هل للطاقة كتلة: لماذا ومتى وكيف ولماذا لا (13 حقائق بسيطة)


تمتلك كل كتلة طاقة سواء كانت الكتلة في حالة حركة أو في حالة سكون. لكن هل للطاقة كتلة؟ دعونا نحاول الإجابة على هذا.

إذا كانت للطاقة كتلة ، فما الهدف من الحديث عن طاقة الفوتون عديم الكتلة ، وإذا كانت إجابتك لا ، فلماذا تمتلك كل الجسيمات التي تتحرك بسرعة الضوء الكتلة التي تساوي

هل كل الطاقة لها كتلة؟

ترتبط الطاقة بالكتلة من خلال العلاقة E = mc2، وبالتالي كلما زادت الكتلة كلما زادت الطاقة المخزنة.

يتم تحويل هذه الكتلة إلى طاقة عندما يكون الجسيم في حالة حركة. يمتلك الجسيم المتحرك بالطاقة كتلة إذا كانت سرعة الجسيم مساوية لسرعة الضوء.

ما طاقة جسم كتلته 52 كجم يتحرك بالنسبة إلى سرعة الضوء؟

معطى: م = 52 كجم

ج = 3 * 108 الآنسة

نملك،

E = MC2

= 52 * (3 * 108)2

= 52 * 9 * 1016

= 468 * 1016J

الطاقة التي يمتلكها الجسم هي 468 * 1016 جول.

ما هي الطاقة التي لها كتلة؟

إذا تم الحفاظ على كتلة وزخم المادة أثناء القيام ببعض الأعمال باستخدام الطاقة ، فإن الطاقة لها كتلة.

سيتم تحويل الطاقة إلى شكل آخر من أشكال الطاقة ، على سبيل المثال ، سيتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حركية إلى طاقة حرارية بسبب التآكل والاحتكاك ، ثم ستشع الطاقة الحركية والحرارية الجسيم المنشط الذي يمتلك الكتلة ويحفظ إجمالي الطاقة.

حتى الطاقة الصوتية تنتقل لإنتاج الطاقة الاهتزازية على طول المسار مذبذبة الجزيئات في الوسط ذهابًا وإيابًا. هذا الجزيء المهتز الذي يحمل موجات الصوت لديه كتلة.

ما هي الطاقة التي ليس لها كتلة؟

إذا كانت الطاقة مرتبطة بشكل مباشر بالكتلة ، فكيف يكون من الممكن الحصول على طاقة ليس لها كتلة.

كل الطاقات تتصرف مثل الكتلة ، حيث أن طاقة الكتلة تزيد من الكتلة يجب أيضًا زيادتها. الطاقة المشعة من مسافات بعيدة ليس لها كتلة لأنها تفقد الطاقة عن طريق انبعاث الإشعاع أثناء انتقالها لمسافة طويلة.

عندما لا تمتلك الطاقة كتلة؟

تتناسب الطاقة طرديًا مع كتلة المادة ويتم تخزين الطاقة مع كل جسيم يتكون منها.

وفقًا لذلك ، يمكن تحويل الطاقة إلى كتلة ، والكتلة إلى طاقة. من النظرية النسبية الخاصة ، يصور أن أي جسيم يسافر بسرعة الضوء مع الطاقة الحركية والإشعاعية يجب أن يكون عديم الكتلة.

حيث الطاقة ليس لها كتلة؟

من معادلة أينشتاين للنسبية التي توضح العلاقة بين الكتلة والطاقة ، إذا كانت م = 0 فيجب أن تكون الطاقة صفراً.

لكن من الملاحظ أن سرعة وطاقة الجسيمات الصغيرة مثل الفوتونات والنيوترونات والإلكترونات ، تنتقل تقريبًا بسرعة الضوء التي تكون جميعها تقريبًا جسيمات عديمة الكتلة ولكنها تمتلك الطاقة ، وبالتالي يمكننا أن نستنتج أنها كذلك من الممكن الحصول على طاقة بدون كتلة.

كيف تمتلك الطاقة كتلة؟

إذا كان الجسيم في حالة سكون ، فإن الطاقة الإجمالية التي يمتلكها الجسيم تساوي م0c2

تعتمد الطاقة بشكل مباشر على كتلة الجسيم ، وبالتالي إذا كانت طاقة الجسيم أكثر ، فإن الطاقة المخزنة بواسطة الجسيم ستكون أيضًا أكثر.

يُفترض أن كتلة السيارة في حالة السكون 1 طن إمبراطوري ولديها طاقة كيميائية وميكانيكية مخزنة معها ، وهذا سينتج طاقة حركية بمجرد أن تبدأ السيارة في التسارع والآن ستنخفض كتلة السيارة قليلاً مع كتلة الوقود في السيارة تتحول إلى طاقة.

على العكس من ذلك ، ستتم إضافة هذه الكتلة إلى الطاقة الحركية للمركبة ، وبالتالي فإن الكتلة الكلية ستكون مجموع الكتلة التي تؤدي إلى اكتساب الطاقة الحركية أيضًا.

ما كتلة الجسيم المتحرك بسرعة الضوء التي تبلغ طاقتها 300J؟

معطى: E = 300J

ج = 3 * 108 الآنسة

نملك،

كتلة الجسيم

هل للضوء كتلة؟

الضوء هو شكل من أشكال الطاقة المشعة التي تحملها الجسيمات عديمة الكتلة لأن سرعة الجسيم الذي يحمل الضوء تساوي c.

الطاقة الكلية للجسيم هي طاقة الكتلة وزخم الجسيم

ولكن في حالة الضوء ، m = 0 ومن ثم تكون طاقة الضوء E = pc

تُظهر الطاقة الضوئية زخمًا وتصادمًا ، وتحصل على كل الطاقة من زخمها وتتحرك مع الطاقة العظيمة بما يتناسب مع الزخم.

هل الفوتون له كتلة؟

الفوتون هو كمية صغيرة من الضوء ويظهر كلا من طبيعتي السلوك كموجة وجسيم نقطي.

يمتلك الفوتون طاقة كهرومغناطيسية ويسافر بسرعة الضوء ومن ثم يُتوقع أن يكون الفوتون عديم الكتلة بناءً على نظرية النسبية الخاصة.

لماذا الفوتونات ليس لها كتلة؟

يمتلك الفوتون طاقة وزخمًا ولكنه مع ذلك عديم الكتلة.

الطاقة التي ينتقل بها الفوتون تساوي E = pc لأن كتلته تساوي صفرًا لأنه ينتقل بسرعة الضوء ويتم الحفاظ على زخمه. لا يمكن إيقاف الفوتون.

بالنسبة لجسيم يسافر بكتلة وزخم ، تُعطى الطاقة الإجمالية بالنسبية على النحو التالي

بالنسبة للجسيم في حالة السكون ، سيكون الزخم صفرًا ، أي p = 0 بعد ذلك

في النظرية النسبية ، الطاقة الكلية التي يتحرك بها الفوتون تساوي

بإعادة ترتيب هذه المعادلة ، يمكننا كتابة معادلة للكتلة كـ

ينتقل الفوتون بسرعة الضوء ثم v = c.

وُجد أن كتلة الفوتون تساوي صفرًا لأن سرعة الفوتون تساوي c.

ما الزخم للفوتون الذي يبلغ طوله الموجي 550 نانومتر؟

طاقة الفوتون المتحرك بطول موجي 550 نانومتر هي

طاقة الفوتون منذ حفظ زخمه هي

E = جهاز كمبيوتر

ومن هنا فإن زخم الفوتون هو

ع = E / ج

استبدال مصطلح E في هذه المعادلة ،

هذه هي معادلة زخم الفوتون. ومن ثم إدخال القيم

زخم الفوتون هو 1.2 * 1027

هل يمكن للطاقة أن تفقد الكتلة؟

لا تضيع الكتلة ولكنها تتحول إلى طاقة.

الجسم الساكن له الكتلة الفعلية "م" ويتم تحويل هذه الكتلة إلى طاقة وبالتالي تقليل الكتلة الكلية للجسم. إذا تلقى الجسم كمية إضافية من الطاقة ، فسيتم تحويلها إلى كتلة تزيد من الكتلة الكلية للجسم.

لا بد أنك لاحظت أثناء الركوب على عجلة فيريس. نظرًا لأن العجلة تتسارع فوق الأرض من الأسفل ، فإن جسمك يكتسب بالفعل الطاقة الكامنة التي تعد مصدرًا إضافيًا للطاقة ، وبالتالي تشعر بثقل كتلة الجسم. يتم تحويل الطاقة الكامنة المكتسبة إلى الكتلة وتزداد الكتلة الإجمالية أكثر من الكتلة الفعلية.

ولكن أثناء التسارع إلى أسفل ، يتم تحويل هذه الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية ويكون التسارع أيضًا في اتجاه سحب الجاذبية وبالتالي يشعر جسمك بوزن خفيف. يتم تحويل الكتلة إلى طاقة أثناء العودة إلى الأرض وبالتالي يتم تقليل الوزن قليلاً.

كيف تفقد الطاقة الكتلة؟

يتم تحويل الكتلة إلى طاقة حيث أن الكتلة والطاقة مترابطتان ويتم الحصول على هذه العلاقة من خلال الصيغة E = mc2

إذا كانت الطاقة التي تكتسبها الكتلة أكبر ، فسوف تتحرك بسرعة عالية ، وبالتالي ستكون كتلة الجسيم أكبر. عندما ينتقل الجسيم من مسافة بعيدة فإنه يشع الطاقة وبالتالي يقلل من كتلته.

إذا وصل هذا الجسيم إلى وضع الراحة ، فسيتم تحويل هذه الطاقة مرة أخرى إلى الطاقة الكامنة. تمتلك كل كتلة من الجسم قدرًا من الطاقة يمكن تحويلها إلى أشكال مختلفة من الطاقة أو تخزين الطاقة. إذا تم تحويل كمية كبيرة من الكتلة ، فسيتم إنتاج كمية هائلة من الطاقة بواسطة المادة.

متى يمكن أن تفقد الطاقة الكتلة؟

يتم تحويل الطاقة إلى كتلة عندما يكون الجسيم في حالة حركة أو القيام ببعض الأعمال باستخدام طاقته الكامنة.

كتلة الجسيم أو الجسم المتحرك لها كتلة تساوي

في النسبية ، حيث m كتلة الجسيم المتحرك و m0 هي كتلة الراحة.

ما كتلة الجسيم الذي يسافر بسرعة 0.3 ج إذا كانت الكتلة الباقية للجسيم

معطى:

الخامس = 0.3 ج

نملك،

ومن ثم يمكننا أن نرى أن كتلة الجسيم قد زادت قليلاً عن الكمية الفعلية لـ

عندما تكون في حالة حركة.

أين يمكن أن تفقد الطاقة الكتلة؟

تفقد الطاقة الكتلة إذا تم تحويل الكتلة إلى طاقة وإعطائها في هذه العملية.

يمكن للطاقة أن تفقد الكتلة في احتراق الوقود ، في تفاعل نووي مثل الطاقة النووية طاقة الربط يتم تحويله إلى طاقة حرارية وينبعث في عملية التحلل. حتى الشمس تفقد كتلتها عن طريق إنتاج الحرارة والضوء الذي ينبعث على شكل إشعاع كهرومغناطيسي.

كيف تختلف الكتلة عن السرعة؟

الكتلة مستقلة عن الطاقة الحركية للجسم بينما السرعة تعتمد على الطاقة.

الكتلة هي كمية الجسيمات التي يمتلكها الجسم بينما تحدد سرعة الجسم الطاقة التي يكتسبها الجسم.

هل يمكن حقا تحويل الطاقة إلى كتلة؟

الطاقة والكتلة مترابطان ، وبالتالي إذا كان من الممكن تحويل الكتلة إلى طاقة ، فإن الطاقة إلى الكتلة كذلك.

يمكن تحويل الطاقة إلى كتلة ولكن يتطلب ذلك قدرًا هائلاً من الطاقة. لا بد أنك وجدت الزيادة في كتلة الجسم عندما يتحرك بطاقة وسرعة كبيرين.

الملخص

الطاقة لها كتلة ويمكن أن تكون عديمة الكتلة أيضًا. تعود الطاقة التي يمتلكها الجسيم إلى كتلته وزخمه. بالنسبة للجسيم عديم الكتلة ، فإن الطاقة التي يكتسبها تأتي من زخم وسرعة مثل هذه الجسيمات التي هي عبارة عن حركات عديمة الكتلة بسرعة مساوية لجسيمات الضوء.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات

رابط إلى هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيكل وخصائص NaOH Lewis: 17 حقائق كاملة

هيدروكسيد الصوديوم عبارة عن قاعدة غير عضوية قوية ذات كتلة مولية 40 جم / مول. دعونا نناقش المزيد من هيدروكسيد الصوديوم في المقالة التالية. NaOH عبارة عن قاعدة معدنية قلوية ، لذا فإن طبيعة القاعدة قوية جدًا. إنه أيوني ...