الكتلة والطاقة...

[تمام دخان]

سؤال بسيط

كيف تفهم تأكيد الفيزياء الحديثة أن "للطاقة كتلة"؟؟؟

أرجو الإجابة لو تكرمتم ؟؟؟


...

[مروة إبراهيم]

تكافؤ الكتلة و الطاقة بيقول ان الجسم و ان لم يكن متحرك فان له طاقة محددة
في الميكانيك النيوتوني , الجسم الضخم اذا كان ساكن لا يكون له طاقة حركة و ربما (وربما لا) يكون له طاقة داخلية مخزنة مثل الطاقة الكيميائية او الحرارية بالاضافة لطاقة الوضع و لكن هذه الطاقات لا تؤثر في الكتلة.
في النسبية , كل الطاقات المرافقة للاجسام تضاف للطاقة الكلية للجسم .
و معروف تحول الكتلة لطاقة . . . . مثلا في التفاعلات النووية
اما تحول الطاقة لكتلة مثل العملية اللي رصدها كارل دايفيد اندرسون سنة 1932 لما اكتشف تخليق زوج الكترون-بوزيترون من الطاقة في فوتون من اشعة جاما.

[هيفاء]

مشكوووووووووووووووورة أخت مروة
معلومات جديدة أضفتها لرصيدي المعلوماتي

[تمام دخان]

شكرا لاجابتك مروة

كلام جميل عن تحول الكتلة الى طاقة...

والآن :

كيف تفهم تأكيد الفيزياء الحديثة أن "للطاقة كتلة"؟؟؟

هل من امثلة ؟؟؟

........

[مروة إبراهيم]

شكرا لاجابتك مروة

كلام جميل عن تحول الكتلة الى طاقة...

والآن :

كيف تفهم تأكيد الفيزياء الحديثة أن "للطاقة كتلة"؟؟؟

هل من امثلة ؟؟؟

........

ما انا قلت مثال علي تحول الطاقة لكتلة
مثل العملية اللي رصدها كارل دايفيد اندرسون سنة 1932 لما اكتشف تخليق زوج الكترون-بوزيترون من الطاقة في فوتون من اشعة جاما

[تمام دخان]

شكرا الك مروة

رأيت مشاركتك وكانت معلومة جديدة

لكن حبيت أن أرى رأي باقي الأعضاء...

تحياتي.....

[تمام دخان]

أعتقد أن الموضوع قد أخذ وقته بما فيه الكفاية:

إن فكرة أن للطاقة كتلة كما للمادة هي حقيقة لا تقبل النقاش في الفيزياء الحديثة . لا يمكن على كل حال التحقق من أن الجسم يصبح أثقل عند تسخينه , فالطاقة الحرارية الإضافية لا تزيد كتلته على ما يظهر . في الحقيقة , سوف تزيد كتلة الجسم ولكن من المستحيل قياس هذه الكتلة الإضافية بأدواتنا لأنها فائقة الصغر أمام كتلة الجسم قبل تسخينه.
نتعامل في حياتنا اليومية مع أجسام ذات كتل كبيرة ذات ثقل محسوس, أما الطاقات صغيرة بحيث لا يمكن الإحساس بوجود ثقل لها.
يمكن لبعض التطبيقات العددية أن توضح الفكرة . تقدم آلة بخارية عملا قدره 2200 kj كل ثانية (استطاعة 3000 حصان بخاري) . تبدو هذه الكمية من الطاقة ضخمة ولكنها لا تزن أكثر من 0.1 mg !!! للحصول على طاقة وزنها 1g يجب تقديم عمل قدره تسعون ألف مليار جول 9x10^13 .

لنأخذ مثال آخر : لدينا مسبح مكعب الشكل طول ضلعه 6 m , ملئ بالماء ذي درجة حرارة 0 c . ما كمية الحرارة اللازمة لرفع درة حرارة الماء إلى 100 c ؟ للإجابة على هذا نكتب:

3 ^ 6
x 1000x 100 = 2016 x 10^7 kcal

وبما أن الحريرة تساوي 4.185 جولا , فإن الطاقة اللازم تقديمها تبلغ حوالي تسعين مليار جول ( أي ما يعادل كتلة قدرها 1mg ) . ومن الواضح تماما أن هذه الكتلة الإضافية الضئيلة لا يمكن كشفها مقارنة بكتلة الماء الأصلية و هي 216 طنا .

يتبين لنا الآن لماذا لا نهتم بوزن الطاقات التي نتعامل معها في حياتنا اليومية , ومن المنطقي اعتبار أن ليس للطاقة كتلة .
ولكن بالمقابل , لا يمكننا إهمال كتلة الطاقات الهائلة التي تتواجد مثلا في الفضاء .
لنأخذ الشمس كمثال : تشع الشمس كميات هائلة من الطاقة في الفضاء , ألا يمكن قياس مقدار تناقص كتلتها؟
يساوي الثابت الشمسي 1.9 kcal/min من أجل كل متر مربع عمودي على اتجاه الأشعة, أي حوالي 0.13 kj/s .
لكي نحسب الطاقة الكلية الصادرة عن الشمس , سوف نتخيل كرة محيطة بها و نصف قطرها هو المسافة بين الأرض والشمس (150 مليون كيلو متر ) . إن مساحة سطح هذه الكرة هي:
4п x (150 x 10^6 )^2 = 28 x 10^16 km2 = 28 x 10^22 m2
يتلقى هذا السطح طاقة إشعاعية قدرها ( كل متر يتلقى 0.13kj في الثانية )

0.13
x 28 x 10^22 = 3.64 x 10^22 kj

وبما أن وزن تسعين مليار كيلو جول هو 1g فإن وزن الطاقة الصادرة عن الشمس كل ثانية هو :
3.64
x 10^22 /9 x 10^9 = 4 x 10^12 g

أي أن الشمس تخسر في كل ثانية طاقة يبلغ وزنها أربعين مليون طن !!! وهذا يساوي تقريبا كتلة هرم خوفو , من أثقل الأبنية التي شيدها الإنسان على وجه الأرض . خلال قراءتك هذه السطور , فارقت بضعة مئات من هذه الأهرامات سطح الشمس الملتهب على شكل إشعاع .
تفقد الشمس إذا ما يعادل ثلاثين مليون هرم كل عام . ألا يهدد هذا التناقص الكبير في كتلة الشمس توازن مجموعتنا الشمسية؟ ألا يشوه النظام السائد ؟ ألا يغير المسارات المتوقعة للكواكب؟ الجواب هو بلى , فقد حدثت تغيرات مماثلة.
ولكن كتلة الشمس هائلة الضخامة بحيث لا يمكن الإحساس بهذه التغيرات عبر سلمنا الزمني . فمثلا تبين الحسابات أن مدار الأرض يتطاول بمقدار سنتيمتر واحد في السنة. وأنه بعد حوالي مليون عام سيزيد طول السنة بمقدار أربع ثوان .
لو رجعنا بالزمن الى الوراء , لوجدنا أن السنة الشمسية كانت أقصر . يجب كذلك الأخذ بعين الاعتبار أن الشمس كانت في البداية ( منذ 4.6 مليار سنة) أكثر توهجا و حرارة من الآن بكثير , وبالتالي كانت تفقد كتلة أكبر بكثير . يبين الحساب أنه قبل ملياري سنة , لو فرضنا أن إشعاع الشمس كان أقوى بألف مرة مما هو عليه الآن , لكان طول السنة الواحدة لا يتجاوز 325 يوما أي أقل بأربعين يوما من طولها الحالي . كذلك كان طول مدار الأرض أقصر.

ما رأيكم

...