I et revolusjonerende vitenskapelig arbeid oppdaget av Albert Einstein i 1905, E = mc2 introdusert, hvor: E er energi, m er masse, og c er lysets hastighet i et vakuum. Siden den gang har E = mc2 har blitt en av de mest anerkjente ligningene i verden. Faktisk har mennesker uten bakgrunn i fysikk i det minste hørt om denne ligningen og er klar over dens enorme innvirkning på verden. De fleste vet imidlertid ikke hva ligningen betyr. Enkelt sagt representerer denne ligningen korrelasjonen mellom energi og materie: i hovedsak er energi og materie to former for det samme. Denne enkle ligningen har endret måten vi tenker på energi og har gitt opphav til ulike teknologiske fremskritt.
Steg
Del 1 av 2: Forstå ligninger
Trinn 1. Definer ligningsvariablene
Det første trinnet for å forstå ligningen er å kjenne betydningen av hver av variablene. I dette tilfellet er E energien til et stasjonært objekt, m er massen til objektet, og c er lysets hastighet i et vakuum.
Lysets hastighet (c) er en konstant som er lik i hver ligning og er omtrent lik 3,00x108 meter i sekundet. I sammenheng med Einsteins relativitet, ca.2 fungerer mer som en enhetsomregningsfaktor enn en konstant. Derfor er c kvadrert som et resultat av dimensjonsanalysen (energi måles i joule, eller kg m2 s-2) slik at tillegg av c2 for å sikre at forholdet mellom energi og masse er dimensjonalt konsistent.
Trinn 2. Forstå hva energi er
Det er mange former for energi, inkludert varme, elektrisitet, kjemikalier, atomkraft og andre. Energi overføres mellom forskjellige systemer (gir strøm til ett system mens energi hentes fra et annet).
Energi kan ikke skapes eller ødelegges, bare transformeres til forskjellige former. For eksempel har kull mye potensiell energi som blir til varmeenergi når det brennes
Trinn 3. Definer begrepet masse
Masse er vanligvis definert som mengden materie i et objekt.
- Det er også en annen definisjon av masse. Det er begrepene "hvileenergi" og "relativistisk masse". Restenergi er masse som er konstant og ikke endres, uansett hvilken referanseramme du bruker. På den andre siden. relativistisk masse avhenger av objektets hastighet. I ligningen E = mc2, m refererer til restenergien. Dette er veldig viktig, fordi det betyr massen din Nei øker selv om du får fart, i motsetning til hva mange tror.
- Det bør forstås at masse og vekt er to forskjellige ting. Vekt er gravitasjonskraften som et objekt føler, mens masse er mengden materie i objektet. Masse endres bare hvis objektet er fysisk endret, mens vekten endres avhengig av tyngdekraften i objektets omgivelser. Vekten måles i kilo (kg) mens vekten måles i Newton (N).
- I likhet med energi kan ikke masse skapes eller ødelegges, men den kan endre form. For eksempel smelter isbiter til væske, men har fortsatt samme masse i begge typer former.
Trinn 4. Forstå at masse og energi er ekvivalente
Denne ligningen sier at masse og energi er ekvivalente, og forteller hvor mye energi som er inneholdt i en gitt mengde masse. I utgangspunktet forklarer denne ligningen at en liten masse faktisk er full av stor energi.
Del 2 av 2: Bruke ligninger i den virkelige verden
Trinn 1. Forstå hvor energien som brukes kommer fra
Mesteparten av energien vi bruker kommer fra brenning av kull og naturgass. Forbrenningen av disse stoffene gjør bruk av valenselektroner (uparede elektroner i atomets ytterste skall) og bindinger som er laget med andre grunnstoffer. Når varme tilsettes, brytes disse bindingene og energien som frigjøres brukes som en strømkilde.
Å skaffe energi gjennom denne metoden er svært ineffektivt og skadelig for miljøet
Trinn 2. Bruk Einsteins ligninger for å gjøre energiomstillingen mer effektiv
E = mc2forteller oss at det er mer energi lagret i atomkjernen enn i valenselektronene. Energien som frigjøres fra atomfisjon er mye høyere enn for å bryte elektronbindinger.
Atomkraft er basert på dette prinsippet. Atomreaktorer forårsaker atomfisjon og fanger store mengder energi som frigjøres
Trinn 3. Oppdag teknologiene laget av E = mc2.
E = mc2 har tillatt etableringen av mange nye og spennende teknologier, blant hvilke vi har blitt våre primære behov:
- En PET -skanning bruker radioaktivitet for å se hva som er inne i kroppen.
- Denne ligningen gir mulighet for utvikling av telekommunikasjon med satellitter og rover.
- Radiokarbondatering bruker radioaktiv nedbrytning basert på denne ligningen for å bestemme alderen på gamle gjenstander.
- Atomkraft gir en renere og mer effektiv energikilde for samfunnet vårt.
