Ալբերտ Էյնշտեյնի կողմից 1905 թվականին հայտնաբերված հեղափոխական գիտական աշխատության մեջ E = mc2 ներդրված է, որտեղ ՝ E- ն էներգիա է, m- ը զանգված է, և c- ն լույսի արագությունն է վակուումում: Այդ ժամանակից ի վեր, E = mc2 դարձել է աշխարհի ամենաճանաչված հավասարումներից մեկը: Իրականում, ֆիզիկա չունեցող մարդիկ գոնե լսել են այս հավասարման մասին և տեղյակ են դրա հսկայական ազդեցության մասին աշխարհի վրա: Այնուամենայնիվ, մարդկանց մեծ մասը չգիտի, թե ինչ է նշանակում հավասարումը: Պարզ ասած, այս հավասարումը ներկայացնում է էներգիայի հարաբերակցությունը նյութի հետ. Ըստ էության, էներգիան և նյութը նույն բանի երկու ձևերն են: Այս պարզ հավասարումը փոխեց էներգիայի մասին մեր մտածելակերպը և առաջ բերեց տեխնոլոգիական տարբեր առաջընթացներ:
Քայլ
Մաս 1 -ից 2 -ից. Հասկանալ հավասարումները
Քայլ 1. Սահմանեք հավասարման փոփոխականները:
Հավասարումը հասկանալու առաջին քայլը փոփոխականներից յուրաքանչյուրի իմաստն իմանալն է: Այս դեպքում E- ն ստացիոնար օբյեկտի էներգիա է, m- ն է օբյեկտի զանգվածը, իսկ c- ն լույսի արագությունն է վակուումում:
Լույսի արագությունը (գ) հաստատուն է, որը հավասար է յուրաքանչյուր հավասարման մեջ և մոտավորապես հավասար է 3.00x108 մետր վայրկյանում: Էյնշտեյնի հարաբերականության համատեքստում, ք2 գործում է ավելի շատ որպես միավորի փոխակերպման գործոն, քան հաստատուն: Հետևաբար, c- ն քառակուսի է դառնում ծավալային վերլուծության արդյունքում (էներգիան չափվում է ջոուլներով, կամ կգ մ2 ս-2) այնպես, որ գ – ի ավելացումը2 ապահովել, որ էներգիայի և զանգվածի միջև փոխհարաբերությունները չափիչ հետևողական են:
Քայլ 2. Հասկացեք, թե ինչ է էներգիան:
Կան էներգիայի բազմաթիվ ձևեր ՝ ջերմություն, էլեկտրաէներգիա, քիմիական նյութեր, միջուկային և այլն: Էներգիան փոխանցվում է տարբեր համակարգերի միջև (ապահովում է մեկ համակարգին էներգիա ՝ մյուսից էներգիա վերցնելով):
Էներգիան չի կարող ստեղծվել կամ ոչնչացվել, այլ միայն փոխակերպվել տարբեր ձևերի: Օրինակ ՝ ածուխն ունի մեծ պոտենցիալ էներգիա, որն այրվելիս վերածվում է ջերմային էներգիայի:
Քայլ 3. Սահմանեք զանգված հասկացությունը:
Massանգվածը սովորաբար սահմանվում է որպես առարկայի նյութի քանակ:
- Կա նաև զանգվածի մեկ այլ սահմանում: Կան տերմիններ «հանգստի էներգիա» և «հարաբերական զանգված»: Հանգստի էներգիան այն զանգվածն է, որն անփոփոխ է և չի փոխվում, անկախ նրանից, թե որ հղման շրջանակն եք օգտագործում: Մյուս կողմից. հարաբերական զանգվածը կախված է օբյեկտի արագությունից: E = mc հավասարման մեջ2, մ վերաբերում է հանգստի էներգիային: Սա շատ կարևոր է, քանի որ դա նշանակում է ձեր զանգվածը ոչ ավելանում է, նույնիսկ եթե արագություն եք հավաքում ՝ հակառակ տարածված կարծիքի:
- Պետք է հասկանալ, որ զանգվածն ու քաշը երկու տարբեր բաներ են: Քաշը այն գրավիտացիոն ուժն է, որը զգում է առարկան, մինչդեռ զանգվածը ՝ առարկայի նյութի քանակն է: Massանգվածը փոխվում է միայն այն դեպքում, երբ օբյեկտը ֆիզիկապես փոխված է, մինչդեռ քաշը փոխվում է ՝ կախված օբյեկտի շրջակայքի ծանրությունից: Massանգվածը չափվում է կիլոգրամներով (կգ), իսկ քաշը `Նյուտոններով (N):
- Ինչպես էներգիան, այնպես էլ զանգվածը չի կարող ստեղծվել կամ ոչնչացվել, բայց կարող է փոխել ձևը: Օրինակ, սառցաբեկորները հալվում են հեղուկի մեջ, բայց միևնույն զանգվածն ունեն երկու տեսակի ձևերում:
Քայլ 4. Հասկացեք, որ զանգվածն ու էներգիան համարժեք են:
Այս հավասարումը նշում է, որ զանգվածն ու էներգիան համարժեք են, և պատմում է, թե որքան էներգիա է պարունակվում տվյալ զանգվածի զանգվածում: Հիմնականում այս հավասարումը բացատրում է, որ մի փոքր զանգված իրականում լի է մեծ էներգիայով:
2 -րդ մաս 2 -ից. Հավասարումների կիրառում իրական աշխարհում
Քայլ 1. Հասկացեք, թե որտեղից է գալիս օգտագործվող էներգիան:
Մեր սպառած էներգիայի մեծ մասը գալիս է ածուխի և բնական գազի այրման արդյունքում: Այս նյութերի այրման արդյունքում օգտագործվում են վալենտային էլեկտրոններ (ատոմների ամենահեռավոր թաղանթում չզուգված էլեկտրոններ) և այլ տարրերով կազմված կապեր: Երբ ջերմությունը ավելանում է, այդ կապերը քանդվում են, և ազատված էներգիան օգտագործվում է որպես էներգիայի աղբյուր:
Այս մեթոդով էներգիա ստանալը շատ անարդյունավետ է և վնասում է շրջակա միջավայրին
Քայլ 2. Կիրառեք Էյնշտեյնի հավասարումները `էներգիայի փոխակերպումն ավելի արդյունավետ դարձնելու համար:
E = մկ2մեզ ասում է, որ ատոմի միջուկում ավելի շատ էներգիա է կուտակված, քան վալենտային էլեկտրոններում: Ատոմային տրոհումից ազատված էներգիան շատ ավելի բարձր է, քան էլեկտրոնային կապերի խզումը:
Միջուկային էներգիան հիմնված է այս սկզբունքի վրա: Միջուկային ռեակտորները առաջացնում են ատոմային տրոհում և գրավում են մեծ քանակությամբ ազատված էներգիա
Քայլ 3. Բացահայտեք E = mc- ի ստեղծած տեխնոլոգիաները2.
E = մկ2 թույլ է տվել ստեղծել բազմաթիվ նոր և հետաքրքիր տեխնոլոգիաներ, որոնց թվում մենք դարձել ենք մեր առաջնային կարիքները.
- PET սկանավորումն օգտագործում է ռադիոակտիվություն ՝ տեսնելու, թե ինչ կա մարմնի ներսում:
- Այս հավասարումը թույլ է տալիս զարգացնել հեռահաղորդակցությունը արբանյակների և արբանյակի միջոցով:
- Ռադիոածխածնային թվագրումը օգտագործում է այս հավասարման հիման վրա ռադիոակտիվ տարրալուծումը `որոշելու հնագույն օբյեկտների տարիքը:
- Միջուկային էներգիան մեր հասարակության համար ապահովում է էներգիայի ավելի մաքուր և արդյունավետ աղբյուր:
