قانون حفظ الطاقة
سنتناول في مقالتنا موضوع قانون حفظ الطاقة في مدونة علم، وسنلقي الضوء على بعض جوانب هذا العلم ليستفيد القارئ من هذه المقالة، بما يتناسب مع طلبه ومبتغاه، ولكن في البداية سنذكر نص قانون حفظ الطاقة .
ما هو قانون حفظ الطاقة
هو قانون فيزيائي يفيد بأن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث إنما تتحول من شكل إلى شكل آخر، وهذا يدل على أن الطاقة الكلية للنظام المعزول تبقى ثابتة، إلا الفيزياء الكلاسيكية فإن قانون حفظ الطاقة وقانون حفظ الكتلة هما قانون منفصلان، ويمكن أن نقوم بتحويل الطاقة إلى كتلة والكتلة إلى طاقة، بمعنى أن الطاقة والكتلة محفوظتان في نظرية النسبية الخاصة، وفق المعادلة:
الطاقة تساوي الكتلة مضروبة بضعف سرعة الضوء والمختزلة بالمعادلة ط = ك × س2.
ما هي أشكال الطاقة؟
يوجد للطاقة أشكال متعددة تتحول من شكل لآخر، والأن سنتعرف على هذه الأشكال:
- الطاقة الحركية: تنشأ من حركة الأجسام
- الطاقة الكيميائية: تطلق من خلال التفاعلات الكيميائية التي تحدث بين العناصر المختلفة وتكون مختزنة في الروابط.
- الطاقة الكهربائية: تنشأ بين الشحنات مثل الطاقة التي تكون مخزنة في البطاريات.
- الطاقة الحرارية: تظهر على شكل حرارة نتيجة الاحتكاك.
- طاقة الوضع: تنشأ هذه النتيجة بسبب وجود الأجسام في موقع معين.
أمثلة على قانون حفظ الطاقة
- البطارية : تحتوي البطارية على مواد كيميائية في خلاياها الداخلية ، وعندما تتعرض هذه المواد لتفاعلات معينة، تتكون الطاقة الكيميائية، ثم تتحول لطاقة كهربائية.
- طرق الطبل: ينتج الطرق على الطبل طاقة ميكانيكية، و باستمرار الطَرق تتحول إلى طاقة صوتية.
- المصباح الكهربائي: يبدأ التيار الكهربائي بالتدفق عند تشغيل المصباح، مسببا تحول هذه الطاقة إلى طاقة ضوئية.
- حرق الخشب: يوجد في الخشب طاقة كامنة، وعندما يتعرض الخشب إلى الاحتراق، يتحول إلى طاقة ضوئية وحرارية.
- التصادم: إن اصطدام جسم متحرك بجسم ساكن يسبب انتقال الطاقة من الجسم المتحرك إلى الجسم الساكن، مما يؤدي إلى تحركه من موضعه، حيث أن الطاقة الحركية لا تتلاشى فجأة.
- سقوط الأجسام: عندما تكون الأجسام على ارتفاع معين عن سطح الأرض تمتلك طاقة كامنة، وعندما تسقط هذه الأجسام سقوطا حرا من مكانها تتأثر بشكل كبير بالجاذبية الأرضية، وتتحول الطاقة من طاقة كامنة إلى طاقة حركية.
اقرأ أيضاً: مساحة متوازي الأضلاع
قانون حفظ الطاقة الميكانيكية
إن قانون حفظ الطاقة الميكانيكية يشبه حفظ قانون الطاقة العام في الفيزياء، ولكنه يختص بالطاقة الميكانيكية، وهذه الطاقة هي مجموع الطاقة الحركية وطاقة الوضع في الأجسام، وينص قانون حفظ الطاقة الميكانيكية على أنّ الطاقة الميكانيكية التي تكون في نظام مُغلق تبقى ثابتة كما هي وبنفس المقدار، ولكن عندما توجد قُوى تبديد مثل قوة الاحتكاك ومقاومة الهواء، تقوم بإخراجها خارج النظام وتقوم بتحويلها إلى أشكالٍ أخرى.
وتتحول الطاقة الكامنة إلى أشكال من الطاقة الميكانيكية مثل الطاقة الحركية، وبالعكس فمثلا كل جسم ساكن له طاقة كامنة في داخله وتسمى هذه الطاقة طاقة الجاذبية الكامنة أو طاقة الوضع، وعندما يتعرض الجسم لقوة ما تتحول هذه الطاقة الكامنة لنوع آخر من أنواع الطاقة، مثل الطاقة الحركية ويعبر عن هذا القانون الميكانيكية رياضيا بهذه الطريقة :
الطاقة الميكانيكية= الطاقة الحركية+ طاقة الوضع
و بالرموز:
طم = طح + طو
حفظ قانون الطاقة في الكيمياء
يوجد في الكيمياء قانون يفسّر حفظ الطاقة في الأجسام ويُعرف باسم قانون الديناميكا الحراريّة، وينصّ هذا القانون على أنّ كل نظام ديناميكي حراريّ فيه نسبة معينة من الطاقة، وتنقسم هذه الطاقة إلى طاقة خارجيّة، وطاقة داخلية، ومجموع الطاقتين يمثّل الطاقة الكليّة للنظام.
وفي حالة دراسة التغيرات التي تحدث على النظام الكلي يتم دراسة مقدار الطاقة الداخلية، ويتم إهمال مقدار الطاقة الخارجية، وتعتبر صفراً.
وينص قانون الطاقة في الكيمياء على أنّ طاقة النظام الداخلية تساوي التغير في الشغل، بالإضافة إلى التغير في مقدار درجة الحرارة.
تعتبر الطاقة من العناصر الأساسية الضرورية من أجل استمرار الحياة على سطح الأرض، حيث أنها توجد في كافة الأجسام بنسب ثابتة، فهي لا تتغير ولا تختفي، بل إنها تتحول من شكل الى آخر كما ينص قانون حفظ الطاقة.
الذي يوضح أن الطاقة تتحول إلى أشكال متعددة مثل الطاقة الحركية والكهربائية والحرارية والكيميائية .
وأخيراً أتمنى أن أكون قد وفقت في مقالتي قانون حفظ الطاقة، أتمنى لك عزيزي القارئ الصحة والعافية .