Български English [beta]
Здравей, гостенино. (вход, регистрация)
Екип Партньори Ресурси Статистики За контакт
Добави в любимиПредложи статияКонкурсиЗа рекламодатели
Начало
Форум
Към Кратки
Всички статии
 Литература
 Музика
 Филми и анимация
 На малкия екран
 Публицистика
 Популярни
 Кулинария
 Игри
 Спорт
 Творчество
 Други
Ключови думи
Поредици
Бюлетин

Търсене

Сивостен :: Енергията и нейните превъплъщения (статия) - Физика, Алберт Айнщайн, Енергия, Мария Кюри, Франсис Астън
Енергията и нейните превъплъщения

Автор: Иван Ж. Атанасов, понеделник, 30 март 2009.

Публикувано в Статии :: Популярни; Предложи Гледна точка

Намали размера на шрифтаУвеличи размера на шрифта

Енергията. Едни говорят колко е скъпа, други не знаят дори какво говорят. В училище ни дават примери - това е енергия, онова е енергия, но често като се дойде до малко по-точната дефиниция, нещата се смотолевят и огромен процент от нас всъщност така и не схващат какво е това. И така добива почти мистичен характер, раждат се бисери заслужаващи поне Нобелова награда, вярваме на глупости, дори после цитираме поредния шарлатанин и неговите творения. Или пък сочим с пръст кварталния шаман, който бил много духовно извисен и излъчвал енергии от девета степен, ако не и десета. А тези, които са слушали в училище, или просто са си дали труда да се дообразоват, губят и реч, и картина или пък цъкат с език, възмущават се или просто се смеят. Но малко хора си дават труда да обяснят. Така че нека опитаме да го направим ние.

Искрено съжалявам горкия шаман, който излъчва енергия на кванти, големи поне колкото ябълки. Той е направо обречен да залинее и накрая съвсем да изчезне. Горкия. Шегата настрана, математическата трактовка на въпроса, дадена ни от Айнщайн е, че масата може да се разглежда като енергия - при това доста концентрирана, тъй като от изключително малко количество маса може да се получи доста голямо такова енергия. Уравнението, чрез което се изразява е така добре познатото ни e=mc2. Тук не само имаме скоростта на светлината, но и тя е на квадрат. Имайки предвид немалката стойност на тази константа, можете да си представите за каква „концентрация” става дума.

Как се стига обаче до тази нова гледна точка към енергията. Всички пътища водят към Мария Кюри. Наистина, откриването на радиоактивността поставя физиката пред нови въпроси свързани с енергията. Уранът и торият, например, освобождават частици с невероятна енергия, а радият непрекъснато излъчва топлина, при това в значителни количества. Няколко десетки грама дават по няколко хиляди калории на час, при това в продължение на изключително дълъг период от време.

Както навярно вече сте забелязали толкова малко количество радий отделя толкова много енергия, че спокойно можем да кажем, че дори най-високоенергетичните химични реакции губят съревнованието - при това в милионните измерения. Още повече, че тук нямаме зависимост между отделянето на енергия и температурата, както при химичните реакции, така че учените съвсем логично достигат до извода, че всъщност тук иде реч за съвсем друг тип енергия. Малко след това се появява знаменитото уравнение и решава задачата.

При него споменахме, че става дума за голяма концентрация на енергия в количество маса. За да не бъдем голословни, нека сметнем за един грам какво се получава. Около деветстотин трилиона ерга енергия. Иначе казано, ако имаме пълно превръщане на материя в енергия, каквото все пак все още не можем да правим, бихме могли с един грам да се топлим на еднокиловатов домакински електрически радиатор в продължение на три хилядолетия. Нон-стоп! Така че, ако се върнем към кварталния шаман – не е речено, че ще излинее душицата, така че недейте му носи превантивно храна.

И така законът за запазване на масата бива разбит. За сметка на това, на практика, той се слива със закона за запазване на енергията. И така, да обобщим - при всяко освобождаване на енергия се губи маса, и ако претеглим абсолютно точно изходния и отпадъчния продукт, ще видим, че тя отговаря абсолютно точно на освободената енергия. Естествено, при нормалните химични процеси, това далеч не е било измеримо по времето, когато е открита радиоактивността, но за самата нея, количествата са достатъчно големи, така че да са достатъчно видими и да потвърдят теорията. Експерименталното потвърждение идва през 1925 г., когато с помощта на масспектографа си Френсис Астън измерва точно масата на атомните ядра и вижда, че не са точно кратни на масите на неутроните и протоните.

Тук трябва да разясним малко теория. Масата на един протон е 1,672621637(83).10−27 кг. Масата на един неутрон, съответно - 1,67492729(28).10−27 кг. Ако направим една сметка, че видим, че масата на нуклеоните надвишава масата на атом. Къде тогава изчезват тогава тези тегла? Всъщност има едно нещо, наречено масов дефект. Тъй като масата не се е изгубила, това е невъзможно, а се е превърнала в енергия, то масовият дефект е именно онази енергия, която наричаме свързваща енергия на ядрото. Така излиза, че за да се разбие ядрото на съставните си части, трябва да се внесе именно това количество енергия, което отговаря на липсващата маса.

Астън определя коефициентите на опаковка на множество ядра и забелязва, че до средата на таблицата нараства бързо, после започва съвсем бавно да пълзи нагоре. Коефициент на опаковка е масовото число разделено на масовия дефект или иначе казано масовият дефект на един нуклеон. Иначе казано, свързващата енергия на един нуклеон е най-голяма именно в средата на периодичната система. Което ще рече, че ако превърнем елемент от един от краищата на периодичната система в такъв близко до желязото ще се освободи енергия.

Ако за пример използваме урана, например уран-238, чието ядро на етапи се разпада до олово-206, ще видим, че в хода на процеса се излъчват алфа (хелиеви ядра) и бета частици (електрони), вторите обаче имайки предвид изключително малката си маса, дават пренебрежимо отклонение в сметките, така че можем да не ги закачаме. Ако пресметнем масите съответно на получения продукт и излъчените алфа частици, ще установим, че все пак има една забележима загуба на маса, която е в размер точно колкото е освободена при разпадането.

Ако уранът се разпадне на още по-малки атоми то отделената енергия ще е значително повече, а при превръщането на водорода в хелий, например, иначе казано при най-често срещания ядрен синтез (този при звездите), загубата на маса е дори още по-голяма и съответно отделената енергия също е по-голяма.

По нататък с откриването на позитрона, който при взаимодействие с електрон води до унищожаване на двете частици и излъчване на двойка гама лъчи, с енергия равна на масите на двете частици, уравнението дефинирано от Айнщайн продължава да се доказва в практиката. Следват и обратните твърдения, че всъщност при подходящи условия гама лъч може да се превърне в двойка позитрон и електрон, което ще рече, че всъщност маса може да се получава от енергия при определени условия.

Следва откриването на още частици, но това, въпреки че е подбудено от новия поглед към енергията и нейната връзка с масата, няма отношение към разбирането на самата нея. И така, в резюме - енергията е масата по скоростта на светлината на квадрат. Надявам се, че с този материал ви убедихме, че всъщност това действително е така.






Допадна ли ви този материал? (17) (1) 4371 прочит(а)

 Добави коментар 
Ако сте регистрирани във форума можете да коментирате и тук

Име:
Текст:
Код:        

 Покажи/скрий коментарите (2) 



AdSense
Нови Кратки @ Сивостен


Реклама


Подобни статии

Случаен избор


Сивостен, v.5.3.0b
© Сивостен, 2003-2011, Всички права запазени
Препечатването на материали е нежелателно. Ако имате интерес към някои от материалите,
собственост на сп. "Сивостен" и неговите автори, моля, свържете се с редакционната колегия.