Альберт Эйнштейний 1905 онд нээсэн хувьсгалт шинжлэх ухааны бүтээлд E = mc2 танилцуулсан, энд: E нь энерги, m нь масс, c нь вакуум дахь гэрлийн хурд юм. Түүнээс хойш E = mc2 нь дэлхийн хамгийн хүлээн зөвшөөрөгдсөн тэгшитгэлүүдийн нэг болжээ. Үнэн хэрэгтээ физикийн мэдлэггүй хүмүүс энэ тэгшитгэлийн талаар дор хаяж сонссон бөгөөд дэлхийд асар их нөлөө үзүүлж байгааг мэддэг. Гэсэн хэдий ч ихэнх хүмүүс тэгшитгэл ямар утгатай болохыг мэддэггүй. Энгийнээр хэлэхэд энэ тэгшитгэл нь энерги ба бодисын хамаарлыг илэрхийлдэг: үндсэндээ энерги ба бодис нь нэг зүйлийн хоёр хэлбэр юм. Энэхүү энгийн тэгшитгэл нь энергийн талаарх бидний үзэл бодлыг өөрчилж, технологийн янз бүрийн дэвшлийг бий болгосон.
Алхам
2 -р хэсгийн 1: Тэгшитгэлийг ойлгох
Алхам 1. Тэгшитгэлийн хувьсагчдыг тодорхойл
Тэгшитгэлийг ойлгох эхний алхам бол хувьсагч бүрийн утгыг мэдэх явдал юм. Энэ тохиолдолд E нь хөдөлгөөнгүй объектын энерги, m нь объектын масс, c нь вакуум дахь гэрлийн хурд юм.
Гэрлийн хурд (c) нь тэгшитгэл бүрт тэнцүү бөгөөд ойролцоогоор 3.00x10 хэмжээтэй тэнцүү тогтмол юм8 метр секундэд. Эйнштейний харьцангуйн байдлын хувьд c2 тогтмол гэхээсээ илүү нэгж хөрвүүлэх хүчин зүйл болж ажилладаг. Тиймээс хэмжигдэхүүний шинжилгээний үр дүнд c нь квадрат болно (энергийг joules буюу кг м -ээр хэмждэг2 с-2) ингэснээр c -ийн нэмэлт2 энерги ба массын хоорондын хамаарал хэмжээст нийцтэй байхыг баталгаажуулах.
Алхам 2. Эрчим хүч гэж юу болохыг ойлгоорой
Дулаан, цахилгаан, химийн бодис, цөмийн болон бусад олон төрлийн энерги байдаг. Эрчим хүчийг янз бүрийн системүүдийн хооронд дамжуулдаг (нэг системээс нөгөө системээс энерги авах үед хүч өгдөг).
Эрчим хүчийг бий болгох, устгах боломжгүй, зөвхөн өөр өөр хэлбэрт хувиргадаг. Жишээлбэл, нүүрс шатаахад дулааны энерги болж хувирах асар их боломжит энергитэй байдаг
Алхам 3. Массын тухай ойлголтыг тодорхойл
Массыг ерөнхийдөө объект дахь бодисын хэмжээ гэж тодорхойлдог.
- Масс гэдэг бас нэг тодорхойлолт байдаг. "Амрах энерги" ба "харьцангуй масс" гэсэн нэр томъёо байдаг. Амралтын энерги нь ямар ч лавлагааны систем ашиглахаас үл хамааран тогтмол бөгөөд өөрчлөгддөггүй масс юм. Нөгөө талаас. харьцангуйн масс нь объектын хурднаас хамаарна. E = mc тэгшитгэлд2, м нь үлдсэн энергийг хэлнэ. Энэ нь таны масс гэсэн үг учраас энэ нь маш чухал юм үгүй олон нийтийн итгэл үнэмшлээс үл хамааран хурдыг авсан ч нэмэгддэг.
- Масс ба жин нь хоёр өөр зүйл гэдгийг ойлгох хэрэгтэй. Жин бол объектод мэдрэгдэх таталцлын хүч, харин масс нь тухайн объект дахь бодисын хэмжээ юм. Массын хэмжээ нь тухайн объект бие махбодийн хувьд өөрчлөгдсөн тохиолдолд л өөрчлөгддөг бол жин нь тухайн зүйлийн хүрээлэн буй орчны хүндийн байдлаас хамаарч өөрчлөгддөг. Массыг килограмм (кг) -аар хэмждэг бол жинг Ньютоноор (N) хэмждэг.
- Эрчим хүчний нэгэн адил масс үүсч, устаж чадахгүй ч хэлбэрээ өөрчилж чадна. Жишээлбэл, мөсөн шоо нь шингэн болж хайлдаг боловч хоёр хэлбэрийн хувьд ижил масстай хэвээр байна.
Алхам 4. Масс ба энерги тэнцүү гэдгийг ойлгох
Энэхүү тэгшитгэлд масс ба энерги тэнцүү гэж заасан бөгөөд тодорхой хэмжээний массад хичнээн их энерги агуулагдаж байгааг хэлж өгдөг. Үндсэндээ энэ тэгшитгэл нь жижиг масс үнэхээр агуу энергээр дүүрэн байдгийг тайлбарладаг.
2 -р хэсгийн 2: Бодит ертөнцөд тэгшитгэл хэрэглэх
Алхам 1. Ашигласан энерги хаанаас гаралтай болохыг ойлгох
Бидний хэрэглэж буй эрчим хүчний ихэнх хэсэг нь нүүрс, байгалийн хий шатаахаас гардаг. Эдгээр бодисуудыг шатаахад валентын электронууд (атомуудын хамгийн гадна талын бүрхүүлд холбогдоогүй электронууд) болон бусад элементүүдтэй хийсэн холбоосууд ашиглагддаг. Дулаан нэмэх үед эдгээр холбоо тасарч, ялгарсан энергийг эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашигладаг.
Энэ аргаар эрчим хүч олж авах нь маш үр ашиггүй бөгөөд байгаль орчинд хор хөнөөл учруулдаг
Алхам 2. Эйнштейний тэгшитгэлийг ашиглан энергийн хувиргалтыг илүү үр ашигтай болгоно
E = mc2атомын цөмд валентын электроноос илүү их энерги хуримтлагддаг гэдгийг бидэнд хэлдэг. Атомын хуваагдлаас ялгарах энерги нь электрон бонд таслахтай харьцуулахад хамаагүй өндөр байдаг.
Цөмийн энерги нь энэ зарчим дээр суурилдаг. Цөмийн реакторууд нь атомын хуваагдал үүсгэж, их хэмжээний энерги ялгаруулдаг
Алхам 3. E = mc -ийн үүсгэсэн технологийг олж мэдээрэй2.
E = mc2 нь олон шинэ, сонирхолтой технологийг бий болгох боломжийг олгосон бөгөөд эдгээрийн дотроос бидний үндсэн хэрэгцээ болсон.
- PET скан хийх нь цацраг идэвхт бодисыг ашиглан биеийн дотор юу байгааг олж харах болно.
- Энэхүү тэгшитгэл нь хиймэл дагуул, ровер ашиглан харилцаа холбоог хөгжүүлэх боломжийг олгодог.
- Радио нүүрстөрөгчийн болзоо нь энэхүү тэгшитгэл дээр үндэслэсэн цацраг идэвхт задралыг ашиглан эртний объектуудын насыг тодорхойлдог.
- Цөмийн энерги нь манай нийгэмд илүү цэвэр, илүү үр ашигтай эрчим хүчний эх үүсвэр болдог.
