Rozdiel medzi hmotou a energiou

Hmota a energia sú súčasťou vesmíru: hmota dáva štruktúru kým energia vám dáva schopnosť meniť sa. Keď vesmír vznikol, všetko bola koncentrovaná energia. Keď sa rozširovalo a ochladzovalo, hmota sa formovala z energie.

Ľahký spôsob, ako pochopiť, čo je hmota a čo je energia, je nasledujúci:

• ovocie a stôl sú hmota;
• schopnosť ovocia spadnúť zo stola a zasiahnuť zviera je energia; schopnosť ovocia slúžiť ako jedlo je energia.
• Kapacita, ktorú stôl (keď horí) ohrieva miestnosť, je energia; schopnosť stola rozbiť okno je energia.

Hmota	Energie
Definícia	To, čo slúži ako stavba prírody.	Schopnosť vykonávať prácu.
Zložky	Atómy, molekuly, subatomárne častice	Nemá
Druhy alebo formy	Pevné skupenstvo Kvapalné skupenstvo Plynný stav Plazma	Kinetická energia Potenciálna energia
Merná jednotka	Hromadné merania: gramy, kilogramy, mikrogramy. Merania objemu: litre, metre kubické, mililitre.	Joule Kalórie Elektrón-volt
Príklady	Voda, vzduch, piesok, kamene, planéty, počítač, papier, rastliny, zvieratá.	Svetlo, teplo, magnetizmus, mikrovlnné vlny, elektrina.

Čo je to hmota?

Hmota je všetko, čo je tvorené subatomárnymi časticami a zaberá priestor, aj keď je veľmi malé: elektrón, protón, neutrón a všetko, z čoho sa dá postaviť, je na čom záleží. Napríklad stôl je zložený z molekúl, ktoré tvoria drevo, železné klince a ďalšie prvky, ktoré sú hmotou.

Pojem „hmota“ pochádza z latinčiny mater čo znamená „matka“. To znamená, že hmota je „matkou“ všetkého okolo nás. Napríklad vzduch, aj keď ho nevidíme, je hmota, pretože je tvorený molekulami dusíka, kyslíka a iných plynov. Telefón, počítač, jedlo, zvieratá, budovy sú všetko príkladom hmoty.

The hmota môže absorbovať energiu. Jasným príkladom toho je to, čo sa stane, keď vložíme jedlo do mikrovlnnej rúry:

• voda vo vnútri jedla absorbuje energiu mikrovlnných vĺn;
• energia vo vode sa prenáša na zvyšok molekúl potravy.

Tento prenos energie spôsobuje zvýšenie teploty. varenie jedla.

Zákon zachovania hmoty

Zákon zachovania hmoty hovorí, že hmota sa ani nevytvára, ani nezničí, ale transformuje sa. Napríklad, keď je kus dreva v uzavretom systéme úplne spálený a popol sa odváži, oxid uhličitý uhlíka a iných zlúčenín v dyme, bude súčet hmotností približne rovnaký ako hmotnosť kusu dreva originál.

Aké sú vlastnosti hmoty?

• Má hmotnosť: je to množstvo hmoty, napríklad elektrón má hmotnosť 9 x 10^-31 kg, liter vody má hmotnosť 1 kg, Slnko má hmotnosť 1,9 x10³⁰ kg
• Má fyzikálne vlastnosti: medzi inými možno spomenúť hustotu, elektrickú vodivosť, teplotu topenia alebo varu, prchavosť a tvrdosť.
• Má chemické vlastnosti: hmota sa môže transformovať chemickými reakciami, ako sú horenie, oxidácia, rozklad.

Aké sú stavy hmoty?

Hmota má rôzne formy alebo stavy:

• Pevné: atómy a molekuly sú natoľko zabalené, že ich pohyb je obmedzený.
• Kvapalina: atómy a molekuly kvapaliny, aj keď sú zoskupené, sa môžu voľne pohybovať.
• Plyn: atómy a molekuly sú navzájom oddelené a nemajú žiadne pohybové obmedzenia.
• Plazma: atómy plynov sú ionizované. Toto je stav hmoty pre väčšinu vesmíru; dostaneme to do hviezd, do bleskov a do polárnych žiarok.
• Bose-Einsteinov kondenzát: keď je množina atómov v absolútnej nule (-273 ° C), sú tak zbalené a nepohyblivé, že vyzerajú ako jediný atóm.
• Tekuté kryštály: je to prechodný stav hmoty medzi tuhým a kvapalným bez toho, aby patril k niektorému z týchto dvoch. Nájdeme ho na televízoroch s plochou obrazovkou, počítačových obrazovkách a hodinách.

Tiež by vás mohlo zaujímať, aký je rozdiel medzi položkami stavy hmoty a vlastnosti hmoty.

Čo je to energia?

Vedecká definícia energie je schopnosť produkovať prácu. V tomto zmysle sa prácou rozumie akýkoľvek proces, pri ktorom je teleso posunuté alebo zdeformované. Napríklad schopnosť kameňa na vrchole hory padať a zrážať stromy pri jeho páde, čo by bola práca, je jeho energiou.

Zákon o ochrane energie

Zákon zachovania energie alebo princíp zachovania energie hovorí, že energetický obsah systému zostáva konštantný. To znamená, že energia nie je ani vytvorená, ani zničená.

Napríklad určité množstvo benzínu má so sebou spojené X množstvo chemickej energie. Keď naštartujeme vozidlo, energia benzínu sa nezničí, ale premení sa na kinetickú energiu, aby sa vozidlo pohlo a tepelná energia. Súčet kinetickej energie plus tepelnej energie vozidla sa rovná množstvu chemickej energie benzínu, nemôže byť ani viac, ani menej.

Aké sú vlastnosti energie?

• Množstvo energie, ktoré telo má, je obmedzené: ovocie na stole má energiu obmedzenú jeho hmotnosťou a vzdialenosťou od stola k podlahe.
• Energia sa transformuje do rôznych foriem: chemická energia benzínu sa premení na kinetickú energiu, keď pohybujete piestom v automobile.
• Existujú rôzne zdroje energie, ako napríklad slnko, vietor a ropa.
• Môže sa skladovať: chemická energia sa ukladá v elektrických batériách, vo vodných priehradách sa ukladá gravitačná potenciálna energia vody.

Formy energie

Energia môže byť prezentovaná v rôznych formách:

• Potenciálna energia: je energia spojená s telom vo vzťahu k inému referenčnému telu, napríklad potenciálna energia gravitačná je energia tela vzhľadom na jeho polohu na Zemi, čím vyššia, tým viac energie potenciálny majetok.
• Kinetická energia: je to energia spojená s pohybom telies, napríklad keď voda v rieke dáva skalám pohyb, má kinetickú energiu.
• Mechanická energia: keď je vozeň na vrchole horskej dráhy, má potenciálnu energiu, ktorá sa premieňa na kinetickú energiu, keď vozeň klesá a dosahuje určitú rýchlosť. V tomto prípade má vagón mechanickú energiu, ktorá sa rovná súčtu kinetickej energie a potenciálnej energie.
• Sálavá energia: svetlo zo Slnka sa dostáva na Zem ako žiarivá energia.
• Termálna energia: keď sa ohrievame fľašou s teplou vodou, využívame tepelnú energiu.
• Jadrová energia: Keď sa jadro atómu rozpadne alebo sa spojí, uvoľní jadrovú energiu.
• Chemická energia: Keď sa glukóza v bunkách transformuje na oxid uhličitý, energia nachádzajúca sa medzi atómami molekuly sa uvoľňuje ako chemická energia.
• Elektrická energia: keď sa častice s kladným alebo záporným nábojom pohybujú, sme v prítomnosti elektriny alebo elektrickej energie.

Mohlo by vás zaujímať, čo je iné Druhy energie.

Aký je vzťah medzi hmotou a energiou?

Na začiatku 20. storočia teoretický fyzik Albert Einstein (1879-1955) ukázal, že hmota sa mení na energiu a že energiu je možné transformovať na hmotu. Táto rovnocennosť sa nazýva "teória relativity" a je vyjadrená v známej rovnici:

E = m.c²,

kde A predstavuje energiu, m predstavuje hmotnosť a c je rýchlosť svetla.

Najznámejší príklad premena hmoty na energiu je to fúzna reakcia jadier vodíka vo hviezdach. Je to táto energia na Slnku, ktorá udržuje život na Zemi.

Pamätajme, že na počiatku vesmíru bola iba energia, ktorá sa neskôr zmenila na hmotu. Experimentálne, energia sa premieňa na hmotu keď fotón (častica s vysokou energiou) prechádza atómovým jadrom a vytvára časticu hmoty (elektrón) a časticu antihmoty (pozitrón).

Mohlo by vás zaujímať:

• Fyzikálne a chemické vlastnosti hmoty.
• Kinetická a potenciálna energia.

Referencie

Karam, P.A., Stein, B.P. (2011). Vedecké základy: hmota a energia. Chelsea House. New York.