تقاس الطاقة والشغل بوحدة تسمى ؟، حيث إن الطاقة والشغل مرتبطان في بعضهما البعض فيزيائياً، وذلك لأن الطاقة تعبر عن قدرة النظام الفيزيائي على إنجاز الشغل، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن الشغل وعن الطاقة، كما وسنوضح الفرق بينهما، مع ذكر الوحدة الفيزيائية المستخدمة في قياسهما.
ما هي الطاقة
الطاقة (بالإنجليزية: Energy)، هي الخاصية الفيزيائية الكمية التي يجب نقلها إلى شيء ما لإنجاز الشغل أو لتسخين النظام، وإن الطاقة هي كمية محفوظة، حيث ينص قانون حفظ الطاقة على أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث وأنما تنتقل من شكل إلى آخر، وإن الكتلة والطاقة مرتبطان معاً إرتباطاً وثيقاً، ونظراً لتكافؤ الكتلة والطاقة، فإن أي جسم له كتلة عندما يكون ثابتاً سيكون له كتلة محددة كما ويكون لديه أيضاً كمية مكافئة من الطاقة تسمى طاقة السكون، وأي طاقة إضافية يكتسبها الجسم فوق طاقة السكون، ستزيد من الكتلة الكلية للجسم تماماً كما تزيد من طاقته الكلية، وعلى سبيل المثال بعد تسخين جسم ما، يمكن قياس الزيادة في الطاقة على أنها زيادة طفيفة جداً في الكتلة، وهناك أشكال وأنواع مختلفة من الطاقة في الطبيعة، وفي ما يلي بعض أهم أشكال الطاقة في الطبيعة وهي كالأتي:[1]
- الطاقة الحرارية: هي طاقة ناتجة من إهتزاز الذرات والجزيئات داخل المواد، وكلما زادت حركة هذه الجزيئات بشكل أسرع، زادت طاقتها وزادت سخونتها.
- الطاقة الكيميائية: هي الطاقة التي تمسك الجسيمات والجزيئات الذرية معاً، ويتم تخزين الطاقة الكيميائية في روابط الذرات والجزيئات، حيث توجد الطاقة الكيميائية المخزنة في الغذاء والكتلة الحيوية والبترول والغاز الطبيعي.
- الطاقة النووية: يتم تخزين الطاقة النووية في نواة الذرات، ويتم إطلاق هذه الطاقة عندما يتم دمج النوى او ما يسمى بالإندماج النووي، وتقوم محطات الطاقة النووية بتقسيم نوى ذرات اليورانيوم لإنتاج الكهرباء.
- الطاقة كهربائية: حيث إن الطاقة الكهربائية هي حركة الإلكترونات داخل الأجسام الموصلة، وإن الإلكترونات هي الجزيئات الدقيقة التي تتكون منها الذرات مع البروتونات والنيوترونات، وتسمى الإلكترونات التي تتحرك عبر سلك كهرباء بالتيار الكهربائي.
- الطاقة الحركة: هي نوع من الطاقة التي يملكها الجسم بسبب حركته، حيث تساوي الشغل اللازم لتسريع جسم ما من حالة السكون إلى سرعة معينة.
شاهد ايضاً: متوسط الطاقة الحركية لجسيمات المادة
ما هو الشغل
الشغل (بالإنجليزية: Work)، هو قياس مقدار الطاقة التي تحدث عندما يتحرك جسم ما عبر مسافة بواسطة قوة خارجية، حيث يتم تطبيق جزء من القوة في نفس إتجاه الإزاحة للجسم، وإذا كانت القوة ثابتة فيمكن حساب الشغل بضرب طول المسار بمقدار القوة المؤثرة على طول المسار، ويمكن تعريف الشغل فيزيائياً بأنه مقدار الطاقة اللازمة لتحريك جسم ذي كتلة معينة لمسافة معينة، وعلى سبيل المثال عندما يتم رفع كرة فوق الأرض ثم تسقط، فإن الشغل الذي تقوم به قوة الجاذبية الأرضية على الكرة أثناء سقوطها يساوي وزن الكرة مضروباً في المسافة إلى الأرض والتي تعتبر هي الإزاحة، وفي الواقع هناك ثلاث حالات فيزيائية رئيسية للشغل، وهي كالأتي:[2]
- الشغل الميكانيكي الإيجابي (بالإنجليزية: Positive Mechanical Work): حيث يحدث الشغل الميكانيكي الإيجابي عندما يتحرك الجسم في نفس إتجاه القوة الخارجية المؤثرة على الجسم.
- الشغل الميكانيكي السلبي (بالإنجليزية: Passive Mechanical Work): حيث يحدث الشغل الميكانيكي السلبي عندما تكون يتحرك الجسم عكس إتجاه القوة الخارجية المؤثرة عليه.
- الشغل الميكانيكي الصفري (بالإنجليزية: Zero Mechanical Work): حيث يحدث الشغل الميكانيكي الصفري عندما تكون الزاوية بين القوة والإزاحة 90 درجة.
شاهد ايضاً: ماذا يحدث للجسم عند زيادة طاقته الحركية
تقاس الطاقة والشغل بوحدة تسمى
تقاس الطاقة والشغل بوحدة تسمى الجول (بالإنجليزية: Joule)، حيث إن وحدة الجول هي الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء من درجة حرارة 15 درجة مئوية إلى درجة 15.239 درجة مئوية، وإن الجول هو وحدة الطاقة المستخدمة في المعيار الدولي للوحدات SI، ويتم تعريف هذه الوحدة فيزيائياً على أنها مقدار الشغل المبذول على جسم بواسطة قوة مقدارها نيوتن واحدة لتحرك الجسم لمسافة متر واحد، ويرمز لهذه الوحدة في المعادلات والصيغ الفيزيائية بالرمز J أو بالرمز العربي جول، وفي الواقع إن وحدة الطاقة هي نفس وحدة الشغل في الفيزياء، وذلك لإن الشغل الميكانيكي يعتبر طاقة، ووحدة الجول لقياس الشغل الميكانيكي تساوي نيوتن في متر في النظام العالمي لوحدات القياس، ولذلك إن الشغل الميكانيكي يساوي القوة المؤثرة على الشغل ضرب الإزاحة، وفي ما يلي قيمة وحدة الجول مقارنة بباقي وحدات قياس الطاقة، وهي كالأتي:[3]
- كل واحد جول يساوي حوالي 1000 ملي جول.
- كل واحد جول يساوي حوالي 0.238 سعرة حرارية.
- كل واحد جول يساوي حوالي 0.001 كيلو جول.
- كل واحد جول يساوي حوالي 0.0000002777 كيلووات في الساعة.
- كل واحد جول يساوي حوالي 0.000000000239 تي أن تي.
شاهد ايضاً: الفرق بين الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة
وفي ختام هذا المقال نكون قد عرفنا أنه تقاس الطاقة والشغل بوحدة تسمى الجول، كما ووضحنا نبذة تفصيلية عن الطاقة وعن الشغل في الفيزياء، وذكرنا قيمة وحدة الجول مقارنة بباقي وحدات قياس الطاقة، بالإضافة إلى ذكر جميع أنواع وأشكال الطاقة في الطبيعة.
