الطاقة

2008 كتاب المعرفة – العلم والتكنولوجيا

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

لا يستطيع العالم الإستغناء عن الطاقة، .فبدونها سيكون مظلماً وبارداً وساكناً وصامتاً.

ونستخدم الطاقة في أشكال عديدة، بما في ذلك الحركة والصوت والروابط الكيميائية والكهرباء والحرارة والضوء والموجات والاشعة . ونحتاج الطاقة لنزود بها الآلات والأجهزة .

المحركات هي الآلات التي تحول الوقود الى حركة .

تسمى المحركات التي تحرق الوقود لتوليد الطاقة المحركات الحرارية .

محركات الإحتراق الداخلي كتلك المستخدمة في السيارة أوالطائرة النفاثة أو في الصاروخ تحرق الوقود في الداخل .

في المحركات ذات الضربات الأربع، كتلك الموجودة في معظم السيارات، تحرك المكابس للأعلى والأسفل لأربع مرات وفي كل مرة يتم دفعها بفعل الغازات الحارة.

 

في الطائرات النفاثة والصواريخ، تتمدّد الغازات الحارة وتدفع المحرك بينما تقوم بالإنطلاق إلى الخارج من الخلف .

حوالي %60 من كهرباء العالم هي كهرباء حرارية يتم انتاجها في محطات الطاقة بواسطة حرق الفحم الحجري والنفط والغازات الطبيعية. ويستخدم كذلك الحث والكحول والكتل الحيوية والحطب ولكن بطريقة محدودة.

وال %40 المتبقية من كهرباء العالم يتم انتاجها باستخدام الطاقة النووية، او من خلال تطويع طاقة ماء النهر (الكهرباء المولدة بالطاقة المائية) أو الأشعة الشمسية (الكهرباء المولدة بالطاقة الشمسية) او الرياح وتيارات المدّ والجزر.

فرنسا هي اكثر الدول اعتماداً على الطاقة النووية في العالم – حوالي 80 % من كهرباء فرنسا يتم تشغيلها بالطاقة النووية .

 

مصفاة النفط: في مصفاة النفط ، يتم تفكيك النفط الخام إلى عدد هائل من الهيدروكربونات المختلفة. ويعزل النفط الخام بطريقة التقطير الى العديد من المواد مثل الوقود الجوي والبنزين والبرافين .

وحين يسخن النفط في اسطوانة التقطير يتبخر خليط من الغازات، ويبرد كل غاز ويتكثف في مستويات مختلفة الى سائل أو أجزاء يتم تكتلها .

 

تصل الكهرباء إلى المنازل والمصانع عبر شبكة من الكوابل عالية الضغط. وتدفن بعض الأسلاك تحت الارض ويتدلى بعضها عالياً في الهواء من أبراج حديدية تسمى بالبايلونات .

 

– الوقود الشائع: الوقود الشائع الذي نحرقه للتزود بالطاقه يشمل النفط والفحم الحجري والغاز وهي مواد تشكلت منذ زمن بعيد بفعل تحجر النباتات المتعفنة وأشكال أخرى من الحياة وتستمد طاقتها من الضوء الصادر من الشمس.

ويستخلص الزيت والفحم الحجري من باطن الأرض الذي يتشكل تحت طبقات من الصخور .

 

في محطات الطاقة الحرارية يتم حرق مختلف أنواع الوقود لخلق الحرارة. فالحرارة تستخدم لغلي الماء ليتحول إلى بخار الذي يتفجر عبر الأنصال ذات الشكل المروحي أو دواليب التوربينات والطرازات فيدفعها إلى الدوران .

وتكون التوربينة موصولة بمولد، وفي داخل المولد هناك مجال مغناطيس يدور بالقرب من ملف من الأسلاك، وهذا بدوره يجعل الكهرباء تتدفق عبرالأسلاك .

في محطات الطاقه الكهرومائية، تقوم المياه الجارية بتدوير أنصال التوربينات .

تُوزع الكهرباء المولدة في محطات الطاقه على أنحاء البلاد خلال شبكة من الكوابل تُعرف بالشبكة.

تولد محركات محطات الطاقه 25.000 فولتاً أو أكثر . وهذه الفولتات أكثر بكثير مما يستخدم في منازل البشر ولكن ليست كافية لنقل الكهرباء لمسافات بعيدة.

لنقل والكهرباء لمسافات طويلة، يتم رفع الفولتيه من 25,000 إلى 40,000 فولت من خلال زيادة قوة الناقلات. كما يتم تغدتها من خلال كوابل عالية الفولتية . وعند اقترابها من المحطة المقصودة يتم تقليل قوة الناقلات في محطات فرعية للتوزيع على المنازل والمحلات والمكاتب والمصانع .

 

مثل المحطات التي تحرق الزيت والفحم الحجري للطاقه، تقوم كذلك محطات الطاقة النووية باستخدام البخار لتشغيل توربينات التي بدورها تولد الكهرباء، إلا أن الفرق هو أن محطات الطاقة النووية تحصل على الحرارة عن طريق تقسيم ذرات اليورانويم وليس عن طريق حرق الفحم الحجري أو النفط، فحين تنقسم الذرات تنبعث أشعة غاما نيترونات وحرارة هائلة .

في القنبلة النووية هذا يحدث في غضون جزئ من الثانية. في مصنع للطاقة النووية يستخدم قضبان تحكم تقوم بامتصاص بعض النيوترونات لتبطىء هذه العمليه .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]