استخدام الطاقة

ما هي الطاقة

يمتلئ العالم بالحركة. فالأشجار تتحرك بواسطة الرياح، والطائرات تطير في الهواء والسفن تبحر في البحار والمحيطات، والناس والحيوانات يتحركون في كل مكان. ولا يستطيع أي من هذه الأشياء أن يتحرك بدون طاقة وذلك لأن كل الكائنات الحية والمَكَنَات تلزمها الطاقة لكي تعمل.
وتأتي كل هذه الطاقة من الشمس، فهي مصدر الطاقة، وطاقتها تتحول إلى أنواع أخرى من الطاقة عندما تصل إلى الأرض؛ فهي موجودة حتى في الفحم والبترول (النفط). فقديماً، أمَدَّت الشمس النباتات والحيوانات بالطاقة، وعندما ماتت تحولت أجسامها ببطء وعلى مدار ملايين السنين إلى فحم وبترول. تحوّل محطات توليد القدرة بدورها الطاقة الموجودة في الفحم والبترول إلى طاقة كهربائية. فلولا الشمس ما وجدت طاقة على الأرض.

الطاقة من الغذاء

تستخدم الطاقة في كل وقت حتى أثناء النوم، ويحتاج الإنسان الطاقة كي يعمل الجسم وكي يحافظ على درجة حرارته.
ويستمد الجسم الطاقة من الغذاء الذي يتناوله الإنسان، حيث يحتوي الغذاء على الطاقة الكيميائية التي يستخدمها الجسم ليحفظ درجة الحرارة، ولتساعده على العمل. وتتفاوت كمية الطاقة التي يحتاجها مختلف الناس من طعامهم. فالإنسان الذي يقوم بالأعمال الشاقة كالحفر أو نشر الخشب يحتاج إلى كمية من الطاقة في غذائه تعادل مرة ونصف كمية الطاقة التي يحتاجها أحد العاملين بالأعمال المكتبية في المكاتب وحتى نساعد الجسم والعضلات على العمل بصورة أقوى. أما العلماء الذين يعملون في القطب الشمالي مثلاً فيحتاج إلى كميات أكبر من الطاقة ممن يعمل في الأعمال المكتبية بسبب الجو القارص؛ والأطفال النشطون يحتاجون إلى كمية من الطاقة تعادل تقريباً ما يحتاج إليه البالغون، عكس كبار السن فإنهم غالباً يعملون ويتحركون ببطء مما يجعلهم يحتاجون إلى طاقة أقل من طعامهم.

تحليل الغذاء

استطاع العلماء تحديد كمية الطاقة الكيميائية في الأغذية المختلفة. فمثلاً يحتوي طبق مليئ بالخس على كمية قليلة جداً من الطاقة، في حين يحتوي الأرز والموز على كمية كبيرة من الطاقة. كما تحتوي كمية من الأيس كريم على كمية أكبر من الطاقة والتي يمكن أن يستخدمها الجسم بسرعة. عندما نأكل الطعام، يمر الأكل عبر الجوف إلى المعدة والأمعاء، حيث يقوم نوع من المواد الكيميائية يعرف باسم الإنزيمات بتحليل الطعام إلى العديد من المواد التي يمكن أن يستفيد بها الجسم. وهذه العملية يطلق عليها الهضم. والمواد التي تمد الجسم بالطاقة والحرارة هي الدهون والكروهيدرات. كما يمكن أن تحصل أيضاً على الطاقة من البروتينات التي تساعد الإنسان على الحركة والعمل كما تساعد أيضاً على الحفاظ على حرارة الجسم.

تحوّل الطاقة

عندما نشعل النار في الخشب فإننا نحول الطاقة الكيميائية في الأغصان إلى طاقة حرارية، وهذه الطاقة الحرارية تستخدم في تسخين الماء مثلاً. بعد أن تشرب حساءً، يحول الجسم الطاقة الكيميائية إلى طاقة وضع، وفيما بعد يقوم الجسم بتحويل هذه الطاقة إلى طاقة حركية عند اللزوم لاستعمالها التحرك. هذه أمثلة على عمليات تحول الطاقة.

تخزين الطاقة

مخازن الطاقة مهمة جداً، وذلك لأنها تمكننا من تخزين الطاقة وقت وفرتها لاستعمالها حينما تندر. على سبيل المثال، يستعمل بعض مرتادي المعسكرات ومالكو السفن مولدات لتولد لهم الكهرباء؛ إذ تستغل هذه المولدات قدرة الرياح لتوليد الكهرباء. وتوصل بهذه المولدات بطاريات يمكن شحنها حتى إذا هبت الرياح بشدة، تختزن الطاقة في البطاريات لتستعمل في الأيام ذات الرياح الهادئة.

الأسلاك وخطوط الأنابيب

نحتاج عادة لنقل الطاقة من مكان توليدها أو تخزينها إلى مكان استخدامها. فمثلا تنقل الأسلاك الطاقة الكهربائية من محطات توليد القدرة إلى المنازل والمصانع. وكذلك تنقل خطوط الأنابيب البترول والغاز الطبيعي من حقول استخراجها. ويمكن أن تمتد هذه الأنابيب في شبكات لعدة آلاف من الكيلومترات سواء تحت الأرض أو فوق سطحها إلى الأماكن التي يتم فيها تجهيز الوقود لاستخدامه في المنازل والمصانع والمكاتب والمزارع.