1905 жылы Альберт Эйнштейн ашқан революциялық ғылыми жұмыста E = mc2 енгізілді, мұнда: E - энергия, m - массасы, с - вакуумдағы жарық жылдамдығы. Содан бері E = mc2 әлемдегі ең танымал теңдеулердің біріне айналды. Шындығында, физикадан білімі жоқ адамдар бұл теңдеу туралы кем дегенде естіген және оның әлемге тигізетін әсері туралы біледі. Алайда, көптеген адамдар теңдеудің нені білдіретінін білмейді. Қарапайым тілмен айтқанда, бұл теңдеу энергияның затқа корреляциясын білдіреді: мәні бойынша энергия мен материя - бір заттың екі түрі. Бұл қарапайым теңдеу біздің энергия туралы көзқарасымызды өзгертті және әр түрлі технологиялық жетістіктерге әкелді.
Қадам
2 бөлімнің 1 бөлігі: Теңдеулерді түсіну
Қадам 1. Теңдеудің айнымалыларын анықтаңыз
Теңдеуді түсінудің бірінші қадамы - айнымалылардың әрқайсысының мағынасын білу. Бұл жағдайда Е - қозғалмайтын заттың энергиясы, m - заттың массасы, ал с - вакуумдағы жарық жылдамдығы.
Жарық жылдамдығы (в) - бұл әр теңдеуде тең және шамамен 3,00х10 тең болатын тұрақты8 метр секундына. Эйнштейннің салыстырмалылығы тұрғысынан б2 тұрақтыға қарағанда бірлік түрлендіру коэффициенті ретінде көбірек қызмет етеді. Сондықтан с өлшемді талдау нәтижесінде квадратқа (энергия джоульмен өлшенеді, немесе кг м2 с-2) осылайша с қосылуы2 энергия мен масса арасындағы байланыстың өлшемді түрде сәйкес келуін қамтамасыз ету.
Қадам 2. Энергия не екенін түсініңіз
Энергияның көптеген түрлері бар, соның ішінде жылу, электр энергиясы, химиялық заттар, ядролық және т.б. Энергия әр түрлі жүйелер арасында тасымалданады (бір жүйеге екінші жүйеден энергия алу кезінде қуат беру).
Энергияны құруға немесе жоюға болмайды, тек әр түрлі формаларға айналады. Мысалы, көмірдің потенциалды энергиясы көп, ол жанғанда жылу энергиясына айналады
3 -қадам. Масса ұғымына анықтама беріңіз
Масса әдетте объектідегі заттың мөлшері ретінде анықталады.
- Сонымен қатар массаның тағы бір анықтамасы бар. «Демалыс энергиясы» және «релятивистік масса» терминдері бар. Тыныштық энергиясы - бұл қандай масштабты қолдансаңыз да өзгермейтін және тұрақты болатын масса. Басқа жақтан. релятивистік масса заттың жылдамдығына байланысты. E = mc теңдеуінде2, m демалыс энергиясын білдіреді. Бұл өте маңызды, себебі бұл сіздің массаңызды білдіреді жоқ кеңінен таралған пікірге қарама -қарсы жылдамдықты алсаңыз да өседі.
- Масса мен салмақ екі түрлі нәрсе екенін түсіну керек. Салмақ - бұл зат сезінетін тартылыс күші, ал массасы - заттағы зат мөлшері. Масса тек объект физикалық түрде өзгергенде ғана өзгереді, ал салмақ объектінің айналасының ауырлығына байланысты өзгереді. Массасы килограмммен (кг) өлшенеді, ал салмағы Ньютонмен (N) өлшенеді.
- Энергия сияқты массаны құруға немесе жоюға болмайды, бірақ ол формасын өзгерте алады. Мысалы, мұз текшелері сұйық күйге ериді, бірақ форманың екі түрінде де массасы бірдей.
Қадам 4. Массасы мен энергиясы эквивалентті екенін түсініңіз
Бұл теңдеуде масса мен энергия эквивалентті екені айтылады және берілген массада қанша энергия бар екенін айтады. Негізінде бұл теңдеу шағын массаның шын мәнінде үлкен энергияға толы екенін түсіндіреді.
2 -ші бөлім 2: Теңдеулерді нақты әлемде қолдану
Қадам 1. Қолданылатын энергия қайдан келетінін түсініңіз
Біз тұтынатын энергияның көп бөлігі көмір мен табиғи газды жағудан келеді. Бұл заттардың жануы валентті электрондарды (атомдардың сыртқы қабығындағы жұптаспаған электрондар) және басқа элементтермен жасалған байланыстарды қолданады. Жылу қосылған кезде бұл байланыстар үзіліп, бөлінген энергия қуат көзі ретінде пайдаланылады.
Бұл әдіс арқылы энергия алу өте тиімсіз және қоршаған ортаға зиян келтіреді
Қадам 2. Энергия конверсиясын тиімдірек ету үшін Эйнштейн теңдеулерін қолданыңыз
E = mc2бізге атом ядросында валентті электрондарға қарағанда көбірек энергия жинақталатынын айтады. Атомдық бөлінуден бөлінетін энергия электрон байланысын үзуге қарағанда әлдеқайда жоғары.
Ядролық энергия осы принципке негізделген. Ядролық реакторлар атомдардың бөлінуін тудырады және бөлінетін энергияның көп мөлшерін алады
3 -қадам. E = mc құрған технологияларды ашыңыз2.
E = mc2 көптеген жаңа және қызықты технологияларды құруға мүмкіндік берді, олардың арасында біз негізгі қажеттіліктерге айналдық:
- ПЭТ сканерлеу радиоактивтілікті пайдаланып, денеде не бар екенін біледі.
- Бұл теңдеу спутниктер мен ровермен телекоммуникацияны дамытуға мүмкіндік береді.
- Радиокөміртекті анықтау ежелгі заттардың жасын анықтау үшін осы теңдеуге негізделген радиоактивті ыдырауды қолданады.
- Ядролық энергия біздің қоғам үшін таза әрі тиімді энергия көзін ұсынады.
