بحث عن الحرارة ،بحث جاهز عن الحراره،بحوث فيزياء كامله،تقرير عن الحرارة كامل،بحث مميز
بحث عن الحرارة ،بحث جاهز عن الحراره،بحوث فيزياء كامله،بحث عن الحرارة كامل،بحث مميزبحث عن الحرارة ،بحث جاهز عن الحراره،بحوث فيزياء كامله،بحث عن الحرارة كامل،بحث مميز
بحث عن الحرارة
تستمد الأرض الطاقة من الشمس على شكل حرارة تصلها مباشرة وتؤثر طاقة جذب الشمس في الأرض فتبقيها في مدار حولها تحدث خلاله اختلافات في درجة الحرارة على المناطق المختلفة من سطح الأرض، كذلك تؤثر الأرض في القمر الذي يدور في مدار حولها ويستمد جزءا من طاقته الضوئية والحرارية منها. تظهر هذه الصورة التي التقطتها مركبة الفضاء أبوللو 8 كوكب الأرض كما ظهر لها من على سطح القمر، وقد أضاءت الشمس جزءا منه وغرق الجزء الآخر في الليل.
الطاقة الحرارية :
2-1 ما هي الطاقة الحرارية :
في يوم حار قائظ يبحث المرء عن مكان ظليل يقيه التعرض المباشر للشمس التي تعتبر المصدر الأكبر للحرارة. فإذا استظل المرء بظل شجرة أو بناء فإنه يشعر بالراحة وذلك لأن الحرارة التي تصله من الشمس تقل. وينطبق هذا على الضوء لأن الظل بالمفهوم الدارج هو المنطقة التي يحجب عنها الضوء. فحرارة الشمس إذن كالضوء يمكن حجبها بواسطة مظلة أو بناء أو غيرها. والحقيقة أن الطاقة الحرارية والضوئية لهما منشأ واحد وعادة ما تترافق الحرارة مع الضوء حيث يشكل كل منها جزءا مما يسمى الطيف (الإشعاع) الكهرمنغاطيسي الذي يضم بالإضافة إليهما أشكالا أخرى من الطاقة الكهرمنغاطيسية. فالضوء هو أمواج كهرمغناطيسة والحرارة أيضا أمواج كهرمنغاطيسية تسمى الأشعة تحت الحمراء لكن طاقة كل منهما تختلف عن الأخرى وطبيعية الإحساس به تختلف أيضا. والطاقة الحرارية تنتقل بواسطة الأشعة تحت الحمراء وعندما تمتصها المادة فان جزيئاتها تتذبذب في موضعها بسرعة أكبر إن كانت صلبة أو تنتقل عشوائيا بسرعة أكبر إن كانت سائلا أو غازا وهذا ما نلاحظه عند تسجين الماء مثلا . وهنا نقول أن الطاقة الحرارية عند امتصاصها قد تحولت إلى طاقة حركية لكن على مستوى الجزيئات وليس على مستوى الأجسام ككل.
2-2 مصادر الحرارة :
يمكن الحصول على الطاقة الحرارية كما ذكرنا سابقا من أي نوع من أنواع الطاقة الأخرى، غير أن هناك مصادر يكون التحويل منها إلى حرارة ضعيفا كالطاقة الضوئية والصوتية، وهناك مصادر قوية تعطي كمية كبيرة من الطاقة الحرارية التي يستفاد منها … ومن المصادر الضعيفة يمكننا الحصول على الطاقة الحرارية لأغراض القياس والتصوير والدارسة فقط كما في تصوير الكون بالأشعة تحت الحمراء، والمنظار الليلي ،وقياس درجة حرارة جسم المريض، ودرجة حرارة مياه البحر، ودرجة حرارة الجو …. الخ.
أما المصادر القوية فهي التي تعطينا كمية من الحرارة لاستخدامها في حياتنا العملية للأغراض المختلفة، كالطهي والتدفئة في المنازل والصناعات المختلفة من صهر وتشكيل المعادن إلى الصناعات البلاستيكية إلى تكرير البترول والصناعات الغذائية … الخ. وفيما يلي بعض المصادر القوية للطاقة الحرارية.
بعض مصادر الحرارة :
1 الشمس :
تعد الشمس من أكبر مصادر الضوء والحرارة التي سخرها الله سبحانه وتعالى لاستمرار الحياة على سطح كوكبنا الأرض "وهو الذي جعل القمر نورا والشمس ضياء " وتمد الشمس أرضنا والكواكب الأخرى بالحرارة حسب بعدها عنها حيث يتلقى كل متر مربع من سطح الأرض في الثانية الواحدة ما معدله 1400 جول من الطاقة الشمسية، وتتوزع هذه الطاقة على أجزاء الأرض حسب قربها من خط الاستواء الذي يحظى بأكبر نصيب منها والطاقة الشمسية ضرورية لمعظم الكائنات الحية على سطح الأرض لاستمرار حياتها، وهي تمتص هذه الطاقة بطرق مختلفة خاصة الغطاء النباتي، وهي ضرورية للحفاظ على درجة حرارة سطح الأرض والغلاف الجوي والمائي لملائمة الكائنات التي تعيش في كل منها، ويمكننا الاستفادة من الطاقة الشمسية بطرق مختلفة فضلا عن ضرورتها للحياة بشكلها الطبيعي. فالسخانات الشمسية فوق أسطح المنازل تقوم على تسخين المياه بتعرضها المباشر للشمس، والخلايا الشمسية التي تولد الكهرباء تعتمد على تحويل الإشعاع الشمس إلى كهرباء تستخدم في المنازل وفي المشاريع الواقعة في المناطق النائية. وينظر إلى الطاقة الشمسية كمصدر نظيف للطاقة لا يلوث البيئة ولا توجد له مخاطر تذكر على الحياة على سطح الأرض وتتولد الطاقة الشمسية نتيجة تفاعلات الاندماج النووي، التي تحدث داخل الشمس وتجعلها بالتالي مصدرا مستعرا للحرارة إذ تبلغ درجة حرارة سطحها حوالي 6000 درجة مئوية بينما ترتفع في باطنها إلى ملايين الدرجات وترسل الشمس الأشعة الكهرومغناطيسية بكل أنواعها ، ومن ضمنها الأشعة تحت الحمراء الحرارية وأشعة الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية التي تقوم طبقة الأوزون بعكس جزء كبير منها فتمنع عنا ضررها. فهي تصيب جلد الإنسان الذي يتعرض لها لفترة طويلة بالحروق والأذى لكنها ضرورية لبعض الكائنات.
2 الوقود العضوي/البترول .
يشكل البترول عصب الحياة الصناعية والحضارة الحديثة، فهو يزودنا بالطاقة بشكل فعال في كل المجالات، وعلية وعلى الفحم قامت أسس الحضارة التي نشهدها الآن. يعطي البترول لدى احتراقه كمية كبيرة من الحرارة، وتمكن طبيعته وإمكانية تحليله إلى مشتقاته المختلفة من استخدامه في الكثير من المجالات من الصناعات الثقيلة إلى المتوسطة والخفيفة، وفي المواصلات والدفاع والتدفئة والأغراض المنزلية. ويتكون البترول من مركبات عضوية من الكربون والنيتروجين والهيدروجين وعند احتراق هذه المركبات فان الطاقة الموجودة في الروابط بين ذراتها تتحرر لنستفيد منها كطاقة حرارية. وقد كان البترول هو العنصر الرئيسي في الصناعات والنقل خلال القرن الحالي بعد أن كان استخدام الفحم هو المسيطر في مجال الطاقة. ولعل بعض الدول لازالت تنتج وتستعمل الفحم الحجري إلى يومنا هذا. أما في جسم الإنسان فان الغذاء هو الوقود العضوي الذي يوفر للجسم حاجته من الطاقة. فالكربوهيدرات هي مواد عضوية يتم حرقها داخل خلايا الجسم لتمدها بالطاقة الحرارية اللازمة للقيام بالعمليات الحيوية التي تعتمد عليها العضلات والدماغ والأعصاب في عملها.
غير أن لهذا المصدر من مصادر الطاقة سلبية كبرى هي مخلفات الاحتراق التي تؤدي إلي تلوث البيئة . فمهما كانت عمليات الاحتراق نظيفة فلا بد لها من إنتاج كميات من ثاني أكسيد الكربون الذي بات يشكل تركيزه في الغلاف الجوي تهديدا لاستقرار المناخ فيما يعرف بظاهرة البيت الزجاجي حيث يمنع ثاني أكسيد الكربون خروج الحرارة الزائدة من الأرض إلى الفضاء على شكل أشعة تحت حمراء الأمر الذي يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة على سطح الأرض ويهدد بانصهار كميات من جليد القطبين لترفع منسوب مياه البحار والمحيطات مما يهدد بإغراق مدن ساحلية كثيرة في العالم. كما يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى تصحر وجفاف مزيد من الأراضي الزراعية وبالتالي القضاء على العديد من الكائنات الحية. مما يستوجب الحد من إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الجو والعمل على خفض تركيزه الحالي.
3 الطاقة النووية:
بحلول بداية القرن الحالي كانت العلاقة بين المادة والطاقة قد أصبحت في مركز اهتمام علماء الفيزياء، ووضعت نظريات عدة أدت إلى التنبؤ النظري بإمكانية تحويل المادة إلى طاقة وتحويل الطاقة إلى مادة. وبدأ العمل التجريبي لتحقيق ذلك، فتحقق التفاعل المتسلسل الذي يقوم على انشطار نواة ذرة اليورانيوم لتعطي كمية كبيرة جدا من الطاقة ولتنتج نواتين صغيرتين مجموع كتلتيهما أقل من كتلة نواة اليورانيوم مما يعني أن فرق الكتلة قد تحول إلى طاقة، هذه هي الطاقة النووية. وكان من نتائج هذه التجارب خلال الحرب العالمية الثانية أن تكثفت الجهود عند الدول العظمى لصنع القنبلة النووية والتي كان أول من استخدمها الولايات المتحدة الأمريكية ضد اليابان حيث ألقيت قنبلتان على كل من مدينتي هيروشيما وناغازاكي وكان أثر تدميرهما هائلا.
واستمر البحث بعد ذلك حتى صنعت القنبلة الهيدروجينية التي تقوم على اندماج أربع نوى هيدروجين لإنتاج نواة هيليوم وإطلاق طاقة هائلة تفوق كثيرا طاقة انشطار اليورانيوم .وهذا في الحقيقة هو التفاعل الذي يحدث داخل الشمس.
وبعد ذلك اتجهت جهود العلماء إلى الاستخدامات السلمية للطاقة النووية، فأنشئت المفاعلات النووية التي تزودنا بكميات كبيرة من الحرارة لكنها مصممة بحيث يتم التحكم بها بحيث لا تؤدي إلى انفجار. وتستخدم هذه الحرارة في توليد البخار الذي يدير المولدات الكهربائية التي تزود الكثير من الدول كمعظم الولايات المتحدة وكندا مثلا بالكهرباء. كما تستخدم لتحلية مياه البحر ولتطبيقات أخرى مفيدة.
غير أن لهذا النوع من مصادر الحرارة أيضا سلبية كبرى هي النشاط الإشعاعي الناتج من المخلفات النووية المشعة التي تنتجها المفاعلات النووية والتي يصعب التخلص منها والتي تشكل خطرا كبيرا على الكائنات الحية لا ينتهي قبل مرور آلاف وربما ملايين السنين. فضلا عن الحوادث التي قد تقع نتيجة التقصير والإهمال كما حدث في كارثة انفجار مفاعل تشيرنوبل في أوكرانيا عام 1986.
4 الطاقة الجوفية
عندما يثور بركان نلاحظ أنة يقذف في الجو حمما ساخنة جدا قوامها الصخر المنصهر ودرجة حرارتها عالية جدا وتسيل هذه الحمم على جوانب الفوهة البركانية لتسبب احتراقا وموتا لكل الكائنات المحيطة بها. وهذا دليل على أن باطن الأرض يحوي من الحمم والصهير الكثير مما يمكن أن يكون مصدرا جيدا للحرارة لو أمكن تطويعه واستخدامه لمنفعة البشر. ومن الظواهر التي تساعد في ذلك ما يسمى الفوارات الساخنة، وهي ينابيع مياه ساخنة تقع في مناطق الصدوع
الأرضية حيث تتسرب المياه الجوفية عبر الصدوع الأرضية والشقوق إلى أعماق كبيرة بحيث تلامس مناطق شديدة السخونة فتسخن وتصعد إلى أعلى فوارة وبقوة، نافثة بخار الماء. وبعض هذه الينابيع يثور ويهمد عدة مرات في الساعة وبعضها يتدفق باستمرار وبشكل انسيابي حاملا معه المعادن المذابة من طبقات الصخور العميقة. ويقصد الناس هذا النوع من الينابيع للاستشفاء والاستمتاع بحمامات ساخنة من المياه الطبيعية. غير أن هناك مشاريع تقوم على استغلال حرارة المياه المنطلقة من الأرض في توليد الكهرباء.
الإثنين 15 مايو - 11:57
