1905 yılında Albert Einstein tarafından keşfedilen devrim niteliğindeki bilimsel bir çalışmada, E = mc2 tanıtıldı, burada: E enerjidir, m kütledir ve c boşluktaki ışığın hızıdır. O zamandan beri, E = mc2 dünyanın en çok tanınan denklemlerinden biri haline gelmiştir. Aslında, fizik geçmişi olmayan insanlar en azından bu denklemi duymuşlardır ve dünya üzerindeki muazzam etkisinin farkındadırlar. Ancak, çoğu insan denklemin ne anlama geldiğini bilmiyor. Basitçe söylemek gerekirse, bu denklem enerjinin maddeyle ilişkisini temsil eder: özünde enerji ve madde aynı şeyin iki biçimidir. Bu basit denklem, enerji hakkındaki düşüncelerimizi değiştirdi ve çeşitli teknolojik gelişmelere yol açtı.
Adım
Bölüm 1/2: Denklemleri Anlama
Adım 1. Denklem değişkenlerini tanımlayın
Denklemi anlamanın ilk adımı, değişkenlerin her birinin anlamını bilmektir. Bu durumda E durağan bir cismin enerjisi, m cismin kütlesi ve c ışığın boşluktaki hızıdır.
Işık hızı (c), her denklemde eşit olan ve yaklaşık olarak 3.00x10'a eşit olan bir sabittir.8 saniyede metre. Einstein'ın göreliliği bağlamında, c2 sabitten çok birim dönüştürme faktörü olarak işlev görür. Bu nedenle, boyut analizinin bir sonucu olarak c'nin karesi alınır (enerji joule cinsinden ölçülür veya kg m2 s-2) böylece c eklenmesi2 enerji ve kütle arasındaki ilişkinin boyutsal olarak tutarlı olmasını sağlamak için.
Adım 2. Enerjinin ne olduğunu anlayın
Isı, elektrik, kimyasallar, nükleer ve diğerleri dahil olmak üzere birçok enerji türü vardır. Enerji çeşitli sistemler arasında aktarılır (bir sisteme güç sağlarken diğerinden enerji çeker).
Enerji yaratılamaz veya yok edilemez, sadece farklı biçimlere dönüştürülür. Örneğin kömür, yandığında ısı enerjisine dönüşen çok fazla potansiyel enerjiye sahiptir
Adım 3. Kütle kavramını tanımlayın
Kütle genellikle bir nesnedeki madde miktarı olarak tanımlanır.
- Kütlenin başka bir tanımı da vardır. "Dinlenme enerjisi" ve "göreceli kütle" terimleri vardır. Dinlenme enerjisi, hangi referans çerçevesini kullanırsanız kullanın, sabit olan ve değişmeyen kütledir. Diğer yandan. göreli kütle cismin hızına bağlıdır. E = mc denkleminde2, m dinlenme enerjisini ifade eder. Bu çok önemlidir, çünkü bu sizin kütleniz anlamına gelir. numara sanılanın aksine hız alsanız bile artar.
- Kütle ve ağırlığın iki farklı şey olduğu anlaşılmalıdır. Ağırlık, bir nesne tarafından hissedilen yerçekimi kuvvetidir, kütle ise nesnedeki madde miktarıdır. Kütle yalnızca nesne fiziksel olarak değiştirilirse değişir, ağırlık ise nesnenin çevresinin yerçekimine bağlı olarak değişir. Kütle kilogram (kg) olarak, ağırlık ise Newton (N) olarak ölçülür.
- Enerji gibi, kütle de yaratılamaz veya yok edilemez, ancak biçim değiştirebilir. Örneğin, buz küpleri sıvı halde erir, ancak yine de her iki formda da aynı kütleye sahiptir.
Adım 4. Kütle ve enerjinin eşdeğer olduğunu anlayın
Bu denklem kütle ve enerjinin eşdeğer olduğunu belirtir ve belirli bir kütle miktarında ne kadar enerji bulunduğunu söyler. Temel olarak, bu denklem küçük bir kütlenin aslında büyük enerjiyle dolu olduğunu açıklar.
Bölüm 2/2: Denklemleri Gerçek Dünyada Uygulama
Adım 1. Kullanılan enerjinin nereden geldiğini anlayın
Tükettiğimiz enerjinin çoğu, yanan kömür ve doğal gazdan geliyor. Bu maddelerin yanması, değerlik elektronlarını (atomların en dış kabuğundaki eşleşmemiş elektronlar) ve diğer elementlerle yapılan bağları kullanır. Isı eklendiğinde bu bağlar kırılır ve açığa çıkan enerji güç kaynağı olarak kullanılır.
Bu yöntemle enerji elde etmek çok verimsiz ve çevreye zarar veriyor
Adım 2. Enerji dönüşümünü daha verimli hale getirmek için Einstein denklemlerini uygulayın
E = mc2bize bir atomun çekirdeğinde değerlik elektronlarından daha fazla enerji depolandığını söyler. Atomik fisyondan salınan enerji, elektron bağlarını kırmanınkinden çok daha yüksektir.
Nükleer enerji bu prensibe dayanmaktadır. Nükleer reaktörler atomik fisyona neden olur ve salınan büyük miktarda enerjiyi yakalar
Adım 3. E = mc tarafından oluşturulan teknolojileri keşfedin2.
E = mc2 arasında birincil ihtiyaçlarımız haline gelen birçok yeni ve heyecan verici teknolojinin yaratılmasına izin verdi:
- Bir PET taraması, vücudun içinde ne olduğunu görmek için radyoaktivite kullanır.
- Bu denklem, uydular ve gezici ile telekomünikasyonun geliştirilmesine izin verir.
- Radyokarbon tarihleme, eski nesnelerin yaşını belirlemek için bu denkleme dayalı radyoaktif ayrışmayı kullanır.
- Nükleer enerji, toplumumuz için daha temiz ve daha verimli bir enerji kaynağı sağlar.
