Egy forradalmian új tudományos munkában, amelyet Albert Einstein fedezett fel 1905 -ben, E = mc2 bevezetve, ahol: E energia, m tömeg és c a fény sebessége vákuumban. Azóta E = mc2 a világ egyik legismertebb egyenletévé vált. Valójában a fizikával nem rendelkező emberek legalább hallottak erről az egyenletről, és tisztában vannak annak óriási hatásával a világra. A legtöbb ember azonban nem tudja, mit jelent az egyenlet. Egyszerűen fogalmazva, ez az egyenlet az energia és az anyag összefüggését képviseli: lényegében az energia és az anyag ugyanazon dolog két formája. Ez az egyszerű egyenlet megváltoztatta az energiával kapcsolatos gondolkodásmódunkat, és különféle technológiai fejlődéseket eredményezett.
Lépés
Rész 1 /2: Az egyenletek megértése
1. lépés. Határozza meg az egyenletváltozókat
Az egyenlet megértésének első lépése az egyes változók jelentésének ismerete. Ebben az esetben E egy álló tárgy energiája, m a tárgy tömege, és c a fény sebessége vákuumban.
A fénysebesség (c) állandó, amely minden egyenletben egyenlő, és megközelítőleg 3,00x108 méter másodpercenként. Einstein relativitásának összefüggésében kb2 inkább egységnyi konverziós tényezőként funkcionál, mint állandó. Ezért c a négyzet a dimenzióelemzés eredményeként (az energiát joule -ban vagy kg m -ben mérik2 s-2) úgy, hogy a c2 annak biztosítására, hogy az energia és a tömeg viszonya dimenzióilag konzisztens legyen.
2. lépés. Értsd meg, mi az energia
Sokféle energia létezik, beleértve a hőt, az áramot, a vegyi anyagokat, az atomenergiát és másokat. Az energiát különböző rendszerek között továbbítják (áramot szolgáltatnak az egyik rendszernek, miközben energiát merítenek a másikból).
Az energiát nem lehet létrehozni vagy megsemmisíteni, csak átalakítani különböző formákká. Például a szén sok potenciális energiával rendelkezik, amely égetéskor hőenergiává alakul
3. lépés. Határozza meg a tömeg fogalmát
A tömeget általában úgy határozzák meg, mint az anyag mennyiségét egy tárgyban.
- A tömegnek van egy másik definíciója is. Vannak "pihenő energia" és "relativisztikus tömeg" kifejezések. A pihenő energia olyan tömeg, amely állandó és nem változik, függetlenül attól, hogy milyen referenciarendszert használ. Másrészről. a relativisztikus tömeg a tárgy sebességétől függ. Az E = mc egyenletben2, m a többi energiára utal. Ez nagyon fontos, mert a tömegét jelenti nem a közhiedelemmel ellentétben akkor is növekszik, ha felgyorsítja a sebességet.
- Meg kell érteni, hogy a tömeg és a tömeg két különböző dolog. A súly az objektum által érzett gravitációs erő, míg a tömeg az anyagban lévő anyag mennyisége. A tömeg csak akkor változik, ha az objektumot fizikailag megváltoztatják, míg a súly az objektum környezetének súlyosságától függően változik. A tömeget kilogrammban (kg), míg a súlyt newtonban (N) mérik.
- Az energiahoz hasonlóan a tömeget sem lehet létrehozni vagy megsemmisíteni, de formáját megváltoztathatja. Például a jégkockák folyadékká olvadnak, de mindkét formában ugyanolyan tömegűek.
4. lépés. Értsd meg, hogy a tömeg és az energia egyenértékűek
Ez az egyenlet azt állítja, hogy a tömeg és az energia egyenértékű, és azt mondja meg, hogy mennyi energiát tartalmaz egy adott tömeg. Alapvetően ez az egyenlet magyarázza, hogy egy kis tömeg valójában tele van nagy energiával.
2/2. Rész: Egyenletek alkalmazása a valós világban
1. lépés. Értse meg, honnan származik a felhasznált energia
Az elfogyasztott energia nagy része szén és földgáz égetéséből származik. Ezen anyagok égése során vegyértékű elektronokat (párosítatlan elektronok az atomok legkülső héjában) és más elemekkel kötött kötéseket használnak fel. Hő hozzáadásával ezek a kötések megszakadnak, és a felszabaduló energiát áramforrásként használják fel.
Az energiaszerzés ezzel a módszerrel nagyon nem hatékony és káros a környezetre
Lépés 2. Alkalmazza Einstein egyenleteit az energiaátalakítás hatékonyabbá tétele érdekében
E = mc2elmondja, hogy az atommagban több energia tárolódik, mint a vegyértékelektronokban. Az atomhasadás során felszabaduló energia sokkal nagyobb, mint az elektronkötések felbontása.
Az atomenergia ezen az elven alapul. Az atomreaktorok atomhasadást okoznak és nagy mennyiségű energiát fognak el
3. lépés. Fedezze fel az E = mc által létrehozott technológiákat2.
E = mc2 lehetővé tette számos új és izgalmas technológia létrehozását, amelyek közül elsődleges szükségleteink lettünk:
- A PET -vizsgálat radioaktivitást használ annak megállapítására, hogy mi van a testben.
- Ez az egyenlet lehetővé teszi a műholdas és rover távközlés fejlesztését.
- A rádiószén -kormeghatározás ezen egyenlet alapján radioaktív bomlást alkalmaz az ókori tárgyak korának meghatározására.
- Az atomenergia tisztább és hatékonyabb energiaforrást jelent társadalmunk számára.
