ما الطاقة؟ مفهوم مجرد استغرق العلماء وقتا طويلا

يصعب اختصار المعنى العلمي للطاقة في جملة أو جملتين. وهناك سبب وجيه لذلك: فالطاقة مفهوم مجرد استغرق العلماء وقتًا طويلاً لاكتشافه. وعلى الرغم من أن مفهوم الطاقة عام جدا، فالتغيرات في الطاقة مرتبطة تقريبًا بجميع الظواهر والعمليات، لكن الطاقة لا ترتبط بخاصية واحدة للمادة. على سبيل المثال، نشعر جميعنا بشكل تلقائي بـ"السخونة" ونربط مفهوم درجة الحرارة بخاصية المادة هذه، كما نربط مفهوم القوة بتطبيقاته في الدفع والجذب. من زاوية أخرى، ترتبط الطاقة بالعديد من خصائص أو ظروف المادة بما في ذلك درجة الحرارة والقوة والحركة والمستوى الذري والكتلة والشحنة وما إلى ذلك. حقيقة أن مفهوم الطاقة عام جدا تجعل من الصعب تحديد ماهيته بدقة. سبب آخر لصعوبة تحديد مفهوم الطاقة، هو أن قيمة الطاقة نفسها نادرًا ما تكون ذات أهمية؛ لكن التغييرات في قيم الطاقة هي ما يهمنا. في الواقع، سنرى أن التغيير في الطاقة يرتبط ارتباطًا مباشرًا بـ"مقدار" التفاعل الذي حدث. هذا هو جذر نموذج التفاعل بين الطاقة، فهو يساعد في شرح كيفية تغير الطاقة عند حدوث تفاعل. ويعد الحفاظ على الطاقة أحد أهم قوانين الحفظ الأساسية في الفيزياء. رياضيا، بيان الحفاظ على الطاقة يكتب بهذه الطريقة: Δ E total =Q+W حيث يمثل الجانب الأيسر من المعادلة مجموع أنواع الطاقة التي تغيرت في النظام الفيزيائي أثناء تفاعل معين: Etot = ∑ΔE. ويمثل الجانب الأيمن من المعادلة جميع الطرق التي يمكن بها إضافة الطاقة أو إزالتها من النظام المادي. يحدث نقل الطاقة على شكل حرارة Q عندما يتفاعل النظام مع بيئة ذات درجة حرارة مختلفة. ويمثل نقل الطاقة كعمل W جميع أنواع نقل الطاقة الأخرى التي لها علاقة بالقوة الصافية التي تمارس على النظام أو بواسطته. عندما يتم نقل الطاقة إلى النظام، تكون الحرارة أو العمل موجبة مما يؤدي إلى زيادة الطاقة الإجمالية للنظام. وبالمثل، عندما يتم نقل الطاقة من النظام، تكون الحرارة أو العمل سالبة مما يؤدي إلى انخفاض في إجمالي الطاقة للنظام. يمكن الاستعانة بهاتين العبارتين كتعريف عملي لمفهوم الطاقة: - الطاقة مفهوم مجرد يميز تفاعلات المادة. - يعد التغير في طاقة النظام الفيزيائي مقياسا كميا لدرجة تفاعلاته مع الأنظمة الفيزيائية الأخرى. — المصدر: منشور على صفحة «مركز براهين» في فيسبوك