وحدات قياس الطاقة الميكانيكية والكهربائية والحرارة

قد يهمك أيضا

وحدات قياس الطاقة الميكانيكية والكهربائية والحرارة 

في هذا الموضوع نتعرض لوحدات قياس الطاقة، فالطاقة عموما (سواء ميكانيكية أو كهربية أو حرارية) تقاس بوحدة الجول Joule . ولطاقة صورة مختلفة مثل طاقة الوضع Potential Energy والحركة Kinetic Energy والشغل Work ، اما الطاقة الحرارية فانها تقاس بالدرجة المئوية او بالدرجة المطلقة (مقياس كلفن)، كما ان الطاقة الكهربائية لايمكن الا ان تاتي من طاقة اخرى. 

ففى حالة الطاقة الميكانيكية

يمكن التعبير عن الطاقة الميكانيكية بثلاث صور مختلفة (كلها صور لنفس الطاقة ولكن بتحولات مختلفة):

طاقة الوضع Potential Energy, : PE = mass x gravity acceleration x height

وطاقة الحركة Kinetic Energy, : 20.5 mass x velocity = KE

والشغل Work, : وهو الانجاز النهائى المطلوب من هذه الطاقة الميكانيكية ، وهو عبارة عن تحريك شئ ما لمسافة معينة، Work = Force x distance .

وجميعها يقاس بوحدة الجول. والشكل التالى يمثل ثلاث صور للطاقة الميكانيكية وصور مختلفة للشغل.

والجول يعبر عن كمية الشغل Work الذى تبذله قوة قد رها واحد نيوتن حين تدفع جسما لمسافة قدرها متر واحد:

Work = Mechanical Energy (J) = Force (N) x Distance (mt) = Joules 

وفى حالة الطاقة الكهربية

فإن نفس الوحدة (الجول) تمثل الطاقة الكهربية المستهلكة فى الثانية داخل أى جهاز كهربى له قدرة Power تساوى واحد وات:

Electrical Energy = Power (watt) × time (sec) = Volt × Amp × Sec = Joules

وحيث أن هذه الوحدة تمثل كمية ضئيلة من الطاقة فإننا يمكن أن نستخدم وحدات أكبر مثل kWatt-Hour

ملحوظة : الجول يعادل أيضا كهربيا:

• الطاقة التي تكتسبها شحنة كهربية مقدارها 1 كولوم عند تحركها بين فرق جهد مقداره 1 فولت .
• الطاقة اللازمة لتسيير تيار كهربائي قدره 1 أمبير بين فرق جهد قدره 1 فولت مدة 1 ثانية

وأصل الطاقة الكهربية يمكن أن يكون كيميائيا كما فى البطاريات ، أو حراريا ميكانيكيا كما فى محطات التوليد، 

أو ضوئيا كما فى الخلايا الشمسية . والمهم هنا التأكيد على أن الطاقة الكهربية لا تأتى إلا من طاقة أخرى.

أما فى حالة الطاقة الحرارية: 

فإن الطاقة تقاس فى الغالب بوحدة تسمى كالورى Calorie (وفى النظام الإنجليزى تقاس بوحدة أخرى هى الـ British Thermal Unit, BTU ) ، والجول يمثل الطاقة المستهلكة Q لرفع درجة حرارة جرام ر واحد من الماء درجة مئوية واحدة .

(℃) 𝐴𝑚𝑜𝑢𝑛𝑡 𝑜𝑓 𝐻𝑒𝑎𝑡=𝑄=𝑚(𝑘𝑔) × 𝑐 (𝑆𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐 𝐻𝑒𝑎𝑡 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡)× Δ𝑇

علما بأن درجات الحرارة يمكن أن يعبر عنها بثلاث طرق مختلفة :

• الطريقة الأولى باستخدام درجة الحرارة المئوية .
• الطريقة الثانية باستخدام درجة الحرارة المطلقة أو مقياس كلفن   Absolute Temperature) , Ko) ، ونحصل عليها بإضافة 273 إلى الدرجة المئوية.
• والطريقة الثالثة هى قياس الحرارة بالفهرنهايت (الأكثر استخداما فى أمريكا) ، والمعادلة التالية تعبر 
• عن طريقة التحويل من درجة مئوية إلى فهرنهايت.

F = 32 + 1.8 times °C

المصدر : كتاب هندسة القوى الكهربائية