განსხვავება მატერიასა და ენერგიას შორის

მატერია და ენერგია სამყაროს ნაწილია მატერია იძლევა სტრუქტურას ხოლო ენერგია გაძლევთ შეცვლის შესაძლებლობას. როდესაც სამყარო წარმოიშვა, ყველაფერი კონცენტრირებული ენერგია იყო. გაფართოებისა და გაცივებისას, მატერია ენერგიისგან წარმოიქმნა.

მარტივი გზა იმის გასაგებად, თუ რა არის მატერია და რა არის ენერგია, შემდეგია:

• ხილი და სუფრა მატერიაა;
• ხილის მაგიდიდან ვარდნის და ცხოველს მოხვედრის უნარი ენერგიაა; ხილის საკვებად მყოფი ენერგია არის ენერგია.
• ტევადობა, რომ მაგიდა (როდესაც იწვის) ათბობს ოთახს არის ენერგია; მაგიდის ფანჯრის შესვენების უნარი არის ენერგია.

მატერია	ენერგია
განმარტება	ის, რაც ბუნების აგებას ემსახურება.	სამუშაოს შესრულების უნარი.
შემადგენელი	ატომები, მოლეკულები, სუბატომური ნაწილაკები	Არ აქვს
ტიპები ან ფორმები	მყარი მდგომარეობა თხევადი მდგომარეობა გაზური მდგომარეობა პლაზმური	Კინეტიკური ენერგია Პოტენციური ენერგია
საზომი ერთეული	მასის გაზომვები: გრამი, კილოგრამი, მიკროგრამი. მოცულობის გაზომვები: ლიტრი, კუბური მეტრი, მილილიტრი.	ჯოული კალორია ელექტრონი-ვოლტი
მაგალითები	წყალი, ჰაერი, ქვიშა, ქვები, პლანეტები, კომპიუტერი, ქაღალდი, მცენარეები, ცხოველები.	სინათლე, სითბო, მაგნეტიზმი, მიკროტალღური ტალღები, ელექტროენერგია.

რა არის მატერია?

მატერია არის ყველაფერი, რაც შედგება სუბატომიური ნაწილაკებისგან და იკავებს სივრცეს, თუნდაც ის იყოს უკიდურესად პაწაწინა: ელექტრონი, პროტონი, ნეიტრონი და ყველაფერი, რაც ამისგან შეიძლება აშენდეს მატერია. მაგალითად, მაგიდა შედგება მოლეკულებისგან, რომლებიც ქმნიან ხის, რკინის ლურსმნებს და სხვა ელემენტებს, რომლებიც მატერიაა.

ტერმინი "მატერია" ლათინურიდან მომდინარეობს მატერი რაც ნიშნავს "დედას". ეს ნიშნავს, რომ მატერია არის ყველაფერი, რაც ჩვენს გარშემოა. მაგალითად, ჰაერი, მიუხედავად იმისა, რომ ვერ ვხედავთ მას, არის მატერია, რადგან იგი შედგება აზოტის, ჟანგბადის და სხვა აირების მოლეკულებისგან. ტელეფონი, კომპიუტერი, საკვები, ცხოველები, შენობები მატერიის მაგალითებია.

მატერიას შეუძლია ენერგიის შთანთქმა. ამის ნათელი მაგალითია ის, რაც ხდება, როდესაც საკვებს მიკროტალღურ ღუმელში ვდებთ:

• საკვების შიგნით წყალი შთანთქავს მიკროტალღური ტალღების ენერგიას;
• ენერგია წყალში გადადის დანარჩენი საკვების მოლეკულებზე.

ენერგიის გადაცემა არის ის, რაც იწვევს ტემპერატურის ზრდას. საჭმლის მომზადება.

მატერიის კონსერვაციის კანონი

მატერიის დაცვის კანონის თანახმად, მატერია არც იქმნება და არც განადგურებულია, არამედ გარდაიქმნება. მაგალითად, როდესაც ხის ნაჭერი მთლიანად დაიწვა დახურულ სისტემაში და ფერფლი იწონის, ნახშირორჟანგი ნახშირბადი და კვამლში არსებული სხვა ნაერთები, მასების ჯამი დაახლოებით ტოლი იქნება ხის ნაჭრის მასისა ორიგინალური.

რა მახასიათებლები აქვს მატერიას?

• მას აქვს მასა: ეს არის მატერიის რაოდენობა, მაგალითად, ელექტრონს აქვს 9 x 10 მასა^-31 კგ, ლიტრი წყლის მასა 1 კგ, მზის მასა 1,9 x10³⁰ კგ.
• მას აქვს ფიზიკური თვისებები: რომლის ფარგლებშიც შეიძლება აღინიშნოს სიმკვრივე, ელექტროგამტარობა, დნობის ან დუღილის წერტილი, არამდგრადობა და სიმტკიცე.
• მას აქვს ქიმიური თვისებები: ნივთიერება შეიძლება გარდაიქმნას ქიმიური რეაქციების საშუალებით, როგორიცაა წვა, დაჟანგვა, დაშლა.

რა არის მატერიის მდგომარეობა?

მატერია სხვადასხვა ფორმით ან მდგომარეობით გამოირჩევა:

• Მყარი: ატომები და მოლეკულები იმდენად შეფუთულია, რომ მათი მოძრაობა შეზღუდულია.
• თხევადი: სითხის ატომები და მოლეკულები, თუმცა ისინი დაჯგუფებულია, თავისუფლად შეუძლიათ მოძრაობა.
• გაზი: ატომები და მოლეკულები განცალკევებულია ერთმანეთისგან და მოძრაობის შეზღუდვა არ აქვთ.
• პლაზმური: გაზების ატომები იონიზირებულია. ეს არის მატერიის მდგომარეობა სამყაროს დიდი ნაწილისთვის; ჩვენ მას ვხვდებით ვარსკვლავებში, ელვაში და ავრორებში.
• ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი: როდესაც ატომების ნაკრები აბსოლუტურ ნულზეა (-273 ºC), ისინი იმდენად შეფუთულები და უძრავები არიან, რომ ერთ ატომს ჰგვანან.
• თხევადი კრისტალები: ეს არის მატერიის შუალედური მდგომარეობა მყარსა და თხევადს შორის, ამ ორიდან არც ერთის კუთვნილების გარეშე. მას ვხვდებით ბრტყელ ეკრანულ ტელევიზორებზე, კომპიუტერის ეკრანებზე და საათებზე.

შეიძლება დაგაინტერესოთ თუ რა განსხვავებაა მატერიის მდგომარეობები და მატერიის თვისებები.

რა არის ენერგია?

ენერგიის სამეცნიერო განმარტებაა სამუშაოს წარმოების უნარი. ამ გაგებით, სამუშაო გაგებულია, როგორც ნებისმიერი პროცესი, როდესაც სხეული გადაადგილდება ან დეფორმირდება. მაგალითად, მთის მწვერვალზე ქვის ჩამოვარდნის და მისი შემოდგომაზე ხეების ჩამოგდების შესაძლებლობა, რაც კარგი იქნება, ეს მისი ენერგიაა.

ენერგიის დაზოგვის კანონი

ენერგიის დაზოგვის კანონი ან ენერგიის დაზოგვის პრინციპი აცხადებს, რომ სისტემის ენერგიის შემცველობა მუდმივი რჩება. ანუ ენერგია არც იქმნება და არც განადგურებულია.

მაგალითად, ბენზინის გარკვეულ რაოდენობას აქვს მასთან დაკავშირებული ქიმიური ენერგიის X რაოდენობა. როდესაც მანქანას ვიწყებთ, ბენზინის ენერგია არ განადგურებულია, არამედ გადაკეთებულია კინეტიკური ენერგიით, რომ გადაადგილდეს მანქანა და თერმული ენერგია. ავტომობილის კინეტიკური ენერგიის ჯამი პლუს თერმული ენერგია ტოლია ბენზინის ქიმიური ენერგიის ოდენობას, ეს არ შეიძლება იყოს არც მეტი და არც ნაკლები.

რა მახასიათებლები აქვს ენერგიას?

• ენერგიის რაოდენობა, რომელსაც სხეული ფლობს, შეზღუდულია: მაგიდაზე ნაყოფს აქვს ენერგია, რომელიც შეზღუდულია მისი მასით და მაგიდიდან იატაკამდე დაშორებით.
• ენერგია გარდაიქმნება სხვადასხვა ფორმებში: ბენზინის ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება კინეტიკურ ენერგიად, როდესაც თქვენ დგუში მოძრაობთ მანქანაში.
• არსებობს ენერგიის სხვადასხვა წყარო, მაგალითად მზე, ქარი და ზეთი.
• მისი შენახვა შესაძლებელია: ქიმიური ენერგია ელექტრო ბატარეებში ინახება, ჰიდროელექტრო კაშხლებში წყლის გრავიტაციული პოტენციური ენერგია ინახება.

ენერგიის ფორმები

ენერგიის წარმოდგენა შესაძლებელია სხვადასხვა ფორმით:

• Პოტენციური ენერგია: არის ენერგია, რომელიც სხეულთან ასოცირდება სხვა საცნობარო ორგანოს მიმართ, მაგალითად, პოტენციური ენერგია გრავიტაციული არის სხეულის ენერგია დედამიწაზე მისი მდგომარეობის მიმართ, რაც უფრო მაღალია, მით უფრო მეტი ენერგია პოტენციური ფლობს.
• Კინეტიკური ენერგია: ეს არის ენერგია, რომელიც ასოცირდება სხეულების მოძრაობასთან, მაგალითად, როდესაც მდინარეში წყალი ქანებს მოძრაობს, მას აქვს კინეტიკური ენერგია.
• მექანიკური ენერგია: როდესაც უნივერსალი არის ატრაქციონის ზედა ნაწილში, მას აქვს პოტენციური ენერგია, რომელიც ტრანსპორტირდება კინეტიკურ ენერგიად, უნივერსალი მიდის და გარკვეულ სიჩქარეს იძენს. ამ შემთხვევაში, უნივერსალს აქვს მექანიკური ენერგია, რომელიც უტოლდება კინეტიკური ენერგიისა და პოტენციური ენერგიის ჯამს.
• გამოსხივებული ენერგია: მზიდან სინათლე ასხივებს ენერგიას დედამიწას.
• Თერმული ენერგიაროდესაც ცხელი წყლის ბოთლით ვთბებით, თერმული ენერგიით ვიყენებთ.
• Ბირთვული ენერგია: როდესაც ატომის ბირთვი იშლება ან ილუსტება, ის ათავისუფლებს ბირთვულ ენერგიას.
• Ქიმიური ენერგია: როდესაც უჯრედებში გლუკოზა გარდაიქმნება ნახშირორჟანგად, მოლეკულის ატომებს შორის ნაპოვნი ენერგია ქიმიური ენერგიის სახით გამოიყოფა.
• Ელექტროენერგიის: როდესაც დადებითი ან უარყოფითი მუხტის ნაწილაკები გადაადგილდებიან, ჩვენ ვართ ელექტროენერგიის ან ელექტროენერგიის თანდასწრებით.

შეიძლება დაგაინტერესოთ იცოდეთ განსხვავებული ენერგიის სახეები.

რა კავშირია მატერიასა და ენერგიას შორის?

მე -20 საუკუნის დასაწყისში თეორიულმა ფიზიკოსმა ალბერტ აინშტაინმა (1879-1955) აჩვენა, რომ მატერია გარდაიქმნება ენერგიად და რომ ენერგია შეიძლება გადაიქცეს მატერიად. ეს ექვივალენტურობა ცნობილია როგორც "ფარდობითობის თეორია" და ეს გამოხატულია ცნობილ განტოლებაში:

E = m.c²,

სად და წარმოადგენს ენერგიას, მ წარმოადგენს მასას და გ არის სინათლის სიჩქარე.

ყველაზე ცნობილი მაგალითი მატერიის ენერგიად გარდაქმნა ეს არის წყალბადის ბირთვების შერწყმა რეაქცია ვარსკვლავებში. სწორედ ეს ენერგია მზეში ინარჩუნებს სიცოცხლეს დედამიწაზე.

გავიხსენოთ, რომ სამყაროს წარმოშობის დროს არსებობდა მხოლოდ ენერგია, რომელიც შემდეგ მატერიად გადაკეთდა. ექსპერიმენტულად, ენერგია გარდაიქმნება მატერიად როდესაც ფოტონი (მაღალენერგეტიკული ნაწილაკი) გადის ატომურ ბირთვს და წარმოქმნის მატერიის ნაწილაკს (ელექტრონი) და ანტიმასალის ნაწილაკს (პოზიტრონი).

შეიძლება დაგაინტერესოთ იცოდეთ:

• მატერიის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები.
• კინეტიკური და პოტენციური ენერგია.

გამოყენებული ლიტერატურა

კარამი, P.A., Stein, B.P. (2011). მეცნიერების საფუძვლები: მატერია და ენერგია. ჩელსის სახლი. Ნიუ იორკი.