ما هي الطاقة الكامنة؟

الطاقة الكامنة هي الطاقة التي يتم تخزينها ، ولكن كيفية تخزينها تعتمد على نوعها ، مثل الطاقة الكيميائية أو الفيزيائية أو الكهربائية. تظل الطاقة المحتملة في التخزين حتى يتغير الوضع ويتم إطلاق الطاقة الكامنة. يمكن التحكم في الإطلاق ويمكن أن يؤدي عملاً مفيدًا ، أو يمكن أن يكون مفاجئًا وضارًا. عندما تكون الطاقة الكامنة موجودة بكميات كبيرة ، فإن الوعي بكمية الطاقة الكامنة و ما قد يؤدي إلى إطلاقه مهم للسلامة ولتجنب الإطلاق غير المنضبط والمدمّر.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يتم تخزين الطاقة الكامنة كيميائية أو فيزيائية أو كهربائية أو غيرها من الطاقة التي يمكن إطلاقها عند تشغيلها. يتم تخزين الطاقة الكيميائية في روابط كيميائية ويتم إطلاقها أثناء التفاعلات الكيميائية. تُخزَّن الطاقة الفيزيائية عندما توضع كتلة فوق مكانها الذي يستقر فيه ارتفاع صفري أو عندما يتعرض الهيكل للتوتر أو التشوه. يتم تخزين الطاقة الكهربائية في المجالات الكهربائية أو المغناطيسية وفي تراكمات الجسيمات المشحونة. تشمل الأنواع الأخرى من الطاقة الكامنة الطاقة الذرية والطاقة الحرارية. لكل نوع من أنواع الطاقة الكامنة ، هناك تطبيقات للعمل المفيد ومحفزات للإطلاق المدمر.

في الكيمياء ، يتم تخزين الطاقة الكامنة في روابط كيميائية. يمكن للتفاعلات الكيميائية تحرير الطاقة الكيميائية الكامنة وإنشاء مركبات جديدة أو إنتاج الحرارة والضوء. تستخدم التفاعلات الكيميائية لتشغيل الآلات مثل محركات السيارات أو لتدفئة المباني عن طريق حرق الوقود. تطلق المتفجرات أيضًا طاقة كيميائية ويمكن أن تكون بناءة أو مدمرة.

يتم تخزين الطاقة الكامنة في الفيزياء إما في طاقة الجاذبية أو كطاقة مرنة. ترجع طاقة الجاذبية إلى الموضع المرتفع لجسم له كتلة. كلما زادت الكتلة ، زادت الطاقة الكامنة المخزنة. عندما تتحرر الكتلة وتنخفض ، تتغير الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية مع زيادة سرعة الكتلة. يمكن أن تكون الطاقة الحركية الناتجة مفيدة ، مثل عندما تدفع الأكوام إلى الأرض ، أو تكون خطيرة ، مثل عندما ينهار الجسر.

يتم تخزين الطاقة المرنة في تشوه الهيكل. على سبيل المثال ، للزنبرك شكل طبيعي ، ولكن عند ضغطه أو شده ، فإنه يخزن الطاقة الكامنة. عند إطلاقها ، يمكن للطاقة الكامنة القيام بعمل ما أو يمكن أن تسبب ضررًا. يتشوه الزنبرك الموجود في ساعة اليد غير الكهربائية عن طريق لف الساعة ، وتعمل الطاقة الكامنة على تشغيل الساعة. يخزن الشريط المطاطي الطاقة الكامنة عند التمدد ، ولكن إذا انكسر أو ترك ، فقد تتأذى الطاقة الكامنة.

بينما تنتج البطاريات الكهرباء ، فإن العملية في جذر طاقة البطارية هي تفاعل كيميائي. يؤدي التفاعل إلى عدم توازن الإلكترونات التي تنتج شحنة كهربائية عبر أطراف البطارية. نتيجة لذلك ، تخزن البطاريات كلاً من الطاقة الكيميائية والكهربائية.

يتم تخزين الطاقة الكهربائية النقية في المجالات الكهربائية للمكثفات. المكثفات الصغيرة تساعد الدوائر الإلكترونية على العمل وتوجد المكثفات الأكبر في مصابيح الفلورسنت وبعض المحركات الكهربائية. إذا دارات قصيرة مكثف كبير ، يتم إطلاق الطاقة الكامنة دفعة واحدة ويمكن أن تسبب انفجارًا أو حريقًا.

تشمل الأشكال الأخرى للطاقة الكامنة الطاقة الذرية والحرارية. تخزن ذرات اليورانيوم الطاقة النووية التي يمكن إطلاقها في تفاعلات الانشطار الذري. تخزن ذرات الهيدروجين الطاقة النووية التي تغذي تفاعلات الاندماج كما هو الحال في الشمس والقنابل الهيدروجينية. قد تخزن العناصر الأخرى الطاقة النووية الكامنة التي يمكن إطلاقها في تفاعلات لم يتم اكتشافها بعد أو معروفة ولكنها غير مستخدمة. تعمل التفاعلات الانشطارية على تشغيل المفاعلات النووية ولكن يمكن استخدامها أيضًا في القنابل الذرية.

الطاقة الحرارية هي طاقة مادة مثل الغاز في وعاء. الطاقة الداخلية للغاز هي في الواقع طاقة حركية على المستوى الجزيئي لأن ضغط الغاز ناتج عن عمل جزيئات الغاز التي ترتد على جدران الحاوية. إنها طاقة كامنة لأن الغاز الموجود في الحاوية قد خزن طاقة يمكنها القيام بعمل عندما يتدفق الغاز إلى حاوية أخرى بضغط أقل. إذا كان ضغط الغاز مرتفعًا جدًا ، فقد تنفجر الحاوية ، مما يؤدي إلى إطلاق كل الطاقة الكامنة دفعة واحدة في الانفجار.

الطاقة الكامنة مفيدة لأنه يمكن الاحتفاظ بها في المخزن حتى يتم الاحتياج إليها أو نقلها إلى حيث تكون مطلوبة. في كل حالة ، هناك خطر إطلاق عرضي للطاقة الكامنة. نتيجة لذلك ، يجب التعامل مع الطاقة الكامنة بعناية للتأكد من أنها تؤدي وظيفتها المقصودة ولا تسبب أي ضرر.