تكافؤ المادة والطاقة
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
ط = ك.س² ( بالإنجليزية : E=mc² )
أشهر المعادلات الفيزيائية في القرن العشرين ، تمثل هذه المعادلة إحدى نتائج نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين ، وتعبر عن أن حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء ، يساوي طاقته، وقد أدت تلك المعادلة فيما بعد إلى اكتشاف الطاقة النووية ، واستغلت أول ما استغلت في صناعة القنبلة الذرية التي ألقيت على مدينة هيروشيما وأخرى على ناجازاكي باليابان خلال الحرب العالمية الثانية وانتهت الحرب بسببهما . فكثير من الناس كان لا يصدقون بأن لنواة العناصر طاقة كبيرة بهذا القدر . ولو فكرنا قليلا بأن نضرب كتلة أي جسم أمامنا في سرعة الضوء لوجدنا طاقة هائلة ، وسوف نتعجب عما يملكه أي جسم من طاقة حيث أن كتلة جسم صغير تنتج طاقة كبيرة .
وقد بينت التجارب العلمية أن كتلة نواة الذرات تقل عن كتلة مجموع مكوناتها (أي مجموع كتل البروتونات و النيوترونات) والفرق في هذه الكتل يتحول إلى طاقة وهذه الطاقة هي التي تسمح بترابط مكونات نواة الذرة . وقد استطاع العلماء تحرير هذه الطاقة عن طريق شطر أنوية الذرات .
وتستغل الطاقة النووية في عصرنا الحاضر في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية والتي تعمل اليورانيوم كوقود ذري . ويعتبر اليورانيوم-235 هو الوقود الذري ، إلا أن وجوده في خام اليورانيوم قليل (يوجد في الخام بنسبة 7و0 %) . ولكي يصلح لتشغيل المفاعلات النووية لا بد من تخصيبه إلى درجة 5و3 %.وخلال التفاعل النووي في المفاعل تنقسم نواة اليورانيوم-235 وتنطلق قوى الربط على هيئة حرارة نستغلها في تسخين الماء وتكوين بحار الماء ذو ضغط عال (نحو 400 ضغط جوي ) ويدير هذا البخار توربين الذي يدير بدوره المولد الكهربائي ، وبذلك نحصل على الطاقة الكهربية من الكاقة النووية .
وهناك نوع آخر من التفاعلات النووية أكثر إنتاجية للطاقة وهي تفاعل الاندماج النووي وفيها يلتحم 4 ذرات للهيدروجين ليكونوا نواة ذرة الهيليوم وتنطلق فرق قوة الرباط على هيئة طاقة حرارية . وخلال تلك العملية يتحول اثنان من البروتونات إلى نيوترونين فتصبح نواة الهيليوم بها 2 بروتونات و 2 نيوترونات ، وهي أشد الأنوية جميعا في صلابتها وتماسكها .
[عدل] مثال عملي
تنص معادلة اينشتاين على:
E = m . c²
حيث:
E الطاقة جول
mالكتلة كيلوجرام
cسرعة الضوء في الفراغ متر/ثانية
إذا حسبنا تلك المعادلة ل 1 جرام من المادة ، وبمعرفة أن سرعة الضوء 299,792,458 متر/ثانية نحصل على النتيجة :
≈9.0 × 1013 جول/جرام
وهذه الطاقة تعادل :
- 90 مليون مليون جول
- 24.9 مليون كيلوات-ساعة
- 21.5 مليون مليون سعر حراري
- 21.5 ألف طن TNT
[عدل] أنظر أيضا
 |
هناك المزيد من الملفات في ويكيميديا كومنز حول: تكافؤ المادة والطاقة |
