Revoliuciniame moksliniame darbe, kurį 1905 m. Atrado Albertas Einšteinas, E = mc2 įvestas, kur: E yra energija, m yra masė, o c - šviesos greitis vakuume. Nuo to laiko E = mc2 tapo viena iš labiausiai pripažintų lygčių pasaulyje. Tiesą sakant, žmonės, neturintys fizikos žinių, bent jau yra girdėję apie šią lygtį ir žino apie didžiulį jos poveikį pasauliui. Tačiau dauguma žmonių nežino, ką reiškia lygtis. Paprasčiau tariant, ši lygtis atspindi energijos koreliaciją su materija: iš esmės energija ir materija yra dvi to paties dalyko formos. Ši paprasta lygtis pakeitė mūsų požiūrį į energiją ir paskatino įvairius technologinius pasiekimus.
Žingsnis
1 dalis iš 2: Lygčių supratimas
Žingsnis 1. Apibrėžkite lygties kintamuosius
Pirmasis žingsnis norint suprasti lygtį yra žinoti kiekvieno kintamojo reikšmę. Šiuo atveju E yra nejudančio objekto energija, m - objekto masė, o c - šviesos greitis vakuume.
Šviesos greitis (c) yra konstanta, kuri yra lygi kiekvienai lygčiai ir yra maždaug lygi 3,00x108 metrų per sekundę. Einšteino reliatyvumo kontekste, c2 veikia labiau kaip vieneto perskaičiavimo koeficientas nei konstanta. Todėl c yra kvadratas kaip matmenų analizės rezultatas (energija matuojama džauliais arba kg m2 s-2) taip, kad pridėjus c2 užtikrinti, kad energijos ir masės santykis būtų matmenų atžvilgiu nuoseklus.
Žingsnis 2. Supraskite, kas yra energija
Yra daug energijos formų, įskaitant šilumą, elektrą, chemines medžiagas, branduolinę energiją ir kitas. Energija perduodama tarp įvairių sistemų (tiekiant energiją vienai sistemai, o energiją imant iš kitos).
Energija negali būti sukurta ar sunaikinta, tik paversta įvairiomis formomis. Pavyzdžiui, anglis turi daug potencialios energijos, kuri deginant virsta šilumos energija
Žingsnis 3. Apibrėžkite masės sąvoką
Masė paprastai apibrėžiama kaip medžiagos kiekis objekte.
- Yra ir kitas masės apibrėžimas. Yra terminai „poilsio energija“ir „reliatyvistinė masė“. Poilsio energija yra masė, kuri yra pastovi ir nesikeičia, nesvarbu, kokią atskaitos sistemą naudojate. Iš kitos pusės. reliatyvistinė masė priklauso nuo objekto greičio. Lygybėje E = mc2, m reiškia poilsio energiją. Tai labai svarbu, nes tai reiškia jūsų masę ne didėja, net jei įsibėgėjate, priešingai populiariam įsitikinimui.
- Reikėtų suprasti, kad masė ir svoris yra du skirtingi dalykai. Svoris yra gravitacinė jėga, kurią jaučia objektas, o masė - medžiagos kiekis objekte. Masė kinta tik tuo atveju, jei objektas yra fiziškai pakeistas, o svoris kinta priklausomai nuo objekto aplinkos sunkumo. Masė matuojama kilogramais (kg), o svoris matuojamas niutonais (N).
- Kaip ir energija, masė negali būti sukurta ar sunaikinta, tačiau ji gali pakeisti formą. Pavyzdžiui, ledo kubeliai ištirpsta skystyje, tačiau vis tiek turi vienodą masę abiejų tipų formose.
Žingsnis 4. Supraskite, kad masė ir energija yra lygiavertės
Ši lygtis teigia, kad masė ir energija yra lygiaverčiai, ir nurodo, kiek energijos yra tam tikrame masės kiekyje. Iš esmės ši lygtis paaiškina, kad maža masė iš tikrųjų yra kupina didelės energijos.
2 dalis iš 2: Lygčių taikymas realiame pasaulyje
Žingsnis 1. Supraskite, iš kur gaunama naudojama energija
Dauguma energijos, kurią sunaudojame, gaunama deginant anglį ir gamtines dujas. Deginant šias medžiagas naudojami valentiniai elektronai (nesuporuoti elektronai atokiausiame atomų apvalkale) ir ryšiai su kitais elementais. Kai pridedama šiluma, šie ryšiai nutrūksta ir išsiskirianti energija naudojama kaip energijos šaltinis.
Energijos gavimas šiuo metodu yra labai neefektyvus ir kenkia aplinkai
Žingsnis 2. Taikykite Einšteino lygtis, kad energijos konversija būtų efektyvesnė
E = mc2sako, kad atomo branduolyje yra daugiau energijos nei valentiniuose elektronuose. Energija, išsiskirianti iš atominio skilimo, yra daug didesnė nei skaldant elektroninius ryšius.
Branduolinė energija yra pagrįsta šiuo principu. Branduoliniai reaktoriai sukelia atominį dalijimąsi ir sulaiko daug išsiskiriančios energijos
Žingsnis 3. Atraskite E = mc sukurtas technologijas2.
E = mc2 leido sukurti daug naujų ir įdomių technologijų, tarp kurių tapome pagrindiniais mūsų poreikiais:
- PET nuskaitymas naudoja radioaktyvumą, kad pamatytų, kas yra kūno viduje.
- Ši lygtis leidžia plėtoti telekomunikacijas su palydovais ir roveriu.
- Radijo anglies datavimas naudoja radioaktyvųjį skaidymą, pagrįstą šia lygtimi, kad nustatytų senovės objektų amžių.
- Branduolinė energija yra švaresnis ir efektyvesnis energijos šaltinis mūsų visuomenei.
