اريد بحث حول الطاقة والمواطنة في الفيزياء

[mary-93]

من فضلكم نسحقو

[samzoon]

حسنا انتظريني قليلا

[samzoon]

بحث حول الطاقة و المواطنة مادةالفيزياء

الطاقة
هي المقدرة علىالقيامبعمل ما. وهناك صورعديدة للطاقة، يتمثل أهمها في
الحرارة والضوء. الصوتأيضاعبارة عن طاقة. و هناك" الطاقة الميكانيكية"
التي تولدها الآلات،و"الطاقةالكيميائية" التيتتحرر عند حدوث تغيرات
كيميائية.
يمكن تحويل الطاقة منصورةإلى أخرى. فعلى سبيلالمثال، يمكن تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في بطاريةالجيب إلى ضوء .
كمية الطاقة الموجودة في العالمثابتة على الدوام، فالطاقة لاتفنى ولا
تستحدث، وإنما تتحول من شكل إلى آخر. وعندما يبدو أنالطاقة قداستنفذت،
فإنها في حقيقة الأمر تكون قد تحولت إلى صورة أخرىلهذا نجد أن الطاقةهي
قدرة المادة للقيام بالشغل( الحركة)\ن كنتيجة لحركتهاأو وضعهابالنسبة
للقوي التي تعمل عليها .فالطاقة التي يصاحبها حركةيطلق عليها طاقةحركية
kinetic energy . والطاقة التي لها صلة بالوضع يطلقعليها طاقةكامنة
(جهدية أو مخزنة ) potential energy . فالبندولالمتأرجح به طاقة جهديةفي
نقاطه النهائية . وفي كل أوضاعه النهائية له طاقةحركية وطاقة جهديةفي
أوضاعه المختلفة .
والطاقة توجد في عدة أشكالكالطاقة الميكانيكية والطاقةالحرارية والطاقة
الديناميكية الحراريةوالطاقة الكيميائية والطاقة الكهروبائيةوالطاقة
الإشعاعية والطاقة الذرية . وكل أشكال هذه الطاقاتقابلة للتحويلالداخلي
بواسطة طرق مناسبة . والطعام الذي نتاوله ،به طاقةكيماوية يخزنهاالجسم
ويطلقها عندما نعمل أو نبذلمجهودا.
وتستغل مصادر هذه الطاقاتلتوليدالكهرباء التي نحتاجهافي بيوتنا
ومدارسنا ومكاتبنا ومصانعنا وكمبيوتراتناسواءللإنارة أملتشغيل
الماكينات والأجهزة الكهروبائية .والبترول نحرقهليديرسياراتنا وغيرهامن
الأنشطة الخلاقة التي نمارسها ونتمتع بها في حياتنا. فهيضرورةحياتية
للعيش فوق كوكبنا.ومن خلالها صعدت المركبات للفضاءوجاب الإنسانالعالم
ليتعرف عليه ويستنزف ثرواته .
أنواعالطاقة
تعتبر الطاقة الحيوانيةأول طاقة استخدمها الإنسان في فجر الحضارةعندما
استخدم الحيوانات الأليفة فيأعماله ثم شرع واستغل قوة الرياح في تسيير
قواربه لآفاق بعيدة .واستغل هذهالطاقة مع نموحضارته، واستخدمها كطاقة
ميكانيكية في إدارة طواحين الهواء وفيإدارة عجلات ماكينات الطحنو
مناشير الخشب ومضخات رفع الماء من الآبار وغيرها .وهذا ما عرفبالطاقة
الميكانيكية .
و قوة الحيوانات نجدها مستمدةمن الطاقةالكيماوية chemical energy
الموجودة في الطعام بعدهضمه في الإنسان والحيوان .والطاقة الكيماوية
نجدها في الخشب الذي كانيستعمل منذ القدم في الطبخ والدفء .وفيبداية
الثورة الصناعية استخدمت القوة المائية كطاقة تشغيلية من خلالحركيةنظم
سيور وبكر وتروس لإدارة العديد منالماكينات.
و نجد الطاقة الحرارية Thermal energy في الآلاتالبخارية التي تحول
الطاقة الكيماوية لوقودتحولهلطاقة ميكانيكية . فالآلة البخارية يطلق
عليها آلة احتراق خارجي لأن الوقوديحرقبالخارج لتوليد البخارالذي يدير
الآلات من الداخل . لكن في القرن 19 إخترعتآلةالإحتراق الداخليمستخدمة
وقودا يحترق داخل الآلة حسب نظام غرف الإحتراقالداخليالمباشر بها،
لتصبح مصدرا للطاقة الميكانيكية التي إستغلت في عدة أغراضكتسييرالسفن
والعربات والقطارات .
و في القرن 19 ظهرمصدر آخر للطاقة ، لايحتاجلإحتراق الوقود ،وهي الطاقة
الكهروبائية المتولدة منالدينامو( المولد). وأصبحتهذهالمولدات تحول
الطاقة الميكانيكية لطاقة كهربائية التي أمكن نقلهاإلي أماكنبعيدةعبر
الأسلاك. مما جعلها تنتشر, حتي أصبحت طاقة العصر الحديثولاسيماوأنها
متعددة الأغراض ،بعدما أمكن تحويلها لضوء وحرارةوطاقةميكانيكية،
بتشغيلها محركات الآلات والأجهزة الكهربائية . وتعتبرطاقة نظيفة إلىحد
ما .
ثم ظهرت الطاقةالنووية Nucleair energy التي استخدمت في المفاعلاتالذرية
حيث يجري الإنشطارالنووي الذي يولد حرارة هائلة تولد البخار الذييدير
المولدات الكهروبائيةالتي تمدنا بالكهرباء أو يدير المحركات التيتسير
السفن والغواصات .لكنمشكلة هذه المفاعلات النووية في نفاياتهاالمشعة
واحتمال حدوث تسرب إشعاعي أو إنفجار المفاعل ، كما حدثفي مفاعلتشيرنوبل
الشهير .
و الطاقة الغير متجددة نحصلعليها من باطن الأرض كسائل كمافي النفط وكغاز
كما في الغاز الطبيعي أو كمادة صلبة كما في الفحمالحجري .وهيغيرمتجددة
لأنه لايمكن صنعها ثانية أو استعواضها مجددا في زمنقصير .عكسالطاقة
المتجددة ، فيمكن إستعواضها في زمن قصير .ومصادرالطاقة المتجددة نجدهافي
طاقة الكتلة الحيوية Biomass energy التي تستمدمن مادة عضويةكإحراق
النباتات وعظام الحيوانات وروث البهائم والمخلفاتالزراعية.فعندمانستخدم
الخشب أو أغصان الأشجار أو روث البهائم في اشتعالالدفايات أو الأفران،
فهذا معناه أننا نستعمل وقود الكتلة الحيوية التيتستغل كمادة عضويةمن
النباتات ونفايات الزراعة أو الخشب أو مخلفاتالحيوانات .وفيالولايات
المتحدة تستغل طاقة الكتلة الحيوية في توليد 3%من مجملالطاقةلديها
لتوليد 10 آلاف ميجا وات من القدرةالكهربائية.
و تستغل طاقة الحرارةالأرضية Geothermal energy لتوليد الكهرباءوالتسخين
. وحاليا نصف الطاقةالمتجددة في الولايات المتحدة الأمريكية تأتي منقوة
دفع المياه التي تديرالتوربينات، والتي تسيّر االمحركات لتوليدالكهرباء.
كما يحدث في مصر في السدالعالي. وفي أمريكا تمثل كهرباء الطاقةالمائية
12% من جملة الكهرباء.و يمكنمضاعفتها إلي 72ألف ميجاوات.
وهناك أيضا طاقة قوةالرياح Wind power حيث تديرشفرات(ألواح) كبيرة تدور
بالهواء فوق الأبراجبحركة مروحية ومثبت بها مولداتكهرباء .وكانت قوة
الرياح تستغل في إدارةطواحين الهواء ومضخات رفع المياه ، كماهو إتبع في
هولندا عندما نزح الهولنديون مساحات مائية من البحرلتوسيعالرقعة
الزراعية عندهم .وسبب عدم إنتشارها في العالم ،أصواتهاالمزعجةوقتلها
للطيور التي ترتطم بشفراتها السريعة, وعدم توفرالرياحفي معظمالمناطق
بشكل مناسب.
أيضا في خلايا الطاقةالتي هي خلايا وقود الهيدروجينتنتج الكهرباء من خلال تفاعل كهربائي كيميائي باستخدامالهيدروجينوالأوكسجين.
مصادر الطاقة
بترول
هو عبارة عن سائلكثيف، قابل للاشتعال،بني غامقأو بني مخضر، يوجد في
الطبقة العليا من القشرة الأرضية. وأحيانايسمىنافثا، من اللغةالفارسية
("نافت" أو "نافاتا" والتي تعنيقابليتهللسريان).
وهو يتكونمن خليط معقد من الهيدروكربونات، وخاصة منسلسلةالألكانات،
ولكنه يختلف في مظهره وتركيبه ونقاوته بشدة من مكانلأخر. وهو مصدرمن
مصادر الطاقة الأولية الهام للغاية ([ إحصائيات الطاقةفيالعالم]).
البترول هو المادة الخام لعديد من المنتجات الكيماوية،بما فيهاالأسمدة،
مبيدات الحشرات، اللدائن.
وقود
الوقود له أنواعمختلفة من أهمها الوقودالأحفوري، وهو الذي يشمل كل من
النفط والفحم والغاز, والذي أستخدم بإسرافمنذ القرنالماضي ولا يزال
يستخدم بنفس الإسراف مع ارتفاع أسعاره يوما بعديوم مع أضرارهالشديد
للبيئة. ومثله وقود السجيل وهو مثل النفط يكون مخلوطمعالرمال.
من أنواع الوقود الأخرى هو الوقود الخشبي والذي يغطياستخدامه حوالي 6% من
الطاقة الأوليةالعالمية.، و هناك الوقود المستخرج من النفايات الحيوانية
أو المياه الثقيلةللمجاري حيث بالمستطاع استخدام هذه النفايات فيتوليد
الطاقة بالاعتماد عليهابعد عمليات التخمير، وتستخدم في العديد مندول
العالم معالجة المياه الثقيلة للاستفادة من الغازاتالمنبعثة لأغراض توفير
الطاقة.
من الطرق الحديثةوالنظيفة في توفير الوقود النظيف يمكن أنيكون من نباتات
الأشجار سريعة النمو، أو بعض الحبوب أو الزيوتالنباتية أوالمخلفات
الزراعية أو بقايا قصب سكر ، أمكن تحويل بعض منتجاتالسكر إلىكحول
لاستخدامه كوقود للسيارات وكذلك زيت النخيل ويتميز هذاالنوع من الوقود
بأنه يقلل من التلوث، حيث لا حاجة هناك لاستعمالالرصاص في مثل هذاالنوع
من الوقود لرفع أوكتان الوقود كما هو الحال في البنزينالمستحصل عليهمن
النفط الأحفوري ومن ثم فإنه بنزين خال منالرصاص.
هناك الوقود النوويوتحطه الكثير من المشاكل والقوانين الضابطة والتيقد
لا تخلو من ازدواجية فيالمعايير وإجحاف بالسماح لاستخدامها على البعض,
ناهيك في خطورةاستخدامهاوتأثيرها السيئ علىالبيئة.
طاقةشمسية
تعتبر الطاقةالشمسية الطاقة الأم فوق كوكبنا حيث تنبعث من أشعتها كل
الطاقات فوقه . لأنهاتسير كل ماكينات و آليةالأرضبتسخين الجو المحيط
واليابسة وتولد الرياح وتصريفها ، وتدفع دورةتدويرالمياه ، وتدفيء
المحيطات ،و تنمي النباتات وتطعم الحيوانات . و مع الزمنتكونالوقود
الإحفوري في باطن الأرض . وهذه الطاقة يمكن تحويلهامباشرة أو بطرق غير
مباشرة لحرارة و برودة و كهرباء و قوة محركة .وأشعةالشمس أشعة
كهرومغناطيسية.و طيفها المرئي يشكل 49% و الغير مرئيكالأشعةالفوق
بنفسجية يشكل 2% و الأشعة دون حمراء 49%. و الطاقةالشمسية تختلف حسب
حركتها و بعدها من الأرض.
و تختلف كثافة أشعةالشمس و شدتها فوق خريطةالأرضحسب فصول السنة فوق
نصفي الكرة الأرضية و بعدها عن الأرض و ميولها ووضعها فوقالمواقع
الجغرافية طوال النهار أو خلال السنة, و حسب كثافةالسحب التي تحجبها.
لأنها تقلل أو تتحكم في كمية الأشعة التي تصل لليابسة . عكس السماءالصحوة
الخالية من السحب أو الأدخنة. وأشعة الشمس تسقط عليالجدران والنوافذ
واليابسة والبنايات والمياه, وتمتص الأشعة وتخزنها فيكتلة (مادة) حرارية
Thermal mass. وهذه الحرارة المخزونة تشع بعد ذلكداخل المباني . وتعتبر
هذه الكتلة الحراريةنظام تسخين شمسي يقوم بنفس وظيفة البطاريات فينظام
كهربائي شمسي(الفولتيةالضوئية ).فكلاهما يختزن حرارة الشمس لتستعملفيما
بعد.
و المهم معرفة أن الأسطح الغامقة تمتص الحرارة و لاتعكسها كثيرا ،لهذا
تسخن . عكس الأسطح الفاتحة التي تعكس حرارة الشمس لهذالا تسخن . و
الحرارة تنتقل بثلاث طرق ،إمابالتوصيل conduction من خلال مواد صلبة, أو
بالحمل convection من خلال الغازات, أوالسوائل ، أوبالإشعاع radiation. و
من هنا نجد الحاجةلإنتقال الحرارة بصفة عامة لنوعية المادة الحراريةالتي
ستختزنها, لتوفير الطاقةو تكاليفها .لهذا توجد عدة مباديء يتبعها
المصممون لمشروعات الطاقة الشمسية, من بينها قدرةالموادالحرارية
المختارة, علي تجميع وتخزين الطاقة الشمسية حتي فيتصميم البناياتواختيار
مواد بنائها حسب مناطقها المناخية سواء في المناطقالحارة أو المعتادةأو
الباردة . كما يكونون علي بينة بمساقط الشمس عليالمبني و البيئة منحوله
كقربه من المياه واتجاه الريح والخضرة ونوعالتربة,والكتلة الحراريةالتي
تشمل الأسقف والجدران و خزانات الماء. كل هذهالإعتبارات لها أهميتها في
إمتصاص الحرارة أثناء النهار و تسربها أثناءالليل.
هناك مصادر للطاقة نظيفة يمكن استخدامها كوقود بديلومنها:
• الطاقة الشمسية.
• طاقةالرياح.
• طاقة المد والجزر.
• الطاقة المستمدة من حرارةالأرض الجوفية.
من ضمن التطورات المقلقة التي حدثت بالسنوات الأخيرة نلاحظ ازديادالفوارق
في الحياءوالمناطق الفقيرة والمهمشة مما ادى الى ازدياد المعوقاتبها
بالرغم من السياسات التي اتبعت للحد من ذلك الا ان تلك الفوارق فيتزايد
مستمر بين العديد منالمدارس الميسورة التي تتمتع بالعديد من المزاياالتي
تساعدها على القيام بعمليةالتربية على اعلى مستوى وبين مدارس اخرىتعاني
يوميا من المشاكل من كل الانوع.
وبناء على ذلك، تعتزم السلطاتالمحلية المساهمة في نجاح الطلبة علىالصعيد
الدراسي والاجتماعي، من خلال مشاركتها في إنجازالمشاريع التربوية
المحلية.
النهوض بالروابط الأجتماعبةبالمدينة التي يعيش بهاالتلاميذ
يقدم "اصنع بيديك" طريقة متجانسة من الشراكة التي تهدفالى تحسينطريقة
تعليم مادة العلوم وتقوية استخدام اللغة الخاصةبالعلوم وكذلكتعزيز
التعايش المواطني وذلك لتنمية استخدام التقنياتالحديثة وهو يخاطبجميع
المدارس على حد سواء.
فموقع "اصنع بيديك" يعتمد على شكل جديد من الشراكات ومن الروابط بين
المجتمع المدني والمدرسةفو يوحد بينهما في مشروع مركبفي سبيل تطبيق طرق
التمرين والتدريبالأساسية. فهو يحرص على ان يشارك الأباء فيابحاث
وتحقيقات اطفالهم كمايسهم كذلك في اعادة الروابط الأجتماعيةبالمدينة
بالبحث الى تعاون ومشاركة المعلمين والعلميينوالجمعيات المختلفة. فتبدأ
بتطبيق التقنيات الحديثةداخل الحياء لخدمة الهدف والأمل الأنسانيالذي
يعزز شبكات التبادل والمشاركة والتعاون بينالمدارس .
بالرغم ان "اصنع بيديك" كانت تخص حتى الأن المناطق المدنية بالأهتمامالا
انه يهدف كذلك لتوسيع نشاطه ليشمل المناطق الريفية التي غالبا ماتكون
معزولة وتعوزهاالأمكانيات.
الأستثمار لاعداد المدارس بالادواتاللازمة
يسمح الاستثمار فيالأدوات العلمية لجميع التلاميذ بالارتباطوالتعلق
بالعلوم حتى وان كان بصفةعامة كما يسمح لهم بالتعرف على طرق البحثالعلمي
وإتباعها وبالقيام بعدةمناقشات مع زملائهم والحرص علىتدعيم وجهات نظرهم
بالبراهين ثم الأتفاق فيما بينهمعلىماتوصلوا اليه نتيجةالملاحظة
والافتراضات المختلفة. من هذه الناحية يلعبهذاالأستثمار دور هامفي
التربية وتعليم التلاميذ الصغار وتساهم الى تقويةتدريباتهم الأساسية.
كما يساعد الأستثمارفي مجال المعلوماتية والأتصال بشبكةالنترنت المعلمين
في التواصل فيما بينهممع المستشارين العلميين والتربويين من خلال موقع
"اصنع بيديك".
قد يكون هذا المشروع التربويالعلمي فرصة للقرىالمختلفةلكي تحصل على
المعدات الازمة من الحاسبات الألية التي يفضلتوفرها بالمدرسة سواءكان
ذلك على مستوى التلاميذ او المعلمين فالمدرسة هي مكان يجبانيكون كلفرد
بها على دراية ومعرفة تامة بطرق استخدام تلك الآلات ويعدتزويدالمدارس
بتلك المعدات من مسؤليةالبلدية.

[mary-93]

شكرا اختي بصح هادا ما فيه