كيفية قياس الطاقة

يقصد بقياس الطاقة التعبير عن الطاقة -المبذولة أو اللازمة لبذل شغل- بقيم نستطيع أن نعرف معها المقدار اللازم لأداء عمل ما. توجد طرق متعددة لقياس الطاقة من أهمها، "الوحدة الحرارية البريطانية British Thermal Unit" ويرمز لها بـ "و ح ب BTU". تعبر الوحدة الحرارية البريطانية عن مقدار الطاقة الحرارية اللازمة لرفع درجة حرارة رطل^(*) ماء درجة فهرنهايت^(**) واحدة، وهو ما يعني أننا إذا رفعنا درجة حرارة 453 جرام من الماء درجة واحدة على مقياس الفهرنهايت فإننا نكون قد بذلنا شغلا مقداره 1 وحدة حرارية بريطانية، ولتقريب هذه الوحدات إلي الذهن فإن:-

1 و ح ب تعادل الحرارة الناتجة – تقريبا- عن حرق عود كبريت واحد، في حين أن 1000 و ح ب تعادل الطاقة الكامنة في باكو شيكولاتة زنة 100 جرام، أما إذا أردنا صنع فنجان شـاي فإننا نحتاج حوالي 2000 و ح ب.

أيضا يمكننا قياس الطاقة والتعبير عنها بوحدة أخرى هي "جـول"، وترجع لفظة "جول" إلى العالم البريطاني "جيمس بريسكوت جول "James Prescott Joule، الذي عاش في الفترة من 1818 حتى 1889، وهو أول من أكتشف أن الحرارة هي أحد صور الطاقة وعبر عنها بوحدة الجول، ولعل أول ما يتبادر إلى الذهن هو العلاقة بين الوحدة الحرارية البريطانية والجول، فنجد أن 1000 جول تعادل 1 و ح ب، وعليه فنحن نحتاج 2 مليون جول لصنع نفس الفنجان السابق من الشاي.

يعرف الجول على أنه الطاقة اللازمة لرفع ثقل وزنة 453 جرام ارتفاعا قدرة 23 سنتيمتر. وبناء على ذلك فإن رفع 2 كيلو سكر من الأرض إلى منضدة ارتفاعها حوالي 69 سنتيمتر (69 سم) يحتاج إلى طاقة مقدارها 15 جول. كما أن قطعة خبز ( 10 سم × 10 سم) مغطاة بالزبد تحتوي قدرا من الطاقة يقدر بحوالي 315.000 جول أي (315 كيلو جول)، وهو ما يكفي لعمل الآتي:-

• الجري لمدة 6 دقائق.
• قيادة دراجة لمدة 10 دقائق.
• الهرولة لمدة 15 دقيقة.
• النوم لمدة ساعة ونصف.
• تسيير سيارة لمدة 7 ثوان بسرعة 80 كيلومتر/ساعة.
• إضاءة مصباح 60 وات لمدة ساعة ونصف.
• رفع ثقل السكر السابق من الأرض للمنضدة 21.000 مرة.

الطاقة لا تفني ولا تخلق من العدم لكننا نستطيع تحويلها من صورة لأخرى، فالطعام يختزن الطاقة في صورة كيميائية وهو ما يجعله كمون طاقة، وعندما يستخدم الجسم هذه الطاقة المختزنة لأداء شغل، فإنها تتحول إلي طاقة حركة.

فإذا أكل الشخص زيادة عن حاجته فإن الجسم لا يستطيع حرق هذه الطاقة الزائدة فيحتفظ بها في شكل خلايا دهنية ككُمُون طاقة.

(*) الرطل هو وحدة بريطانية للتعبير عن الأوزان، ويعادل الرطل الواحد 453 جرام، أنظر جداول التحويلات.