طاقة كامنة

من موسوعة العلوم العربية
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
لم تعد النسخة القابلة للطباعة مدعومة وقد تحتوي على أخطاء في العرض. يرجى تحديث علامات متصفحك المرجعية واستخدام وظيفة الطباعة الافتراضية في متصفحك بدلا منها.

الطاقة الكامنة

في الفيزياء تعتبر طاقة الوضع potential energy نوع من الطاقة الكامنة. ومفهوم طاقة الوضع متعلق في المقام الأول بارتفاع جسم عن سطح الأرض ، وهي تعتمد على تأثير الجاذبية الأرضية على الجسم . فإذا ألقينا حجرا عموديا في العلاء ، يبدأ الجسم بطاقة حركة وما يلبث أن تهدأ سرعته رويدا رويدا بفعل الجاذبية أو الثقالة وتتحول خلال ارتفاعه طاقة الحركة إلى طاقة وضع . حتى إذا وصل الحجر إلى أقصى ارتفاع له تتحول كل طاقة حركته إلى طاقة وضع . ويبدأ الحجر بفعل طاقة الوضع التحرك ثانيا إلى أسفل حيث تزداد سرعته إلى أن يلتقي بالأرض ، عندئذ تكون طاقة وضعه (في العلاء ) قد تحولت إلى طاقة حركة ثانيا . وباصتدامه بالأرض تتحول طاقة حركته فورا إلى طاقة حرارية. وهذا يحقق قانون انحفاظ الطاقة.

وفي كل نقطة من مسار الحجر أثناء الصعود والهبوط يكون مجموع طاقة حركته وطاقة وضعه ثابتا .أي إذا تزايدت واحدة تنقص الأخرى بنفس القدر .

أي أن:

E = K + U

حيث:

E الطاقة الكلية
K طاقة الحركة
U طاقة الوضع.

وتـُقاس طاقة الوضع مثلما تقاس طاقة الحركة ، بوحدة كيلوجرام .2متر . −2ثانية أو جول.

وبتطبيق المعادلة أعلاه نجد أن الطاقة الكلية للحجر عند نقطة أقصى ارتفاع :

E = صفر + U = U

أي تصبح الطاقة الكلية مساوية لطاقة الوضع .

وبتطبيق المعادلة على حركة الحجر عند عودته إلى الأرض ، تصبح الطاقة الكلية للحجر :

K = E + صفر = K

أي عند عودة الحجر إلى الأرض تصبح الطاقة الكلية للحجر مساوية لطاقة حركته .

وتظهر طاقة حركة الحجر عند اصتدامه بالأرض على هيئة طاقة حرارية . ولكن الاختلاف في درجة الحرارة هنا يكون ضئيلا فلا نشعر به . وكما تبين أعلاه يمكننا التعبير عن طاقة الحركة بوحدة الجول وهي وحدة حرارية .

الحركة الاهتزازية

هناك نوع آخر من طاقة الوضع تظهر في البلورات . في البلورات تترتب الذرات في شكل شبكي ثلاثي الأبعاد حيث تتخد كل ذرة موضعا في البلورة وتكون محاطة بستة ذرات أخرى (في العادة) : ذرتين فوق وتحت ، وذرتين أمام و خلف ، وذرتين على اليمين واليسار . و تقوم الذرة في موضعها هذا بحركة اهتزازية حول وضع الاتزان بفعل الحرارة .و تتحكم طاقة الوضع في الحركة الاهتزازية للذرات حيث تعيد الذرة إلى وضع الاتزان عندما تتعداه إلى أقصى بعد عنه. وتقاس تلك الحركة الاهتزازية في المتوسط ب kT/2 حيث k ثابت بولتزمان و T درجة الحرارة بالكلفن.

طاقة الوضع والمحطات الكهرمائية

تـُستغل طاقة الوضع الهائلة المختزنة في مياه الأنهار خلف السدود على في توليد الطاقة الكهربائية في المحطات الكهرمائية . وفي تلك المحطات تتحول طاقة الوضع للماء أولا إلى طاقة حركة عند سقوط الماء من أعلى فيدير توربينا والذي يدير بدوره مولدا للكهرباء ، وبذلك نحصل على الطاقة الكهربائية التي نستعملها لإنارة المنازل ولتشغيل المصانع .

bs:Potencijalna energija ca:Energia potencial cs:Potenciální energie da:Potentiel energi de:Potentielle Energie en:Potential energy es:Energía potencial fa:انرژی پتانسیل fi:Potentiaalienergia fr:Énergie potentielle mécanique gl:Enerxía potencial he:אנרגיה פוטנציאלית hr:Potencijalna energija hu:Potenciális energia id:Energi potensial it:Energia potenziale ja:位置エネルギー ko:위치 에너지 lt:Potencinė energija lv:Potenciālā enerģija ms:Tenaga keupayaan nl:Potentiële energie nn:Potensiell energi no:Potensiell energi pl:Energia potencjalna pt:Energia potencial ru:Потенциальная энергия simple:Potential energy sk:Potenciálna energia sl:Potencialna energija sr:Потенцијална енергија sv:Potentiell energi ta:நிலை ஆற்றல் th:พลังงานศักย์ tr:Potansiyel enerji uk:Потенціальна енергія ur:جہدی توانائی vi:Thế năng zh:势能