تحضير درس مدخل لدراسة الطاقة للسنة الثانية ثانوي

مفهوم الطاقة

سأل الإبن أباه لِمَاذَا يا أبتي تنقص حركة قطاري بعد مُدَّة من الدوران فِي السكة الحديدية ؟ فقال لَهُ الأب لو ركبنا لَهَا بطارية جديدة لاسأنفت حركتها

سأل التلميذ الأستاذ السؤال التَّالِي :

مَا الَّذِي جعل القمر يدور حول الأرض ؟ أَوْ الأرض تدور حول الشمس ؟ بِدُونِ أن تنقص سرعتها؟ مَا الَّذِي يجعل الإلكترونات تدور حول النواة ؟

فأجاب الأستاذ الشمس ، الأرض ، الإلكترونات كلها تملك طاقة

لكن ماهي حقيقة الطاقة ؟ 

الطاقة كلمة متداولة فِي كل شيئ فِي العلم فِي الإقتصاد ، السياسة لكن مَا حقيقة الطاقة ؟ الطاقة مقدار واحد ، شيئ واحد ، لكن فِي مقاربة أولى تصنف حَسَبَ أداء الجملة فنقول طاقة حركية ، طاقة كامنة ، طاقة كيميائية ، طاقة كهربائية

فِي الفيزياء يعبر عَنْ مقدار تقاس بِهِ شدة تفاعلات الظواهر الفيزيائية، تنتقل الطاقة من جملة إِلَى جملة أُخْرَى مَعَ تغير شكلها عموما و تخضع لمبدأ الانحفاظ.

مفهوم الجملة

نسمي جملة كل جسم أَوْ جزء مِنْهُ أَوْ مجموعة أجسام نختارها قصد دراستها. لِهَذِهِ الجملة حدود حقيقية أَوْ وهمية تحيط بعناصرها وَكُل جسم خارج عَنْ هَذِهِ الحدود يعتبر من الوسط الخارجي.

مبدأ إنحفاظ الطاقة

الطاقة لَا تستحدث وَلَا تزول ، إِذَا إكتسبت جملة مَا طاقة أَوْ فقدتها فَإِنَّ هَذِهِ الطاقة تكون بالضرورة قَد أخذتها من جملة ( أَوْ جمل ) أُخْرَى أَوْ قدمتها لَهَا.

أشكال الطاقة

هُنَاكَ شكلان عَلَى مُسْتَوَى العياني :

– الطاقة الحركية : هِيَ طاقة لَهَا علاقة بالحالة الحركية للجسم و نرمز لَهَا بالرمز Ec

– الطاقة الكامنة : هِيَ طاقة لَهَا علاقة بموضع الأجسام ( التأثير المتبادل بَيْنَ الأجسام ) و نرمز لَهَا بالرمز Ep و نميز نوعين :

الطاقة الكامنة الثقالية : هِيَ طاقة تخزنها الجملة ( الجسم + الأرض ) نتيجة وجود هَذَا الجسم بجوار الأرض ، ونرمز لَهَا بالرمز Epp

الطاقة الكامنة المرونية : هِيَ طاقة تتعلق بالحالة المجهرية للجسم أي بالطاقة الحركية للجسيمات المكونة لِهَذَا الجسم و مختلف التأثيرات بَيْنَ هَذِهِ الجسيمات ( الطاقة الكامنة الميكروسكوبية )

أنماط تحويل الطاقة

تتحول الطاقة من جسم إِلَى جسم آخر وفق أربعة أنماط مختلفة :

1- تحويل ميكانيكي و نرمز لَهُ بالرمز Wm ، يتحقق هَذَا التحويل بِوَاسِطَةِ قوى

2- تحويل كهربائي و نرمز لَهُ بالرمز We ، يتحقق هَذَا التحويل عِنْدَمَا يعبر تيار دارة كهربائية.

3- تحويل حراري و نرمز لَهُ بالرمز Q ، يتحقق هَذَا التحويل بواسط الحرارة ، عِنْدَمَا تتلامس أجسام ليس لَهَا نفس درجة الحرارة ، و يتم تلقائيا من الجسم الساخن ( درجة حرارته مرتفعة ) نَحْوَ الجسم البارد ( درجة حرارته منخفضة )

4- تحويل بالإشعاع و نرمز لَهُ بالرمز Er ، يحدث عادة هَذَا التحويل بِوَاسِطَةِ إشعاع كهرومغناطيسي

5- التوازن الحراري :

يحدث هَذَا التوازن الحراري عِنْدَمَا تصبح لِكُلِّ نقاط الجملة نفس درجة الحرارة.

6- معادلة إنحفاظ الطاقة :

الطاقة الإبتدائية لجملة + الطاقة المستقبلة – الطاقة المقدمة = الطاقة النهائية للجملة

تصبح هَذِهِ المعادلة فِي حالة الجملة الَّتِي لَا تتبادل الطاقة مَعَ الوسط الخارجي ( الجملة المعزولة طاقويا).

الطاقة الإبتدائية = الطاقة النهائية