ผู้เขียน:
Peter Berry
วันที่สร้าง:
15 กรกฎาคม 2021
วันที่อัปเดต:
1 กรกฎาคม 2024
เนื้อหา
สูตร E = mc เป็นที่รู้จักครั้งแรกเมื่ออัลเบิร์ตไอน์สไตน์นำมาใช้ในกระดาษปี 1905 และกลายเป็นสูตรที่มีชื่อเสียงที่สุดซึ่งเป็นขั้นตอนสำหรับการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในเวลาต่อมา ใน E = mc E คือพลังงาน m คือมวลและ c คือความเร็วของแสงในสุญญากาศ แม้แต่คนที่ไม่มีความรู้พื้นฐานทางฟิสิกส์ก็เคยได้ยินเกี่ยวกับสูตรนี้และในระดับหนึ่งก็รู้ถึงอิทธิพลของสูตรนี้ แต่ส่วนใหญ่ไม่ทราบ ความหมายที่แท้จริงของสูตรนี้ พูดง่ายๆก็คือนี่คือสูตรที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานและสสารโดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานและสสารเป็นสองรูปแบบที่แตกต่างกันของสิ่งเดียวกัน สูตรง่ายๆนี้เปลี่ยนวิธีที่ผู้คนรับรู้ถึงพลังงานและในทางกลับกันได้นำไปสู่ขั้นตอนสำคัญในการสร้างสรรค์เทคโนโลยีสมัยใหม่ในปัจจุบัน
ขั้นตอน
ส่วนที่ 1 ของ 2: ทำความเข้าใจเกี่ยวกับสูตร
กำหนดตัวแปรในสูตร ในการทำความเข้าใจสูตรใด ๆ ขั้นตอนแรกต้องเข้าใจว่าตัวแปรแต่ละตัวในสูตรแสดงถึงอะไร ในกรณีนี้ E คือพลังงานของวัตถุที่อยู่ในสถานะนิ่ง m คือมวลของวัตถุและ c คือความเร็วของแสงในสุญญากาศ- ความเร็วแสง c เป็นค่าคงที่โดยมีค่าประมาณ 3.00x10 เมตรต่อวินาที ในทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ c ทำหน้าที่เป็นปัจจัยการแปลงหน่วยแทนค่าคงที่ เนื่องจากพลังงานถูกวัดเป็นหน่วย Joule (J) หรือ kg m s การใช้ c จึงเป็นผลมาจากการวิเคราะห์มิติเพื่อให้แน่ใจว่าความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานและมวลเป็นมิติ
เข้าใจว่าพลังงานคืออะไร พลังงานสามารถมีอยู่ได้หลายรูปแบบเช่นความร้อนไฟฟ้าเคมีนิวเคลียร์และอื่น ๆ พลังงานสามารถแลกเปลี่ยนระหว่างสองระบบโดยที่หนึ่งให้พลังงานและอีกระบบหนึ่งได้รับพลังงาน- ไม่สามารถผลิตหรือสูญเสียพลังงานได้ แต่สามารถเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น ตัวอย่างเช่นถ่านหินมีพลังงานศักย์จำนวนมากที่สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนได้เมื่อถูกเผา
การกำหนดมวล มวลของวัตถุถูกกำหนดให้เป็นปริมาณของสสารที่มีอยู่ในวัตถุนั้น- นอกจากนี้ยังมีคำจำกัดความอื่น ๆ ของมวล "มวลคงที่" และ "ปริมาตรสัมพัทธ์" เป็นสองอย่าง มวลคงที่ตามชื่อคือมวลคงที่ในทุกสถานการณ์ ในขณะเดียวกันมวลสัมพัทธ์ขึ้นอยู่กับความเร็วของวัตถุ มวลในสูตร E = mc คือมวลคงที่ นี่เป็นจุดสำคัญที่ขัดแย้งกับการรับรู้ของหลาย ๆ คนที่ชี้ให้เห็นว่ามวลของวัตถุ ไม่ใช่ เปลี่ยนเมื่อความเร็ว
- โปรดจำไว้ว่ามวลและน้ำหนักเป็นสองแนวคิดที่แตกต่างกัน น้ำหนักคือแรงโน้มถ่วงของวัตถุและมวลคือปริมาณของสสารที่ประกอบขึ้นเป็นวัตถุ มวลจะเปลี่ยนแปลงเมื่อวัตถุได้รับการดัดแปลงทางกายภาพเท่านั้นในขณะที่น้ำหนักจะเปลี่ยนไปตามแรงโน้มถ่วงของตัวกลาง มวลวัดเป็นกิโลกรัม (กก.) น้ำหนักวัดเป็นนิวตัน (N)
- เช่นเดียวกับพลังงานมวลไม่ได้ถูกสร้างขึ้นหรือสูญหายไปเอง แต่จะเปลี่ยนแปลงจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น ตัวอย่างเช่นก้อนน้ำแข็งสามารถละลายเป็นของเหลวได้ แต่มวลของมันไม่เปลี่ยนแปลง
มวลและพลังงานเป็นปริมาณที่เทียบเท่ากัน สูตรนี้ระบุความคล้ายคลึงกันของมวลและพลังงานและแสดงว่ามีพลังงานเท่าใดในมวลที่กำหนด และที่สำคัญที่สุดคือสูตรนี้แสดงให้เราเห็นว่ามวลขนาดเล็กยังมีพลังงานจำนวนมหาศาล โฆษณา
ส่วนที่ 2 ของ 2: การใช้สูตรเพื่อฝึกฝน
แหล่งพลังงานที่ใช้งานได้ พลังงานส่วนใหญ่ที่ผู้คนใช้ในปัจจุบันมาจากการเผาไหม้ถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ เมื่อเชื้อเพลิงเหล่านี้ถูกเผาไหม้พันธะที่เกิดจากเวเลนซ์อิเล็กตรอนจะหักและปล่อยพลังงานออกมาเพื่อให้ผู้คนสามารถใช้แหล่งพลังงานนั้นในการดำรงชีวิตได้
- การใช้พลังงานด้วยวิธีนี้ไม่เพียง แต่ไม่มีประสิทธิภาพ แต่ยังเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมด้วย
ใช้สูตรพลังงานของไอน์สไตน์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเผาผลาญพลังงาน สูตร E = mc แสดงให้เห็นว่านิวเคลียสของอะตอมมีพลังงานมากกว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอม พลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากการทำลายอะตอมนั้นมากกว่าพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาในกระบวนการทำลายพันธะอิเล็กตรอน
- พลังงานนิวเคลียร์ก็อาศัยหลักการนี้เช่นกัน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำให้เกิดฟิชชัน (ทำให้อะตอมแยกตัว) และผู้คนจะเรียกคืนพลังงานที่ปล่อยออกมาจากฟิชชัน
สิ่งประดิษฐ์ทางเทคโนโลยีเป็นจริงได้ด้วย E = mc สูตร E = mc ช่วยสร้างเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่น่าสนใจมากมายซึ่งบางทีมนุษย์ในปัจจุบันแทบจะไม่สามารถอยู่ได้โดยปราศจากพวกมันเช่น:
- การสแกนโพซิตรอน (PET) ใช้รังสีเพื่อดูรูปภาพภายในร่างกาย
- จากสูตรนี้นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารจากดาวเทียมและยานสำรวจอัตโนมัติ
- อายุของสิ่งประดิษฐ์ถูกกำหนดโดยวิธีการแผ่รังสีคาร์บอนสาระสำคัญของวิธีนี้ขึ้นอยู่กับกระบวนการสลายกัมมันตภาพรังสีตามสูตร E = mc
- พลังงานนิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงานที่สะอาดและมีประสิทธิภาพมากกว่าแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิมที่ผู้คนยังคงใช้ประโยชน์และใช้
