Загрузить PDF
Загрузить PDF
В одной из своих революционных научных работ, опубликованной в 1905 году, Альберт Эйнштейн предложил формулу E=mc 2 , где Е − энергия, m − масса, с − скорость света в вакууме. [1] X Источник информации С тех пор она стала одной из самых известных формул в мире. Даже люди, далекие от физики, хотя бы раз слышали об этой формуле и о той важной роли, которую она играет в наших представлениях об окружающем мире. Однако далеко не все понимают, что именно означает данное уравнение. Попросту говоря, эта формула выражает эквивалентность энергии и массы, связанных между собой простым соотношением. [2] X Источник информации Это соотношение, изменившее наше представление об энергии, нашло широкое практическое применение.
Шаги
-
Рассмотрим величины, входящие в уравнение. Для понимания какой-либо формулы первым делом следует определить, какие величины в нее входят. В нашем случае E − это энергия, m − масса, и c − скорость света.
- Скорость света в вакууме − это постоянная величина, приблизительно равная 3,00x10 8 метров в секунду. Ввиду фундаментальных свойств энергии она возводится в квадрат: тело, движущееся в два раза быстрее, обладает в четыре раза большей энергией. [3] X Источник информации
- Скорость света является константой, так как если вы превратите какое-либо тело в чистую энергию, эта энергия будет перемещаться со скоростью света. [4] X Источник информации
-
Рассмотрим понятие энергии. Существует множество видов энергии, в том числе тепловая, электрическая, химическая, ядерная и так далее. [5] X Источник информации Энергия может переходить из одного вида в другой, и различные тела или системы могут обмениваться энергией. Основной единицей измерения энергии служит джоуль (Дж).
- Энергия не может бесследно исчезнуть или появиться из ничего, она лишь принимает различные формы. Например, уголь обладает большим количеством потенциальной энергии, которая превращается в тепловую при его сгорании.
- Кинетическая энергия какого-либо тела пропорциональна его массе, умноженной на квадрат скорости. Общая энергия тела равна его массе, умноженной на квадрат скорости света в вакууме. [6] X Источник информации
-
Рассмотрим понятие массы. Масса тела определяется как количество составляющего его вещества. [7] X Источник информации Следует различать массу и вес. Вес − это сила тяжести, действующая на тело, в то время как масса представляет собой количество вещества, содержащегося в этом теле. Масса тела может измениться лишь в том случае, когда меняется оно само, а вес зависит от гравитационного поля, в котором находится данное тело. Масса измеряется в килограммах (кг), а вес − в ньютонах (Н).
- Как и энергия, масса не может возникнуть из ничего или бесследно исчезнуть, но она способна изменять свою форму. Например, кубик льда может растаять и превратиться в воду, однако масса вещества при этом не изменится.
-
Энергия и масса эквивалентны. [8] X Источник информации Рассматриваемое равенство свидетельствует о том, что энергия эквивалентна массе, и из него мы можем определить, какое количество энергии содержится в определенной массе вещества. Характерно, что даже в малой массе содержится довольно большое количество энергии. [9] X Источник информацииРеклама
-
Из чего производится полезная энергия? Б о льшая часть потребляемой нами энергии выделяется при сгорании угля и природного газа. При этом высвобождается энергия их валентных электронов (неспаренных электронов во внешних электронных оболочках атомов), задействованных в связях с другими химическими элементами. При нагревании эти связи разрушаются, и при этом выделяется энергия, используемая для различных целей.
- Данный способ получения энергии не очень эффективен и довольно вреден для окружающей среды.
-
Рассмотрим уравнение Эйнштейна, чтобы найти более эффективные источники энергии. Из равенства E=mc 2 мы видим, что намного больше энергии заключено внутри атомных ядер, а не во внешних валентных электронах. [10] X Источник информации При расщеплении атомного ядра выделяется гораздо больше энергии, чем при разрыве электронных связей.
- Ядерная энергетика основана именно на этом законе. В ядерных реакторах происходит распад (расщепление) атомов, при котором выделяется большое количество энергии.
-
На уравнении Эйнштейна основаны многие технологии. Формула E=mc 2 привела к развитию множества новых технологий, без которых невозможно представить современный мир: [11] X Источник информации
- В позитрон-эмисионной томографии явление радиоактивности используется для того, чтобы увидеть внутренние органы человека.
- Уравнение Эйнштейна сделало возможным развитие спутниковой мобильной связи.
- Основанный на формуле Эйнштейна радиоуглеродный анализ позволяет установить возраст древних объектов.
- Ядерная энергетика − это более чистый и эффективный способ получения энергии.
Реклама
Источники
- ↑ http://www.emc2-explained.info/
- ↑ http://www.universetoday.com/114617/a-fun-way-of-understanding-emc2/
- ↑ http://www.emc2-explained.info/Emc2/Basics.htm#.Vhv1WvlViko
- ↑ http://www.pbs.org/wgbh/nova/physics/legacy-of-e-equals-mc2.html
- ↑ http://www.emc2-explained.info/Emc2/Basics.htm#.Vhv1WvlViko
- ↑ http://www.energytribune.com/2771/understanding-e-mc2#sthash.rGMmdND1.GHIxS837.dpbs
- ↑ http://www.emc2-explained.info/Emc2/Basics.htm#.VhxJCPlVikp
- ↑ http://www.pbs.org/wgbh/nova/einstein/expe-text.html
- ↑ http://www.energytribune.com/2771/understanding-e-mc2#sthash.rGMmdND1.GHIxS837.dpbs
Реклама
