اليكم مشروع الفيزياء الطاقة والمواطنة

[yasmine123]

عندما عرف الإنسان النار، عرف أول طريقة لاستغلال الطاقة واستخدامها في مختلف اغراضه الحياتية مثل طهي الطعام وتدفئة الكهف وإنارة الظلام، وهكذا كان الحجر هوأول مصدر خارجي للطاقة؛ ثم تلاه الخشب .
والطاقة هي الوجه الآخر للموجودات الغير الحية، فالجمادات بطبيعتها قاصرة عن تغيير حالتها دون مؤثر خارجي، و المؤثر الخارجي هو الطاقة، فمثلا لتحريك جسم ساكن ندفعه فنعطيه بذلك طاقة حركية، ولتسخين جسم نعطيه طاقة حرارية، ولجعل الجسم مرئياً نعطيه طاقة ضوئية،.
ويمكن تعريف الطاقة بأنها القدرة على القيام بنشاط ما، وهناك صور عديدة للطاقة أهمها الحرارة والضوء والصوت، ً الطاقة الميكانيكية التي تولدهاالآلات، والطاقة الكيميائية التي تنتج من حدوث تفاعلات كيميائية، و الطاقةالكهربائية، والطاقة الكهرومائية، والحركية، والإشعاعية، والديناميكية، والذرية. كما يمكن تحويل الطاقة من صورة إلى أخرى، من طاقة كيميائية إلى طاقة ضوئية مثلاً،والكهربائية إلى حركية،فكمية الطاقة في العالم ثابتة ، فالطاقة لا تفنى ولا تستحدث،ولكنها تتحول من صورة إلى أخرى، ولهذا ان الطاقة هي قدرة المادة للقيام بالحركة ، فالطاقة التي معها حركة نسميها طاقة حركية، والطاقة المربوطةبالوضع نسميها طاقة كامنة.
و للطاقة مصادريتم تصنيفها على اساس تجدد تلك الطاقةواستمراريتها، وهذا التصنيف يشمل:
-1الطاقة التقليدية أو المستنفذة:وتشمل الفحم والبترول والمعادن والغاز الطبيعي والمواد الكيميائية، وهي مستنفذةلأنها لا يمكن ان تصنع أو تعوض مجدداً في زمن قصير.
-2الطاقة المتجددة ومكانتها وحدودها :وتشمل طاقة الرياح والهواء والطاقة الشمسية وطاقة المياه أو الأمواج والطاقة الجوفية في باطن الأرض وطاقة الكتلة الحيوية، وهي طاقات لا تنضب ولاتزول.

أهم أشكال الطاقة المتجددة وكيفية الاستفادة منها:

أ- طاقة المياه:توليد الطاقة من المياه تأتي الطاقة المائية منطاقة تدفق المياه أو سقوطها في حالة الشلالات (مساقط المياه)، أو من تلاطم الأمواج في البحار، حيث تنشأ الأمواج نتيجة لحركة الرياح وفعلها على مياه البحار والمحيطات والبحيرات، ومن حركة الأمواج هذه تنشأ طاقة يمكن استغلالها، وتحويلها إلى طاقةكهربائية، حيث تنتج الأمواج في الأحوال العادية طاقة تقدر ما بين 10 إلى 100 كيلووات لكل متر من الشاطئ في المناطق متوسطة البعد عن خط الاستواء.
كذلك يمكن الاستفادة من الطاقة المتولدة من حركات المد والجزر في المياه،وأخيراً يمكن أيضاً الاستفادة من الفارق في درجات الحرارة بين الطبقتين العلياوالسفلى من المياه التي يمكن أن يصل إلى فرق 10 درجات مئوية.
ب- طاقة الكتلة الحيوية(Biomass fuels):
وهي الطاقة التي تستمد من المواد العضوية كإحراق النباتات وعظام ومخلفات الحيوانات والنفايات والمخلفات الزراعية. والنباتات المستخدمة في إنتاج طاقة الكتلةالحيوية يمكن أن تكون أشجاراً سريعة النمو، أو حبوباً، أو زيوتاً نباتية، أو مخلفات زراعية، وهناك أساليب مختلفة لمعالجة أنواع الوقود الحيوي، ويعطي كل أسلوب منتوجاته الخاصة مثل غاز الميثان والكحول والبخار والأسمدة الكيماوية.و من اهم الاساليب مايلي:

الحرق المباشر:ويستعمل للطهي والتدفئة وإنتاج البخار غيرأن هذه العملية لها مردود حراري ضئيل .
الحرق غير المباشر:لإنتاج الفحم بدون أوكسجين
طرق التخمير:لإنتاج غاز الميثان الذي يستخدم في الأعمالالمنزلية كالتدفئة والطهي والإنارة.
الحل الحراري والتقطير.

ج- الطاقة الجوفية:
وهي طاقة الحرارة الأرضية، حيث يُستفاد من ارتفاع الحرارة في جوف الأرض باستخراج الطاقة وتحويلها ، وفي بعض مناطق الصدوع والتشققات تتسرب المياه الجوفية عبر الصدوع والشقوق إلى أعماق كبيرة بحيث تلامس مناطق شديدة السخونة فتسخن وتصعد إلى أعلى فوارة ساخنة، وبعض هذه الينابيع يثور ويهمد وبعضها يتدفق باستمرار وبشكل انسيابي حاملاً معه المعادن المذابة ، فتظهرالينابيع الحارة، ويقصد الناس هذه الينابيع للاستشفاء، كما أن هناك مشاريع تقوم على استغلال حرارةالمياه المنطلقة من الأرض في توليد الكهرباء.


د- طاقة الرياح:توربينات توليد الطاقة من الرياح
وهي الطاقة المتولدة من تحريك ألواح كبيرة مثبتة بأماكن مرتفعة بفعل الهواء، ويتم إنتاج الطاقة الكهربائيةمن الرياح بواسطة محركات (أو توربينات) ذات ثلاثة أذرع دوًّارة تحمل على عمود تعمل على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى كهربية، فعندما تمر الرياح على الأذرع تخلق دفعة هواء ديناميكية تتسبب في دورانها، وهذا الدوران يشغل التوربينات فتنتج طاقة كهربية.
وتعتمد كمية الطاقة المنتجة من توربين الرياح على سرعة الرياح وقطر الذراع؛ لذلك توضع التوربينات التي تستخدم لتشغيل المصانع أو للإنارة فوق أبراج؛ لأن سرعة الرياح تزداد مع الارتفاع عن سطح الأرض، ويتم وضع تلك التوربينات بأعداد كبيرة على مساحات واسعة من الأرض لإنتاج أكبر كمية من الكهرباء. والجدير بالذكر أن طاقة الرياح تستخدم كذلك في تسيير المراكب والسفن الشراعية.


هـ - الطاقة الشمسية:خلايا تجميع الطاقة الشمسية
تعد الشمس من أكبر مصادرالضوء والحرارة ، وتتوزع هذه الطاقة- المتولدة من تفاعلات الاندماج النووي داخل الشمس- على أجزاء الأرض حسب قربها من خط الاستواء، وهذا الخط هو المنطقة التي تحظى بأكبر نصيب من الطاقة، والطاقة الحرارية المتولدة عن أشعةالشمس يُستفاد منها بتحويلها إلى طاقة كهربائيةبواسطة الخلايا الشمسية.



وهناك طريقتان لتجميع الطاقة الشمسية، الأولى: بأن يتم تركيز أشعة الشمس على مجمع بواسطة مرايا محدبة الشكل أما الطريقة الثانية، يمتص المجمع ذو اللوح المستوى حرارة الشمس .
وأخيراً فهناك اتجاه في شتى دول العالم المتقدمة والنامية يهدف لتطوير سياسات الاستفادة من صور الطاقة المتجددة واستثمارها، وذلك كسبيل للحفاظ على البيئة من ناحية، ومن ناحية أخرى إيجاد مصادر وأشكال أخرى من الطاقة تكون لها إمكانيةالاستمرار والتجدد، والتوفر بتكاليف أقل، في مواجهة النمو الاقتصادي السريع والمتزايد، وهو الأمر الذي من شأنه أن يحسّن نوعية حياة الفقراء بينما يحسّن أيضاالبيئة العالمية والمحلية.
وفي نهاية القرن التاسع عشر والقرن العشرين ظهر اختلال في مكونات الغلاف الجوي نتيجةالنشاطات الإنسانية ومنها تقدم الصناعة لاعتمادها على الوقود الاحفوري " فحم، بترول، غاز طبيعي "كمصدرأساسي ورئيسي للطاقة واستخدام غازات الكلوروفلوروكاربون في الصناعات بشكل كبير, هذاكله ساعد وبرأي العلماء على زيادة الدفء لسطح الكرة الأرضية وحدوث ما يسمى بـالاحتباس الحراري
3_ ظاهرة الاحتباس الحراري :وهي الارتفاع التدريجي في درجة حرارة الطبقة السفلى من سطح الأرض من الغلاف الجوي. وسبب هذاالارتفاع هو زيادة انبعاث الغازات الدفيئة أو غازات الصوبة الخضراء.
الغازات الدفيئة هي:
-1بخار الماء -2 ثاني أكسيد الكربون(CO2) - 3أكسيد النيتروز (N2O)
-4الميثان (CH4) -5 الأوزون (O3) -6 الكلوروفلوركاربون (CFCs)

دور الغازات الدفيئة:
إن الطاقة الحرارية التي تصل الأرض من الشمس تؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وكذلك تعمل على تبخير المياه وحركة الهواءأفقيا وعموديا؛ وفي الوقت نفسه تفقد الأرض طاقتها الحرارية نتيجة الإشعاع الأرضيالذي ينبعث على شكل إشعاعات طويلة " تحت الحمراء ", بحيث يكون معدل ما تكتسب الأرض من طاقة شمسية مساويا لما تفقده بالإشعاع الأرضي إلى الفضاء. وهذا الاتزان الحراري يؤدي إلى ثبوت معدل درجة حرارة سطح الأرض عند مقدار معين وهو 15°س .
والغازات الدفيئة " تلعب دورا حيويا ومهما في اعتدال درجة حرارة سطح الأرض " حيث:
- تمتص الأرض الطاقة المنبعثة من الإشعاعات الشمسية وتعكس جزء من هذه الإشعاعات إلى الفضاء الخارجي, وجزء من هذه الطاقة أو الإشعاعات يمتص من خلالبعض الغازات الموجودة في الغلاف الجوي. وهذه الغازات هي الغازات الدفيئة التي تلعب دورا حيويا ورئيسيا في تدفئة سطح الأرض للمستوى الذي تجعل الحياة ممكنة على سطح الأرض.
- حيث تقوم هذه الغازات الطبيعية على امتصاص جزء من الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من سطح الأرض وتحتفظ بها في الغلاف الجوي لتحافظ على درجة حرارةسطح الأرض ثابتة وبمعدلها الطبيعي " أي بحدود 15°س ". ولولا هذه الغازات لوصلت درجةحرارة سطح الأرض إلى 18°س تحت الصفر.مما تقدم ونتيجة النشاطات الإنسانيةالمتزايدة وخاصة الصناعية منها أصبحنا نلاحظ الآن: إن زيادة الغازات الدفيئة لدرجةأصبح مقدارها يفوق ما يحتاجه الغلاف الجوي للحفاظ على درجة حرارة سطح الأرض ثابتةوعند مقدار معين. فوجود كميات إضافية من الغازات الدفيئة وتراكم وجودها في الغلاف الجوي يؤدي إلى الاحتفاظ بكمية أكبر من الطاقة الحرارية في الغلاف الجوي وبالتالي تبدأ درجة حرارة سطح الأرض بالارتفاع.
آثار الاحتباس الحراري على البيئة

انصهارالجليد و ارتفاع مستوى سطح البحر مما يسبب حدوث فياضانات وتهديد للمدن الساحلية.
 ارتفاع درجات الحرارة في أجزاء الكرة الأرضية بمقدار ضعف ما كانت تتوقعه الدراسات المناخية.
ازدياد انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون مما يؤدي إلى الاندثار الكمي للغابات والارتفاع الكبير لمستوى مياه البحار
حدوث التغير المناخي المتسارع الذي ينحو إلى ارتفاع درجة الحرارة تهديدا للصحة العامة ويعمل على تكاثر أنواع ضارة من الحشرات وانقراض أنواع برية من الحيوان والنبات
انتشار الأمراض المعدية في العالم.
تدمير بعض الأنواع الحية والحد من التنوع الحيوي
حدوث موجات جفاف.
حدوث كوارث زراعية وفقدان بعض المحاصيل.



الاستعمال الوجيه للموارد الطاقوية

يعتبر مشكل التلوث البيئى من أهم المواضيع التي تشغل العالم في السنوات الأخيرة، بالنظر الى حجم الكوارث الطبيعية المسجلة سنويا حيث أن ارتفاع درجة حرارة الكرة الأرضية نتيجة انبعاث الغازات الدفيئة يعتبر الدول الصناعية النامية منها مسئولة على هذه الظاهرة، حيث أن العالم بأسره يولى أهمية كبرى للمسائل البيئية مما أدى إلى إدماج هذه الانشغالات في السياسة القطاعية، و البرنامج الحكومي لكل دولة وذلك لمكافحة الظواهر المترتبة عن التلوث البيئي ومخلفات القطاع الصناعي المستخدم لمسببات الاحتباس الحراري وغيره من التلوث البيئي للحفاظ على البيئة في إطار ما يسمى بالتنمية المستدامة.
ويتمحور الاستعمال الوجيه للموارد الطاقوية أساسا حول:
•ترقية الاقتصاد في الطاقة وتطهير و إعادة تأهيل المناطق الملوثة.
•تطوير الطاقات المتجددة.
•تطوير التسيير البيئي على مستوى الطاقة و المناجم.
كما يظهر جليا الأهمية المولاة لترقية استعمال الغاز الطبيعي من خلال السياسة الطاقوية المتبعة المبنية أساسا على الخيارات التالية:
•الاستعمال الأقصى للغاز الطبيعي، في الاستعمالات الأولية و الاستهلاك النهائي الذي يغطي احتياجات الصناعة، الأشخاص، النقل و الخدمات.
•تطوير استعمال غاز البترول المسال.
•إنتاج الطاقة الكهربائية بنسبة 95 بالمائة من الغاز الطبيعي و توجيهه للاستعمالات المتخصصة.
•التخفيض التدريجي لحصة المواد البترولية في ميزان الطاقة والتي يتم توجيهها للتصدير.
•الاستعمال المحدود للحطب الذي يحفز الحفاظ على الثروة الغابية.

لاتنسونا بدعائكم