Ekvivalence hmoty a energie

Z Wikina

Přejít na: navigace, hledání

Hmota, čas a prostor jsou základními pojmy v našem poznávání vesmíru. Kilogram, metr a sekunda proto patří k základním jednotkám pro měření.

Prostor a čas byly po Newtonovi pokládány za absolutní, nezávislé na hmotě. Také množství hmoty v tělese (hmotnost) bylo v Newtonově zákonu síly F = d(mv)/dt pokládáno za neměnné. Avšak koncem 19. století se objevovaly v Newtonově fyzice nesrovnalosti, které odstranila začátkem 20. století teorie relativity. Podle speciální teorie relativity se všechny tři základní veličiny mění s rychlostí v. Délky se zkracují, čas se zpomaluje a hmotnost se zvětšuje. Hmotností tělesa rozumíme jeho gravitační a setrvačné vlastnosti. Je dána nejen počtem nukleonů v tělese, ale i rychlostí, s jakou se těleso vzhledem k okolí pohybuje. Tato závislost (viz obr.) je vyjádřena rovnicí:

E = m0 c2/√[1 – (v/c)2].

Velikost energie pro v = 0 (těleso v klidu) se nazývá klidová energie E0 = m0c2. V 1 kg hmoty je tedy skryta klidová energie 1 kg x 9 × 1016 m2 s–2, což je 9 × 1016 J neboli 25 mld. kWh.

Z látky uvolňují její klidovou energii čtyři základní interakce: nejméně účinná (řádově 10–9) je elektrická síla (při hoření). Mnohem účinnější je síla jaderná při termonukleárních reakcích v nitru hvězd, kdy se uvolní z vodíku několik promile jeho klidové energie. Při tom se mění hmotnostní úbytek δm v energii podle rovnice ekvivalence. Na Slunci se takto mění každou sekundu podle Einsteinovy rovnice ekvivalence 4 mil. t hmoty v energii. Ještě účinněji uvolňuje energii z hmoty gravitace v kosmickém měřítku, v blízkosti černých děr. V jejich blízkosti se může uvolnit až 60 % klidové hmotnosti v akrečním disku. Jen tak lze vysvětlit původ nesmírného množství energie aktivních galaxií a kvazarů.

Nejúčinnějším způsob vůbec, při němž se všechna hmotnost změní v energii (podle rovnice ekvivalence), je anihilace hmoty s antihmotou.

Obsah

Odkazy

Reference

Velká encyklopedie vesmíru

Související témata

Literatura

Internetové odkazy

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Stránky
Nástroje