انتقال الطاقة المبدأ والطرق وبعض الأمثلة

الطاقة

تعرف الطاقة على أنها الجهد المبذول اللازم للقيام بالعمل على الأجسام المادية، كما تعرف أيضًا بأنها القدرة على القيام بجميع الأعمال الممكنة، والتي تتواجد بأشكال مادية عديدة، لا سيما الطاقة الحرارية والحركية، فضلًا عن الطاقة الكهربائية والكيميائية، وكذلك الطاقة النووية، وغيرها الكثير، والتي من الممكن أن تتحول إلى شكل آخر وبطرق مختلفة خلال القيام بالعمل ولكن دون تدميرها أو إخفائها، ومن هنا لا بد من الربط بين الطاقة والحركة، فالجسم الذي يكون في حالة حركة مستمرة لا بد وأنه يحتوي على الطاقة، أي أن الحركة تمكن الجسم من إخراج الطاقة الكامنة الموجودة بداخله، وفي هذا المقال سيتم الحديث عن مبدأ وطرق انتقال الطاقة.^[١]

مبدأ انتقال الطاقة

يرتبط مفهوم انتقال الطاقة بقانون حفظ الطاقة، والذي ينص على أنه من غير الممكن إنشاء الطاقة أو تدميرها، إلا أنه بالإمكان تحويلها وتغييرها من شكل إلى آخر، أي إن الطاقة الكلية التي يمتلكها نظام ما تبقى ثابتة ومحفوظة في نظام معزول، بحيث لا يمكن تبادلها مع الوسط المحيط، لحين استخدامها وتحورها لشكل آخر من أشكال الطاقة، وهنا لا بد من الإشارة إلى نظرية التكافؤ التي تربط بين الكتلة والطاقة، والتي تنص على أن الجسم يبقى في حالة راحة وضمن إطار مرجعي يمكنه من تخزين طاقته، ولكن عندما يتم منح الجسم طاقة إضافية أخرى، فإن هذا يزيد من كتلته بعض الشيء، والذي ما يظهر جليًا عند القيام بتسخين محمل فولاذي، أي إضافة طاقة حرارية جديدة إليه، فإن كتلته سوف تزداد قليلًا.^[٢]

طرق انتقال الطاقة

يعرف نقل الطاقة بأنه انتقال الطاقة من موقع لآخر أو من جسم لآخر، حيث إنه وبالإعتماد على مبدأ نقل الطاقة، فإنه لا يمكن إنشاء طاقة أو القضاء عليها، وإنما تتحول من شكل لآخر وتنتقل من جسم لآخر^[٣]، وهناك العديد من طرق انتقال الطاقة وهي كما يأتي:

انتقال الطاقة بالشغل

يمكن نقل الطاقة من جسم لآخر ومن موقع لآخر عن طريق بذل شغل، حيث تتطلب هذه الطريقة تطبيق قوة على جسم ما، إذ ينتج عنها تحريك موقعه، ومثال ذلك وجود شخص يحاول سحب عربة يدوية، فهو يبذل قوة ينتج عنها تحريك العربة لمسافة معينة، أي أنه بذل شغل عليها، وهنا لا بد من الإشارة إلى أن الشغل يساوي القوة المبذولة مضروبة في المسافة التي تحركتها عربة اليد، وفي هذه الحالة تكون العربة قد اكتسبت طاقة حركية إضافية انتقلت إليها من الطاقة الكيميائية التي نقلها العامل إلى عربة اليد، أي أن الطاقة انتقلت من العامل إلى العربة وتحولت من طاقة كيميائية إلى طاقة حركية.^[٤]

انتقال الطاقة بالحرارة

في هذه الطريقة تنتقل الحرارة من الجسم الأكثر دفئًا إلى الجسم الأكثر برودة، حيث إن نقل الحرارة يتطلب وجود اختلاف في درجات الحرارة، فوجود الاختلاف هو العامل الذي يمكن الطاقة من الانتقال بين الأجسام، ويمكن للحرارة أن تنتقل بعدة طرق وهي:

• التوصيل: وهو أحد طرق انتقال الحرارة من جسم لآخر بواسطة الاتصال المباشر، حيث يحدث الانتقال بفعل تضارب الجزيئات ببعضها البعض، كما هو الحال في لعبة البلياردو، حيث تضرب الكرة المتحركة كرة أخرى ساكنة مما يؤدي إلى تحريكها، ويحدث التوصيل في جميع حالات المادة، ولكن يظهر بكفاءة في المواد ذات الجزيئات القريبة، فالمعدن موصل أفضل من الخشب.^[٤]
• الحمل: يعرف الحمل بأنه انتقال الحرارة بواسطة الموائع عن طريق الكتلة، أي أن هذه الطريقة تحدث في السوائل والغازات فقط، وتفسر هذه الطريقة كيفية غليان الماء، حيث يسخن السطح السفلي للوعاء وتنتقل الحرارة للماء الذي يكتسب قوة طفو فيتحرك نحو السطح ويحل محله الماء الأبرد وهكذا.^[٥]
• الإشعاع: وهو أحد طرق انتقال الحرارة من جسم إلى آخر دون الحاجة لملامسة كتل الأجسام لبعضها البعض، ومن الأمثلة على هذه الطريقة انتقال الحرارة في الميكروويف، حيث تنتقل الحرارة من الجهاز إلى الطعام بمساعدة فوتونات ضعيفة تؤدي إلى اهتزاز الذرات فقط دون نقلها من حالات مدارية لأخرى.^[٥]

المراجع

1. ↑ "Energy", www.britannica.com, Retrieved 2020-05-06. Edited.
2. ↑ "Energy: A Scientific Definition", www.thoughtco.com, Retrieved 2020-05-06. Edited.
3. ↑ "Energy Transfer: Examples & Overview", study.com, Retrieved 2020-05-06. Edited.
4. ^ ^{أ ب} "Energy Education: Concepts and Practices", www.uwsp.edu, Retrieved 2020-05-06. Edited.
5. ^ ^{أ ب} "What is convection?", www.quora.com, Retrieved 2020-05-06. Edited.