الوقود//الدرس الاول

[عاطف خليفة]

الوقود

علمت من دراستك السابقة أن الطاقة الضوئية للشمس تتحول أثناء عملية البناء الضوئي إلي طاقة كيميائية تختزن في النبات في صورة مواد مثل : الخشب والسكر والنشا والدهون و.......
وتتركب هذه المواد أساسا من عنصري الكربون والهيدروجين لذا تسمي بالمواد الهيدرو كربونية (الهيدرو كربونات) وقد أطلق عليها قديما اسم المواد العضوية
وتسمي المواد العضوية القابلة للأشتعال بالوقود العضوي
الوقود العضوي: مواد عضوية قابلة للاشتعال تتركب اساسا من عنصري الكربون والهيدروجين
ومن أهم أنواع الوقود العضوي والتي تعتبر مصدرها كائنات حية (نباتية أو حيوانية ): زيت البترول-الفحم-الغاز الطبيعي
والتي يمكن تسميتها ب:
-الوقود الحفري : لأنها تستخرج من باطن الأرض (الحفر)
-الوقود التقليدي :لاعتياد استخدامها
-الوقود غير المتجدد: لأن ما يستهلك منها لا يمكن تجديده
مما سبق يتضح أن : الطاقة الشمسية هي مصدر جميع أنواع الوقود العضوي
الوقود العضوي يتركب اساسا من عنصري الكربون والهيدروجين
يتواجد الوقود العضوي في حالات المادة الثلاثة (الصلبة والغازية والسائلة)
يختلف الوقود العضوي عن الوقود النووي ويمكننا بشكل عام أن نعرف الوقود كالتالي :
الوقود: مواد قابلة للاشتعال عند اتحادها بالاكسجين تتحول طاقتها الكيميائية المختزنة إلي طاقة حرارية من خلال تفاعل طارد للحرارة

[عاطف خليفة]

وبالرغم من أن هناك عددا كبيرا جدا من تفاعلات الطاردة للحرارة إلا أن القليل منها يستخدم كمصادر للوقود وهو ما يعني أن هناك عدة معايير ينبغي مراعاتها عند أختيار الوقود المناسب

معايير اختيار الوقود:
يتم المفاضلة بين أنواع الوقود في بلدان العالم المختلفة أو في المناطق المختلفة لنفس البلد لاختيار أصلح أنواع الوقود للأستخدام علي أساس البعدين البيئي والأقتصادي
يتم اختيار الوقود بناء علي الاعتبارات التالية :
1)هل الوقود طبيعي أم مخلق ؟
إذا كان طبيعي : - هل يوجد بكميات كبيرة ؟
-ما هو الاحتياطي منه ؟
-هل يوجد في مكان واحد أم في عدة أماكن متفرقة ؟
-هل أماكن تواجده قريبة من أماكن استهلاكه؟
وإذا كان مخلقا :-هل هو غالي الثمن؟
- هل تستخدم طاقة في تصنيعه؟

2)هل يحتوي الوقود علي شوائب ؟
إذا كان يحتوي علي شوائب :
-هل ينتج عن احتراقها مع الوقود مواد ضارة ملوثة للبيئة ؟
-ما هي تكاليف تنقية هذة الشوائب ؟
-هل يمكن فصل هذه الشوائب وبيعها (لتقليل التكلفة) ؟

3)ما نوع أجهزة احتراق الوقود ؟
هل تناسب احتراق الوقود ؟ أم يستلزم إجراء تعديل علي تصميمها ؟وما تكاليف ذلك ؟

4)هل ينتج عن احتراق الوقود مواد صلبة ؟
إذا كان يحتوي علي مواد صلبة : هل يمكن استخدامها ؟ أم أن هناك عبئا في التخلص منها ؟

[عاطف خليفة]

5) هل للوقود قيمة سعرية عالية ؟
6) هل الوقود سام أو صعب التداول؟
7)هل يستخدم الوقود في غرض واحد أم في عدة أغراض ؟
8)هل يسهل نقل الوقود وتخزينه؟

احتراق الوقود :
الاحتراق :عملية أكسدة سريعة يصاحبها انطلاق طاقة ؟

يتضح من التعريف أنه ليس من الضروري أن تتأكسد المادة بالأكسجين في عمليات الاحتراق لأنه قد تحدث عمليات أكسدة لا يكون الاكسجين طرفا فيها
(أي تتم عملية الاكسدة بواسطة عامل مؤكسد أخر غير الأكسجين )

تطبيق: يحترق غاز الهيدروجين في غاز الكلور (العامل المؤكسد)مكونا غاز كلوريد الهيدروجين ويكون التفاعل مصحوبا بانطلاق ضوء وحرارة
H2(g)+CL2(g)----2HCL(g) +Heat .Light
وما يهمنا في هذا المجال هو عمليات احتراق الوقود العضوي في أكسجين الهواء الجوي وفيها :
-يتأكسد الكربون إلي غاز ثاني أكسيد الكربون
-يتأكسد الهيدروجين إلي ماء
-تنطلق طاقة يتوقف مقدارها علي نوع ومقدار الوقود المستخدم
(C.H)+O2---CO2+H2O+Energyالمركب العضوي

ملاحظات :
*قد تكون طاقة احتراق الوقود في صورة طاقة حرارية وضوئية أو طاقة حرارية فقط
*تحصل الكائنات الحية علي الطاقة اللازمة لها من احتراق المواد الغذائية في أجسامها

[عاطف خليفة]

*احتراق الغذاء في أجسام الكائنات الحية يكون بطيئا لذا تتولد عنه طاقة حرارية فقط ولا يتولد عنه طاقة ضوئية

أسئلة الدرس الأول:
اكتب المصطلح العلمي الدال علي العبارات التالية :
1) مركبات تحتوي علي عنصري الكربون والهيدروجين فقط
2) مواد عضوية قابلة للاشتعال تتركب أساسا من عنصري الكربون والهيدروجين
3) الوقود الذي يستخرج من باطن الأرض
4) مواد قابلة للاشتعال عند اتحادها بالأكسجين تتحول طاقتها الكيميائية المختزنة فيها إلي طاقة حرارية
5) عملية أكسدة سريعة يصاحبها انطلاق طاقة

اختر الاجابة الصحيحة مما بين القوسين :
1)يتكون الوقود العضوي أساسا من عنصري ........... (الكربون الهيدروجين/الكبريت والهيدروجين/الكربون والأكسجين / الأكسجين والهيدروجين )
2)المركب ..........لا يعتبر من المركبات العضوية
((CH3COOH/CH4/Na2CO3/C2H5OH
3)كل مما يلي من أنواع الوقود الحفري عدا ..........
(زيت البترول/الفحم/الكهرباء/الغاز الطبيعي)
4)من أمثلة الوقود الغازي..........
(الكيروسين/الاسيتيلين/الجازولين/الازوت)
5)يمكن تسمية زيت البترول بكل مما يلي عدا ..........
(وقود حفري/وقود تقليدي/وقود حيوي/وقود غير متجدد)
6) كل مما يلي من أمثلة الوقود الحيوي عدا ............
(الخشب/السكريات/النشويات/الدهون)
7)يتم المفاضلة بين أنواع الوقود المختلفة تبعا ل............... (مدي صعوبة تداولها/سهولة نقلها /قيمتها السعرية/جميع ما سبق)

[عاطف خليفة]

8)في عملية الاحتراق تتحول الطاقة ........المختزنة في الوقود إلي طاقة حرارية
(النووية/الكيميائية/الميكانيكية/الضوئية)
9)يتصاعد ..........عند احتراق أي وقود عضوي
(ثاني أكسيد كربون وهيدروجين /ثاني أكسيد كربون وأكسجين/ثاني أكسيد كربون وبخار ماء)
10)ينتج عن احتراق السكريات في الجسم طاقة...........
(ضوئية/حرارية/صوتية/جميع ما سبق)
وضح بالمعادلات الرمزية:
1) تفاعل احتراق لا يكون أكسجين طرفا فيه
2) تفاعل احتراق وقود عضوي

صنف أنواع الوقود التالية مع ذكر أساس التصنيف :
1)المازوت 2)فحم الكوك
3)الجازولين 4)النشويات
5)الخشب 6)البوتاجاز
7)الدهون 8) غاز الفحم

ما المقصود بكل من :
1)الوقود 2)الهيدرو كربونات
3)الوقود العضوي 4)الوقود الحفري
5)الوقود غير المتجدد 6) الاحتراق

علل لما يلي:
1- الطاقة الشمسية هي مصدر جميع أنواع الوقود العضوي
2- تسمية الفحم بالوقود الحفري
3- تسمية زيت البترول والغاز الطبيعي بالوقود التقليدي
4- صعوبة تداول الوقود النووي
5- الوقود الغازي والوقود السائل أفضل من الوقود الصلب
6- احتراق الغذاء في الجسم غير مصحوب بتولد طاقة ضوئية

[عاطف خليفة]

1- لا يعني تفاعل الأكسدة بالضرورة اتحاد المادة بالأكسجين

أسئلة متنوعة :
1)اذكر أنواع الوقود العضوي مع ذكر مثال لكل منها
2) ما هي الاعتبارات البيئية والاقتصادية التي يجب أخذها في الاعتبارات عند اختيار وقود معين ؟