عرض اون لاين كتاب العلوم الفصل الاول الصف الثامن اساسي
- انظم الى قناة المنهج الليبي في التليجرام.
الطاقة
Energy
سوف تدرنا أن الطاقة ضرورية لعمليات كثيرة في حياتنا . فالطاقة مطلوبة لاستمرار الحياة ولحركة المخلوقات الحية وغير الحية ولعمليات أخرى كثيرة. ويجب التأكيد هنا على أنه لا يمكن فناء الطاقة، ولكن يمكن تحويلها من شكل إلى آخر. من الضروري تعرف الاشكال المتعددة للطاقة، وإدراك مصادرنا المحدودة منها . إن الحاجة لحفظ الطاقة
هي ذات أهمية قصوى .
مستتعلم في هذا الفصل أن :
تصف المصادر المتنوعة للطاقة.
تشرح كيفية استخراج الطاقة من مصادر مختلفة، وتخزينها للاستخدام المستقبلي. تتعرف على مصادر الطاقة غير المتجددة ، وتشرح الحاجة لمصادر طاقة بديلة
للاستخدام على نطاق واسع.
توضح كيف أثرت التطورات العلمية في استخدام الطاقة عبر السنين.
تناقش الحاجة لتقليل فقد الطاقة وطرق ذلك.
الجزء الأول: الطاقة
8
1-1 ما الطاقة؟
What is Energy?
ما الذي يمكننا من المشي، أو الجري، أو ارتقاء سلم ؟ وما الذي يجعل الماء يسخن، ويغلي في الغلاية؟ وما الذي يجعل سياراتنا والمحركات الأخرى تدور ؟ إنها الطاقة التي تمكننا بأشكالها المختلفة من المشي والجري، وتمكن الماء من السخونة والعليان في الغلاية ومحرك السيارة من الدوران يواجه العلماء بعض الصعوبة في تعريف الطاقة؛ لأنها توجد في أشكال مختلفة. وتعرف الطاقة
تقليديا على أنها القدرة على أداء شغل.
اختبر معلوماتك
هل يمكنك ذكر أسماء خمسة أنشطة في فصلك تتضمن استخدام طاقة ؟ اذكر شكل الطاقة المتضمنة، وتتبع مصدرها ..
2-1 مصادر الطاقة وتخزينها Energy Sources and Storage
يعتمد بقاء جميع المخلوقات الحية على كوكب الأرض على توفر مصادر الطاقة. تكون بعض تلك المصادر متجددة، ويكون بعضها الآخر غير متجدد وينفد مع الاستهلاك . لذا من المهم أن تعرف مصادر الطاقة في ليبيا وإدارة تلك المصادر بطريقة جيدة.
الطاقة الشمسية
الطاقة الشمسية هي الطاقة المستمدة من إشعاع الشمس، والتي هي أكبر مصدر لدينا للحرارة والطاقة الضوئية . إن كمية الطاقة الساقطة على مساحة واحد كيلو متر مربع من سطح الكرة الأرضية هي حوالي 4000 ميجاوات ( الميجاوات - مليون وات ) . وتحتاج النباتات والمحاصيل طاقة الشمس في عملية البناء الضوئي.
يعتمد توافر الطاقة الشمسية على ضوء شمسي جيد. ولا يمكن تخزين الطاقة الشمسية بكميات تجارية كبيرة للاستعمال المستقبلي، رغم إمكانية تخزينها بقدر أصغر في تضائد وألواح
شمسية تستخدم في تطبيقات خاصة.
الوقود الأحفوري
الفحم الحجري، والنبات شبه المتفحم، والنفط، والغاز الطبيعي أنواع من الوقود يتم حرقها لإنتاج طاقة حرارية. وتنشأ من بقايا النباتات والحيوانات المتحجرة، والتي كانت تعيش منذ مئات الملايين من السنين. ويمكن استخدام الطاقة الحرارية المتولدة الإدارة الآلات والمولدات، ويتم من بعض الطاقة الكهربائية إلى المنازل من مولدات تستمد قدرتها من اشتعال وقود الأحفوري، تحصل المركبات والطائرات الحديثة على طاقة من الاشتعال المباشر للبنزين أو الجازولين.
القدرة الكهرومائية
القدرة الكهرومائية؛ هي مصدر طبيعي للطاقة، تتوافر حيث يتدفق حجم واف من المياه بانتظام. يمكن استخدام فقد الطاقة الكامنة للمياه الساقطة من مستوى أعلى إلى مستوى أدنى في تدوير طواحين مياه أو توربينات مائية لتشغيل مولدات كهرباء . ويمكن تخزين الطاقة الكامنة للمياه ببناء سدود لاستبقاء المياه، ثم تطلق المياه المخزنة لتحريك توربينات توليد الكهرباء، تستخدم احيانا طاقة كهربائية إضافية متولدة عن اشتعال الوقود الأحفوري في إعادة ضخ المياه إلى السد لتخزينها من أجل استخدام لاحق. يحدث ذلك عادة في الليل أو خلال عطلات نهاية الأسبوع عندما يقل الطلب على القدرة الكهربائية لتعطل كثير من المصانع والمؤسسات .
طاقة الرياح
الرياح مصدر مفيد وطبيعي للطاقة، وتتوافر تلك الطاقة حيث توجد رياح مستمرة قوية. يمكن تسخير طاقة الرياح بمساعدة طواحين هواء أو توربينات هوائية تقوم قوة الرياح بتحريك الريشات المائلة أو أشرع طاحونة الهواء وباستعمال ذراع توصيل يمكن نقل الحركة لطحن الحبوب أو لضخ المياه. ومثلما تتوافر الطاقة الشمسية فقط عندما تسطع الشمس، تتوفر طاقة الرياح
فقط عندما تهب الرياح.
الطاقة النووية
يعتمد مصدر الطاقة هذا على توافر خام اليورانيوم، فعند انقسام نوى اليورانيوم بالانشطار إلى نوى أصغر وجسيمات دون ذرية تنطلق طاقة يمكن استخدام الطاقة الحرارية المتولدة بالانشطار في المفاعل النووي لغلي الماء لتزويد توربينات البخار الضخمة بالقدرة والتي تولد بدورها كهرباء وتختزن الطاقة النووية أساسا
في قضبان عنصر اليورانيوم. ويمكن التحكم في كمية الطاقة
النووية التي سيتم توليدها عن طريق معدل الانشطار النووي. فعندما يزيد الطلب على الطاقة النووية يتم زيادة معدل الانشطار النووي في المفاعلات النووية، تتضمن عملية استخراج وإدارة
الطاقة النووية عمليات تقنية معقدة.
طاقة مدية متعلقة بالمد والجزر)
تتسبب قوة الجذب بين القمر والأرض في ارتفاع وانخفاض مستوى البحر مرتين باليوم، الأمر الذي ينتج عنه الحركة المدية . يمكن تسخير التغير في الطاقة الكامنة المرتبطة بالحركة المدية في اداء شغل نافع مثل توليد الكهرباء ، يتوافر هذا النوع من الطاقة بكميات كبيرة فقط في الأماكن التي يكون المدى المدي فيها عاليا ، ولاستخراج طاقة مدية، يكون من الضروري أولا بناء سد به
توربين ومولد عند قناة التدفق.
وعندما يرتفع المد تتدفق المياه خلال القناة إلى السد حيث تدفع التوربين، ثم تحجز خلف السد. وعندما ينحسر المد ويحدث الجزر، يطلق الماء المحجوز ويتدفق عائدا خلال السد دافعا التوربين مرة أخرى.
مصادر وتخزين الطاقة
وقود الكتلة الحيوية
الخشب هو الشكل الأساسي الوقود الكتلة الحيوية، ويتم استخدامه
منذ قديم الأزل . ورغم توافر الخشب بكثرة من الغابات، إلا أنه مصدر طاقة مستنقد بسبب القطع الجائر والشاسع للأشجار، وتشمل الأشكال الأخرى لوقود الكتلة الحيوية الغاز الحيوي المشبع بالميثان والمنبعث من روث المواشي، والوقود الكحولي المستمد من محاصيل الطاقة. يولد اشتغال وقود الكتلة الحيوية طاقة حرارية يمكن تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة، يمكن تخزين الخشب، وحفظه في حظائر للاستخدام المستقبلي. ويمكن تخزين الوقود الكحولي المنبعث من محاصيل الطاقة في أسطوانات للاستخدام المستقبلي. ويمكن بالمثل تعبئة الغاز الحيوي المستمد من معالجة روث المواشي
في أسطوانات للاستخدام اللاحق.
طاقة الحرارة الأرضية
طاقة الحرارة الأرضية هي الطاقة الحرارية المنتجة ضمن نطاق القشرة الأرضية وغلافها العلوي، وتتكون هذه الطاقة نتيجة الارتفاع الهائل لدرجة حرارة لب الأرض. يمكن الحصول على الطاقة الحرارية مباشرة من عيون الماء الساخنة، والينابيع، وحمم الانفجارات البركانية. وتستخرج طاقة الحرارة الأرضية بسحب البخار المحجوز من أعماق الأرض، أو يتم حفر فتحات عميقة للغابة تصل إلى الصخور الحارة الموجودة تحت سطح الأرض، ثم تضخ مياه باردة في الفتحات لتقوم الصخور بتسخينها ، تخزن هذه الطاقة في لب الأرض الذي تكون درجة حرارته عالية جدا. لا تستخرج الطاقة الحرارية من باطن الأرض على نطاق واسع بسبب ارتفاع تكلفتها. ومع هذا، قد يصبح مصدر الطاقة هذا مهما في المستقبل عندما ينفد الوقود الأحفوري.
3-1 مصادر الطاقة غير المتجددة
Non-renewable Energy Sources
الشمس هي أهم مصدر للطاقة على كوكب الأرض من دون منازع، وهي مصدر متجدد. إن بعض الطاقة التي تمدها الشمس منذ بدء الخليقة كانت مسئولة عن إنتاج كميات كبيرة من الوقود الأحفوري مثل الفحم، والنبات شبه المتفحم، والنفط والغاز الطبيعي، ولقد ترسيت هذه الأنواع من الوقود الأحفوري بكميات
كبيرة في أجزاء مختلفة من العالم . علما بأن احتياطاتنا من الوقود الأحفوري لن تستمر طويلاً، ماذا سيحدث عندما تستنفد هذه الاحتياطات ؟
توجد حقا حاجة ملحة لترشيد كل فرد منا على مستوى العالم من حيث استخدامنا للطاقة كي لا تهدرها. ويعتبر في نفس الوقت إيجاد مصادر بديلة للطاقة أمرا ضروريا، ويفضل أنواع متجددة قبل أن تستنفد الوقود الأحفوري.
4-1 استخدام الطاقة منذ الأزل، وتقدم التقانة
The Use of Energy Over Time and Advances in Technology
كان الخشب هو المصدر الأول والأخير للطاقة في الحضارات القديمة، وكان متوفرا باستمرار بسبب النمو الشاسع للغابات في أجزاء كثيرة من العالم. ولا يزال الخشب يستخدم في بعض الدول النامية وفي المناطق الريفية لأغراض التدفئة والطهي. استخدم الخشب في العصور الوسطى لصنع الفحم النباتي، والذي استخدم بدوره في استخلاص المعادن من الخامات.
تناقصت موارد الخشب مع بداية الثورة الصناعية بسبب إزالة الغابات، وتم استخدام فحم الكوك بدلا من الفحم النباتي لاستخراج المواد الخام. أصبح الفحم الأحفوري الذي استخدم أيضا لتحريك المحركات البخارية مصدر الطاقة المهيمن.
بدأت بحق حقبة النفط الحديثة منذ القرن التاسع عشر عندما بدأ أول حقل نفط تجاري بأمريكا في الإنتاج. ثم توسعت صناعة النفط الأمريكي بسرعة لأن معامل التكرير تطورت في صناعة منتجات مختلفة من الزيت الخام. ثم بدأت شركات النفط في تصدير منتجها الرئيس الكيروسين ( المستخدم في الإنارة ) الجميع أنحاء العالم. وقد خلق تطور صناعة السيارات سوقا جديدا واسعا المنتج رئيس آخر هو الجازولين. وبدأ زيت التسخين يحل محل
الفحم في أسواق الطاقة الكثيرة .
يعمل حاليا باحثون كثيرون على إنتاج خلايا شمسية يمكن أن تحول الطاقة الشمسية إلى كهربائية بكفاية أكثر، ويتمشى هذا مع الجهد المبذول لتقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري المستنفد
( غير المتجدد ) . وعلاوة على ذلك أصبحت الطاقة النووية مصدرا للطاقة قابلاً للاستخدام في الدول ذات الموارد والتقنية المتقدمة لإدارة المفاعلات النووية .
5-1 حفظ الطاقة
Energy Conservation
تتضمن أنشطتنا اليومية استخداما مكتفا للطاقة. لقد تعلمت
أن معظم الطاقة التي نستخدمها الآن تأتي من الوقود الأحفوري وبصفة رئيسة من منتجات نفط وغاز طبيعي . ومن الواضح أن أنواع الوقود هذه محدودة رغم احتمال اكتشاف كميات وفيرة منها . إن إدارة مواردنا المعروفة بشكل جيد هي مسالة جوهرية
البقاء البشرية إلى حين اكتشاف مصادر بديلة. حاول تذكر استخدام الطاقة في مجالات مختلفة من الحياة. هل تتذكر تجربتك عند حدوث انقطاع الكهرباء حتى لمدة نصف يوم ؟ نحن تجنح إلى إهدار الطاقة وإفساد البيئة بالطريقة التي تستخدم بها الطاقة اليوم، وبخاصة عندما نستخدم آلات وأجهزة قليلة الكفاية . من المهم استخدام الطاقة بحرص، فهيا نفحص استخدام الطاقة في البيت، وفي العمل، وفي الصناعة، وفي النقل لنرى إمكانية تقليل استهلاك وفاقد الطاقة .
اقتراحات لتوفير الطاقة
عند الإنارة
. استخدم إضاءة المصابيح الفلورية بدلاً من الإضاءة الفتيلية .
تستهلك بعض المصابيح التي توفر الطاقة 11 وات فقط وتكون قادرة على توفير ضوء مماثل المصباح فتيلي مضاء بقدرة كهربائية
. 75 وات
. يمكن أيضا طلاء الجدران الداخلية للحجرات بطلاء لونه فاتح
الجعل الإضاءة أكثر كفاية.
عند الطهي
. استخدم أواني طهي ذات توصيل جيد للحرارة.
. استخدم أدوات مثل أواني الضغط التي تساعد على تقليل مدة
الطهي وتوفر في استهلاك الطاقة.
عند الغسيل
. تخير غسالة لها برنامج غسيل اقتصادي . ستستخدم ماء وكهرباء
اقل في إدارة وعاء الغسيل.
. يجب كذلك أن يحاول الشخص توخى كمية الغسيل المثلى
( المناسبة ) للاستخدام الفعال للغسانة.
عند تكييف الهواء
يكون معظم استهلاك الطاقة في المكتب لتكييف الهواء.
. ركب جهاز ضغط الهواء الأكثر كفاية.
. اضبط منظم الحرارة على درجة حرارة مريحة من دون تبريد
زائد.
. استخدم تصميما معماريا جيدا ذا توافد مزدوجة الزجاج وعزل
جيد.
عند الميكنة
. ارفع كفاية الآلات واعتن بها جيدا.
. اجعل عملية التصنيع أكثر انسيابية بالبحث والتطوير.
عند النقل
تشمل أجهزة النقل الحديثة في العالم حافلات، وسيارات أجرة وقطارات، وسيارات. يعتبر جهاز النقل الجيد ضروريا لنقل البضائع والناس بسرعة دون ضياع وقت طويل، يستخدم كل من زيت الديزل والبنزين في وسائل المواصلات البرية والبحرية .
وتستخدم في الواقع نسبة كبيرة من موارد النفط العالمية في النقل.
اقتراحات لتوفير الطاقة
. اعتن بالمحركات بخدمتها جيدا للاشتعال عالي الكفاية، فالاشتعال الضعيف يسهم أكثر في تلويث البيئة ..
. اعمل على تطوير محركات ذات اشتعال داخلي أفضل وأكثر كفاية .
. استخدم وسائل النقل العام مثل الحافلات والقطارات بدلاً من
السيارات الخاصة .
. اشترك مع مجموعة في الانتقال بسيارة واحدة من وإلى مكان
العمل لتقليل استهلاك الطاقة .
. امش، او اركب دراجة، كلما كان ذلك ممكنا.