما، وهي موجودة في أكثر من شكل، وكل منها مرتبطة بعملية حركية، ويمكن أن تنتقل الطاقة من جسم إلى آخر ومن شكل إلى آخر، لذا فهي مصنفة على أنها: حسب شكله الجديد الذي تم نقله.
لا يتم إنشاء أو تدمير الطاقة وهذا هو قانون الحفاظ على الطاقة أو ما يعرف بالقانون الأول للديناميكا الحرارية وهناك العديد من الطرق لتحويل الطاقة من شكل إلى آخر.
يمكن أن تستخدم العديد من الأجهزة المختلفة، مثل خلايا الوقود والمولدات والبطاريات والمحركات الحرارية، ويتم حرق الوقود لإنتاج طاقة كهربائية أو طاقة ميكانيكية قابلة للاستخدام.
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 لسهولة التنقل لمسافات طويلة، ويمكن تحويل تلك الطاقة بسهولة إلى حرارة أو ضوء أو طاقة ميكانيكية.
وهو ما ينتج عن المحركات الكهربائية واختراع التوربين أدى إلى إنتاج طاقة كهربائية على نطاق واسع نتيجة إنتاج الحركة الدورانية بواسطة التوربين.
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 الحرارة من المفاعلات النووية.
ساعدت المفاعلات النووية في توليد 23٪ من الكهرباء الأمريكية في عام 1999، على الرغم من أن سبب بناء هذه المفاعلات في الولايات المتحدة ليس بسبب خطر النفايات المشعة التي تنتجها هذه المفاعلات أو الخوف من الانهيار النووي.
الطاقة الميكانيكية
“الطاقة الميكانيكية” هي تلك التي تنتج عن حركة الجسم أو وضعه، وهو مجموع الطاقة الحركية مجتمعة والطاقة الكامنة. تمتلك السيارات المتحركة طاقة حركية، ولكن إذا صعدت جبلًا مرتفعًا، فستكون لديك طاقة حركية وطاقة كامنة ؛
الطاقة الكيميائية
تأتي هذه الطاقة من التفاعل الكيميائي للذرات أو الجزيئات مع البطاريات، وتأتي بأشكال عديدة، منها الطاقة الكهروكيميائية.
طاقة حرارية
“الطاقة الحرارية” هي التي تعمل على عكس الاختلاف في الحرارة بين نظام وآخر مختلف، وهي طاقة مخزنة، وهي حركة الجسيمات التي تتحرك بشكل عشوائي مع المواد التي يمكن نقلها من مكان إلى آخر بطرق مختلفة ؛ كعملية حمل أو توصيل أو عملية إشعاعية.
مصادر الطاقة
هناك نوعان من الطاقة هما:
طاقة غير متجددة
“مصادر الطاقة غير المتجددة” المعروفة بالتجدد أو الخاضعة للتنظيم في وقت قصير، واستهلاك هذه المصادر سريع مقارنة بإنتاجها، ومن أمثلة مصادر الطاقة غير المتجددة:
نفط
يعتبر النفط من أندر المصادر لاستخدامه في محطات توليد الكهرباء، إلا أنه يستخدم على نطاق واسع كوقود حول العالم، حيث يتم استخدامه في المركبات المختلفة مثل الطائرات والقطارات والسيارات، كما يستخدم في إنتاج البلاستيك. . .
فحم
استخدم البشر الفحم كمصدر غير متجدد للطاقة منذ العصور القديمة نظرًا لتكلفته المنخفضة وإنتاج الطاقة المرتفع بالنسبة لحجمه ووزنه، ولكنه أحد أكثر أنواع الوقود تلويثًا.
غاز طبيعي
ويتكون من غاز الميثان ويستخدم في الطبخ وتسخين الجو وتوليد الكهرباء وهو من الوقود الأحفوري وأنظفها لأنه لا ينتج مخلفات أو بقايا 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 أنه سهل. المواصلات.
تكلفتها منخفضة، لكن العيب هو أنها شديدة الاشتعال وتتطلب معالجة أكثر من النفط أو الفحم.
اليورانيوم
يُستخرج خام اليورانيوم الصلب لتحويله إلى وقود يستخدم في محطات الطاقة النووية.
مصادر الطاقة المتجددة
“الطاقة المتجددة” هي مصادر يتم فيها تجديد الطاقة بشكل طبيعي وبطريقة محدودة. غالبًا لا يتم اكتشافه لعدة أيام، ولكن يتم تقليل مقدار الموارد المتاحة لكل وحدة زمنية وهو أحد أهم مصادر الطاقة المتجددة. الطاقة على النحو التالي.
طاقة شمسية
وهي من أهم المصادر المتجددة التي تمتص وتحول الكهرباء بالخلايا الشمسية، حيث يتم تخزينها في بطاريات لاستخدامها فيما بعد، والطاقة الشمسية غير ضارة وصديقة للبيئة، وعملية التحويل من الطاقة الشمسية لا تلوث. الهواء، ولا يصدر ضوضاء.
انظر أيضًا: أبحاث درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء
طاقة الرياح
تعرف بأنها حركة الهواء الناتجة عن ارتفاع الهواء البارد إلى الهواء الدافئ، وتستخدم هذه الطاقة في توليد الكهرباء من خلال توربينات الرياح، وقد تم استخدام طاقة الرياح في السفن الشراعية لعدة قرون في الماضي، حيث كانت كانوا. تستخدم في طواحين الهواء لطحن الحبوب.
الطاقة الكهرومائية
الماء هو مورد متجدد، يتم تغذيته باستمرار من خلال دورة المياه، وبالتالي تشكيل تدفق المياه في الأنهار بقوة.
وهذا يمكنهم من تشغيل العجلات المائية التي تتحكم في العمليات الميكانيكية بحيث يتم تحويل طاقة المياه المتدفقة إلى كهرباء بواسطة المولدات والتوربينات التي تعمل في 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 تكوين المادة أو تحويلها إلى مواد جديدة ومتنوعة. إنه تفاعل كيميائي يتضمن إعادة ترتيب الذرات.
بعد أن يحدث هذا التغيير فيه، لا يمكنه العودة إلى الحالة الطبيعية التي كانت عليها من قبل، والتي تتعارض مع التغيير المادي، حيث يمكن للمادة أن تعود إلى حالتها الأصلية.
علاقة التغيير الكيميائي بالطاقة
تغير كيميائي يطلق الحرارة
يُعرف هذا التغيير الكيميائي باسم تفاعل طارد للحرارة.
تغيير كيميائي يمتص الحرارة
يُعرف هذا التغيير الكيميائي باسم التفاعلات الماصة للحرارة.
فيما يلي أمثلة على التغييرات الكيميائية.
- خليط الصودا والخل الذي ينتج ثاني أكسيد الكربون.
- خلط المواد الحمضية المختلفة بمواد أساسية مختلفة.
- سلق البيض، حرق الشموع، صدأ الحديد.
- تؤدي إضافة الحرارة إلى الهيدروجين والأكسجين إلى إنتاج الماء.
كيفية التعرف على التغيير الكيميائي؟
يمكن تحديد التغيير الكيميائي من خلال:
تغير درجة الحرارة
في تفاعل كيميائي، يكون التغير في الطاقة مصحوبًا أحيانًا بتغير في درجة الحرارة، لذلك من الممكن قياس التغير في درجة الحرارة لتحديد التغير الكيميائي.
الضوء
في بعض الأحيان ينتج عن تفاعل كيميائي ضوء.
البالونات
ينتج عن التفاعل الكيميائي بعض الغازات التي تظهر على شكل فقاعات في المحلول السائل.
تكون الرواسب
نتيجة للتفاعل الكيميائي، تتشكل بعض الجسيمات الصلبة، والتي يمكن أن تظل في المحلول أو تظهر على شكل رواسب.
تغيير اللون
ينتج عن التفاعل الكيميائي دائمًا تغيرًا في اللون، لذا فهو مؤشر جيد على حدوث تفاعل كيميائي، ومن المحتمل أن تنتج التفاعلات الكيميائية التي تتضمن معادن انتقالية ألوانًا.
الروائح تتغير
يمكن أن تطلق التفاعلات الكيميائية مواد كيميائية وتتطاير، مما يؤدي إلى ظهور روائح مميزة.
تغيير التكوين
عندما يتم حرق الطعام، على سبيل المثال، فإنه يتغير لينتج رمادًا، أو يتغير الطعام عندما يجلس لفترة طويلة ويتعفن.
ملحوظة: يمكن أن يحدث تغيير كيميائي دون حدوث أي من هذه الظواهر السابقة. قد يستغرق ظهور هذا التغيير وقتًا طويلاً، على الرغم من استمرار عملية التغيير.
أنواع التغيرات الكيميائية
هناك ثلاثة أنواع من التغيرات الكيميائية وهي:
التغيرات الكيميائية غير العضوية
هذه تفاعلات كيميائية لا تتضمن غالبًا عناصر كربون، مثل 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
إنها تغيرات كيميائية عضوية تحدث في الكائنات الحية ويتم التحكم في هذه التفاعلات عن طريق الهرمونات والإنزيمات، مثل التخمير وتثبيت النيتروجين والهضم.
انظر أيضا: البحث عن مصادر الطاقة
اختتام الورقة الخاصة بالطاقة والتغيرات الكيميائية
وفي نهاية البحث عن الطاقة والتغيرات الكيميائية، ما عليك سوى مشاركة هذا الموضوع على جميع الشبكات الاجتماعية. لقد ذكرنا جميع مصادر الطاقة وأنواعها وكيفية استخدامها في الحياة.