نفسر ما هي المادة والطاقة ، وخصائص كل واحدة وكيف تمت دراستها. أيضا ، العلاقة بين الاثنين.
ما هي المادة والطاقة؟
لنا كون عدد صحيح يتكون من موضوع ص طاقةبالعديد من أشكالها وعروضها وقدراتها. في الواقع ، فإن النظامين الأساسيين اللذين نحاول من خلالهما فهم القوانين الأساسية التي تحكمه ، وهما جسدي - بدني و ال كيمياء، التعامل مع العلاقات بين هذين العنصرين: مادة الذي يؤلف الأشياء وقدرتها على النقل الحرارة أو اصنع مهنة.
من وجهة نظر بديهية ، نفهم المادة على أنها تلك التي يمكننا لمسها ، وهي مادة ملموسة وتحتل مكانًا في الكون. من ناحية أخرى ، لا يمكن لمس الطاقة ، والتي لا تُدرك إلا في مظاهرها المختلفة: الحرارة ، خفيفة, حركة، إلخ. الأشياء من حولنا لها في نفس الوقت أ الجماعية يمتلكون وكمية متغيرة من الطاقة ، اعتمادًا إلى حد كبير على الحالة التي هم فيها.
هذان مفهومان أساسيان ، مرتبطان ارتباطًا وثيقًا ببعضهما البعض ، بينهما بعض التكافؤات.على سبيل المثال ، من الممكن تحويل الكتلة إلى طاقة ، وهو أمر يحدث يوميًا داخل النجوم، من خلال التفاعلات النووية الشديدة ، أو داخل منطقتنا الكائنات الحية، عندما نتحلل غذاء التي نستوعبها ونستخرجها منها الطاقة الكيميائية ليبقينا على قيد الحياة
موضوع
المادة هي التي تتكون منها الكائنات الحية والأشياء والهواء وغير ذلك.يتم تعريف المادة على أنها تلك التي تمتد في منطقة معينة من الزمكان ، والتي تحتوي على قدر معين من الطاقة والتي تخضع التغييرات في الوقت. اسمها يأتي من اللاتينية الأم، "الأم" ، لأنها تدور حول الجوهر مصفوفة من الأشياء ، أي مما ينشأها أو يؤلفها.
بشكل عام ، تنسب الفيزياء ثلاث سمات أو خصائص أساسية للمادة:
- لها كتلة محددة ، والتي يتضح في وزن، أ الصوت وأبعاد قابلة للقياس الكمي.
- انها تحتل مكانا في الفراغ، والتي لا يمكن أن تشغلها هيئة أخرى في نفس الوقت.
- باقية في طقسعلى الرغم من أنه ليس بالضرورة بالطريقة نفسها: فالجليد مهم بالتأكيد ، ولا يتوقف عن كونه كذلك عندما يذوب أو عندما يتبخر الماء الذي يتكون منه. هؤلاء التغييرات في حالتك الجسدية (أو حالة تجميع المادة) تعتمد على كمية الطاقة التي لديك.
تعود دراسة المادة إلى العصور القديمة الكلاسيكية ، وشغلت العديد من المفكرين والفلاسفة عبر التاريخ. في الواقع ، كان الإغريق القدماء هم أول من صاغ النظرية الذرية، أي أولئك الذين اعتقدوا أن المادة يمكن أن تتكون من جسيمات صغيرة وغير قابلة للتجزئة من أنواع مختلفة.
تم إنقاذ هذه الفكرة في وقت لاحق ، في فترة الازدهار عقلاني من القرن السابع عشر ، وكان أساسيًا في مجال دراسة الكيمياء ، وريث بدوره كيمياء من القرون الوسطى.
وفقًا لنماذج دراسة الفيزياء الحالية ، فإن حوالي 5٪ فقط من الكون الملموس يتكون من مادة عادية ، في حين أن ما يسمى "المادة المظلمةالذي ما زالت عمليته غير معروفة ، يحتل 23٪. من المفترض أن تكون المادة الأخيرة شكلاً غير جماعي للمادة ، أي أنها خالية من الكتلة ، ولا يمكن إدراك وجودها إلا من خلال الطريقة التي تؤثر بها. النجوم والطاقة من حولك.
طاقة
في الفيزياء ، تُعرَّف الطاقة بأنها القدرة على القيام بعمل ، أي على التصرف أو الظهور أو بدء الحركة. على الاطلاق كل شيء جثث يمتلكون قدرًا معينًا من الطاقة ، المرتبطة بحالة الراحة أو الحركة أو الاهتزاز ، على سبيل المثال ، ولكنها تتجلى بطرق مختلفة تمامًا.
وبالتالي يمكن الحديث عن أنواع عديدة من الطاقة: طاقة السعرات الحرارية, الطاقة الكيميائية, الطاقة الحركية, الطاقة الكهربائية, الطاقة الكامنة، الطاقة الداخلية ، إلخ.
كلمة الطاقة تأتي من اليونانية نشيط، "نشاط" ، مصطلح ظهر لأول مرة في كتابات أرسطو (384-322 قبل الميلاد) في القرن الرابع قبل الميلاد. جيم ، واستعادتها علماء الطبيعة الحديثون وفي أواخر العصور الوسطى.
وقد أُطلق عليه العديد من الأسماء الأخرى عبر التاريخ ، مثل "القوة الحية" (حي) ، "القوة" أو حتى "الروح" ، حسب السياق. هذا يرجع إلى حد كبير إلى حقيقة أن دراسة الأنواع المختلفة من الطاقة نشأت بشكل منفصل ، حيث تم اكتشاف المزيد والمزيد من أشكال الطاقة الموجودة في الكون.
يمكن إدراك الطاقة ، بشكل عام ، في مختلف مظاهرها ، لأنها في المجرد ليست شيئًا محسوسًا. بدلاً من ذلك ، يمكن إدراك الحرارة أو الضوء أو الحركة أو النشاط بالعين المجردة ، ويمكن دراسة تأثيرها على المادة دون صعوبة. وهكذا تصبح الطاقة كمية فيزيائية يمكننا قياسها بمظاهرها المختلفة.
يجب أن نعتبر أيضًا أن كمية الطاقة في النظام تميل إلى أن تكون ثابتة ، بحيث لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها ، بل يتم تحويلها فقط. في الواقع ، إنها في حالة تحول مستمر طوال الوقت: يتم تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في الطعام إلى طاقة ميكانيكية عندما نتحرك ، أو إلى طاقة كهربائية في منطقتنا. الجهاز العصبي.
وبالمثل ، يتم تحويل الطاقة الكهربائية من القابس إلى طاقة ضوئية عند تشغيل المصباح ، أو إلى طاقة حرارية بفضل سخان الماء.
المادة و الطاقة
كانت العلاقات بين المادة والطاقة موضوع دراسة علماء الفيزياء لعدة قرون. نحن نعلم أن التغيير في مستويات طاقة المادة يؤثر على شكلها وحالة تجمعها ، وهو ما رأيناه منذ أن تعلمنا إذابة المعادن.
في وقت لاحق ، أعطتنا معرفة الكيمياء فهمًا أكبر بكثير لكيفية تحويل المادة: لم يعد نغير تكوين جسيماتها ، ولكن قطع الروابط بين الجسيمات. ذرات والحصول على مواد مختلفة.
في الواقع ، كان أعظم إنجاز للبشرية في هذا الصدد هو اكتشاف الطاقه الذريه والتلاعب بها للأغراض السلمية ، أي في بناء محطات توليد الطاقة التي تندمج فيها الذرات الثقيلة لتوليد كميات كبيرة من الطاقة الحرارية.
كان كل هذا ممكنًا بفضل نظريات ألبرت أينشتاين (1879-1955) وغيره من الفيزيائيين المهمين ، وخاصة صيغتهم للتكافؤ بين الكتلة والطاقة (E = mc2) ، والمعروفة باسم نظرية النسبية.