Në një punë shkencore revolucionare të zbuluar nga Albert Einstein në 1905, E = mc2 futur, ku: E është energji, m është masë, dhe c është shpejtësia e dritës në një vakum. Që atëherë, E = mc2 është bërë një nga ekuacionet më të njohura në botë. Në fakt, njerëzit pa përvojë në fizikë kanë dëgjuar të paktën për këtë ekuacion dhe janë të vetëdijshëm për ndikimin e tij të jashtëzakonshëm në botë. Sidoqoftë, shumica e njerëzve nuk e dinë se çfarë do të thotë ekuacioni. E thënë thjesht, ky ekuacion përfaqëson korrelacionin e energjisë në materie: në thelb, energjia dhe materia janë dy forma të së njëjtës gjë. Ky ekuacion i thjeshtë ka ndryshuar mënyrën se si ne mendojmë për energjinë dhe ka shkaktuar përparime të ndryshme teknologjike.
Hapi
Pjesa 1 nga 2: Kuptimi i Ekuacioneve
Hapi 1. Përcaktoni variablat e ekuacionit
Hapi i parë për të kuptuar ekuacionin është njohja e kuptimit të secilit prej ndryshoreve. Në këtë rast, E është energjia e një objekti të palëvizshëm, m është masa e objektit, dhe c është shpejtësia e dritës në një vakum.
Shpejtësia e dritës (c) është një konstante e cila është e barabartë në çdo ekuacion dhe është afërsisht e barabartë me 3.00x108 metra në sekondë. Në kontekstin e relativitetit të Ajnshtajnit, c2 funksionon më shumë si faktor konvertimi njësie sesa konstante. Prandaj, c është në katror si rezultat i analizës dimensionale (energjia matet në xhaul, ose kg m2 s-2) në mënyrë që shtimi i c2 për të siguruar që marrëdhënia midis energjisë dhe masës është dimensionale konsistente.
Hapi 2. Kuptoni se çfarë është energjia
Ka shumë forma të energjisë, përfshirë nxehtësinë, energjinë elektrike, kimikatet, bërthamore dhe të tjera. Energjia transferohet midis sistemeve të ndryshme (duke siguruar energji në një sistem ndërsa tërheq energji nga një tjetër).
Energjia nuk mund të krijohet ose shkatërrohet, vetëm të transformohet në forma të ndryshme. Për shembull, qymyri ka shumë energji potenciale që kthehet në energji nxehtësie kur digjet
Hapi 3. Përcaktoni nocionin e masës
Masa në përgjithësi përcaktohet si sasia e materies në një objekt.
- Ekziston edhe një përkufizim tjetër i masës. Ka terma "energji pushimi" dhe "masë relativiste". Energjia e pushimit është masë që është konstante dhe nuk ndryshon, pavarësisht se çfarë kornize referimi përdorni. Ne anen tjeter. masa relativiste varet nga shpejtësia e objektit. Në ekuacionin E = mc2, m i referohet energjisë së pushimit. Kjo është shumë e rëndësishme, sepse nënkupton masën tuaj jo rritet edhe nëse shpejtoni, në kundërshtim me besimin popullor.
- Duhet të kuptohet se masa dhe pesha janë dy gjëra të ndryshme. Pesha është forca gravitacionale e ndjerë nga një objekt, ndërsa masa është sasia e materies në objekt. Masa ndryshon vetëm nëse objekti ndryshohet fizikisht, ndërsa pesha ndryshon në varësi të gravitetit të rrethinës së objektit. Masa matet në kilogramë (kg) ndërsa pesha matet në Njutonë (N).
- Ashtu si energjia, masa nuk mund të krijohet ose shkatërrohet, por mund të ndryshojë formë. Për shembull, kubet e akullit shkrihen në lëng, por ende kanë të njëjtën masë në të dy llojet e formave.
Hapi 4. Kuptoni që masa dhe energjia janë ekuivalente
Ky ekuacion thotë se masa dhe energjia janë ekuivalente dhe tregon se sa energji përmbahet në një sasi të caktuar të masës. Në thelb, ky ekuacion shpjegon se një masë e vogël është në të vërtetë plot energji të madhe.
Pjesa 2 nga 2: Zbatimi i ekuacioneve në botën reale
Hapi 1. Kuptoni se nga vjen energjia e përdorur
Pjesa më e madhe e energjisë që konsumojmë vjen nga djegia e qymyrit dhe gazit natyror. Djegia e këtyre substancave bën përdorimin e elektroneve të valencës (elektronet e palidhura në guaskën më të jashtme të atomeve) dhe lidhjet e bëra me elementë të tjerë. Kur shtohet nxehtësia, këto lidhje prishen dhe energjia e lëshuar përdoret si burim energjie.
Marrja e energjisë përmes kësaj metode është shumë joefikase dhe e dëmshme për mjedisin
Hapi 2. Aplikoni ekuacionet e Ajnshtajnit për ta bërë konvertimin e energjisë më efikas
E = mc2na tregon se ka më shumë energji të ruajtur në bërthamën e një atomi sesa në elektronet e valencës. Energjia e lëshuar nga ndarja atomike është shumë më e lartë se ajo e prishjes së lidhjeve elektronike.
Fuqia bërthamore bazohet në këtë parim. Reaktorët bërthamorë shkaktojnë ndarje atomike dhe kapin sasi të mëdha të energjisë së lëshuar
Hapi 3. Zbuloni teknologjitë e krijuara nga E = mc2.
E = mc2 ka lejuar krijimin e shumë teknologjive të reja dhe emocionuese, ndër të cilat ne jemi bërë nevojat tona kryesore:
- Një skanim PET përdor radioaktivitetin për të parë se çfarë ka brenda trupit.
- Ky ekuacion lejon zhvillimin e telekomunikacionit me satelitë dhe rover.
- Datimi me radiokarbon përdor zbërthimin radioaktiv bazuar në këtë ekuacion për të përcaktuar moshën e objekteve të lashta.
- Energjia bërthamore siguron një burim më të pastër dhe më efikas të energjisë për shoqërinë tonë.
