بحث حول الطاقة والتغيرات الكيميائية

تتعدد أنواع الطاقة ومصادرها المختلفة، فمنها مصادر طاقة متجددة، ومنها مصادر طاقة غير متجددة، وسنقوم الآن بإعداد بحث حول الطاقة والتغيرات الكيميائية.

مقدمة بحث حول الطاقة والتغيرات الكيميائية

الطاقة تعرف بأنها التمكن من عمل شيئًا ما، وتوجد في أكثر من شكل وترتبط كلًا منهما بالعملية الحركية، ويمكن أن يتم انتقال الطاقة من جسم لآخر ومن شكل لآخر، فتُصنف معتمدة على شكلها الجديد الذي تمت الانتقال إليه.

كما أن الطاقة لا تولد أو تتدمر، وهذا هو قانون حفظ الطاقة أو ما يعرف بالقانون الأول لديناميكية الحرارة، كما يوجد طرق عديدة لتحويل الطاقة من شكل لأخر.

فيمكن باستخدام الكثير من الأجهزة المختلفة كخلايا الوقود، والمولدات، و البطاريات، و المحركات الحرارية ويتم حرق الوقود لإنتاج طاقة الكهرباء، أو طاقة الميكانيكا القابلة للاستخدام.

شاهد أيضًا: بحث عن انتقال الطاقة في النظام البيئي pdf

الأشكال المختلفة للطاقة

تتنوع أشكال الطاقة ومنها:

الطاقة الكهربائية

“Electrical Energy” وهي التي يكثر استخدامها في عصرنا الحديث، لسهولة تحركها عبر المسافات البعيدة، كما يمكن أن تتحول هذه الطاقة لحرارة بكل سهولة، أو إلى الضوء، أو إلى طاقة ميكانيكية.

والتي يتم إنتاجها بواسطة المحركات الكهربائية، وقد أدى اختراع التوربين إلى إنتاج طاقة كهربائية على نطاقات واسعة بفضل إنتاج الحركة الدورانية بواسطة التوربين.

الطاقة النووية

“Nuclear Energy” وتعرف بأنها ناتجة عن بعض تغييرات بالنوى الذرية أو بالتفاعلات النووية، وقد عمل تطوير الطاقات النووية على توفير المصدر الجديد للطاقة.

فيمكن أن يتم إنتاج البخار المستخدم في تشغيل المولد الكهربائي أو المراوح الخاصة بالسفن الكبيرة أو العديد من الآلات الأخرى باستخدام التوربين وذلك بالاستفادة من الحرارة الخاصة بالمفاعلات النووية.

وقد ساعدت المفاعلات النووية في إنتاج الكهرباء في أمريكا بنسبة 23% عام 1999 ميلاديًا، وبالرغم من ذلك إلا أن بناء هذه المفاعلات في الولايات المتحدة ليس بكثير خوفًا من المخاطر الخاصة بالنفايات المشعة التي تنتجها هذه المفاعلات، أو خوفًا من حدوث انهيارات نووية.

الطاقة الميكانيكية

“Mechanical Energy” وهي التي تنتج بالحركة، أو وضع الجسد، وهي مقدار جمع طاقة الحركة والطاقة الكامنة، فتملك السيارات المتحركة الطاقة الحركية، ولكن إذا تسلقت جبلًا مرتفعًا فإنها حينها تكون ممتلكاً الطاقة الحركية والطاقة الكامنة.

الطاقة الكيميائية

وتنتج هذه الطاقة عن تفاعل الذرات أو الجزيئات الكيميائي، بالبطاريات، ولها أنواع عديدة، ومن أمثلتها الطاقة الكهروكيميائية.

الطاقة الحرارية

“Thermal Energy” وهي التي تعمل على انعكاس الاختلاف الحراري بين نظام ونظام آخر مختلف، وهي طاقة مُخزنة حركة الجزيئات التي تتحرك بشكل عشوائي بالمواد، والتي يمكن انتقالها من مكان لآخر بواسطة الطرق المختلفة، كالحمل، أو التوصيل، أو بالعملية الاشعاعية.

مصادر الطاقة

توجد نوعين من الطاقة، وهم:

الطاقة الغير متجددة

“Non Renewable Energy Sources” وهي التي تعرف بعدم قابليتها للتجديد أو التكوين في وقت قليل، كما أن استهلاك هذه المصادر يكون سريع بالمقارنة بإنتاجها، ومن أمثلة مصادر الطاقة الغير متجددة:

النفط

النفط من المصادر الغير شائعة الاستخدام بمحطات توليد الطاقة، ولكن يتم استخدامه بالشكل الواسع كوقود عالميًا، لأنه يستخدم في وسائل النقل المختلفة كالطائرات، والقطارات، والسيارات، كما يدخل في تصنيع البلاستيك.

الفحم

ويستخدم الإنسان الفحم كمصدر للطاقة الغير متجددة منذ العصور القديمة، لرخص ثمنه، وإنتاجه كميات كبيرة من الطاقة بالمقارنة بحجمه ووزنه، إلا أنه من أكثر أنواع الوقود الذي يتسبب في تلوث الهواء.

الغاز الطبيعي

يتكون من الميثان، ويتم استخدام في طهي الطعام، وفي تدفئة الجو، وفي انتاج الكهرباء، وهو من أنواع الوقود الأحفوري وأنظفها، لأنه لا يتسبب في ترك النفايات أو المخلفات بعد إحراقه.

كما أن الغاز الطبيعي ينتج عنه ثاني اكسيد الكربون بنسبة قليلة من نسبة النفط والتي تقدر بـ 30 %، وبنسبة قليلة من نسبة الفحم والتي تقدر بـ 45 %، ومن أهم خصائص الغاز الطبيعي أنه يسهل نقله.

وأن تكلفته قليلة، ولكن يعيبه أنه قابل للاشتعال بشكل كبير، فضلًا عن احتياجه إلى عمليات المعالجة أكثر من النفط أو الفحم.

اليورانيوم

ويتم استخلاص الخام الخاص باليورانيوم الصلب، لتحويله للوقود الذي يتم استخدامه بمحطات الطاقة النووية.

مصادر الطاقة المتجددة

“Renewale Energy” وهي المصادر التي يتم تجديد فيها الطاقة بالشكل الطبيعي والمحدود، فهي لا تتعرض للنصب غالبًا على مدار عدة أيام، ولكن تقل كمية المصادر التي تتوفر للوحدة الزمنية بها، ومن أهم المصادر الخاصة بالطاقة المتجددة التالي:

الطاقة الشمسية

وهي أحد أهم المصادر المتجددة، والتي تُمتص وتُحول كهرباء بواسطة الخلايا الشمسية، والتي يتم تخزينها في البطاريات، حتى تُستخدم لاحقًا، كما أن الطاقة الشمسية غير مضرة وصديقة البيئة، فإن عملية التحويل من الشعاع الشمسي للطاقة لا تعمل على تلويث الهواء، كما أنها لا تُسبب الضوضاء.

شاهد أيضًا: بحث عن درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء

طاقة الرياح

وتُعرف بأنها الحركة الهوائية التي تنتج بسبب الارتفاع الحادث للهواء الدافئ أعلى الهواء الأكثر منه في البرودة، وتستخدم هذه الطاقة في توليد طاقة الكهرباء بواسطة توربين الرياح، وقد تم استخدام طاقة الرياح سابقًا لعدة قرون في إبحار السفن، كما تم استخدامه في الطواحين الهوائية لطحن الحبوب.

الطاقة الكهرومائية

تعد المياه من الموارد المتجددة، فيتم تغذيتها بشكل مستمر بدورة المياه، فتشكل التدفق الخاص بالمياه بمجرى الأنهار بالقوة الكبيرة.

مما يُمكنها من تشغيل العجلات الخاصة بالمياه التي تعمل على التحكم بالعمليات الميكانيكية، حتى يتم تحويل طاقة الماء المتدفق لكهرباء بواسطة المولدات والتوربينات والتي تعمل في العديد من السدود حول العالم.

طاقة الحرارة الجوفية

تمثل الحرارة المتواجدة بداخل الأرض أهم مصادر الطاقة المتجددة، فتنتج الأبخرة، والمياه الساخنة التي تُستخدم في توليد طاقة الكهرباء وإنتاج الكهرباء، كما يمكن استغلالها في توليد الطاقة المستخدمة في الصناعات المختلفة، أو في تدفئة المنازل.

التغيرات الكيميائية

يُعرف التغير الكيميائي بأنه العملية التي يتم فيها التغيير للتركيبة الخاصة بالمادة، أو تحويلها إلى مواد جديدة ومتنوعة، فهو عبارة عن التفاعلات الكيميائية التي تتضمن إعادة ترتيب الذرات.

وبعد هذا التغيير الذي يطرأ عليها فلا يمكن أن ترجع للحالة الطبيعية التي كانت عليها سابقًا، وهو ما يُناقض التغير الفيزيائي الذي يمكن أن تعود المادة للحالة الأصلية التي كانت عليها.

علاقة التغير الكيميائي بالطاقة

التغير الكيميائي الذي يُصدر حرارة

ويُعرف هذا التغير الكيميائي باسم التفاعلات الطاردة للحرارة.

التغير الكيميائي الذي يعمل على امتصاص الحرارة

ويُعرف هذا التغير الكيميائي باسم التفاعلات الماصة للحرارة.

وفيما يلي أمثلة على التغيرات الكيميائية:

• الخلط بين الصودا والخل والذي ينتج غاز ثاني اكسيد الكربون.
• الخلط بين المواد الحمضية المختلفة مع المواد القاعدية المختلفة.
• طبخ البيض، احتراق الشمع، صدأ الحديد.
• إضافة الحرارة للهيدروجين وللأكسجين الذي ينتج المياه.

كيفية التعرف على التغير الكيميائي

يمكن تحديد التغير الكيميائي من خلال الآتي:

تغير درجات الحرارة

التغير في الطاقة بالتفاعل الكيميائي أحيانًا يصاحبه تغير بدرجات الحرارة، فيمكن حينها قياس تغير درجة الحرارة للتعرف على التغير الكيميائي.

الضوء

ينتج عن التفاعل الكيميائي أحيانًا ضوء.

فقاعات

التفاعل الكيميائي ينتج عنها بعض الغازات والتي تظهر على شكل الفقاعات بالمحلول السائل.

تكون الرواسب

التفاعل الكيميائي ينتج عنها بعض الجسيمات الصلبة، والتي قد تبقى بالمحلول أو تظهر على شكل رواسب.

تغير اللون

التفاعل الكيميائي يُسبب في تغير تغيير اللون دائمًا ولذلك فهو من المؤشرات الجيدة التي تبشر بحدوث التفاعل الكيميائي، ومن الراجح أن تتسبب التفاعلات الكيميائية التي تحوي بها الفلزات الانتقالية Transition Metals في إنتاج الألوان.

تغير الروائح

قد تُسبب التفاعلات الكيميائية في انبعاث وتطاير مواد كيميائية، ينتج عنها روائح مميزة.

التغير في التركيب

فعند حدوث احتراق في الطعام مثلًا يتغير لينتج عن ذلك الرماد، أو يتغير الطعام عند تركه وقت طويل ويتعفن.

ملاحظة: التغير الكيميائي قد يحدث ولكن بدون ظهور لأي من هذه الظواهر السابقة، فالأمر قد يحتاج إلى أوقات طويلة ليظهر هذا التغير بالرغم من استمرار عملية التغير.

أنواع التغير الكيميائي

هناك ثلاث أنواع للتغير الكيميائي وهم:

تغيرات كيميائية غير عضوية

وهي التفاعلات الكيميائية والتي لا تنطوي غالبًا على عناصر الكربون، ومن أمثلتها الخلط للأحماض، والقواعد وتفاعلات الأكسدة والاحتراق، والاختزال.

تغيرات كيميائية عضوية

وهي التي تحوي بها مركبات عضوية تحتوي على كربون وهيدروجين، ومن أمثلتها التكسير للأربطة باستخدام خام النفط.

تغيرات بيوكيميائية

وهي تغيرات كيميائية عضوية والتي تطرأ على الكائنات الحية، ويتم التحكم في هذه التفاعلات والهرمونات والإنزيمات، ومن أمثلتها التخمير، التثبيت للنيتروجين، العملية الهضمية.

شاهد أيضًا: بحث عن مصادر الطاقة

خاتمة بحث حول الطاقة والتغيرات الكيميائية

وفي نهاية بحث حول الطاقة والتغيرات الكيميائية عليكم فقط مشاركة هذا الموضوع في جميع وسائل التواصل الاجتماعي، فلقد قمنا بذكر كل مصادر الطاقة وأنواعها وكيفية استخدامها في الحياة.