منتديات العلماء الصغار

،،،.. لكل عالم وعالمة ..،،،

    بعض وحدات قياس الطاقة


    Admin
    Admin

    7
    نقاط: 40002
    تاريخ التسجيل: 20/07/2010

    بعض وحدات قياس الطاقة

    مُساهمة  Admin في الثلاثاء أغسطس 17, 2010 10:35 pm

    كيلو واط
    كيلوواط ساعي ورمزه kWh وهو وحدة للتعبير عن الطاقة . , وهي تتناسب مع معدل الاستهلاك المنزلي السنوي من الكهرباء حيث يبلغ في المتوسط 4000 كيلوواط ساعي.
    تعريف
    حسب النظام الدولي للوحدات فإن كيلوواط ساعي واحد يمثل الطاقة التي يتم الحصول عليها نتيجة بذل عمل مقداره ألف واط (كيلوواط) لمدة ساعة واحدة.
    تحويلات
    • 1 كيلوواط ساعي= 3.6 ميجا جول = 3.6 * 610 جول
    الجول (إنكليزي: Joule) في الفيزياءو الكيمياء هي وحدة قياس الطاقة ومنسوبة إلى العالم جيمس بريسكوت جول.
    1 جول
    = 1 نيوتن • 1 متر =.........(1)
    = 1 واط • 1 ثانية =
    = 1 كولومب • 1 فولت
    وبتعبير أخر عن الثلاث علاقات السابقة :
    1 جول واحد هو الطاقة اللازمة ل:
    • تسليط قوة بمقياس نيوتن واحد لمسافة متر واحد، أو
    • تقديم قدرة بمقياس 1 واط لمدة زمنية 1 ثانية، أو
    • الطاقة التي تكتسبها شحنة كهربية مقدارها 1 كولومب عند تسريعها بين فرق جهد مقداره 1 فولت.
    في النظام العالمي للوحدات يُحسب الجول كالآتي:

    وهي تعادل التعريف ألاول، حيث:
    J جول
    N نيوتن
    m متر
    W واط
    s ثانية
    • وتوجد علاقة بين الجول والإرج (erg) ؛ حيث الإرج أصغر كثيرا من الجول، وهذه العلاقة هي :
    10 مليون إرج = 1 جول

    العلاقة بين الجول والإلكترون فولت
    عند التعامل مع الذرة والجسيمات الأولية نجد أن وحدة الجول كبيرة جدا. لذلك لتسهيل الحسابات على المستوى الذري ابتكر الفيزيائيون وحدة إلكترون فولت لحساب طاقة الجسيمات الأولية ومنها الإلكترون.
    والعلاقة بين الجول والإلكترون فولت تبلغ:
    1 إلكترون فولت = 1,602. 10-19 جول
    إلكترون فولت (رمزها eV) هي واحدة لقياس الطاقة. هي كمية الطاقة الحركة التي يكتسبها الكترون وحيد غير مرتبط عند تسريعه بواسطة جهد كهربائي ساكن قيمته 1 فولت في الفراغ.
    وطبقا لذلك التعريف بالإلكترون فولت حاصل ضرب 1 فولت في شحنة الإلكترون التي تقدر ب (كولوم 1e =1.6023×10−19).
    أي أن:
    فولت.كولوم 1eV =1.6023×10−19
    وبما أن 1 فولت = 1 جول ÷ شحنة الإلكترون بالكولوم
    نحصل على العلاقة بين الإلكترون فولت والجول ، وهي :
    جول 1eV =1.6023×10−19
    ووحدة الطاقة بالجول كبيرة جدا بالنسبة لتطبيقها على الإلكترونات و في دراسة الذرة. لهذ اخترع الفيزيائيون وحدة للطاقة صغيرة لتسهيل الحسابات عند دراسة الذرة و نواة الذرة والجسيمات الأولية ،وكذلك في مجال فيزياء المواد الصلبة.
    ويستعمل الفيزيائيون والكيميائيون في عملهم وحدة الإلكترون فولت eV ، وألف إلكترون فولت keV، ومليون إلكترون فولت MeV ، وهكذا (انظر أسفله).


    جول
    وفي الكيمياء نستعمل أحيانا الوزن الجزيئي (مول) للمواد لمعرفة كمية الطاقة التي نكتسبها من تفاعل معين بالجول. أو عندما نريد معرفة مقدار طاقة الحركة عندما يمر 1 مول من الإلكترونات عبر فرق جهد مقداره 1 فولت، وفي هذه الحالة نحصل على مقدار تلك الطاقة بالجول، وهي تساوي 96.48 كيلو جول / مول.
    وعندما نتعامل مع تأين الذرات نجد أن وحدة الإلكترون فولت مناسبة. فذرة الهيدروجين تحتاج لتأينها إلى نحو 13 إلكترون فولت لكي تتأين.
    وحدة كتل ذرية (emu)
    علمتنا النظرية النسبية الخاصة لأينشتاين والتي صاغها عام 1905 أن الكتلة مكافئة للطاقة، ولا يدخل في العلاقة بينهما سوى مربع سرعة الضوء في الفراغ c2. أي أن:
    E = m c2
    حيث:
    • E = الطاقة بالجول ،
    • m = الكتلة كيلوجرام ،
    • c = سرعة الضوء في الفراغ = 3 . 8 10 متر/ثانية
    لنأخذ الآن مثال تحلل الإلكترون والبوزيترون عندما يلتقيا - وهي العملية المسماة إفناء إلكترون-بوزيترون -، فكل منهما له كتلة السكون مقدارها 0.511 مليون إلكترون فولت، فعندما يتحللا تنشأ طاقة قدرها مجموع كتلتيهما، أي 1.022 MeV.
    كذلك تقدر كتلة السكون للبروتون 938 مليون إلكترون فولت. وهذه الطاقة تعادل :
    = 1.783×10−27 كيلوجرام.
    • عندما نريد حساب وحدة الكتلة الذرية فإننا نقسم 1 جرام على عدد أفوجادرو، وهذا يعطينا بالتقريب كتلة ذرة الهيدروجين . وهذه الأخرى تعادل تقريبا كتلة السكون للبروتون. أي أن وحدة الكتلة الذرية تساوي:
    وحدة كتلة ذرية = 931 مليون إلكترون فولت.
    أمثلة للطاقة بالإلكترون فولت
    • 200 مليون إلكترون فولت تُصدرها نواة اليورانيوم-235 عند انقسامها في التفاعل النووي
    وهي تكافئ 8.2. 1310 جول / كيلوجرام، أو 20000 طن TNT لكل كيلوجرام.
    • 17.6 مليون إلكترون فولت مقدار الطاقة الصادرة عن اندماج ذرة ديوتيريوم وذرة تريتيوم لتكوين ذرة هيليوم-4.
    • 20 مليون إلكترون فولت مقدار الطاقة الناتجة عن أصتدام قطرة ماء مطر بالأرض.
    • 13.6 إلكترون فولت الطاقة اللازمة لتأيّن ذرة الهيدروجين. وعدة إلكترون فولت طاقة ربط ذرة بجزيئ.
    • 3/80 إلكترون فولت مقدار الطاقة الحركية لجزيئ الهواء عند درجة حرارة الغرفة.
    • 7 ×1012 إلكترون فولت مقدار الطاقة المكتسبة للبروتونات في معجل الهادرونات الكبير Large Hadron Collider الذي يشيد الآن في سويسرا ويبدأ العمل في مايو 2009.
    العلاقة بين الإلكترون فولت والوحدات الأخرى للطاقة
    لتحويل الإلكترون فولت إلى وحدة أخرى للطاقة نستعمل العلاقة الآتية:

    حيث:
    كولوم C //، فولت V //، أمبير A //، ثانية W ،//s واط //، J جول.
    جيجا إلكترون فولت و تيرا إلكترون فولت
    نواجه عند دراستنا للفيزياء جسيمات أولية تعد طاقتها بمقادير عظيمة جدا ، تعد بالمليون إلكترون فولت وأعلى من ذلك بكثير . لذلك يستعمل الفيزيائيون اختصارات في التعبير تسهل تصور تلك الطاقات العظيمة وتسهل عملياتهم الحسابية ، وقد اختار الفيزيائيون مضاعفات للطاقة تكبر الواحدة عن الآخري بمقدار 1000 مرة ، وهي :
    • keV ، كيلو إلكترون فولت = ألف إلكترون فولت
    • MeV ، مليون إلكترون فولت = ألف ألف إلكترون فولت (تبلغ كتلة الإلكترون 51و0 مليون إلكترون فولت)
    • GeV ، جيجا إلكترون فولت = ألف مليون إلكترون فولت (تبلغ كتلة البروتون 94و0 جيجا إلكترون فولت )
    • TeV ، تيرا إلكترون فولت = مليون مليون إلكترون فولت.
    • يعمل أكبر معجل للبروتونات ، وهو مصادم الهدرونات الكبير على تسريع البروتونات بحيث تكتسب طاقة قدرها 7 تيرا إلكترون فولت . أي نحو 7000 جيجا إلكترون فولت . وهي طاقة يمكن أن ينشأ عنها نحو 7000 آلاف من البروتونات ، حيث أن كتلة البروتون تبلغ 94و0 جيجا إلكترون فولت .

    واط


    واط (بالإنجليزية: Watt‏) هي وحدة القياس العملية للقدرة وهي كمية الطاقة بالجول لكل ثانية. سميت بهذا الاسم نسبة لجيمس واط.
    • تستخدم وحدة الواط بكثرة في حساب القدرة الكهربائية، حيث أن القدرة التي يبذلها تيار كهربائي مستمر (بالإنجليزية: DC‏) ثابت قيمته واحد أمبير تحت تأثير جهد كهربائي قيمته واحد فولت تساوي واحد واط.
    • 1 واط = 1 فولت × 1 أمبير = 1 جول / 1 ثانية
    • بالنسبة للتيار المتردد (بالإنجليزية: AC‏) فإن حاصل ضرب القيمة اللحظية بالأمبير في القيمة اللحظية بالفولت يعطي القيمة اللحظية بالواط. والمتوسط الجبري للقدرات اللحظية في دورة كاملة (متوسط القدرة) يساوي القدرة بالواط.
    • يقيس الواط معدل تحول الطاقة.

    ضياء النور

    31
    نقاط: 220001
    تاريخ التسجيل: 23/07/2010

    رد: بعض وحدات قياس الطاقة

    مُساهمة  ضياء النور في الأربعاء أغسطس 18, 2010 7:02 pm

    بارك الله فيك و أحسنت

      الوقت/التاريخ الآن هو الخميس أبريل 24, 2014 3:19 pm