Διαφορά μεταξύ ύλης και ενέργειας

Η ύλη και η ενέργεια είναι μέρος του Σύμπαντος: το η ύλη δίνει δομή ενώ το η ενέργεια σας δίνει τη δυνατότητα να αλλάξετε. Όταν δημιουργήθηκε το Σύμπαν, όλα ήταν συγκεντρωμένη ενέργεια. Καθώς επεκτάθηκε και ψύχθηκε, η ύλη σχηματίστηκε από την ενέργεια.

Ένας εύκολος τρόπος για να κατανοήσετε τι είναι η ύλη και τι είναι η ενέργεια είναι ο εξής:

• ένα φρούτο και ένα τραπέζι είναι θέμα?
• η ικανότητα των φρούτων να πέσουν από το τραπέζι και να χτυπήσουν ένα ζώο είναι ενέργεια. η ικανότητα των φρούτων να χρησιμεύσουν ως τροφή είναι ενέργεια.
• Η ικανότητα που ένα τραπέζι (όταν καίγεται) θερμαίνει ένα δωμάτιο είναι ενέργεια. η ικανότητα του τραπεζιού να σπάσει ένα παράθυρο είναι ενέργεια.

Υλη	Ενέργεια
Ορισμός	Αυτό που χρησιμεύει ως κατασκευή της φύσης.	Ικανότητα να κάνει δουλειά.
Συστατικά	Άτομα, μόρια, υποατομικά σωματίδια	Δεν έχει
Τύποι ή φόρμες	Στερεάς κατάστασης Υγρή κατάσταση Αέρια κατάσταση Πλάσμα αίματος	Κινητική ενέργεια Δυναμική ενέργεια
Μονάδα μέτρησης	Μετρήσεις μάζας: γραμμάρια, χιλιόγραμμα, μικρογραμμάρια. Μετρήσεις όγκου: λίτρα, κυβικά μέτρα, χιλιοστόλιτρα.	Μονάδα ενέργειας ή έργου Θερμίδα Ηλεκτρονικά βολτ
Παραδείγματα	Νερό, αέρας, άμμος, πέτρες, πλανήτες, υπολογιστής, χαρτί, φυτά, ζώα.	Φως, θερμότητα, μαγνητισμός, κύματα μικροκυμάτων, ηλεκτρική ενέργεια.

Τι είναι η ύλη;

Η ύλη είναι ό, τι αποτελείται από υποατομικά σωματίδια και καταλαμβάνει χώρο, ακόμα κι αν είναι εξαιρετικά μικροσκοπικό: ένα ηλεκτρόνιο, ένα πρωτόνιο, ένα νετρόνιο και όλα όσα μπορούν να κατασκευαστούν από αυτά είναι ύλη. Για παράδειγμα, ένας πίνακας αποτελείται από μόρια που αποτελούνται από ξύλο, σιδερένια καρφιά και άλλα στοιχεία, που είναι ύλη.

Ο όρος "ύλη" προέρχεται από τα λατινικά μητήρ που σημαίνει "μητέρα". Αυτό σημαίνει ότι η ύλη είναι η «μητέρα» όλων των γύρω μας. Για παράδειγμα, ο αέρας, αν και δεν μπορούμε να το δούμε, είναι θέμα, επειδή αποτελείται από μόρια αζώτου, οξυγόνου και άλλων αερίων. Το τηλέφωνο, ο υπολογιστής, τα τρόφιμα, τα ζώα, τα κτίρια είναι όλα παραδείγματα ύλης.

ο η ύλη μπορεί να απορροφήσει ενέργεια. Ένα σαφές παράδειγμα αυτού είναι αυτό που συμβαίνει όταν βάζουμε φαγητό στο φούρνο μικροκυμάτων:

• το νερό μέσα στην τροφή απορροφά την ενέργεια των κυμάτων των μικροκυμάτων.
• η ενέργεια στο νερό μεταφέρεται στα υπόλοιπα μόρια τροφίμων.

Αυτή η μεταφορά ενέργειας είναι αυτό που προκαλεί την αύξηση της θερμοκρασίας. μαγειρεύοντας φαγητό.

Νόμος διατήρησης της ύλης

Ο νόμος της διατήρησης της ύλης δηλώνει ότι η ύλη δεν δημιουργείται ούτε καταστρέφεται αλλά μεταμορφώνεται. Για παράδειγμα, όταν ένα κομμάτι ξύλου καίγεται εντελώς σε κλειστό σύστημα και ζυγίζονται οι στάχτες, το διοξείδιο του άνθρακα άνθρακα και άλλες ενώσεις στον καπνό, το άθροισμα των μαζών θα είναι περίπου ίσο με τη μάζα του κομματιού του ξύλου πρωτότυπο.

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της ύλης;

• Έχει μάζα: είναι η ποσότητα της ύλης, για παράδειγμα, ένα ηλεκτρόνιο έχει μάζα 9 x 10^-31 kg, ένα λίτρο νερού έχει μάζα 1 kg, ο ήλιος έχει μάζα 1,9 x10³⁰ κιλό.
• Έχει φυσικές ιδιότητες: εντός των οποίων μπορεί να αναφερθεί, μεταξύ άλλων, η πυκνότητα, η ηλεκτρική αγωγιμότητα, το σημείο τήξης ή το σημείο βρασμού, η μεταβλητότητα και η σκληρότητα.
• Έχει χημικές ιδιότητες: η ύλη μπορεί να μετατραπεί μέσω χημικών αντιδράσεων, όπως καύση, οξείδωση, αποσύνθεση.

Ποιες είναι οι καταστάσεις της ύλης;

Το θέμα έρχεται σε διάφορες μορφές ή καταστάσεις:

• Στερεός: τα άτομα και τα μόρια είναι τόσο συσκευασμένα που η κίνησή τους είναι περιορισμένη.
• Υγρό: τα άτομα και τα μόρια ενός υγρού αν και είναι ομαδοποιημένα μπορούν να κινούνται ελεύθερα.
• Αέριο: τα άτομα και τα μόρια διαχωρίζονται μεταξύ τους και δεν έχουν περιορισμούς κίνησης.
• Πλάσμα αίματος: τα άτομα των αερίων ιονίζονται. Αυτή είναι η κατάσταση της ύλης για μεγάλο μέρος του Σύμπαντος. το παίρνουμε στα αστέρια, στον κεραυνό και στις αύρες.
• Συμπύκνωμα Bose-Einstein: όταν ένα σύνολο ατόμων είναι απόλυτο μηδέν (-273 ºC), είναι τόσο συσκευασμένα και ακίνητα που μοιάζουν με ένα μόνο άτομο.
• Υγροί κρύσταλλοι: είναι η ενδιάμεση κατάσταση της ύλης μεταξύ στερεού και υγρού χωρίς να ανήκει σε κανένα από τα δύο. Το βρίσκουμε σε τηλεοράσεις επίπεδης οθόνης, οθόνες υπολογιστών και ρολόγια.

Μπορεί επίσης να σας ενδιαφέρει να δείτε τη διαφορά μεταξύ καταστάσεις της ύλης και ιδιότητες της ύλης.

Τι είναι η ενέργεια;

Ο επιστημονικός ορισμός της ενέργειας είναι ικανότητα δημιουργίας εργασίας. Υπό αυτήν την έννοια, η εργασία νοείται ως οποιαδήποτε διαδικασία όπου ένα σώμα μετατοπίζεται ή παραμορφώνεται. Για παράδειγμα, η ικανότητα μιας πέτρας πάνω από ένα βουνό να πέσει και να γκρεμίσει δέντρα το φθινόπωρο, που θα ήταν δουλειά, είναι η ενέργειά της.

Νόμος για την εξοικονόμηση ενέργειας

Ο νόμος της εξοικονόμησης ενέργειας ή η αρχή της εξοικονόμησης ενέργειας αναφέρει ότι το ενεργειακό περιεχόμενο ενός συστήματος παραμένει σταθερό. Δηλαδή, η ενέργεια δεν δημιουργείται ούτε καταστρέφεται.

Για παράδειγμα, μια συγκεκριμένη ποσότητα βενζίνης έχει X ποσότητα χημικής ενέργειας που σχετίζεται με αυτήν. Όταν ξεκινάμε το όχημα, η ενέργεια της βενζίνης δεν καταστρέφεται αλλά μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια για να μετακινήσει το όχημα και τη θερμική ενέργεια. Το άθροισμα της κινητικής ενέργειας συν τη θερμική ενέργεια του οχήματος είναι ίση με την ποσότητα της χημικής ενέργειας της βενζίνης, δεν μπορεί να είναι ούτε περισσότερο ούτε λιγότερο.

Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της ενέργειας;

• Η ποσότητα ενέργειας που διαθέτει ένα σώμα είναι περιορισμένη: ο καρπός στο τραπέζι έχει μια ενέργεια που περιορίζεται από τη μάζα του και από την απόσταση από το τραπέζι μέχρι το πάτωμα.
• Η ενέργεια μετατρέπεται στις διάφορες μορφές της: η χημική ενέργεια της βενζίνης μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια όταν μετακινείτε ένα έμβολο στο αυτοκίνητο.
• Υπάρχουν διάφορες πηγές ενέργειας, όπως ο ήλιος, ο άνεμος και το λάδι.
• Μπορεί να αποθηκευτεί: η χημική ενέργεια αποθηκεύεται σε ηλεκτρικές μπαταρίες, σε υδροηλεκτρικά φράγματα αποθηκεύεται η δυναμική βαρυτική ενέργεια του νερού.

Μορφές ενέργειας

Η ενέργεια μπορεί να παρουσιαστεί σε διάφορες μορφές:

• Δυναμική ενέργεια: είναι η ενέργεια που σχετίζεται με ένα σώμα σε σχέση με ένα άλλο σώμα αναφοράς, για παράδειγμα, δυνητική ενέργεια βαρυτική είναι η ενέργεια ενός σώματος σε σχέση με τη θέση του στη Γη, όσο υψηλότερη, τόσο περισσότερη ενέργεια δυναμικό διαθέτει.
• Κινητική ενέργεια: είναι η ενέργεια που σχετίζεται με την κίνηση των σωμάτων, για παράδειγμα όταν το νερό σε ένα ποτάμι κάνει τους βράχους να κινούνται, έχει κινητική ενέργεια.
• Μηχανική ενέργεια: όταν ένα βαγόνι βρίσκεται στην κορυφή ενός ρόλερ κόστερ έχει πιθανή ενέργεια, η οποία μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια καθώς το βαγόνι κατεβαίνει και αποκτά μια συγκεκριμένη ταχύτητα. Σε αυτήν την περίπτωση, το βαγόνι έχει μια μηχανική ενέργεια, η οποία είναι ίση με το άθροισμα της κινητικής ενέργειας και της δυνητικής ενέργειας.
• Ακτινοβολία ενέργειας: το φως από τον Ήλιο φτάνει στη Γη ως ακτινοβολία ενέργειας.
• Θερμική ενέργεια: όταν θερμαίνουμε με ένα μπουκάλι ζεστό νερό χρησιμοποιούμε θερμική ενέργεια.
• Πυρηνική ενέργεια: Όταν ένας πυρήνας ενός ατόμου σπάει ή συντήκεται, απελευθερώνει πυρηνική ενέργεια.
• Χημική ενέργεια: Όταν η γλυκόζη στα κύτταρα μετατρέπεται σε διοξείδιο του άνθρακα, η ενέργεια που βρίσκεται μεταξύ των ατόμων του μορίου απελευθερώνεται ως χημική ενέργεια.
• Ηλεκτρική ενέργεια: όταν τα σωματίδια με θετικό ή αρνητικό φορτίο κινούνται είμαστε παρουσία ηλεκτρικής ενέργειας ή ηλεκτρικής ενέργειας.

Μπορεί να σας ενδιαφέρει να μάθετε τα διαφορετικά Τύποι ενέργειας.

Ποια είναι η σχέση μεταξύ ύλης και ενέργειας;

Στις αρχές του 20ού αιώνα, ο θεωρητικός φυσικός Albert Einstein (1879-1955) έδειξε ότι η ύλη μετατρέπεται σε ενέργεια και ότι η ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε ύλη. Αυτή η ισοδυναμία είναι γνωστή ως "Θεωρία της σχετικότητας" και εκφράζεται στη διάσημη εξίσωση:

Ε = m.c²,

όπου ΚΑΙ αντιπροσωπεύει ενέργεια, Μ αντιπροσωπεύει τη μάζα και ντο είναι η ταχύτητα του φωτός.

Το πιο γνωστό παράδειγμα του μετατροπή της ύλης σε ενέργεια είναι η αντίδραση σύντηξης των πυρήνων υδρογόνου στα άστρα. Αυτή η ενέργεια στον Ήλιο διατηρεί τη ζωή στη Γη.

Ας θυμηθούμε ότι στην αρχή του Σύμπαντος υπήρχε μόνο ενέργεια, η οποία αργότερα μετατράπηκε σε ύλη. Πειραματικά, η ενέργεια μετατρέπεται σε ύλη όταν ένα φωτόνιο (ένα σωματίδιο υψηλής ενέργειας) διέρχεται από έναν ατομικό πυρήνα, παράγοντας ένα σωματίδιο ύλης (ηλεκτρονίων) και ένα σωματίδιο αντιύλης (ποζιτρόνιο).

Μπορεί να σας ενδιαφέρει να μάθετε για:

• Φυσικές και χημικές ιδιότητες της ύλης.
• Κινητική και πιθανή ενέργεια.

βιβλιογραφικές αναφορές

Karam, Ρ.Α., Stein, B.P. (2011). Θεμελιώδη θεμέλια: ύλη και ενέργεια. Chelsea House. Νέα Υόρκη.