التصنيف: العلوم الفيزيائية السنة الثانية ثانوي

تعريف الخلايا الشمسية :
إن الخلايا الشمسية هي عبارة عن محولات فولتضوئية تقوم بتحويل ضوء الشمس المباشر إلي كهرباء، وهي نبائظ شبه موصلة وحساسة ضوئياً ومحاطة بغلاف أمامي وخلفي موصل للكهرباء.
لــقد تم إنــماء تقنيات كثيرة لإنـتــاج الخلايـا الشمسيـــة عبر عــــمــليات متسلسلة من المعالجات الكيميائية والفيزيائية والكهربــائيـــة عـــلى شكــل متكاثف ذاتي الآليــــة أو عالي الآلية، كمـــا تـم إنماء مــــواد مختلفـــة من أشبــاه الموصلات لتصنيع الخلايـــا الشمسية على هيئة عناصر كعنصر السيلكون أو على هيئة مركبات كمركب الجاليوم زرنيخ وكربيد الكادميوم وفوسفيد الأنديوم وكبريتيد النحاس وغيرها من المواد الواعدة لصناعة الفولتضوئيات.
ميكانيكية تيار الخلايا الشمسية :
الخلية الشمسية للتطبيقات الأرضية هي رقاقة رفيعة من السيلكون مشابة بمقادير صغيرة من الشوائب لإعطاء جانب واحد شحنة موجبة والجانب الآخر شحنة سالبة مكونة ثنائياً ذا مساحة كبيرة
.
وأخيراً فهناك اتجاه في شتى دول العالم المتقدمة والنامية يهدف لتطوير سياساتالاستفادة من صور الطاقة المتجددة واستثمارها، وذلك كسبيل للحفاظ على البيئة منناحية، ومن ناحية أخرى إيجاد مصادر وأشكال أخرى من الطاقة تكون لها إمكانيةالاستمرار والتجدد، والتوفر بتكاليف أقل، في مواجهة النمو الاقتصادي السريعوالمتزايد، وهو الأمر الذي من شأنه أن يحسّن نوعية حياة الفقراء بينما يحسّن أيضاالبيئة العالمية والمحلية.
الطاقة المائية
تعتبر الطاقة المائية مصدرا أساسيا لإنتاج الطاقةالكهربائية، ففي الأحواض الاصطناعية أو بحيراتالسدوديتوفر الماء على طاقة كامنة تتحول إلى طاقةحركية عندما ينصب نحو الأسفل ، وتتضاعف الطاقة المائية مع :
• ارتفاع سرعة السقوط طبقا لمبدأالجاذبية.
• ارتفاعصبيبالماء.

و هي من أول أنواع الطاقة التي تعلم الإنسان استخدامها منذ حوالي 2000سنة، حيث اخترع إنسان ما الساقية (الناعورة) وهي عبارة عن عجلة ذات أرياش حول إطارها وعندما يرتطم الماء المتحرك بالا رياش فانه يدير العجلة ويستخدم العجلة الدوارة في تسيير آلة. بهذه الطريقة تتحول طاقة المياه إلى طاقة ميكانيكية. لقد ظلت السواقي لمئات السنين تستخدم في طواحين المياه لطحن الغلال. كانت العجلات تدار بواسطة مياه الأنهار سريعة التدفق. في الوقت الحاضر، يعتبر توليد الكهرباء من أهم استخدامات القدرة المائية، فعندما يتدفق الماء من مستوى عالٍ إلى مستوى منخفض فانه يدير التوربينات التي تشغل المولدات الكهربائية. والتوربين يعمل بنفس الطريقة التي تعمل بها الساقية ويطلق على الكهرباء التي تولد بهذه الطريقة اسم الكهرباء المائية. في العادة تشيد بجانب النهر محطة لتوليد القدرة الكهربية بالقوة المائية. يقم سد ليحجز خلفه مياه النهر، ثم يغذيها للتوربينات بقوة هائلة
طاقة المد والجزر والأمواج
توجد كميات هائلة من الطاقة في حركات المد والجزر بالمحيطات. ويمكن استخدام هذه الطاقة في أغراض مختلفة. فعلى سبيل المثال، محطات توليد القدرة الكهربية من حركات المد والجزر تعمل كمحطات هيدروكهربائية لتوليد القدرة وذلك بتحويل طاقة مياه المد والجزر المتحركة إلى الكهرباء. أيضاً، تعتبر حركة أمواج البحر إلى أعلى والى أسفل مصدراً للطاقة، ويمكن استخدامه لتوليد الكهرباء.
طاقة الرياح
تنتج الرياح من انتقال الهواء الحار و البارد و هذا الانتقالالسريع يحدث تيارات هوائية بفضل تعرض هذه الكتل لأشعة الشمس التي تغطي نصف الكرةالأرضية و تستغل الطاقة الريحية في إنتاج الطاقة الحركية و الطاقةالكهربائية

ما العمل عند غياب الرياح
لا يمكن الاعتماد على الرياح بصفة مستديمة،فأي بقعة على الأرضقد تتعرض لرياح عاتية في بعض الأوقات، وقد تتوقف عندها الريح تماماً في أوقات أخرىوللتغلب على مشكلة تذبذب الطاقة، نتيجة لتغير سرعة الريح، يجب تجهيز محطة الطاقةالريحية بنظام لحفظ الطاقة إما:
• باستعمالبطاريةتمكن من تخزين الطاقة الكهربائية المحصل عليها.
• رفع المياه إلىأعلى فوق جبل مثلاً، ثم إعادة استخدام هذه المياه في توليد الكهرباء عندما تضعفالرياح.

تتكون محطة الطاقة الريحية البسيطة من :
• مروحة : نحصل بواسطتها عنحركة الدوران انطلاقا من هبوب الرياح .
• منوب: آلة تمكن من تحويل الطاقةالميكانيكية إلى طاقة كهربائية بتيار متناوب نجعله مستمرا باستعمال مقوم.
• بطارية: لتخزين الطاقة الكهربائية.
تستخدم طاقة الرياح في تسيير السفن الشراعية واليخوت حتى السفن الكبيرة كانت تعتمد على طاقة الرياح قبل أن تكتشف المحركات. وكانت طواحين الهواء تستخدم لمئات السنين في طحن القمح والغلال الأخرى ولا يزال الفلاحون حتى يومنا هذا يستخدمون هذه الطواحين بكثرة في ضخ المياه.بعض هذه الطواحين تستخدم لإدارة مولدات القدرة الكهربية. ولكنها عادة لا تنتج إلا كميات ضئيلة من الكهربية قد لا تكفي إلا لمزرعة واحدة.
طاقة الكتلة الحيوية
تنتج من المخلفات العضوية الحيوانية والنباتية والآدمية سواءكانت هذه المخلفات صلبة أم سائلة فائضا صناعيا أم مخلفات زراعية، ويمكن تحويلها إلىمصدر للطاقة بأحد الأساليب.
فوائد طاقة الكتلة الحيوية
–الحرق المباشر: يستعمل للطهي والتدفئة وإنتاج البخار غير أن هذهالعملية لها مردود حراري ضئيل.
–الحرق غير المباشر لإنتاج الفحم (بدون أوكسجين).
–طرق التخمير لإنتاج غاز الميثان الذي يستخدم في الأعمال المنزلية كالتدفئةوالطهي والإنارة وباستعمال الهاضمات التي تختلف حسب نوعية الفضلات” زراعية – صناعية – بشرية) ومن الجدير بالذكر ان تكنولوجيا الهاضمات بسيطة للغاية وفي متناول الدولالنامية.
*إنتاج الكحول بدون تخمير كالميثان ول.
*التخمير لإنتاج الكحولالاثيلي .
من خلال ماتقدم نرى ان استعمال الفضلات يمكن ان يسهم بطريقة فعالة فيتوفير مصدر طاقة مناسب للقرى التي لها مردود من الفضلات او تكون قريبة من مدينةصناعية او زراعيةويعطي كل أسلوب من الأساليب السابقة منتوجاتهالخاصة به مثل غاز الميثان والكحول والبخار والأسمدة الكيماوية، ويعد غاز الإيثانولواحداً من أفضل أنواع الوقود المستخلصة من الكتلة الحيوية وهو يستخرج بشكل رئيسي منمحاصيل الذرة وقصب السكر.
أهمية الطاقات المتجددة
• مصدر محلي يتلاءم مع واقع تنمية المناطق النائية والريفيةواحتياجاتها.
• نظيفة ولا تلوث البيئة، وتحافظ على الصحة العامة.
• اقتصادية في كثير من الاستخدامات، وذات عائد اقتصادي كبير.
• ضمان استمرار توافرها وبسعر مناسب وانتظامه.
• لا تحدث أي ضوضاء، أو تترك أي مخلفات ضارة تسبب تلوث البيئة.
• تحقق تطورا بيئيا واجتماعيا، وصناعيا، وزراعيا .
• تستخدم تقنيات غير معقدة ويمكن تصنيعها محلياً في الدولالنامية.

الاحتبــاسالحــراري

مخطط يبين تأثير الاحتباس الحراري

: هي الارتفاع التدريجي في درجة حرارة الطبقة السفلى القريبة من سطح الأرض من الغلاف الجوي المحيط بالأرض. وسبب هذا الارتفاع هو زيادة انبعاث الغازات الدفيئة أو غازات الصوبة الخضراء ” green house gases” .
مايميزالكرةالأرضيةعنالكواكبالأخرىفيالمجموعةالشمسيةهوالغلافالجويالذييحيطبها,ووجودالغلافالجويوثباتمكوناتهيتوقفعليهاستمرارالحياةبالشكلالمتعارفعليه.وانمكوناتالغلافالجويالرئيسيةثابتةمنذفترةطويلة “عشراتالآلافمنالسنين هي ظاهرة ارتفاع درجة الحرارة في بيئة ما نتيجة تغيير في سيلان الطاقة الحرارية من البيئة وإليها. وعادة ما يطلق هذا الاسم على ظاهرة ارتفاع درجات حرارة الأرض عن معدلها الطبيعي. وقد ازداد المعدل العالمي لدرجة حرارة الهواء عند سطح الأرض ب0.74 ± 0.18 °C خلال المائة عام المنتهية سنة 2005. وحسب اللجنة الدولية لتغير المناخ(IPCC) فان “أغلب الزيادة الملحوظة في معدل درجة الحرارة العالمية منذ منتصف القرن العشرين تبدو بشكل كبير نتيجة لزيادة غازات الإحتباس الحراري(غازات البيت الزجاجي) التي تبعثها النشاطات التي يقوم بها البشر.“
الغازات الدفيئة هي:
1- بخار الماء 2- ثاني أكسيد الكربون(CO2)
3- أكسيد النيروز (N2O)
4-الميثان (CH4) 5- الأوزون (O3) 6- الكلوروفلوركاربون (CFCs)
دور الغازات الدفيئة:
ان الطاقة الحرارية التي تصل الأرض من الشمس تؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وكذلك تعمل على تبخير المياه وحركة الهواء أفقيا وعموديا؛ وفي الوقت نفسه تفقد الأرض طاقتها الحرارية نتيجة الإشعاع الأرضي الذي ينبعث على شكل إشعاعات طويلة ” تحت الحمراء “, بحيث يكون معدل ما تكتسب الأرض من طاقة شمسية مساويا لما تفقده بالإشعاع الأرضي إلى الفضاء. وهذا الاتزان الحراري يؤدي إلى ثبوت معدل درجة حرارة سطح الأرض عند مقدار معين وهو 15°س .
والغازات الدفيئة ” تلعب دورا حيويا ومهما في اعتدال درجة حرارة سطح الأرض ” حيث:
يحتوي الجو حاليا على 380 جزءا بالمليون من غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يعتبر الغاز الأساسي المسبب لظاهرة الاحتباس الحراري مقارنة بنسبة الـ 275 جزءًا بالمليون التي كانت موجودة في الجو قبل الثورة الصناعية. ومن هنا نلاحظ ان مقدار تركيز ثاني أكسيد الكربون فيالغلاف الجوي أصبح أعلى بحوالي أكثر من 30% بقليل عما كان عليه تسخيمه قبل الثورة الصناعية. نسبة امتصاصه للأشعة تحت الحمراء 55%.
إن مقدار تركيز الميثان ازداد إلى ضعف مقدار تركيزه قبل الثورة الصناعية. ينتج في مناجمالفحم وعند إنتاج الغاز الطبيعي وعند التخلص من القمامة، ونسبة امتصاصه للأشعة تحت الحمراء 15%.
الكلوروفلوركاربون يزداد بمقدار 4% سنويا عن النسب الحالية. نسبة امتصاصه للأشعة تحت الحمراء 24%.
أكسيد النيروز أصبح أعلى بحوالي 18% من مقدار تركيزه قبل الثورة الصناعية (حسب آخر البيانات الصحفية لمنظمة الأرصاد العالمية). يتكون بفعل المخصبات الزراعية، ومنتجاتالنايلون، نسبة امتصاصه للأشعة تحت الحمراء 6%.
ظواهر مرتبطة بالإحتباس الحراري
ارتفاع مستوى المياه في البحار من 0.3-0.7 قدم خلال القرن الماضي.
ارتفعت درجة الحرارة ما بين 0.4 – 0.8 درجة مئوية خلال القرن الماضي حسب تقرير اللجنة الدولية لتغير المناخ التابعة للأمم المتحدة.
أخذ الجليد في القطبين وفوق قمم الجبال الأسترالية في الذوبان بشكل ملحوظ.
مواسم الشتاء ازدادت خلال الثلاثة عقود الأخيرة دفئا ً عما كانت عليه من قبل وقصرت فتراته، فالربيع يأتي مبكرا ً عن مواعيده.
التيارات المائية داخل المحيطات غيرت مجراها مما أثر علي التوازن الحراري الذي كان موجودا ً ويستدل العلماء على ذلك بظهور أعاصير في أماكن لم تكن تظهر بها من قبل.
يربط بعض العلماء التلوث الحاصل بتغير في عدد حيوانات البلانكتون في البحار نتيجة زيادة حموضة البحار نتيجة لإمتصاصها ثاني أكسيد الكربون ويفسرون أن التلوث الذي يحدثه الإنسان هو شبيه بمفعول الفراشة أي أنها مجرد الشعلة التي تعطي الدفعة الأولى لهذه العملية والبلانكتون يقوم بالباقي.
الظواهر المتوقعة نتيجة الإحتباس الحراري
· ذوبان الجليد سيؤدي إلى ارتفاع مستوى سطح البحر
· غرق الجزر المنخفضة والمدن الساحلية
· ازدياد الفيضانات
· حدوث موجات جفاف وتصحر مساحات كبيرة من الأرض
· زيادة عدد وشدة العواصف والأعاصير
· انتشار الأمراض المعدية في العالم
· انقراض العديد من الكائنات الحية
· حدوث كوارث زراعية وفقدان بعض المحاصيل
· احتمالات متزايدة بوقوع أحداث متطرفة في الطقس
· زيادة حرائق الغابات
. كيف نتفادى كارثة ظاهرة الاحتباس الحراري؟

إن تحليل الإحصائيات المتعلقة بطرح الغازات المتخلفة تبين المسؤوليةالتاريخية الكبرى للدول الغنية في زيادة الاحتباس الحراري .ومع ذلك فان تكاثر هذهالغازات موجود اليوم في الدول النامية .

إن النضال ضد الاحتباس الحراري لايمكن أن ينظم إلا على مستوى عالمي ,بل لقد أصبح ذلك أثناء مؤتمر ريو مسألة سياسيةدولية في حين أن التبني السياسي لهذه المسألة يظهر في شكل مساومة عالمية,حيث يحاولكل طرف أن يتخلص بلباقة من مسؤولياته ,معقدا بذلك أكثر فأكثر تطبيقات الإستراتيجياتووسائل التنظيم الفعالة .

تاريخ الوعي بالخطر :

حلول الكتاب المدرسي
مقاربة كيفية لطاقة جملة وانحفاظها
العمل والطاقة الحركية (الحركة الانسحابية)
لطاقة الكامنة
نموذج الغاز المثالي
…و المزيد

دروس رائعة
مقاربة كيفية لطاقة جملة وانحفاظها
العمل والطاقة الحركية (الحركة الانسحابية)
لطاقة الكامنة
نموذج الغاز المثالي
…و المزيد

حمّلها الآن جميعا بصيغة الAcrobat

التحميل بسيط كما في الصور المرفوعة مع ملاحظة أن رقم التأكيد يتغيّر في كل مرّة كذلك أنصح باستخدام متصفح Opera أو Mozilla.