علوم الأرض والجيولوجيا

نشاط عملي يوّضح الكيفية التي تتم بها الحصول على الطاقة من الشمس

2011 تجارب علمية بيئتنا

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الطاقة الشمس كيفية الحصول على الطاقة من الشمس علوم الأرض والجيولوجيا

الأهداف

1.اكتشاف أكثر الطرق فاعلية في امتصاص الطاقة الحرارية للشمس.

 

الأدوات التي تحتاجها

1- قارورتان بلاستيكيتان

2- بالونان

 

3- حلقتان (طوقان) مطاطيتان

4- طلاء أسود

 

5- طلاء أبيض

6- جريدة

 

7- مصباح أو يوم مشمس

8- فرشاة دهان

 

خطوات العمل 

1-قم بطلاء إحدى القارورتين البلاستيكيتين باللون الأبيض والقارورة الثانية باللون الأسود (راجع "التعليمات المفيدة").

2- ضع بالوناً على عنق كل قارورة واستخدم حلقة مطاطية لتثبيت البالونات في مكانها.

3- ضع كلتا القارورتين تحت أشعة الشمس وراقب ما يحصل للبالونات خلال الدقائق القليلة القادمة.

4- يجب أن تشاهد بعد دقائق قليلة أن أحد البالونين ينتصب بشكل عمودي عندما يتمدد الهواء داخله. وعند حدوث ذلك، انقل القارورتين إلى الظل. ماذا سيحدث الآن للبالونين؟

5- لا تقلق إذا لم تكن أشعة الشمس كافية، لأنك ما زلت قادراً على إنجاز النشاط. استخدم مصباح طاولة بدلاً من الشمس. ضع المصباح بحيث تسلط ضوءه مباشرة على البالونات من الأعلى بمسافة 6 بوصات (15 سم).

 

إن الصفائف الشمسية عبارة عن مجموعات من المرايا المنحنية (شبه الكروية) التي تركز أشعة الشمس وتجعلها أقوى. وتستطيع اكتشاف هذا  الأثر بنفسك من خلال صنع مرآة منحنية بسيطة.

أحضر قطعة رقيقة من الورق المقوى (الكرتون) وغلفها برقائق الألمنيوم.. 

اثنِ ورقة الكرتون حتى تتقوس على شكل منحنى (انظر للأسفل جهة اليمين) وضعها خلف القارورتين بحيث تسقط عليها أشعة الشمس. هل تنتفخ البالونات بسرعة أكبر عندما تكون أشعة الشمس مركزة خلف القارورتين؟

 

تستطيع اختبار مدى فاعلية الألوان الأخرى في امتصاص أشعة الشمس، وذلك بطلاء قوارير أخرى بألوان مختلفة.

حاول إعادة التجربة باستخدام قارورة باللون الأرجواني (إلى الأسفل) أو قارورة بلون أزرق. أي الألوان تعمل بصورة أفضل؟

 

تحليل النشاط

لابدّ أنك اكتشفت أنه خلال وقت محدد تمدد البالون المثبت على القارورة السوداء أكثر من تمدد البالون المثبت على القارورة البيضاء لأن اللون الأسود يمتص الحرارة أكثر من اللون الأبيض.

وعندما ترتفع درجة حرارة الهواء داخل القارورة فإنه يتمدد ويؤدي إلى انتفاخ البالون.

إذا نفذت نشاط المتابعة مستخدماً مرآة منحنية، لابدّ أنك لاحظت أن البالونات انتفخت بسرعة أكبر لأن المرآة قامت بتركيز أشعة الشمس وزيادة كمية الطاقة الحرارية الموجهة على القوارير.

 

يمكن استخدام الأنواع الأخرى للطاقة الحرارية في توليد الطاقة أيضاً، إذ يمكن، على سبيل المثال، تحويل الحرارة الكامنة في باطن الأرض إلى طاقة كهربائية.

تقع الطبقة الخارجية من جوف الأرض المكونة من معادن سائلة على عمق أكثر من 1.200 ميل (2.000 كم) تحت سطح الأرض. من المعتقد أن درجات الحرارة في تلك الطبقة تصل إلى 7232 درجة فهرنهايت (4000 درجة مئوية) على أقل تقدير.

وحيث تكون قشرة الأرض رقيقة جداً تندفع الصخور المنصهرة والبخار الموجود بحرارة فائقة إلى السطح بفعل البراكين والشقوق الصخرية.

 

ويمكن استخدام هذه الحرارة التي تخرج إلى السطح في مجالات التدفئة وتوليد الكهرباء، ونطلق على هذا النوع من الطاقة اسم «الطاقة الجوفية».

وللاستفادة من الطاقة الجوفية يتم ضخ الماء البارد عبر آبار يصل عمقها إلى 6500 قدم (1980 م). تملأ المياه التشققات الموجودة في الصخور العميقة والحارة.

وعندما تقوم هذه الصخور بتسخين الماء يُعاد ضخه إلى السطح مرة أخرى بدرجات حرارة تصل إلى 390 درجة فهرنهايت (200 درجة مئوية).

 

إن الماء لا يغلي بما أنه تحت الضغط، ولكن حين يعود إلى السطح ويصل إلى الضغط الجوي الطبيعي فإنه يتحول إلى بخار بسرعة حيث يدير العنفات في المولدات التي تنتج الكهرباء. ويمكن استخدام طاقة الرياح أيضاً في توليد الكهرباء.

تستخدم طاقة الرياح في تحريك شفرات كبيرة متحركة (عنفات) مشابهة لشفرات المراوح، وتقوم هذه الشفرات بتشغيل مولّدة لإنتاج الكهرباء. يمكن أن يبلغ عرض الشفرات 330 قدماً (100 م) لالتقاط أكبر كمية ممكنة من الرياح.

تكون الشفرات مزودة بمجسات تقوم بتشغيلها عند هبوب الرياح. تستطيع عنفة رياح واحدة كبيرة أن تولد كهرباء تكفي لإمداد بلدة صغيرة، أما للمساحات الأكبر فيتم جمع عدد أكبر من العنفات في يُطلق عليها «مزارع الرياح» (مناطق عنفات توليد طاقة الرياح).

مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪هل يمكن تجربة الواقع الافتراضي مع اللمس؟
يفن والاس
يحدث ذلك بالفعل. ويُطلق على خلق الإحساس باللمس اسم «اللمسيات» Haptics، وتعكف العديد من الشركات على تطويرها بالفعل. وأنتجت شركة غو تاتش في آر Go Touch VR الفرنسية جهاز في آر تاتش VRtouch، الذي يتصل بأطراف الأصابع ويطبق ضغوطاً مختلفة تماثل ما قد تستشعره في العالم ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪أي كوكب خارجي يرجّح أن يؤوي الحياة على سطحه؟
يان ديفيز
تُكتشف كواكب خارجية جديدة باستمرار، ومن ثمَّ فإن إجابة هذا السؤال لا تظل ثابتة لفترة طويلة. ويضم فهرس الكواكب الخارجية الصالحة للسكنى حاليّاً 55 مرشحاً واعداً، وهي مصنَّفة حسب مؤشر الشبه بالأرض Earth Similarity Index ESI - وهو مؤشر إلى مدى ملاءمة درجة الحرارة السطحية وغيرها من الظروف لنمط الحياة على الأرض. ويتصدر القائمة بعلامة %93 على المؤشر ESI الكوكب تيغاردن ب Teegarden b، الذي يدور حول نجم قزم أحمر على بُعد 12 سنة ضوئية فقط ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪هل هناك أبيض مثالي؟
ي وونغ
نرى اللون الأبيض عندما تصل العديد من الألوان الفاتحة إلى أعيننا مرة واحدة؛ أما «الأبيض المثالي» فيمزج جميع الألوان. ولا تنتج الشمسُ لوناً أبيض مثاليّاً تماماً، إذ تمتص بعض العناصر التي تحتوي عليها قليلا من اللون. وسيكون ذلك صعباً جدّاً، لكن يمكن نظريّاً إنتاج ضوء اصطناعي أبيض اللون ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪ما الذي يُستخدَم لتلوين الزجاج الملون؟
يكولاس فوستر
استخدمت الأملاح المعدنية والجزيئات المعدنية الصغيرة لتلوين الزجاج منذ آلاف السنين. وتستخدم الجزيئات المعدنية حركة الإلكترونات التي تجعل المعادن مفيدة كأسلاك. وتحتجز الإلكترونات الموجودة على الأسطح المعدنية بعض ألوان الضوء وتعكس الألوان الأخرى. وتعكس معظمُ الصفائحِ المعدنية الكبيرة جميعَ الألوان المرئية، ومن ثمَّ تعمل الأسطح اللامعة كمرايا. أما الجزيئات المعدنية الأصغر؛ فتحتجز وتعكس الألوان المرئية. وبإضافة الزجاج الملون ... (قراءة المقال)