الفرق بين المادة والطاقة

المادة والطاقة جزء من الكون: ال المادة تعطي الهيكل بينما ال تمنحك الطاقة القدرة على التغيير. عندما نشأ الكون ، كان كل شيء يتركز في الطاقة. مع تمدده وتبريده ، تشكلت المادة من الطاقة.

طريقة سهلة لفهم ما هو مهم وما هي الطاقة هي ما يلي:

• الفاكهة والمائدة مهمة.
• إن قدرة الفاكهة على السقوط من على المائدة وضرب الحيوان هي طاقة ؛ قدرة الفاكهة على أن تكون بمثابة طعام هي الطاقة.
• السعة التي تقوم بها الطاولة (عند الاحتراق) بتسخين الغرفة هي طاقة ؛ قدرة الطاولة على كسر النافذة هي طاقة.

شيء	طاقة
تعريف	ما هو بمثابة بناء الطبيعة.	القدرة على القيام بعمل.
الناخبين	الذرات والجزيئات والجسيمات دون الذرية	لا يمتلك
أنواع أو أشكال	الحالة الصلبة الحالة السائلة الحالة الغازية بلازما	الطاقة الحركية الطاقة الكامنة
وحدة القياس	قياسات الكتلة: جرام ، كيلوجرام ، ميكروجرام. قياسات الحجم: لتر ، متر مكعب ، مليلتر.	جول كالوري الكترون فولت
أمثلة	ماء ، هواء ، رمل ، أحجار ، كواكب ، كمبيوتر ، ورق ، نباتات ، حيوانات.	الضوء والحرارة والمغناطيسية وموجات الميكروويف والكهرباء.

ما الأمر؟

المادة هي كل ما يتكون من جسيمات دون ذرية ويحتل حيزًا ، حتى لو كان كذلك متناهية الصغر: إلكترون ، بروتون ، نيوترون وكل ما يمكن بناؤه منها هو شيء. على سبيل المثال ، يتكون الجدول من جزيئات تشكل الخشب ، ومسامير حديدية ، وعناصر أخرى ، وهي مادة.

مصطلح "مادة" مشتق من اللاتينية الأم وهو ما يعني "الأم". هذا يعني أن المادة هي "أم" كل شيء من حولنا. على سبيل المثال ، الهواء ، على الرغم من أننا لا نستطيع رؤيته ، هو مادة ، لأنه يتكون من جزيئات النيتروجين والأكسجين والغازات الأخرى. الهاتف والكمبيوتر والطعام والحيوانات والمباني كلها أمثلة على المادة.

ال المادة يمكن أن تمتص الطاقة. من الأمثلة الواضحة على ذلك ما يحدث عندما نضع الطعام في فرن الميكروويف:

• يمتص الماء الموجود داخل الطعام طاقة موجات الميكروويف ؛
• يتم نقل الطاقة في الماء إلى بقية جزيئات الطعام.

نقل الطاقة هذا هو ما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. طعام الطبخ.

قانون حفظ المادة

ينص قانون حفظ المادة على أن المادة لا تُخلق ولا تُدمر بل يتم تحويلها. على سبيل المثال ، عندما يتم حرق قطعة من الخشب بالكامل في نظام مغلق ويتم وزن الرماد ، فإن ثاني أكسيد الكربون الكربون والمركبات الأخرى الموجودة في الدخان ، سيكون مجموع الكتل مساويًا تقريبًا لكتلة قطعة الخشب أصلي.

ما هي خصائص المادة؟

• لها كتلة: إنها كمية المادة ، على سبيل المثال ، كتلة الإلكترون 9 × 10^-31 كجم ، لتر من الماء كتلته 1 كجم ، وكتلة الشمس 1.9 × 10³⁰ كلغ.
• لها خصائص فيزيائية: يمكن من خلالها ذكر الكثافة ، والتوصيل الكهربائي ، ونقطة الانصهار أو الغليان ، والتقلب والصلابة ، من بين أمور أخرى.
• لها خصائص كيميائية: يمكن تحويل المادة من خلال تفاعلات كيميائية ، مثل الاحتراق والأكسدة والتحلل.

ما هي حالات المادة؟

تأتي المادة بأشكال أو حالات مختلفة:

• صلب: الذرات والجزيئات معبأة بحيث يتم تقييد حركتها.
• سائل: ذرات وجزيئات السائل على الرغم من أنها متجمعة يمكنها التحرك بحرية.
• غاز: الذرات والجزيئات مفصولة عن بعضها وليس لها قيود على الحركة.
• بلازما: ذرات الغازات مؤينة. هذه هي حالة المادة لمعظم الكون. نحصل عليه في النجوم والبرق والشفق.
• مكثف بوز-آينشتاين: عندما تكون مجموعة من الذرات عند الصفر المطلق (-273 درجة مئوية) ، فإنها تكون معبأة وغير متحركة بحيث تبدو مثل ذرة واحدة.
• بلورات سائلة: هي الحالة الوسيطة للمادة بين المادة الصلبة والسائلة دون الانتماء إلى أي من الاثنين. نجدها على أجهزة التلفزيون ذات الشاشات المسطحة وشاشات الكمبيوتر والساعات.

قد تكون مهتمًا أيضًا برؤية الفرق بين حالات المادة وخصائص المادة.

ما هي الطاقة؟

التعريف العلمي للطاقة هو القدرة على إنتاج وظيفة. بهذا المعنى ، يُفهم العمل على أنه أي عملية يتم فيها إزاحة الجسم أو تشوهه. على سبيل المثال ، قدرة الحجر على قمة جبل على السقوط وهدم الأشجار في سقوطه ، وهو ما قد يكون ناجحًا ، هي طاقته.

قانون الحفاظ على الطاقة

ينص قانون حفظ الطاقة أو مبدأ حفظ الطاقة على أن محتوى الطاقة في النظام يظل ثابتًا. أي أن الطاقة لا تُخلق ولا تُدمر.

على سبيل المثال ، تحتوي كمية معينة من البنزين على كمية X من الطاقة الكيميائية المرتبطة بها. عند بدء تشغيل السيارة ، لا يتم تدمير طاقة البنزين بل تتحول إلى طاقة حركية لتحريك السيارة والطاقة الحرارية. مجموع الطاقة الحركية بالإضافة إلى الطاقة الحرارية للسيارة يساوي كمية الطاقة الكيميائية للبنزين ، ولا يمكن أن تكون أكثر ولا أقل.

ما هي خصائص الطاقة؟

• كمية الطاقة التي يمتلكها الجسم محدودة: للفاكهة الموجودة على الطاولة طاقة محدودة بسبب كتلتها والمسافة من الطاولة إلى الأرض.
• تتحول الطاقة إلى أشكالها المختلفة: تتحول الطاقة الكيميائية للبنزين إلى طاقة حركية عندما تقوم بتحريك مكبس في السيارة.
• هناك مصادر مختلفة للطاقة ، مثل الشمس والرياح والنفط.
• يمكن تخزينها: يتم تخزين الطاقة الكيميائية في البطاريات الكهربائية ، في السدود الكهرومائية ، يتم تخزين طاقة الجاذبية الكامنة للماء.

أشكال الطاقة

يمكن تقديم الطاقة بأشكال مختلفة:

• الطاقة الكامنة: هي الطاقة المرتبطة بجسم بالنسبة إلى هيئة مرجعية أخرى ، على سبيل المثال ، الطاقة الكامنة الجاذبية هي طاقة الجسم بالنسبة إلى موقعه على الأرض ، فكلما زادت الطاقة زادت تمتلك المحتملة.
• الطاقة الحركية: هي الطاقة المرتبطة بحركة الأجسام ، على سبيل المثال عندما تجعل المياه في النهر الصخور تتحرك ، يكون لها طاقة حركية.
• الطاقة الميكانيكية: عندما تكون عربة في الجزء العلوي من قطار الملاهي ، يكون لديها طاقة كامنة ، والتي تتحول إلى طاقة حركية مع هبوط العربة وتكتسب سرعة معينة. في هذه الحالة ، تمتلك العربة طاقة ميكانيكية تساوي مجموع الطاقة الحركية وطاقة الوضع.
• طاقة مشعة: يصل ضوء الشمس إلى الأرض كطاقة مشعة.
• طاقة حرارية: عندما نقوم بتسخين أنفسنا بزجاجة ماء ساخن فإننا نستفيد من الطاقة الحرارية.
• الطاقة النووية: عندما تنكسر نواة ذرة أو تندمج ، فإنها تطلق طاقة نووية.
• الطاقة الكيميائية: عندما يتحول الجلوكوز في الخلايا إلى ثاني أكسيد الكربون ، يتم إطلاق الطاقة الموجودة بين ذرات الجزيء كطاقة كيميائية.
• الطاقة الكهربائية: عندما تتحرك الجسيمات ذات الشحنة الموجبة أو السالبة فإننا في وجود الكهرباء أو الطاقة الكهربائية.

قد تكون مهتمًا بمعرفة الاختلاف أنواع الطاقة.

ما هي العلاقة بين المادة والطاقة؟

في بداية القرن العشرين ، أظهر الفيزيائي النظري ألبرت أينشتاين (1879-1955) أن المادة تتحول إلى طاقة وأن الطاقة يمكن أن تتحول إلى مادة. يُعرف هذا التكافؤ باسم "نظرية النسبية" ويتم التعبير عنها في المعادلة الشهيرة:

E = مك²,

أين و يمثل الطاقة ، م يمثل الكتلة و ج هي سرعة الضوء.

أفضل مثال معروف على تحويل المادة إلى طاقة إنه تفاعل اندماج نوى الهيدروجين في النجوم. هذه الطاقة الموجودة في الشمس هي التي تحافظ على الحياة على الأرض.

دعونا نتذكر أنه في نشأة الكون لم يكن هناك سوى الطاقة ، والتي تحولت فيما بعد إلى مادة. تجريبيا ، تتحول الطاقة إلى مادة عندما يمر فوتون (جسيم عالي الطاقة) عبر نواة ذرية ، وينتج جسيم من المادة (إلكترون) وجسيم من المادة المضادة (بوزيترون).

قد تكون مهتمًا بمعرفة:

• الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة.
• الطاقة الحركية والوضعية.

مراجع

كرم ، ب.أ. ، شتاين ، ب.ب. (2011). أسس العلم: المادة والطاقة. بيت تشيلسي. نيويورك.