Hmota a energie

Hmota a energie jsou součástí vesmíru: hmota dává strukturu zatímco energie vám dává schopnost měnit se. Když vznikl vesmír, vše bylo koncentrovanou energií. Jak se rozpínalo a ochlazovalo, hmota se formovala z energie.

Snadný způsob, jak pochopit, co je hmota a co je energie, je následující:

• ovoce a stůl jsou hmota;
• schopnost ovoce spadnout ze stolu a zasáhnout zvíře je energie; schopnost ovoce sloužit jako jídlo je energie.
• Kapacita, kterou stůl (když je spálen) ohřívá místnost, je energie; schopnost stolu rozbít okno je energie.

	Hmota	Energie
Definice	To, co slouží jako stavba přírody.	Schopnost vykonávat práci.
Složky	Atomy, molekuly, subatomární částice	Nemá
Druhy nebo formy	Pevné skupenství Kapalný stav Plynný stav Plazma	Kinetická energie Potenciální energie
Měrná jednotka	Hromadná měření: gramy, kilogramy, mikrogramy. Měření objemu: litry, metry krychlové, mililitry.	Joule Kalorie Elektronový volt
Příklady	Voda, vzduch, písek, kameny, planety, počítač, papír, rostliny, zvířata.	Světlo, teplo, magnetismus, mikrovlnné vlny, elektřina.

Co se děje?

Hmota je vše, co se skládá ze subatomárních částic a zabírá prostor, i když je extrémně malý: elektron, proton, neutron a vše, co z nich lze postavit, je hmota. Například stůl je tvořen molekulami, které tvoří dřevo, železné hřebíky a další prvky, které jsou hmotou..

Termín „hmota“ pochází z latiny mater což znamená „matka“. To znamená, že hmota je „matkou“ všeho kolem nás. Například vzduch, i když ho nevidíme, je hmota, protože je tvořen molekulami dusíku, kyslíku a dalších plynů. Telefon, počítač, jídlo, zvířata, budovy jsou příklady hmot..

The hmota může absorbovat energii. Jasným příkladem toho je to, co se stane, když dáme jídlo do mikrovlnné trouby:

• voda uvnitř jídla absorbuje energii mikrovlnných vln;
• energie ve vodě se přenáší na zbytek molekul potravy.

Tento přenos energie způsobuje nárůst teploty. vaří jídlo.

Zákon zachování hmoty

Zákon zachování hmoty stanoví, že hmota není ani vytvořena, ani zničena, ale je transformována. Například když je kus dřeva zcela spálen v uzavřeném systému a váží se popel, oxid uhličitý a další sloučeniny v kouři, součet hmot bude přibližně stejný jako hmotnost původního kusu dřeva..

Jaké jsou vlastnosti hmoty?

• Má hmotnost: je to množství hmoty, například elektron má hmotnost 9 x 10^-31 kg, litr vody má hmotnost 1 kg, Slunce má hmotnost 1,9 x10³⁰ kg.
• Má fyzikální vlastnosti: mezi nimiž lze uvést hustotu, elektrickou vodivost, teplotu tání nebo varu, těkavost a tvrdost..
• Má chemické vlastnosti: hmotu lze transformovat chemickými reakcemi, jako je spalování, oxidace, rozklad.

Jaké jsou stavy hmoty?

Hmota má různé formy nebo stavy:

• Pevný: atomy a molekuly jsou natolik zabalené, že jejich pohyb je omezen.
• Kapalný: atomy a molekuly kapaliny, i když jsou seskupeny, se mohou volně pohybovat.
• Plyn: atomy a molekuly jsou od sebe odděleny a nemají žádná pohybová omezení.
• Plazma: atomy plynů jsou ionizovány. Toto je stav hmoty pro většinu vesmíru; Dostáváme to ve hvězdách, v blescích a v polárních zářech.
• Bose-Einsteinův kondenzát: když je sada atomů na absolutní nule (-273 ° C), jsou tak zabalené a nepohyblivé, že vypadají jako jediný atom.
• Tekuté krystaly: je to přechodný stav hmoty mezi pevnou a kapalnou látkou, aniž by patřil k jednomu z těchto dvou. Najdeme jej na plochých televizorech, počítačových obrazovkách a hodinách.

Také by vás mohlo zajímat, jaký je rozdíl mezi stavy hmoty a vlastnostmi hmoty.

Co je to energie?

Vědecká definice energie je schopnost produkovat práci. V tomto smyslu se prací rozumí jakýkoli proces, při kterém je tělo přemístěno nebo deformováno. Například schopnost kamene na vrcholu hory spadnout a srazit stromy při jeho pádu, což by byla práce, je jeho energie.

Zákon o zachování energie

Zákon zachování energie nebo princip zachování energie stanoví, že energetický obsah systému zůstává konstantní. To znamená, že energie není ani vytvořena, ani zničena.

Například určité množství benzínu má s sebou spojené X množství chemické energie. Když nastartujeme vozidlo, energie v benzínu se nezničí, ale přemění se na kinetickou energii, aby se vozidlo pohnulo a tepelná energie. Součet kinetické energie plus tepelné energie vozidla se rovná množství chemické energie benzínu, nemůže být ani větší, ani menší.

Jaké jsou vlastnosti energie?

• Množství energie, které tělo vlastní, je omezené: ovoce na stole má energii omezenou svou hmotností a vzdáleností od stolu k podlaze..
• Energie se transformuje do různých forem: chemická energie benzínu se transformuje na kinetickou energii, když se píst pohybuje v autě.
• Existují různé zdroje energie, jako je slunce, vítr a ropa.
• Může být uložen: chemická energie je uložena v elektrických bateriích, ve vodních přehradách je uložena gravitační potenciální energie vody.

Formy energie

Energie může být prezentována v různých formách:

• Potenciální energie: je to energie spojená s tělesem vzhledem k jinému referenčnímu tělesu, například gravitační potenciální energie je energie tělesa vzhledem k jeho poloze na Zemi, čím vyšší je, tím více potenciální energie má.
• Kinetická energie: je to energie spojená s pohybem těles, například když voda v řece hýbe horninami, má kinetickou energii.
• Mechanická energie: když je vůz na vrcholu horské dráhy, má potenciální energii, která se při poklesu a dosažení určité rychlosti transformuje na kinetickou energii. V tomto případě má vůz mechanickou energii, která se rovná součtu kinetické energie a potenciální energie..
• Zářivá energie: Sluneční světlo dopadá na Zemi jako zářivá energie.
• Termální energie: když se ohříváme lahví s teplou vodou, využíváme tepelnou energii.
• Nukleární energie: když se jádro atomu rozbije nebo se spojí, uvolní jadernou energii.
• Chemická energie: když se glukóza v buňkách transformuje na oxid uhličitý, energie nalezená mezi atomy molekuly se uvolňuje jako chemická energie.
• Elektrická energie: když se částice s kladným nebo záporným nábojem pohybují, jsme v přítomnosti elektřiny nebo elektrické energie.

Možná vás bude zajímat znalost různých druhů energie.

Jaký je vztah mezi hmotou a energií?

Na začátku 20. století teoretický fyzik Albert Einstein (1879-1955) ukázal, že hmota se přeměňuje na energii a že energii lze přeměnit na hmotu. Tato rovnocennost je známá jako "teorie relativity" a je vyjádřena ve slavné rovnici:

E = m.c.^dva,

kde A představuje energii, m představuje hmotnost a C je rychlost světla.

Nejznámější příklad přeměna hmoty na energii jedná se o fúzní reakci vodíkových jader ve hvězdách. Právě tato energie na Slunci udržuje život na Zemi..

Připomeňme si, že v počátcích vesmíru existovala pouze energie, která se později transformovala do hmoty. Experimentálně, energie se transformuje do hmoty když foton (vysokoenergetická částice) prochází atomovým jádrem a vytváří částici hmoty (elektron) a částici antihmoty (pozitron).

Mohlo by vás zajímat, že:

• Fyzikální a chemické vlastnosti hmoty.
• Kinetická a potenciální energie.

Reference

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