เรื่องที่ 2  รูปของพลังงานประเภทต่าง ๆ

พลังงานที่เราใช้กันอยู่นั้นอยู่ในหลายรูปแบบด้วยกัน เช่น เราใช้พลังงานเคมี ที่ได้จาก สารอาหารในร่างกายทํางานยกวัตถุต่าง ๆ การทําให้วัตถุเคลื่อนที่ไปเรียกว่า ทําให้วัตถุเกิดพลังงานกล เราใช้พลังงานความร้อน ในการหุงหาอาหารให้ความอบอุ่นและทําให้เครื่องจักรไอน้ำเกิดพลังงานกล พลังงานแสง ช่วยให้ตาเรามองเห็นสิ่งต่าง ๆ รอบตัวได้ การที่เราได้ยินเสียง และเราใช้พลังงานไฟฟ้า กับเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ 

รูปแบบของพลังงานจัดเป็น 2 กลุ่ม คือ พลังงานที่ทํางานได้ และพลังงานที่เก็บสะสมไว้

   - พลังงานที่เก็บสะสมไว้ เช่น พลังงานเคมี พลังงานศักย์ พลังงานนิวเคลียร์

   - พลังงานที่ทํางานได้ คือ พลังงานที่ได้จากกิจกรรมต่างๆ เช่น พลังงานความร้อน  พลังงานแสง พลังงานความร้อน พลังงานแสงสว่าง พลังงานเสียง พลังงานจลน์

   - พลังงานงานในรูปอื่น ๆ เช่น พลังงานชีวมวล

พลังงานที่เก็บสะสมไว

พลังงานศักย์เป็นพลังงานของวัตถุเนื่องจากตําแหน่งในสนามของแรง เนื่องจากต้องทํางาน จากตําแหน่งหนึ่งพลังงานศักย์เป็นพลังงานที่จัดเป็นพลังงานที่สะสมไว้ มี 2 ชนิด คือ พลังงานศักย์ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก และพลังงานศักย์ที่ได้จากวัตถุที่ยืดหยุ่น

พลังงานศักย์โน้มถ่วง

พลังงานศักย์ที่ขึ้นอยู่กับตําแหน่ง หากวัตถุอยู่บริเวณพื้นผิวโลกที่มีแรงดึงดูดของโลก หรือ สนามความโน้มถ่วงของโลก พลังงานศักย์ที่อยู่ที่สูงซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทํา ต่อวัตถุ ถ้าเรายกวัตถุมวล  m ให้สูงขึ้นในแนวดิ่งจากพื้นดินเป็นระยะ  h  โดยที่วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวแล้ว เราจะต้องออกแรง  F  ขนาดหนึ่งที่มีขนาดเท่ากับขนาดของน้ำหนักของวัตถุ  mg จึง จะสามารถยกวัตถุขึ้นได้ ตามต้องการ พลังงานศักย์โน้มถ่วงจะได้ตามสมการ           …. (2)

พลังงานศักย์ยืดหยุ่น

คือ พลังงานที่สะสมอยู่ในสปริงหรือวัตถุยืดหยุ่นอื่นๆ ขณะที่ยืดตัวออกจากตําแหน่งสมดุล  ในการออกแรงดึงสปริง เป็นระยะ  x จะเกิดงานเกิดขึ้น ปริมาณงานที่เกิดขึ้นในการดึงสปริง จะเกิด พลังงานศักย์ยืดหยุ่น 

พลังงานนิวเคลียร์

การเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์นั้นต้องอาศัยแร่ธาตุบางอย่าง เช่น แร่ยูเรเนียม ธาตุดิวเทอร์เรียม เป็นเชื้อเพลิงซึ่งอาจถือได้ว่าเป็นแหล่งพลังงานที่มีต้นกําเนิดจากโลกเรานี้นักวิทยาศาสตร์ผู้โด่งดัง อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ผู้คิดค้นสูตรฟิสิกส์ขึ้นเป็นคนแรกที่ว่าด้วยมวลสารสามารถแปลง เป็นพลังงาน และพลังงาน (E ) ที่เกิดขึ้นมีปริมาณเท่ากับ (M ) ที่หายไปจากการปฏิกิริยาคูณด้วย ความเร็วแสง (C ) ยกกําลัง 2 ตามสูตรทางฟิสิกส์ดังนี้

พลังงานเคมี

จัดเป็นพลังงานที่เก็บสะสมไว้ในสสารต่าง ๆ เช่น อาหาร และเชื้อเพลิง พลังงานเคมีสามารถ เปลี่ยนเป็ นพลังงานรูปอื่นได้ เช่น อาหารที่เรารับประทานเข้าไปในร่างกายนั้นสามารถเปลี่ยนเป็น พลังงานเคมี ไว้ใช้ประโยชน์สําหรับอวัยวะต่าง ๆ ในร่างกายได้

พลังงานที่ทํางานได้

คือ พลังงานที่ได้จากการทํากิจกรรมต่าง ๆ ให้ได้พลังงานออกมาหลายรูปแบบ เช่น

        - พลังงานความร้อน

    - พลังงานแสง

         - พลังงานเสียง

         - พลังงานอิเล็กทรอนิกส์

        – พลังงานจลน์

พลังงานความร้อน

พลังงานความร้อนที่ได้จากการเผาไหม้ จากเตาพลังงานความร้อนเราสามารถรู้สึกได้ พลังงาน ความร้อนที่ใหญ่ที่สุดคือดวงอาทิตย์จัดเป็นเหล่งพลังงานความร้อนที่ใหญ่ที่สุด

พลังงานเสียง

พลังงานเสียงเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่เกิดจากการสั่นสะเทือน เราสามารถได้ยินได้ คือเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่สําคัญโดยมนุษย์ เพราะเราใช้เสียงในการสื่อสาร หรือแม้แต่สัตว์ หรือพืชบางชนิดจะ ใช้เสียงในการส่งสัญญาณเช่น พลังงานเสียงที่ได้จากพูดคุยกัน พลังงานเสียงที่ได้จากเครื่องดนตรีเป็นต้น

พลังงานแสง

หลอดไฟฟ้าให้พลังงานแสงแก่เรา ดวงอาทิตย์เป็นอีกแหล่งหนึ่งที่เป็นพลังงานงานแสงสว่าง ทําให้เราสามารถมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้ ถ้าปราศจากพลังงานแสงเราจะอยู่ในความมืด

พลังงานอิเล็กทรอนิกส์

 พลังงานประเภทหนึ่งที่ทําให้คอมพิวเตอร์ทํางาน เป็นประเภทของพลังงานที่ใช้ได้อย่างมาก และเป็นพลังงานที่ใช้ได้อย่างต่อเนื่อง

พลังงานจลน์

วัตถุทุกชนิดที่เคลื่อนที่ได้ล้วนแต่มีพลังงานจลน์ วัตถุที่เคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็วแสดงว่ามพลังงานจลน์มาก ตัวอย่างเช่น การขับรถยนต์ได้เร็วจะมีพลังงานจลน์มากนั่นเอง

การหาค่าพลังงานจลน์ของนักเล่นสกีผู้นี้ จะหาได้จากสมการ ถ้าเขาเคลื่อนที่ ด้วยความเร็ว  v และมีมวล  m  จะหาพลังงานจลน์อยู่ในรูป

พลังงานรูปแบบอื่น ๆ

แหล่งพลังงานมีอยู่หลายชนิดที่สามารถทําให้โลกเราเกิดการทํางาน และหากศึกษาวิเคราะห์ ในเชิงลึกแล้วจะพบว่าแหล่งต้นตอของพลังงานที่ใช้ทํางานในชีวิตประจําวันส่วนใหญ่ก็ล้วนมาจาก พลังงานอันมหาศาลที่แผ่จากดวงอาทิตย์มาสู่โลกเรานี่เอง พลังงานจากดวงอาทิตย์นี้นอกจากจะสามารถ ใช้ประโยชน์จากแสงและความร้อนในการทํางานโดยตรง เช่น การให้แสงสว่าง การให้ความร้อนความ- อบอุ่น การตากแห้งต่าง ๆ แล้วยังก่อให้เกิดแหล่งพลังงานอื่น ๆ อีกมากมาย

- พลังงานลม ในรูปของพลังงานจลน์ของลม

-  พลังงานน้ำ ในรูปของพลังงานศักย์ของน้ำฝนที่ตกลงมา และถูกกักเก็บไว้ในที่สูง

   - พลังงานมหาสมุทร ในรูปของพลังงานจลน์ของคลื่นและกระแสนน้ำและพลังงานความร้อนในน้ำของ   มหาสมุทร

   - พลังงานชีวมวล ในรูปของพลังงานเคมีของชีวมวล

               พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง

      พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงที่เกิดขึ้นในมหาสมุทรได้จัดแยกออกจากแหล่งพลังงานมหาสมุทรอื่น ๆ ที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น เนื่องจากแหล่งพลังงานในมหาสมุทรนี้มีสาเหตุมาจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์ มากกว่าดวงอาทิตย์และเป็นแหล่งพลังงานเดียวที่เกิดจากดวงจันทร์เป็นหลักและมีอิทธิพลถึงโลกเรานี้ ปรากฏการณ์นี้ขึ้นน้ำลงเกิดขึ้นเมื่อดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์โคจรมาอยู่ในแนวเดียวกัน แรงดึงดูดของดวงจันทร์ซ􀀀ึงอยู่ใกล้โลกเรามากกว่า

นั้นจะดึงให้น้ำตามบริเวณเขตศูนย์สูตรในมหาสมุทร สูงขึ้น และเมื่อการโคจรทําให้ดวงจันทร์ตั้งฉากกับดวงอาทิตย์ก็จะทําให้น้ำบริเวณศูนย์สูตรลดลง วงจร การขึ้นลงของน้ำในมหาสมุทรก็จะสอดคล้องกับระยะเวลาการโคจรของดวงจันทร์รอบโลกเรา ซึ่งจะ สังเกตได้ว่าน้ำจะขึ้นสูงเมื่อใกล้วันข้างขึ้นและข้างแรมตามปฏิทินจันทรคติ  ความแตกต่างของน้ำทะเล ระหว่างช่วงที่ขึ้นสูงและช่วงที่ต่ำถือได้ว่าเป็นพลังงานศักย์อันหนึ่งที่สามารถนํามาใช้ประโยชน์ได้

         พลังงานลม

              มีสาเหตุใหญ่มาจากความร้อนที่แผ่จากดวงอาทิตย์สู่โลกเราให้กับอากาศไม่เท่าเทียมกัน ทําให้ อากาศร้อนที่เบากว่าลอยขึ้นและอากาศเย็นที่หนักกว่าลอยเข้ามาแทนที่ เช่น อากาศใกล้บริเวณศูนย์สูตร จะร้อนกว่าอากาศใกล้บริเวณขั่วโลกอากาศที่เบากว่าจะลอยตัวขึ้นขณะที่อากาศหนักกว่าจะเคลื่อนเข้า มาแทนที่

         พลังงานมหาสมุทร 

- พลังงานคลื่นมีสาเหตุใหญ่มาจากน้ำบนผิวมหาสมุทรถูกพัดด้วยพลังงานลมจน เกิดการเคลื่อนไหวเป็นคลื่น

- พลังงานกระแสน้ำเป็นลักษณะเดียวกับลมแตกต่างกันตรงที่แทนที่จะเป็นอากาศก เป็นน้ำในมหาสมุทรแทน

- พลังงานความร้อนในมหาสมุทรเกิดจากบริเวณผิวน้ำของมหาสมุทรที่ได้รับความ ร้อนจากดวงอาทิตย์ (ที่ประมาณยี่สิบกว่าองศาเซลเซียส) ซึ่จะร้อนกว่าน้ำส่วนที่ลึกลงไป (ที่น้ำลึก ประมาณ 1 กิโลเมตร มีอุณหภูมิประมาณ 4 องศาเซลเซียส) ความแตกต่างของอุณหภูมิเช่นนี้ถือได้ว่า เป็นแหล่งพลังงานชนิดหนึ่งเช่นกัน

         พลังงานฟอสซิล

เชื้อเพลิงฟอสซิลเกิดจากการย่อยสลายของสิ่งมีชีวิตภายใต้สิ่งแวดล้อมที่เหมาะสม เมื่อพืชและ สัตว์สมัยดึกดําบรรพ์ (ยุคไดโนเสาร์) เสียชีวิตลงจะถูกย่อยสลายและทับถมกันเป็นชั้น ๆ อยู่ใต้ดินหรือ ใต้พิภพ ซึ่งใช้เวลาหลายล้านปีกว่าที่จะเปลี่ยนซากเหล่านี้ให้กลายเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่รู้จักกันทั่วไป คือถ่านหินนน้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ

         พลังงานไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้านับว่าเป็นพลังงานที่สําคัญและมนุษย์นํามาใช้มากที่สุด นับแต่ ทอมัส แอลวาเอดิสัน ประดิษฐ์หลอดไฟสําเร็จเมื่อปี พ.ศ. 2422 แล้ว เทคโนโลยีด้านเครื่องใช้ไฟฟ้าได้มีการพัฒนา อย่างรวดเร็ว ดังที้เห็นได้รอบตัวในทุกวันนี้เครื่องใช้เหล่านี้ใช้เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าไปเป็นพลังงาน รูปอื่น

         พลังงานชีวมวล

พืชทั้งหลายในโลกเราก่อเกิดขึ้นมาได้ล้วนแต่อาศัยพลังงานจากดวงอาทิตย์ พืชทําหน้าที่ เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์แล้วเก็บสะสมไว้เพื่อการดํารงชีพและเป็นส่วนประกอบสําคัญที่ก่อให้เกิด การเจริญเติบโตตามส่วนต่าง ๆ ของพืช เช่น ราก ลําต้น ใบ ดอกไม้ และผล ขบวนการสําคัญที่เก็บสะสมพลังงานแสงอาทิตย์น่เรียกกันว่ากระบวนการสังเคราะห์แสงโดยอาศัยสารคลอโรฟิ ลล์ (Chlorophyll) บนพืชสีเขียวที่ทําตัวเสมือนเป็นโรงงานเล็ก ดูดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ( ) จาก อากาศ และน้ำ ( ) จากดินมาทําปฏิกิริยากันแล้วผลิตเป็นสารประกอบกลุ่มหนึ่งขึ้นมา เช่น น้ำตาล แป้ ง และเซลลูโลส ซึ่งเรียกรวม ๆ ว่าคาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate) พลังงานแสงอาทิตย์นี้จะถูกสะสม ในรูปแบบของพันธเคมี (Chemicalbonds) ของสารประกอบเหล่านี้

พลังงานชีวมวลก็ คือ พลังงานที่สะสมอยู่ในสิ่งมีชีวิตที่สามารถนํามาใช้ทํางานได้ เช่น ต้นไม้  กิ่งไม้ หรือเศษวัสดุจากการเกษตรหรืออุตสาหกรรม เช่น แกลบ ฟาง ชานอ้อย ขี้เลื่อย เศษไม้ เปลือกไม้ มูลสัตว์ รวมทั้งของเหลือหรือขยะจากครัวเรือนมนุษย์ เราได้ใช้พลังงานจากชีวมวลมาเป็นเวลานานแล้ว จนถึงปัจจุบันก็ยังมีการนํามาใช้ประโยชน์ในสัดส่วนที่ไม่น้อยเลยโดยเฉพาะประเทศที่กําลังพัฒนาอย่าง บ้านเราตามชนบทก็ยังมีการใช้ไม้ฟืนหรือถ่านในการหุงหาอาหาร

         พลังงานทดแทน

พลังงานทดแทน หมายถึง พลังงานที่นํามาใช้แทนน้ำมันเชื้อเพลิง สามารถแบ่งตามแหล่งที่ ได้มากเป็น 2 ประเภท คือ พลังงานทดแทนจากแหล่งที่ใช้แล้วหมดไป อาจเรียกว่า พลังงานสิ้นเปลือง ได้แก่ ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ นิวเคลียร์ หินน้ํามัน และทรายน้ามัน เป็นต้น และพลังงานทดแทนอีก ประเภทหนึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่ใช้แล้วสามารถหมุนเวียนมาใช้ได้อีก เรียกว่า พลังงานหมุนเวียน ได้แก่ แสงอาทิตย์ ลม ชีวมวล น้ำ และไฮโดรเจน เป็นต้น ซึ่งในที่นี้จะขอกล่าวถึงเฉพาะศักยภาพ และ สถานภาพการใช้ประโยชน์ของพลังงานทดแทน  การศึกษาและพัฒนาพลังงานทดแทนเป็นการศึกษา ค้นคว้า ทดสอบ พัฒนา และสาธิต ตลอดจนส่งเสริมและเผยแพร่พลังงานทดแทน ซึ่งเป็นพลังงานที่ สะอาด ไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และเป็นแหล่งพลังงานที่มีอยู่ในท้องถิ่น เช่น พลังงานลม แสงอาทิตย์ ชีวมวล และอื่น ๆ เพื่อให้มีการผลิต และการใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย มีประสิทธิภาพ และมีความเหมาะสมทั้งทางด้านเทคนิค เศรษฐกิจ และสังคม สําหรับผู้ใช้ในเมือง และชนบท ซึ่งใน การศึกษา ค้นคว้า และพัฒนาพลังงานทดแทนดังกล่าว ยังรวมถึงการพัฒนาเครื่องมือ เครื่องใช้ และ อุปกรณ์เพื่อการใช้งานมีประสิทธิภาพสูงสุดด้วย งานศึกษา และพัฒนาพลังงานทดแทน เป็นส่วนหนึ่ง ของแผนงานพัฒนาพลังงานทดแทน ซึ่งมีโครงการที่เกี่ยวข้องโดยตรงภายใต้แผนงานนี้คือ โครงการ ศึกษาวิจัยด้านพลังงาน และมีความเชื่อมโยงกับแผนงานพัฒนาชนบทในโครงการจัดตั้งระบบผลิต ไฟฟ้าประจุแบตเตอรี่ด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สําหรับหมู่บ้านชนบทที่ไม่มีไฟฟ้า โดยงานศึกษา และพัฒนา พลังงานทดแทนจะเป็นงานประจําที่มีลักษณะการดําเนินงานของกิจกรรมต่าง ๆ ในเชิงกว้างเพื่อสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานทดแทน ทั้งในด้านวิชาการเชิงทฤษฎี และอุปกรณ์ เครื่องมือทดลอง และการทดสอบ รวมถึงการส่งเสริมและเผยแพร่ ซึ่งจะเป็นการสนับสนุน และรองรับ ความพร้อมในการจัดตั้งโครงการใหม่ ๆ ในโครงการศึกษาวิจัยด้านพลังงานและโครงการอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น การศึกษาค้นคว้าเบื้องต้น การติดตามความก้าวหน้าและร่วมมือประสานงานกับ หน่วยงานที่เกี่ยวข้องในการพัฒนาต้นแบบ ทดสอบ วิเคราะห์ และประเมินความเหมาะสมเบื่องต้น และ เป็นงานส่งเสริมการพัฒนาโครงการที่กําลังดําเนินการให้มีความสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ตลอดจนสนับสนุนให้ โครงการที่เสร็จสิ้นแล้วได้นําผลไปดําเนินการส่งเสริม และเผยแพร่และการใช้ประโยชน์อย่าง เหมาะสมต่อไป