Forskjellen mellom energi og materie

Hovedforskjell - Energi vs Materiell

Energi og materie er to grunnleggende begreper i fysikk. Disse konseptene er dype og ofte abstrakte. Derfor er det ikke mulig å lage en klar, direkte sammenligning. Klassisk er materie "definert" som "alt som har masse og okkuperer plass" mens energi er beskrevet som "evnen til å gjøre arbeid". Imidlertid er disse ikke fullstendige beskrivelser. På et grunnleggende nivå, vi kunne si at hovedforskjell mellom energi og materie er det saken refererer til "objekter" mens energi refererer til a eiendom som et objekt kunne ha ^[1].

Hva er saken

Det er vanskelig å gi en enkel definisjon til "materie"^[1]. Som nevnt ovenfor er saken tradisjonelt beskrevet som "ting som har masse og opptar plass". Det er imidlertid flere problemer med å ta dette til en streng definisjon. For eksempel er det i kvantemekanikk situasjoner hvor to partikler teknisk sett kunne okkupere samme rom. På den annen side er det kraftbytterpartikler som har masse (som W og Z bosoner) som ikke ofte betraktes som "materie". For formålet med denne artikkelen vil vi vurdere å være ting av kvarker og leptoner (igjen, dette bør ikke tas seriøst fordi det potensielt utelukker mørkt materie!).

Hva er energi

I stor grad kan energi deles inn i tre typer: massenergi, kinetisk energi og potensiell energi. Massenergi refererer til energien forbundet med masse av et objekt. Hvis et objekt har en masse , så energien knyttet til denne massen er gitt av Einsteins berømte ligning som beskriver masse energi ekvivalens:

hvor  er lysets hastighet i vakuum.

Einstein oppdaget det grunnleggende forholdet mellom masse og energi.

Kinetisk energi er energien som en gjenstand har på grunn av bevegelsen. Jo raskere et objekt beveger seg, jo mer kinetisk energi har den. I klassisk fysikk blir kinetisk energi ofte gitt av . I relativitet er imidlertid kinetisk energi definert i forhold til objektets momentum, .

Potensiell energi er energien som en partikkel har på grunn av måten den samhandler med andre partikler på. Ulike typer potensiell energi inkluderer gravitasjonspotensiell energi (for massive partikler i gravitasjonsfelt) og elektrisk potensiell energi (for ladede partikler i elektriske felt).

De total energi for en fri partikkel-dvs. en partikkel som ikke interagerer (slik at den ikke har energi i form av potensiell energi), er gitt av summen av masse og kinetiske energier:

Kanskje det viktigste begrepet i klassisk fysikk er lov om bevaring av energi. Dette sier at den totale energien i et isolert system er konservert. Dette betyr at energi ikke kan opprettes eller ødelegges, men det kan bare være konverterte fra en form til en annen. Selv om uttalelsen høres kvalitativ, har den faste matematiske røtter i Noeters teorem utviklet av den tyske matematikeren Emmy Nother.

Arbeid av Emmy Noether (1882 - 1935) bidro til å avsløre matematiske lover som ligger til grunn for bevaring av energi.

Forskjellen mellom energi og materie

Grunnleggende definisjon:

Saken beskriver en gjenstand. 

Energi beskriver a eiendom som en gjenstand har.

Klassisk definisjon:

tradisjonelt, saken har blitt beskrevet som "ting som har masse og opptar plass". 

Energi har blitt beskrevet som "evnen til å gjøre arbeid".

referanser:

1. Strassler, M. (2012, 12. april). Matter og energi: En falsk dikotomi. Hentet 29. september 2015, fra av spesiell betydning: 

Bilde Courtesy

"Albert Einstein" av Oren Jack Turner (United States Library of Congress) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Portrett av Emmy Noether", forfatter ukjent [Public Domain], via Wikimedia Commons