تكافؤ الكتلة والطاقة

تكافؤ الكتلة والطاقة
 
النوع مفهوم رياضي  [لغات أخرى]‏، ومفهوم في الفيزياء  [لغات أخرى]‏  تعديل قيمة خاصية (P31) في ويكي بيانات
الصيغة   تعديل قيمة خاصية (P2534) في ويكي بيانات
صاحبها ألبرت أينشتاين  تعديل قيمة خاصية (P61) في ويكي بيانات
تعديل مصدري - تعديل  طالع توثيق القالب
مجسم لمعادلة أينشتاين الشهيرة في برلين
جزء من سلسلة مقالات حول
الفيزياء
تكافؤ الكتلة والطاقة
تاريخ الفيزياء
الفروع
مجالات البحث
التجارب السابقة
التجارب الحالية
العلماء
شعار بوابة بوابة الفيزياء


تكافؤ الكتلة والطاقة (ط = ك.س²) (بالإنجليزية: E=mc²)‏ أي إن حاصل ضرب الكتلة النسبية لجسم ما في مربع سرعة الضوء يساوي الطاقة الحركية لذلك الجسم، وتعني ببساطة أن المادة والطاقة شيء واحد. وهي أشهر المعادلات الفيزيائية في القرن العشرين، وتمثل هذه المعادلة إحدى نتائج النسبية الخاصة لأينشتاين،[1] وقد أدت تلك المعادلة فيما بعد إلى اكتشاف الطاقة النووية، واستغلت أول ما استغلت في صناعة القنبلة الذرية التي ألقيت على مدينة هيروشيما وأخرى على ناجازاكي باليابان خلال الحرب العالمية الثانية وانتهت الحرب بسببهما.[2] فكثير من الناس كانوا لا يصدقون بأن لنواة العناصر طاقة كبيرة بهذا القدر.

وقد بينت التجارب العلمية أن كتلة نواة الذرات تقل عن كتلة مجموع مكوناتها (أي مجموع كتل البروتونات والنيوترونات) والفرق في هذه الكتل يتحول إلى طاقة وهذه الطاقة هي التي تسمح بترابط مكونات نواة الذرة. وقد استطاع العلماء تحرير هذه الطاقة عن طريق شطر أنوية الذرات.

وتستغل الطاقة النووية في عصرنا الحاضر في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية والتي تعمل اليورانيوم كوقود ذري. ويعتبر اليورانيوم-235 هو الوقود الذري، إلا أن وجوده في خام اليورانيوم قليل (يوجد في الخام بنسبة 0.7%). ولكي يصلح لتشغيل المفاعلات النووية لا بد من تخصيبه إلى درجة 3.5%. وخلال التفاعل النووي في المفاعل تنقسم نواة اليورانيوم-235 وتنطلق قوى الربط على هيئة حرارة نستغلها في تسخين الماء وتكوين بخار ماء ذو ضغط عال (نحو 400 ضغط جوي) ويدير هذا البخار توربين الذي يدير بدوره المولد الكهربائي، وبذلك نحصل على الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية.

وهناك نوع آخر من التفاعلات النووية أكثر إنتاجية للطاقة وهي تفاعل الاندماج النووي وفيها تلتحم 4 ذرات للهيدروجين لتكوِّم نواة ذرة الهيليوم، وتنطلق فرق قوة الرباط على هيئة طاقة حرارية. وخلال تلك العملية يتحول اثنان من البروتونات إلى نيوترونين فتصبح نواة الهيليوم بها 2 بروتونات و2 نيوترونات، وهي أشد الأنوية جميعا في صلابتها وتماسكها.

مثال عملي

تنص معادلة آينشتاين على:

حيث:

E الطاقة جول

m الكتلة كيلوجرام

c سرعة الضوء في الفراغ متر/ثانية

إذا حسبنا تلك المعادلة ل 1 جرام من المادة، وبمعرفة أن سرعة الضوء 299,792,458 متر/ثانية نحصل على النتيجة:

≈9.0×1013 جول/جرام

وهذه الطاقة تعادل:

90 مليون جول
أو 24.9 مليون كيلوات-ساعة
أو 21.5 مليون سعر حراري
أو 21.5 ألف طن TNT

هذه هي طاقة 1 جرام من المادة (أي مادة) المكافئة لنحو 20 مليون كيلوواط ساعي. وتعلمنا ذلك من النظرية النسبية الخاصة لأينشتاين التي صاغها عام 1905 وكان في الخامسة والعشرين من عمره.

أمثلة أخرى

رأينا أن تكافؤ المادة والطاقة يعتمد على سرعة الضوء طبقا لمعادلة أينشتاين وهي سرعة كبير جدا جدا وتبلغ 300.000 كيلومتر في الثانية. لذلك فإن زيادة كتلة جسم نقوم بتسخينه تكون صغيرة جدا جدا لا نلاحظها. فمثلا عندما نسخن 1 طن من الماء من درجة الصفر إلى درجة الغليان يقوم ذلك بزيادة كتلة الماء نحو 1/5.000.000 جرام.

  • وإذا حرقنا 1 طن من الفحم في مكان مغلق فإن المواد الناتجة من الاشتعال تكون أخف من المواد المشتركة في الاحتراق بعد تبريده نحو 1/3000 جرام. ونقص الكتلة هذا الذي صاحب عملية أحتراق الفحم تكونت منه الحرارة الناتجة.
  • وعلم الفيزياء الحديث يعرف حالات تتغير كتلة الأجسام فيها تغيرا كبيرا نسبيا، فمثلا عند اصطدام أنوية الذرات مع بعضها البعض وتتكون منها نواة ذرية كبيرة. فعند تصادم نواة ذرة الليثيوم مثلا بنواة ذرة الهيدروجين فتتكون منهما نواتين من الهيليوم فإنها تفقد 1/400 من مجموع كتلتهم الأصلية.
  • وقد حسبنا أعلاه أن 1 جرام من المادة يكافئ 25.000.000 كيلواط ساعي. لذلك فعند تحول الليثيوم والهيدروجين إلى هيليوم تنتج كمية من الطاقة قدرها 25.000.000 ÷ 400 = 60.000 كيلوواط ساعي.
  • تصدر الشمس طاقة ناشئة عن تحول المادة بمعدل 4.26 مليون طن/الثانية (تعادل (3.846×1026 وات).

انظر أيضًا

المراجع

  1. ^ E=mc^2: A Biography of the World's Most Famous Equation نسخة محفوظة 23 سبتمبر 2018 على موقع واي باك مشين.
  2. ^ Cover. Time magazine, July 1, 1946. نسخة محفوظة 21 يوليو 2013 على موقع واي باك مشين.

Read other articles:

Arondisemen Molsheim

Arondisemen Molsheim Administrasi Negara Prancis Region Alsace Departemen Bas-Rhin Kanton 5 Komune 69 Sous-préfecture Molsheim Statistik Luas¹ 745 km² Populasi  - 1999 89,604  - Kepadatan 120/km² Lokasi Lokasi Molsheim di Alsace ¹ Data Pendaftaran Tanah Prancis, tak termasuk danau, kolam, dan gletser lebih besar dari 1 km² (0.386 mi² atau 247 ekar) juga muara sungai. Arondisemen Molsheim merupakan sebuah arondisemen di Prancis, terletak di département Bas-Rhin, di r...

 

Budi Doremi

Budi DoremiLahirBudi Syahbudin Syukur19 September 1984 (umur 39)Serang, Banten, IndonesiaNama lainBudi DoremiPekerjaanPenyanyi, AktorSuami/istriNindi ​(m. 2012)​Anak3Karier musikGenrePopReggaeTahun aktif2011—sekarangLabelDRMWanna BSitus webhttp://budianakpantai.com Budi Syahbudin Syukur, yang dikenal dengan nama Budi Doremi (lahir 19 September 1984) adalah penyanyi dan pemeran Indonesia. “Doremi” yang ia gunakan sebagai nama panggung, diambil dari...

 

Statutory instrument (UK)

Type of secondary legislation in the United Kingdom Part of a series onBritish law Acts of Parliament of the United Kingdom Year      1801 1802 1803 1804 1805 1806 1807 1808 1809 1810 1811 1812 1813 1814 1815 1816 1817 1818 1819 1820 1821 1822 1823 1824 1825 1826 1827 1828 1829 1830 1831 1832 1833 1834 1835 1836 1837 1838 1839 1840 1841 1842 1843 1844 1845 1846 1847 1848 1849 1850 1851 1852 1853 1854 1855 1856 1857 1858 1859 1860 1861 1862 1863 1864 1865 1866 1867 1868...

Jim Traber

American baseball player Baseball player Jim TraberFirst basemanBorn: (1961-12-26) December 26, 1961 (age 62)Columbus, Ohio, U.S.Batted: LeftThrew: LeftProfessional debutMLB: September 21, 1984, for the Baltimore OriolesNPB: April 8, 1990, for the Kintetsu BuffaloesLast appearanceMLB: October 1, 1989, for the Baltimore OriolesNPB: October 10, 1991, for the Kintetsu BuffaloesMLB statisticsBatting average.227Home runs27Runs batted...

 

The Adventures of Ruth

1919 film The Adventures of RuthAdvertisement in Exhibitors HeraldDirected byGeorge MarshallWritten byGilson WilletsStory byRuth RolandProduced byRuth RolandStarringRuth RolandHerbert HeyesProductioncompanyRuth Roland SerialsDistributed byPathé ExchangeAstra FilmsRelease date December 28, 1919 (1919-12-28) Running time15 episodesCountryUnited StatesLanguageSilent (English intertitles) The Adventures of Ruth is a 1919 American film serial directed by George Marshall. It is now ...

 

Tërbaç

Village in Vlorë, AlbaniaTërbaçVillageTërbaçCoordinates: 40°14′N 19°38′E / 40.233°N 19.633°E / 40.233; 19.633Country AlbaniaCountyVlorëMunicipalityHimarëMunicipal unitHorë-VranishtTime zoneUTC+1 (CET) • Summer (DST)UTC+2 (CEST) Tërbaç is a community in the Vlorë County, southwestern Albania.[1] At the 2015 local government reform it became part of the municipality Himarë.[2] Location The village is located at the foo...

Paepalanthus bromelioides

Species of carnivorous plant Paepalanthus bromelioides Paepalanthus, family Eriocaulaceae. Native to cerrado, Brazil. Popular: Chuveirinho Scientific classification Kingdom: Plantae Clade: Tracheophytes Clade: Angiosperms Clade: Monocots Clade: Commelinids Order: Poales Family: Eriocaulaceae Genus: Paepalanthus Species: P. bromelioides Binomial name Paepalanthus bromelioidesSilv. Paepalanthus bromelioides is a species in the flowering plant family Eriocaulaceae. This family is placed in ...

 

Франц (герцог Саксен-Кобург-Заальфельдский)

Франц Саксен-Кобург-Заальфельдскийнем. Franz von Sachsen-Coburg-Saalfeld герцог Саксен-Кобург-Заальфельдский 8 сентября 1800 — 9 декабря 1806 Предшественник Эрнст Фридрих Саксен-Кобург-Заальфельдский Преемник Эрнст I Саксен-Кобург-Заальфельдский Рождение 15 июля 1750(1750-07-15)Кобург, Сакс...

 

Новотитаровское сельское поселение

Сельское поселение России (МО 2-го уровня)Новотитаровское сельское поселение Флаг[d] Герб 45°14′09″ с. ш. 38°58′16″ в. д.HGЯO Страна  Россия Субъект РФ Краснодарский край Район Динской Включает 4 населённых пункта Адм. центр Новотитаровская Глава сельского пос�...

القوافل الرياضية بقفصة

القوافل الرياضية بڨفصة الاسم الكامل القوافل الرياضية بڨفصة(بالفرنسية:El Gawafel sportives de Gafsa) الاسم المختصر EGSG الألوان           أخضر، أصفر تأسس عام 1967 الملعب الملعب الأولمبي بقفصة، قفصة(السعة: 12000 متفرج) البلد  تونس الدوري الرابطة التونسية المحترفة الأولى 202...

 

Menara drum dan lonceng

Menara drum. Atraksi di menara drum. Lonceng besar yang terdapat di menara lonceng. Menara drum Beijing atau dalam bahasa Mandarin disebut Gulou (Hanzi: 鼓楼; Pinyin: Gǔlóu; harfiah: 'Menara drum'), terletak di ujung utara poros tengah Kota Bagian Dalam Beijing, di sebelah utara Jalan Di'anmen. Awalnya dibangun untuk seni musik, kemudian digunakan untuk mengumumkan waktu dan sekarang menjadi objek wisata. Menara lonceng Beijing atau dalam bahasa Mandarin disebut Zhonglou (Hanz...

 

Chinnar Wildlife Sanctuary

Wildlife sanctuary in South India Chinnar Wildlife SanctuaryIUCN category IV (habitat/species management area)Show map of KeralaShow map of IndiaLocationKerala, IndiaCoordinates10°18′00″N 77°10′30″E / 10.3°N 77.175°E / 10.3; 77.175Area90.44 km2 (34.92 sq mi)Elevation2372EstablishedAugust 1984Websitewww.chinnar.org Chinnar Wildlife Sanctuary is located 18 km north of Marayoor on State Highway 17 in the Marayoor and Kanthalloor panchayats ...

JPEGMafia

American rapper, singer, and record producer (born 1989) JPEGMafiaJPEGMafia in 2019Background informationBirth nameBarrington DeVaughn HendricksAlso known as Devon Hendryx Peggy[1] Born (1989-10-22) October 22, 1989 (age 34)New York City, U.S.OriginBaltimore, Maryland, U.S.GenresExperimental hip hopalternative hip hopindustrial hip hoppsychedelic raplo-fialternative R&B[2]Occupations Rapper singer songwriter record producer DiscographyJPEGMafia discographyYears active...

 

San Miguel de Allende

San Miguel de Allende San Miguel de Allende (Guanajuato) San Miguel de Allende San Miguel de Allende auf der Karte von Guanajuato Koordinaten 20° 54′ 54″ N, 100° 44′ 59″ W20.915-100.749722222221907Koordinaten: 20° 54′ 54″ N, 100° 44′ 59″ W Basisdaten Staat Mexiko Bundesstaat Guanajuato Municipio San Miguel de Allende Stadtgründung 1542 Einwohner 69.811 (2010) Stadtinsignien Detaildaten Fläche 23,3 km2...

 

Paraguay national under-23 football team

ParaguayNickname(s)La AlbirrojaAssociationAsociación Paraguaya de Fútbol (APF)ConfederationCONMEBOL (South America)Head coachCarlos Jara SaguierTop scorerJosé Cardozo (7)Home stadiumEstadio Defensores del ChacoFIFA codePAR First colours Second colours Olympic GamesAppearances2 (first in 1992)Best result Silver medallist (2004)Pan American GamesAppearances5 (first in 1951)Best resultGroup stage (2003, 2015) Medal record Olympic Games 2004 Athens Team The Paraguay national under-23 football...

انتخابات الرئاسة الإيرانية 2005

  لمعانٍ أخرى، طالع انتخابات الرئاسة الإيرانية (توضيح). يفتقر محتوى هذه المقالة إلى الاستشهاد بمصادر. فضلاً، ساهم في تطوير هذه المقالة من خلال إضافة مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (ديسمبر 2018) انتخابات إيران الرئاسية 2005 البلد  إيران ا�...

 

Discussioni template:C

Cronologia del Template:Da controllare (reso redirect e poi cancellato) * 08:27, 16 gen 2007 (diff) . . Pyotr (discussione | contributi | blocca) (trasformo in redirect template obsoleto e non più utilizzato) * 07:55, 16 gen 2007 (diff) . . Dario vet (discussione | contributi | blocca) (-cancellare) * 21:34, 9 gen 2007 (diff) . . Krdan Ielalir (discussione | contributi | blocca) (Spostato il tag cancella nella sezione noinclude) * 15:12, 9 gen 2007 (diff) . . Personline (discussione | contr...

 

Eccellenza Sardegna

Eccellenza SardegnaSport Calcio Tiposquadre di club FederazioneFIGC - Comitato Sardegna Parte diEccellenza Paese Italia Cadenzaannuale Aperturasettembre Chiusuramaggio Partecipanti17 Formula1 Girone all'italiana con play-off e play-out Promozione inSerie D Retrocessione inPromozione (calcio) Sito Internethttps://www.figc-sardegna.it/ StoriaFondazione1991 Numero edizioni33 Detentore Ilvamaddalena Record vittorie Ilvamaddalena (3) Ultima edizioneEccellenza Sardegna 2022-2023 Ediz...

Assedio di Zara (1202)

Questa voce o sezione sull'argomento storia è priva o carente di note e riferimenti bibliografici puntuali. Sebbene vi siano una bibliografia e/o dei collegamenti esterni, manca la contestualizzazione delle fonti con note a piè di pagina o altri riferimenti precisi che indichino puntualmente la provenienza delle informazioni. Puoi migliorare questa voce citando le fonti più precisamente. Segui i suggerimenti del progetto di riferimento. Assedio di Zaraparte della quarta crociata e de...

 

Global Indian International School, Tokyo Campus

This article has multiple issues. Please help improve it or discuss these issues on the talk page. (Learn how and when to remove these template messages) The topic of this article may not meet Wikipedia's notability guidelines for companies and organizations. Please help to demonstrate the notability of the topic by citing reliable secondary sources that are independent of the topic and provide significant coverage of it beyond a mere trivial mention. If notability cannot be shown, the articl...