بحث حول الطاقة والتغيرات الكيميائية

هناك العديد من أنواع الطاقة ومصادرها المختلفة، بعضها من مصادر الطاقة المتجددة والبعض الآخر من مصادر الطاقة غير المتجددة، وسنقوم الآن بإعداد دراسة حول الطاقة والتغيرات الكيميائية.

مقدمة في أبحاث الطاقة والتغيير الكيميائي

تعرف الطاقة بأنها القدرة على فعل شيء ما وهي موجودة في أكثر من شكل ولكل منها علاقة بالعملية الحركية ويمكن نقل الطاقة من جسم إلى آخر ومن شكل إلى آخر فتصنف حسب تم نقل شكله الجديد إلى.

لا يتم إنشاء أو تدمير الطاقة وهذا هو قانون الحفاظ على الطاقة أو القانون الأول للديناميكا الحرارية وهناك العديد من الطرق لتحويل الطاقة من شكل إلى آخر.

يمكن أن تستخدم العديد من الأجهزة المختلفة مثل خلايا الوقود والمولدات والبطاريات والمحركات الحرارية، ويتم حرق الوقود لإنتاج طاقة كهربائية أو طاقة ميكانيكية قابلة للاستخدام.

انظر أيضًا: البحث حول نقل الطاقة في نظام بيئي pdf

أشكال الطاقة المختلفة

هناك العديد من أشكال الطاقة، منها:

كهرباء

تستخدم “الطاقة الكهربائية” على نطاق واسع في عصرنا الحديث لسهولة السفر لمسافات طويلة وقدرتها على التحول بسهولة إلى حرارة أو ضوء أو طاقة ميكانيكية.

أدت الطاقة المولدة من المحركات الكهربائية واختراع التوربين إلى توليد الكهرباء على نطاق واسع بفضل الحركة الدورانية التي يولدها التوربين.

الطاقة النووية

تُعرَّف “الطاقة النووية” بأنها نتيجة لبعض التغييرات في النوى الذرية أو التفاعلات النووية، وقد وفر تطوير الطاقة النووية مصدرًا جديدًا للطاقة.

يمكن إنتاج البخار لتشغيل مولد كهربائي أو مراوح للسفن الكبيرة أو العديد من الآلات الأخرى باستخدام توربين باستخدام الحرارة من المفاعلات النووية.

شكلت المفاعلات النووية 23٪ من توليد الكهرباء في أمريكا في عام 1999 بعد الميلاد، ومع ذلك، فإن بناء هذه المفاعلات في الولايات المتحدة ليس خوفًا من مخاطر النفايات المشعة التي تنتجها هذه المفاعلات أو خوفًا من الانهيارات الأساسية.

الطاقة الميكانيكية

“الطاقة الميكانيكية” هي التي تنتجها الحركة أو موقع الجسم، أي مقدار الطاقة الحركية مجتمعة والطاقة الكامنة. تمتلك السيارات المتحركة طاقة حركية، ولكن عندما تتسلق جبلًا مرتفعًا، يكون لديك طاقة حركية وطاقة كامنة.

الطاقة الكيميائية

تنتج هذه الطاقة من التفاعل الكيميائي للذرات أو الجزيئات مع البطاريات ولها العديد من الأنواع والأمثلة وهي الطاقة الكهروكيميائية.

طاقة حرارية

“الطاقة الحرارية” هي ما يعمل على عكس الاختلاف الحراري بين نظام وآخر غير مشابه، ويتم تخزين الطاقة، وحركة الجسيمات التي تتحرك بشكل عشوائي مع المواد التي يتم نقلها من مكان إلى آخر بطرق مختلفة يمكن أن تنتقل إلى الآخرين، مثل الحمل الحراري أو التوصيل أو العملية الإشعاعية.

مصادر الطاقة

هناك نوعان من الطاقة هما:

طاقة غير متجددة

“مصادر الطاقة غير المتجددة” المعروفة بأنها غير متجددة أو يتم تكوينها في وقت قصير واستهلاك هذه المصادر سريع مقارنة بإنتاجها، ومن أمثلة مصادر الطاقة غير المتجددة:

نفط

يعتبر النفط من المصادر النادرة لاستخدامه في محطات توليد الطاقة، ولكنه يستخدم على نطاق واسع كوقود حول العالم حيث يتم استخدامه في وسائط النقل المختلفة مثل الطائرات والقطارات والسيارات، كما يستخدم في صناعة البلاستيك. .

مال

استخدم الإنسان الفحم كمصدر غير متجدد للطاقة منذ العصور القديمة نظرًا لرخص سعره وقدرته على إنتاج كميات كبيرة من الطاقة مقارنة بحجمه ووزنه، إلا أنه من أكثر أنواع الوقود تلويثًا.

غاز طبيعي

ويتكون من غاز الميثان ويستخدم لطهي الطعام وتسخين الجو وتوليد الكهرباء وهو من الوقود الأحفوري وأنظفها حيث لا يترك مخلفات أو بقايا بعد الاحتراق.

كما ينتج الغاز الطبيعي ثاني أكسيد الكربون بنسبة قليلة من النفط تقدر بـ 30٪ ونسبة صغيرة من الفحم تقدر بـ 45٪ ومن أهم خصائص الغاز الطبيعي سهولة نقله.

تكلفتها منخفضة، ولكن الجانب السلبي هو أنها شديدة الاشتعال وتتطلب عمليات معالجة أكثر من النفط أو الفحم.

اليورانيوم

يتم استخراج خام اليورانيوم الصلب لتحويله إلى وقود يستخدم في محطات الطاقة النووية.

مصادر الطاقة المتجددة

تعد “الطاقة المتجددة” من بين المصادر التي يتم فيها تجديد الطاقة بشكل طبيعي ومحدود، فهي لا تطلق في كثير من الأحيان على مدى عدة أيام، ولكنها تقلل من كمية الموارد المتاحة لكل وحدة زمنية، ومن أهم مصادر الطاقة المتجددة ما يلي:

طاقة شمسية

من أهم مصادر الطاقة المتجددة، امتصاص وتحويل الكهرباء من خلال الخلايا الشمسية، حيث يتم تخزينها في بطاريات لاستخدامها فيما بعد، والطاقة الشمسية غير ضارة وصديقة للبيئة، وعملية تحويل الطاقة الشمسية لا تلوث الهواء، ولا هل يسبب لها ضوضاء.

انظر أيضًا: بحث عن درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء

طاقة الرياح

يتم تعريفها على أنها حركة الهواء الناتجة عن ارتفاع الهواء الدافئ فوق الهواء البارد وتستخدم هذه الطاقة لتوليد الكهرباء عن طريق توربينات الرياح وقد تم استخدام طاقة الرياح في السفن الشراعية لعدة قرون وفي طواحين الهواء لطحن الحبوب.

الطاقة الكهرومائية

الماء هو مورد متجدد يتم تغذيته باستمرار في دورة المياه وبالتالي يشكل تدفق المياه في الأنهار بقوة كبيرة.

وهذا يسمح لهم بتشغيل عجلات المياه، والتي تتحكم في العمليات الميكانيكية بحيث يتم تحويل طاقة المياه المتدفقة إلى كهرباء بواسطة المولدات والتوربينات التي تعمل في العديد من السدود حول العالم.

الطاقة الحرارية الأرضية

تعتبر الحرارة في باطن الأرض من أهم مصادر الطاقة المتجددة، فهي تنتج أبخرة ومياه ساخنة تستخدم في توليد الطاقة وتوليد الطاقة، كما يمكن استخدامها لتوليد الطاقة في مختلف الصناعات أو لتدفئة المنازل.

التغيرات الكيميائية

يُعرَّف التغيير الكيميائي بأنه العملية التي يتم من خلالها تغيير تركيبة المادة أو تحويلها إلى مواد جديدة ومختلفة، وهو تفاعل كيميائي يتم فيه إعادة ترتيب الذرات.

بعد هذا التغيير، لم يعد بإمكانه العودة إلى الحالة الطبيعية التي كانت عليها من قبل، والتي تتعارض مع التغيير المادي الذي يمكن أن تعود فيه المادة إلى حالتها الأصلية.

علاقة التغيير الكيميائي بالطاقة

التغيير الكيميائي الذي يطلق الحرارة

يُعرف هذا التغيير الكيميائي باسم تفاعل طارد للحرارة.

تغيير كيميائي يمتص الحرارة

يُعرف هذا التغيير الكيميائي باسم تفاعل ماص للحرارة.

فيما يلي أمثلة على التغييرات الكيميائية:

• خلط الصودا والخل لإنتاج ثاني أكسيد الكربون.
• خلط المواد الحمضية المختلفة بمواد أساسية مختلفة.
• اسلق البيض وحرق الشمع وصدأ الحديد.
• تؤدي إضافة الحرارة إلى الهيدروجين والأكسجين إلى إنتاج الماء.

كيفية التعرف على التغيير الكيميائي

يمكن تحديد التغيير الكيميائي على النحو التالي:

تغير درجة الحرارة

أحيانًا يكون التغير في الطاقة في تفاعل كيميائي مصحوبًا بتغير في درجة الحرارة، لذلك من الممكن قياس التغير في درجة الحرارة لتحديد التغير الكيميائي.

الضوء

في بعض الأحيان ينتج عن تفاعل كيميائي ضوء.

بثور

ينتج عن التفاعل الكيميائي بعض الغازات التي تظهر على شكل فقاعات في المحلول السائل.

تكون الرواسب

ينتج عن التفاعل الكيميائي بعض الجسيمات الصلبة التي قد تبقى في المحلول أو تظهر على شكل راسب.

تغيير اللون

يتسبب التفاعل الكيميائي دائمًا في تغير اللون، لذلك يعد هذا أحد المؤشرات الجيدة على حدوث تفاعل كيميائي، ومن المرجح أن تنتج التفاعلات الكيميائية التي تتضمن معادن انتقالية ألوانًا.

الروائح تتغير

يمكن أن تطلق التفاعلات الكيميائية مواد كيميائية وتتطاير، مما ينتج عنه روائح مميزة.

تغيير في التكوين

على سبيل المثال، عندما يحترق الطعام، يتحول إلى رماد، أو عندما يترك لفترة طويلة، يتغير الطعام ويتعفن.

ملحوظة: يمكن أن يحدث تغيير كيميائي دون حدوث أي من هذه الظواهر السابقة، وعلى الرغم من استمرار عملية التغيير، إلا أن هذا التغيير قد يستغرق وقتًا طويلاً.

أنواع التغيير الكيميائي

هناك ثلاثة أنواع من التغيرات الكيميائية وهي:

التغيرات الكيميائية غير العضوية

هذه تفاعلات كيميائية لا تتضمن غالبًا عناصر كربون، مثل خلط الأحماض والقواعد والأكسدة والاحتراق وتفاعلات الاختزال.

التغيرات الكيميائية العضوية

يحتوي على مركبات عضوية تحتوي على الكربون والهيدروجين، وعلى سبيل المثال، تكسير الروابط مع النفط الخام.

التغيرات البيوكيميائية

هي تغيرات كيميائية عضوية تحدث في الكائنات الحية ويتم التحكم في هذه التفاعلات والهرمونات والإنزيمات مثل: ب. التخمير وتثبيت النيتروجين وعملية الهضم.

راجع أيضًا: البحث عن مصادر الطاقة

الانتهاء من أطروحة في الطاقة والتغيرات الكيميائية

وفي نهاية البحث حول الطاقة والتغيرات الكيميائية، كل ما عليك فعله هو مشاركة هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي. لقد ذكرنا جميع مصادر الطاقة وأنواعها واستخداماتها في الحياة.