الطاقة .. القدرة.. الشغل .! تعاريف مهمة ! Energy,Power, Work def. and others

2011-01-10, 06:40 PM #1
الصورة الرمزية د.محمد باشراحيل
إستشاري الملتقى

تاريخ التسجيل: Mar 2009
المشاركات: 7,041
Thumbs Up
Received: 123
Given: 15
الطاقة .. القدرة.. الشغل .! تعاريف مهمة ! Energy,Power, Work def. and others
بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

الطاقة .. القدرة .. الشغل .! تعاريف مهمة !

كثيرا ما ندخل في مناقشات على تعريفات وأسس درسناها في المراحل الأولى من حياتنا الدراسية الجامعية ..( وقبلها )

الطاقة .. القدرة .. الشغل ،، وغيرها كثير.

أحببت هنا أن أضع تعريفات واضحة وصريحة وأرجو ممن لديه إضافة أو مشاركة أو إستفسار

المساهمة في الموضوع ..
هذه البداية .. وسوف أتبعها بتعاريف مهمة أخرى.


تعريف القدرة Power: هو معدل الشغل work المبذول او الطاقة energy المنقولة
وفي علم الرياضيات القدرة هي مشتقة deravative الشغل بالنسبة للزمن

بمعنى

P=dE/dt

where
P = power
E = Energy
t=time

ولكن ماهي الطاقة E


الطاقة Energy : هي إمكانية نظام فيزيائي من القيام ( اداء) بشغل work

توجد الطاقة في عدة أشكال : حرارة ، طاقةحركية ، طاقة كمون ، طاقة ميكانيكية ، طاقة ضوء ..

الشغل Work :

هو تكامل integration القوة لمسافة من الإزاحة .


وبمعنى آخر

كمية الطاقة المبذولة للتحريك بقوّة ما لمسافة ما، وحدة قياس الشّغل الفيزيائي حسب النظام العالمي للوحدات هي
الجول (Joule).

في حالة أن القوة كمية ثابتة قإن الشغل ناتج scalar product لعملية الضرب ، القوة المبذولة على الجسم مضروبة في الإزاحة displacement التي تحركها الجسم .

وبالرغم من أن القوة والإزاحة كميات متجهة vectors .. إلا أن حاصل ضربهما ( Dot or sacalar Product)

وبالتالي فإن الشغل ليس له إتجاه .

في وحدة ألـ SI فإن الشغل وحدته جول joule أو
( newton.meter (N.m

W = F * s

من مواضيع د.محمد باشراحيل :

2011-01-10, 09:16 PM #2
الصورة الرمزية jomma
عضو شرف

تاريخ التسجيل: Feb 2010
المشاركات: 447
Thumbs Up
Received: 6
Given: 5
شكرا للدكتور محمد، لقد اوضحت لنا ان الشغل يساوي تكامل القوة مضروبة في الإزاحة، نأمل التوضيح للإخوة المهندسين هل هذه العلاقة دائما صحيحة لجميع العمليات الديناميكية الحرارية المعروفة؟ أما انها تطبق فقط لعمليات معينة؟ ولك جزيل الشكر.

من مواضيع jomma :

2011-01-10, 09:31 PM #4
الصورة الرمزية jomma
عضو شرف

تاريخ التسجيل: Feb 2010
المشاركات: 447
Thumbs Up
Received: 6
Given: 5
تعريف الطاقة بأنها المقدرة على بذل شغل قد يصاحبه بعض الغموض، على سبيل المثال إذا كان لدينا جسم درجة حرارته 25 درجة سيلسيس، فإن مقدرته على بذل الشغل تكون صفرا إذا كانت درجة حرارة المحيط الجوي تساوي ايضا 25 درجة سيلسيس، ولكن نفس الجسم تكون له مقدرة على بذل شغل إذا كانت درجة حرارة المحيط اقل من 25 درجة سيلسيس. نامل التوضيح، ولك جزيل الشكر.

من مواضيع jomma :

2011-01-10, 11:17 PM #5
الصورة الرمزية د.محمد باشراحيل
إستشاري الملتقى

تاريخ التسجيل: Mar 2009
المشاركات: 7,041
Thumbs Up
Received: 123
Given: 15
اقتباس المشاركة الأصلية كتبت بواسطة jomma مشاهدة المشاركة
تعريف الطاقة بأنها المقدرة على بذل شغل قد يصاحبه بعض الغموض، على سبيل المثال إذا كان لدينا جسم درجة حرارته 25 درجة سيلسيس، فإن مقدرته على بذل الشغل تكون صفرا إذا كانت درجة حرارة المحيط الجوي تساوي ايضا 25 درجة سيلسيس، ولكن نفس الجسم تكون له مقدرة على بذل شغل إذا كانت درجة حرارة المحيط اقل من 25 درجة سيلسيس. نامل التوضيح، ولك جزيل الشكر.
هذا التعريف أخي المهندس جمعة هو للطاقة الميكانيكية
أما المثال الذي ذكرت فإن الطاقة الحرارية تساوي صفرا حيث

Q= Cp m ( T2-T1)=0
since T2=T1

إلا ان هناك شغلا W يساوي الطاقة المخزونة (الداخلية)..

ولإستكمال موضوع الطاقة الحرارية فإن هناك القوانيين الأربعة للحراريات
فالقانون الأول ينص على التالي

الطاقة محفوظة في أي عملية شاملة لنظام حراري والمحيط به ، غالبا ما نركز على التغييرات التي تطرأ على الطاقة الداخلية Internal Energy المفروضة U وإعتبارها نتيجة للحرارة heat Q المضافة للنظام ، والشغل W المعمول بواسطة النظام وبالتالي يمكن كتابة القانون الأول مبدأيا


وإذا أخذنا في الحسبان الضغط والحجم فإن الشغل المبذول على المحيط هو ناتج ضرب الضغط والتغير في الحجم

W=PdV

ويكون القانون كالتالي

من مواضيع د.محمد باشراحيل :

2011-01-10, 11:37 PM #6
الصورة الرمزية د.محمد باشراحيل
إستشاري الملتقى

تاريخ التسجيل: Mar 2009
المشاركات: 7,041
Thumbs Up
Received: 123
Given: 15
اقتباس المشاركة الأصلية كتبت بواسطة jomma مشاهدة المشاركة
نأمل توضيح معنى طاقة الكمون، يبدوا ان هناك اختلاف في استخدام المصطلحات بين المشرق العربي ومغربه.
الأخ المهندس Jomma
أشكر لك مداخلتك .. طاقة الكمون تسمى لدينا في السعودية الطاقة الكامنة وهي بالإنجليزية
Potential Energy وأحيانا Stored Energy
وهي طاقة تحتفظ بها الأجسام والمواد وهناك قوانين معروفة لها وهي في الميكانيكا
وهي قدرة النظام لبذل شغل نتيجة وضعه (مكانه ) أو نتيجة طبيعة تركيبته

على سبيل المثال طاقة كمون الجاذبية Gravitatinoal potential energy هي طاقة مخزونة يتم تحديدها بناءا على موقع الجسم في مجال الجاذبية

بينما طاقة الكمون اللدنة Elastic potential energy هي الطاقة المخزونة في الزنبرك .

وقانونها :




طبعا في حالة وجود إرتفاع مبداي h1 واخير h2

,( U =mg (h2-h1




وسوف أعود لتوضيح أمور أخرى .

من مواضيع د.محمد باشراحيل :

2011-01-11, 01:00 AM #7
عضو فائق التميز

تاريخ التسجيل: Sep 2009
المشاركات: 2,434
Thumbs Up
Received: 9
Given: 0
طاقة الكمون تسمى عندنا في مصر طاقة الوضع، وإن كنت أعتقد أن هذا المصطلح غير دقيق، لأنه اختزل طاقة الكمون في معنى واحد وهو الطاقة المعتمدة على الموضع
أعتقد أن تعريف الطاقة صعب، ولا أعرف إن كان هناك تعريف قياسي جامع للطاقة
الشغل، رغم ارتباطه الوثيق بالطاقة، إلا أن تعريفه أو فهم طبيعته أسهل

من مواضيع zamalkawi :

2011-01-11, 01:45 AM #8
الصورة الرمزية jomma
عضو شرف

تاريخ التسجيل: Feb 2010
المشاركات: 447
Thumbs Up
Received: 6
Given: 5
اقتباس المشاركة الأصلية كتبت بواسطة zamalkawi مشاهدة المشاركة
طاقة الكمون تسمى عندنا في مصر طاقة الوضع، وإن كنت أعتقد أن هذا المصطلح غير دقيق، لأنه اختزل طاقة الكمون في معنى واحد وهو الطاقة المعتمدة على الموضع
أعتقد أن تعريف الطاقة صعب، ولا أعرف إن كان هناك تعريف قياسي جامع للطاقة
الشغل، رغم ارتباطه الوثيق بالطاقة، إلا أن تعريفه أو فهم طبيعته أسهل
نعم ونحن في ليبيا نستعمل نفس المصطلح أي طاقة الوضع.

من مواضيع jomma :

2011-01-11, 02:21 AM #9
الصورة الرمزية jomma
عضو شرف

تاريخ التسجيل: Feb 2010
المشاركات: 447
Thumbs Up
Received: 6
Given: 5
شكرا دكتور محمد على رحابة صدرك، ما قصدته ان المقدرة على بذل الشغل لا تحددها فقط طاقة الجسم بل ايضا الحالة المحيطة به، أي الظروف المحيطية، فإذا نظرنا إلى خزان حراري في منطقة باردة في القطب الشمالي على سبيل المثال فإنه سوف نتحصل منه على شغل ميكانيكي كبير مقارنة بوضعه في منطقة حارة مثل الصحراء الكبري على سبيل المثال. الأفضل استخدام مفهوم الإكسيرجي للتعبير على المقدرة على بذل الشغل.

من مواضيع jomma :

2011-01-11, 04:02 PM #10
الصورة الرمزية jomma
عضو شرف

تاريخ التسجيل: Feb 2010
المشاركات: 447
Thumbs Up
Received: 6
Given: 5
اقتباس المشاركة الأصلية كتبت بواسطة د.محمد باشراحيل مشاهدة المشاركة
هذا التعريف أخي المهندس جمعة هو للطاقة الميكانيكية


أما المثال الذي ذكرت فإن الطاقة الحرارية تساوي صفرا حيث

q= cp m ( t2-t1)=0
since t2=t1

إلا ان هناك شغلا w يساوي الطاقة المخزونة (الداخلية)..

إذا كان الجسم في حالة اتزان حراري مع محيطه فلن تكون للطاقة الداخلية المخزونة المقدرة على بذل الشغل، الشغل في هذه الحالة يمكن الحصول عليه فقط إذا كان للجسم طاقة وضع (طاقة كمون) أو طاقة حركة.
هذه المعادلة هي حالة خاصة للقانون الأول، الطرف اليمين من المعادلة يعبر عن التغير في الطاقة الداخلية اذا كانت المادة صلبة او سائلة (cp =cv)، والشغل في الطرف اليسار من المعادلة يساوي صفر. الطرف اليمين ينقصه التغير في طاقة الوضع (الكمون) والتغير في طاقة الحركة.
الطرف اليمين يعبر عن التغير في الإنثلبي اذا كانت المادة تسلك سلوك الغاز المثالي.
المعادلة تكون صحيحة فقط للأبخرة والغازات غير المثالية إذا تمت العملية مع ثبوت الضغط.

ولإستكمال موضوع الطاقة الحرارية فإن هناك القوانيين الأربعة للحراريات
فالقانون الأول ينص على التالي

الطاقة محفوظة في أي عملية شاملة لنظام حراري والمحيط به ، غالبا ما نركز على التغييرات التي تطرأ على الطاقة الداخلية internal energy المفروضة u وإعتبارها نتيجة للحرارة heat q المضافة للنظام ، والشغل w المعمول بواسطة النظام وبالتالي يمكن كتابة القانون الأول مبدأيا


ايضا ينقص المعادلة التغير في طاقة الوضع وطاقة الحركة
وإذا أخذنا في الحسبان الضغط والحجم فإن الشغل المبذول على المحيط هو ناتج ضرب الضغط والتغير في الحجم

w=pdv

المعادلة صحيحة فقط للعمليات شبه المتوازنة (quasi-static process)ايضا يطلق عليها العمليات الإنعكاسية (reversible processes)

ويكون القانون كالتالي


بارك الله فيك، وربنا يوفقنا جميعا.

من مواضيع jomma :